ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査
電気機器、パワー エレクトロニクス実験は、電流、電圧、電力、および極端な勤勉さと注意して処理する必要がありますエネルギー量を含みます。これらは三相交流電圧 (208 V、230 V、または 480 V) を含めることができま…
安全上の注意
1. 電力と実験のセットアップ
2. 作業環境
3. 衣類や個人の要件
基本的な機器: デモと電子の概要と測定装置
4. 関数発生器

図 1: 関数ジェネレーター画面とコントロール パネルのクローズ アップ。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
5. DC 電源

図 2: DC 電源ユニットこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
6. オシロ スコープ

図 3: オシロ スコープ ユニット。表示画面とコントロール パネルを閉じます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 4: 従来の接地型。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 5: 差動電圧プローブします。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 6: 電流プローブの側面図。 この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
7. マルチメータ

図 7: マルチメータ。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
8. 電源

図 8: 三相コンセント。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 9: 三相可変トランス (変圧器) の平面図します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
機械や工具などの実験装置の動力源となる電気は、取り扱いに注意を払わなければなりません。高電圧や高電流に身体が接触すると、筋肉のけいれん、火傷、心停止、さらには死に至る可能性があります。体に流れるわずかな電流でも感電死を引き起こす可能性があります。10ミリアンペアは、筋肉の収縮、筋肉の制御の喪失、および手放すことができなくなる可能性があります。心臓を通る10マイクロアンペアは、心室細動を引き起こす可能性があります。実験室での実験では、通常、国際安全基準に準拠した機器を使用します。たとえば、Underwriters Laboratory ULラベルは、機器がこれらの基準を満たしていることを証明し、特定の種類の危険な暴露を防ぎます。ただし、電気的な入力と出力、またはカスタマイズされた機器は依然として危険をもたらします。このビデオでは、電気安全上の注意事項を紹介し、多くの種類の実験室実験で使用される一般的な電気機器を紹介します。
電気機器を使用する場合は、長ズボン、つま先が閉じた靴、適切な個人用保護具を着用してください。ゆったりとした衣服を避け、誤って電気に接触する可能性のあるぶら下がっているアクセサリーや金属製のアクセサリーは取り外してください。米国では、壁のコンセントからの単相AC電源は120ボルトです。三相AC電源用のコンセントは、最大480ボルトと10アンペア以上を供給できます。したがって、電源は敬意を持って取り扱わなければなりません。クリーンなラボ環境は、危険を軽減するために重要です。ワイヤー、ケーブル、および接続が緩んだり擦り切れたりしないようにしてください。すべての機器、電源、および回路ブレーカーをオフにする方法を理解しています。少なくとも 2 人が 50 ボルトを超えるアクセス可能な DC 電力を持つ実験に取り組んでいることを確認します。単相または三相AC主電源でも同じ注意事項を使用してください。露出した金属は、検証されない限り、生きた電気を運んでいると仮定します。設定を変更する前に、実験で使用した電源の電源を切るか、プラグを抜いてください。機器を適切に接地することで、シャーシがアース-アース電位にあることを確認し、感電を防ぎます。機器は、必ず専用の電源コードでACコンセントに差し込んでください。予想よりも高温の機器は、危険であると同時に、対処すべき問題の症状でもあります。最後に、実験が終了したらすべての機器の電源を切り、ラボを出る前に未使用の機器の電源を切ります。基本的な安全上の注意が提示されたので、いくつかの一般的な電気機器の操作を実験室でデモンストレーションします。
ファンクションジェネレータは、励起電圧または駆動電圧を必要とする他の機器に対して信号を生成します。最も一般的な周期出力は、正弦波、三角波、のこぎり波、および方形波であり、振幅、周波数、およびDCオフセットで調整できます。関数発生器の出力は、ケーブルを使用して回路または機器に接続されます。通常、一方の端にはBNCコネクタが使用され、もう一方の端にはワニ口クリップが付いており、回路に簡単に接続できます。DC電源は、他の電気機器を動作させるための電圧または電流を供給します。一般的な低電圧実験室用電源の調整可能な出力は、0〜36ボルトの範囲です。ほとんどの単一出力 DC 電源には、プラス、マイナス、アースの 3 つの端子があります。プラス端子は、下流の機器の高容量tage入力に接続されています。マイナス端子は低容量に接続されていますtage入力。出力は、グランドから電気的に絶縁されたプラス端子とマイナス端子の間の電圧または電流です。アース端子は、ゼロボルトの固定アース-アース基準です。
その他の一般的な電源には、標準の壁コンセントからの単相AC電源、または三相AC電源が含まれます。単相電源には、電流を流すためのホットラインとニュートラルラインが1つずつあり、120ボルトを供給します。三相電力は、3つのホットラインを介してより高い電圧を供給し、各ラインのAC電圧は周波数と大きさが等しく、互いに位相が120度ずれています。その結果、208ボルト、230ボルト、480ボルトを供給でき、それに応じてより大きな電力を供給できます。三相電源の取り扱いには、特別なトレーニングと安全対策が必要です。
次に、可変単巻変圧器(バリアックとも呼ばれる)を使用して、AC電圧を昇圧または降圧します。これは、非標準電圧が必要なアプリケーションや、電圧を変化させる必要があるアプリケーションに役立ちます。ノブは、出力電圧を最大値の0〜100%の間で変化させます。Variacは電気的絶縁を提供していないため、どの設定でも出力に触れないでください。
オシロスコープは、時間とともに変化する信号の電圧を表示し、回路の動作を研究するために使用されます。オシロスコープには複数のチャンネルがあり、それぞれが1つの波形を表示します。この装置で使用されるプローブの2つの主要なタイプは、従来の接地プローブと差動プローブです。
ここでは、通常の接地プローブがチャネル1に接続されています。接地プローブは通常、数百ボルトに耐える定格で、プローブの先端とその接地リード線との間の電圧を測定します。アース線は、オシロスコープのシャーシでアースに接続されています。アース線は、同じくアースされている回路内のポイントにのみ接続することが重要です。アース線を他のポイントに触れると、アースへの短絡が発生します。次に、オシロスコープのチャンネル1をファンクションジェネレータの出力に接続し、オンにします。オシロスコープのタイムスケールは分割あたりの秒数ノブで調整し、電圧スケールは分割あたりのボルト数ノブで調整します。トリガ・レベルは、信号がオシロスコープの同期を引き起こすために交差する電圧です。適切なトリガーにより、ディスプレイのノイズが最小限に抑えられます。トリガーノブを調整してトリガーレベルを手動で設定するか、セットレベルを50%に押して自動的に設定します。
最後に、マルチメータは、電圧、電流、抵抗、およびその他の電気量を測定するための汎用性の高いハンドヘルドまたはベンチトップ機器です。電圧を測定するには、赤いプローブをV Ohmsというラベルの付いた接点に挿入し、黒いプローブをコモンのCOMというラベルの付いた接点に挿入します。DC電源をオンにし、20ボルトを出力するように設定します。赤いプローブをプラス端子に、黒いプローブをマイナス端子に触れて、2つの出力端子全体で測定します。マルチメータは20ボルトを読み取ります。
