电学仪器金属外壳带电的原因及消除方法

在中学做物理实验时，会用到大量带有金属外壳的电子仪器，如低压电源、示波器、信号发生器等。这些仪器在使用时需要连接到220伏交流电源。人体经常与外壳接触，有时感觉像麻电。当用测力计测试时，氖泡会发光，甚至一些学校也发生过触电事故。上述问题显然是由电气仪表外壳中的“电”引起的。那么为什么电子仪器的外壳带有“电”？如何防止电器外壳带电伤人？对这两个问题的分析如下:1 .电气仪器外壳带电的原因1。电气仪器外壳的正常带电大多数电气仪器外壳正常带电。一般来说，这种“电”称为感应电，测量的电压是感应电压。有些人也称这种“电”为电容电流或漏电流。它的特点是高电压和非常低的电流。一般来说，对人体没有直接的伤害，但是一些对电特别敏感的人会有麻木和电的感觉。为什么电子仪器的外壳带有这种“电”？上述感应电压是指正常的电气仪表与大地绝缘时，电气仪表外壳与大地之间的电压。电气仪表内部电路和电气仪表外壳之间分布电容的绝缘电阻和容抗引起的阻抗设置为Z1。此外，电气仪器的外壳和地也具有等效阻抗，其值被设置为Z2，其等效于电气仪器的外壳和地之间的绝缘电阻以及电气仪器的外壳和地之间并联的分布电容的容抗。根据电路串联的特点，可以得出电气仪表外壳的地电压很大。即使一个人站在地面上直接接触电器外壳，通过人体的电流也很小，远远低于人体电击电流的安全极限。因此，对人体没有直接伤害。2.电气仪表外壳的异常带电被称为电气仪表外壳的异常带电，这是由于与电力线的连接或由于某种原因电气仪表的绝缘损坏。此时，电气仪表外壳对地的电压几乎等于电源电压，这对人体安全构成极大威胁。电气仪表外壳异常带电的常见原因如下:(1)电气仪表使用时间过长，超过正常使用寿命。目前，在我国，尤其是农村中学，相当多的电气仪表使用寿命较长(超过10年，有的甚至超过20年)，超过了它们的正常使用寿命。超过一般电气仪表的使用寿命后，内部绝缘材料会因老化而劣化，部件也会老化。在使用时，经常会出现故障，有些学生用拍打的方法来解决问题。这样，电气仪表随时可能带电，给学生的人身安全带来危害。因此，应该有一个“电气仪表使用寿命”的概念，以便旧的电气仪表能够按时报废。(2)电源插座连接错误。许多电气仪器使用三芯插头，其中较厚的一个直接连接到电气仪器的外壳。配套三孔插座的左孔连接中性线，右孔连接火线，中间上方的孔可连接接地体或普通中性线。然而，老式的建筑和农村实验室通常只有一根火线和一根零线进入家庭，而许多学校的计划便于将三眼插座中间上方孔的电线与三眼插座左孔的零线连接起来。从表面上看，这种接线似乎采用了零保护，但实际上这是一种错误的接线，意味着极大的危险。如果插座的火线和零线反向连接，或者室外的火线和零线由于维护等原因而切换，那么虽然电器可以正常工作，但外壳由于与火线的连接而带电。即使插座的连接没有反过来，当零线断开或接触不好时，电气仪表外壳的接地回路断开，电气仪表外壳在加载通电后与带电线路连接。(3)电气仪表内部端子绝缘损坏或严重污染。此时，爬电距离减小，当绝缘电阻严重下降时，电气仪表的外壳将被充电。(4)当电气仪表内部的连接线和部件的绝缘损坏或受潮严重时，绝缘电阻下降很多，会导致电气仪表外壳泄漏。二、正常充电与异常充电的区别方法1:将电器仪表的金属外壳与普通白炽灯泡的一极相连，另一极与地或电源零线相连。如果灯泡不亮，通常是带电的。如果灯泡的亮度与连接到220伏的交流电源相同，则内部绝缘已经损坏。如果灯泡比连接到220伏交流电源时更暗，则内部绝缘不良，会发生泄漏，灯泡越亮，泄漏越严重。后两种带电属于电气仪表异常带电。方法2:用万用表电阻(R×10K)测量电气仪表外壳和电源引线之间的电阻。如果电阻为零，说明内部绝缘已经损坏；如果电阻值小于2Mω，说明内部绝缘不良，发生漏电，电阻值越小，漏电越严重。如果电阻是无穷大或大于2Mω，它通常是带电的。三、如何消除电气仪表外壳所带的电从以上分析可以看出，电气仪表外壳没有正常充电，特别是当电气仪表内部绝缘击穿短路时，人体一旦接触到电气仪表外壳，施加给人体的电压就是220伏交流电压，存在致命的危险。虽然电气仪器外壳的正常带电，即感应电压，不会对人体造成直接伤害，但当外壳电压相对较高时，少数对电特别敏感的人也会受到惊吓。目前，消除电气仪表外壳带电的技术措施主要有以下四项:1。保护接地是将故障状态下可能带电的金属外壳与接地体可靠连接。电器经保护接地后，即使外壳因绝缘不良而带电，当用户触摸外壳时，相当于人体与接地电阻并联，人体电阻远大于接地电阻，因此流经人体的电流很小，从而保证了人体的安全。如果采用保护接地后电器绝缘被破坏，此时短路电流很大。只要选择了合适的短路保护装置(保险丝)，保险丝通常会熔断(保险丝只安装在火线上)，电气仪表的电源会被切断，从而确保使用电气仪表的人员的安全。2.保护接零是通过连接线将电气仪表的金属外壳与供电线路系统中的零线可靠地连接起来。该方法主要用于中性点直接接地的三相四线制供电系统。在这种保护方式下，发达国家安装了特殊的保护零线，即三相五线供电系统。采用保护接零后，如果电器绝缘损坏，接触外壳，由于零线电阻小，短路电流很大，电路中的保险丝会立即熔断，切断电源，消除触电的危险。3.漏电保护器漏电保护器是一种防止漏电或触电的保护装置。当电气仪表的泄漏电流超过额定值时(安装在线路末端的漏电保护器的工作电流小于30毫安，工作时间小于0.1秒)，设备跳闸并断电。它通常与保护接地或保护接地相结合，形成双重保险。4.双重绝缘或加强绝缘双重绝缘是指在基本绝缘(工作绝缘)之外的一层独立的附加绝缘，以保证在基本绝缘损坏时，电器外壳不带电，保护用户。具有双重绝缘的电气仪表标有特殊符号，大写字母“惠”。由于其双重绝缘，不会因一层绝缘损坏而发生触电事故，因此不需要安装漏电保护器或接地线。因此，为这种电气仪器配置的电源插头是双针型的。虽然这种电器非常安全，但由于绝缘外壳的机械强度差，耐高温，只能做成小功率的电器。目前，我国尤其是农村中学使用的金属包覆电工仪表，大部分是在80年代由校办工厂生产的，基本上没有采用双重绝缘措施。增强绝缘是指绝缘材料的机械强度和绝缘性能增强的基本绝缘，具有与双重绝缘相同的保护能力。除了使用双绝缘电气仪表外，对于带有其他金属外壳的电气仪表，必须采取的安全保护措施是在接地保护或接零的基础上安装漏电保护器，并按要求安装电源熔断器。最后，讨论了保护接地和保护接地的选择。根据我国目前的实际情况，由于线路维护水平较高，城市中学应采用保护接零。如果农村中学和村民使用同一台变压器，由于低压供电线路长，线路维护水平低，公共零线有可能开路，应采用保护接地。接地体应尽可能为自然接地体，如自来水管或其他接地管道。最好将接地管道连接在一起，以降低接地电阻。如果农村中学采用独立变压器，也应采用保护接零。这是因为电气仪表使用保护接地比使用保护接地更好。这里需要强调的是，在同一个低压电网中(使用同一个变压器或发电机的用户)，有些用户不允许使用保护接地，而有些用户使用保护接地。