多くの実験では電気量の測定が必要であり、このデータを提供するために基本的な機器を使用します。極性誘電性液体ブリッジの研究には、流体の2つのビーカー間に高強度の電場が必要です。ビーカーは最初は接触しており、その後ゆっくりと引き離されてブリッジを形成します。このアプリケーションでは、高電圧DC電源が1,500ボルトを生成しますが、これは安全な取り扱いに細心の注意を払う必要があります。治療治療のために神経幹細胞の遊走を制御する方法を開発するために、研究者らは電界の影響下での神経幹細胞の移動を研究しました。実験室は、必要な制御電界を生成するためにDC電源を使用しました。電流計は電流を測定し、マルチメータはテストチャンバーの両端の電圧を測定し、電界強度の計算に使用されました。
JoVEの電気安全と基本的な電子機器の紹介をご覧になりました。これで、電気を安全に操作する方法と、基本的な電気試験装置の使用方法を理解できるはずです。ご覧いただきありがとうございます!
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Q1: What are the main hazards of electrical current passing through the human body?
Even small currents can cause serious injury or death. Ten milliamps induces muscle contractions and loss of control, while 10 microamps through the heart causes ventricular fibrillation. High voltage and current can cause muscular spasms, burns, and cardiac arrest. Bodily contact with electricity requires immediate medical attention and careful prevention.
Q2: What personal protective equipment and clothing should you wear when working with electrical equipment?
Wear long pants, closed-toe shoes, and appropriate personal protective equipment when handling electrical apparatus. Avoid loose clothing and remove dangling or metal accessories that could accidentally contact electricity. These precautions prevent accidental electrical contact and significantly reduce shock hazards during laboratory experiments and equipment operation.
Q3: What are the differences between single-phase and three-phase AC power in laboratory settings?
Single-phase AC power from wall outlets delivers 120 volts with one hot line and one neutral line. Three-phase power delivers higher voltages—208, 230, or 480 volts—via three hot lines that are 120 degrees out of phase. Three-phase power provides greater power capacity but requires special training and safety precautions for handling.
Q4: How does a DC power supply differ from a function generator in laboratory applications?
A DC power supply provides constant voltage or current to operate equipment, with adjustable output typically ranging 0 to 36 volts. A function generator produces time-varying signals like sinusoidal, triangular, sawtooth, and square waves with adjustable amplitude, frequency, and DC offset. Function generators excite circuits, while DC supplies power them.
Q5: Why is proper grounding of equipment critical for electrical safety?
Proper grounding ensures the equipment chassis is at earth-ground potential, which prevents electrical shock. When using an oscilloscope grounded probe, connect the ground lead only to points in the circuit that are also grounded. Touching the ground lead to any other point causes a short-circuit to ground and creates a hazard.
Q6: What precautions should you take before modifying an electrical circuit setup?
Before changing a setup, turn off or unplug all power sources used in the experiment. Assume any exposed metal carries live electricity unless verified otherwise. For experiments with accessible DC power greater than 50 volts, ensure at least two trained people are present to respond to emergencies.
Q7: How do you properly measure voltage using a multimeter in a DC circuit?
Insert the red probe into the V Ohms contact and the black probe into the COM contact. Touch the red probe to the positive terminal and the black probe to the negative terminal of the power supply. The multimeter displays the voltage between these terminals, providing accurate measurement of electrical potential difference in circuits.