電気の安全上の注意および基本的な装置

Electrical Engineering

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Overview

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すを 250 V の直流電圧、電流が到達できる 10 A. 感電が発生する電気経路が重要な臓器を損傷する可能性が非常に低い電流で体を介して確立されると、人の心を、即時の死を引き起こす可能性がありますと。すべての実験は、これらの電圧と現在のレベルで電気を処理する訓練を受けた者の存在下で行う必要があります。緊急時の避難出口のいずれかを介して研究室、911 をダイヤルします。

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JoVE Science Education Database. 電気工学. 電気の安全上の注意および基本的な装置. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

「安全上の注意」の手順セクションをカバーする主要なガイドラインと注意事項の目的実験を行う人々 のため安全な実験室およびオペレーティング環境を。これらのガイドラインはすべての必要な予防措置を含むものではないと地元の電気安全規則法令を順守する必要があります。

実験を含む電気機械とパワー エレクトロニクスは通常電源を供給して電気量を測定する一般的な機器を使用します。ただし、さまざまな実験に関しては回路とテストされる装置が異なります。「基本装備」手続き型では、最も電気機械と電力エレクトロニクス実験用の主要な装置の概要を説明します。特定の機器、回路、および機器は、必要に応じて各実験で紹介しています。

Procedure

安全上の注意

1. 電力と実験のセットアップ

  1. ゆるいワイヤ、ケーブル、および接続は避けてください。
  2. それ以外の場合を検証しない限り、電気を使ってライブの露出した金属と仮定します。
  3. すべての機器、回路ブレーカーのボタンをオン/オフになじむ、ベンチのスイッチを外します。
  4. のみセットアップを変更する、実験回路の電源が切られるとすべての電源電圧を読むし、ゼロ現在、適切です。
  5. 適当な長さのワイヤーを使用して、適切なアプリケーションの。長い線や接続がベンチに混乱を引き起こす可能性が、非常に短い線や接続のきつすぎるすることができます簡単に切断可能性があります。
  6. 干渉と敏感な電子装置と高いパワー デバイスとの間の電気配線を避けるために高い電源装置と低電源装置、マイクロ コント ローラーなどからの接続を分離します。
  7. 実験ではすべての DC 電源、AC ソース、および他の電源がゼロ電圧と電流ゼロから開始することを確認して、指示通りを作る。非ゼロ電圧から始まってある特定のアプリケーションで可能な電圧源が特定の初期条件を持っている必要があります。
  8. 実験終了後、研究室を出発する前にすべての機器の電源を切ります。
  9. 単一のユーザーだけで実験を行うことはできません。V と三相 AC 50 以上動作しているとき少なくとも 2 人のユーザーが実験を実行していることを確認します。

2. 作業環境

  1. 実験室の出口になじみます。
  2. 雑然とした作業環境は避けてください。
  3. ペン、電卓、実験室のノートをして準備をして説明を実験します。
  4. 適切に冷却 (放熱) による温かみのある機器にラベルを付ける.

3. 衣類や個人の要件

  1. これらは危険な回転機械と電気的接続することができます任意の実験の実行中宝石類、金属の時計、または他の金属のアクセサリーを取り外します。
  2. 皮膚の電気的接続と回転機械を公開する緩やかなアパレル、ショート パンツ、または短いスカートを着用しないでください。
  3. ユーザーは、回転機械と電気的な接続に近い取得する傾向があるように掛かるネックレス、メガネ、ネクタイ、や他のアクセサリーを着用ください。また、回転機械によって容易につかむことができる首のメガネを掛けることを避け。
  4. 頭の後ろに長い髪を結ぶ。
  5. 実験中に常時安全ゴーグルを着用します。他個人保護用具 (PPE) のローカル安全規則によって必要に応じて着用します。たとえば、一般的な PPE には耳栓 (大声で機械の操作時に使用)、高圧絶縁手袋 (生きているワイヤーやケーブルを扱うときを着用)、難燃コートが含まれています。

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

  1. 関数発生器 (図 1) を入れます。関数発生器は、形状の異なる周期の AC 信号を提供します。これらの図形は主に正弦、三角、のこぎりの歯と正方形します。
  2. 400 Hz の周波数で 10 V ピークとゼロの DC オフセットの正弦波出力を生成する関数発生器を設定します。
  3. BNC のアリゲーター ・ コネクタを BNC 関数ジェネレーター出力ポートに接続に接続します。
  4. 必要な場合は、周波数やピーク、ピーク-ピークで、これら信号を調整します。
  5. 三角形で鋸歯状の信号は、斜面と形状を調整と。方形波には、サイクル、方形波が正または負の値、ゼロ対「高」である期間の割合として定義されているまたは「低」である調節可能な義務があります。
  6. 特定の関数発生器非周期ノイズとランダムな信号を提供するが、これらはよくパワー エレクトロニクスと電気機器のアプリケーションで使用されていないに注意してください。

Figure 1
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

  1. DC 電源アダプター (図 2) をオンにします。低消費電力 DC 電源は、電圧源や電流源の 2 つのモードで動作します。
  2. 電圧と電流の測定値を確認します。
  3. DC 電源出力電圧を 10 V 出力電圧ノブを調整することによって設定します。動作電圧ソースは、最も一般的な供給を提供する低電圧 DC;通常、0、36 V までください。これらの供給は、現在のソース操作「現在限定」での最大電流が目的の値に、目的の最大電流を提供するために、電圧を自動的に調整することがあります。電流と電圧の制限はこうして安全マージン DC を動作しているときと同様に、運用の柔軟性電源を提供します。
  4. 現在の制限を表示し、現在の上限を調整する現在のノブを調整する「現在」ボタンを押します。供給の現在の制限を設定します。
  5. 最も単一出力 DC 電源のレッテルを 3 つの端子を注意してください「+」"-、"と地上。多くのアプリケーションで"-"、地面はより安定性と低ノイズ環境は、電源と外部回路を提供することに結びついています。ただし、特定の場合は、"-"、電気回路または供給地からテストの下で装置を分離する地面から浮いています。

Figure 2
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

  1. オシロ スコープ (図 3) をオンにします。オシロ スコープまたはスコープ、基本的な測定での広い範囲を提供する画面に電圧波形と電流波形を表示します。
  2. 標準プローブにチャネル 1 とチャネル 2 に差動プローブ (図 4) を接続します。オシロスコープ ・ プローブがスコープ インターフェイス上の BNC コネクタに接続し、各チャンネル 1 つの波形が表示されます。すべてのスコープは、様々 なチャネルが付属します。最も一般的な 2 つと 4 チャンネル スコープが新しいスコープは、8 つのチャンネルを持つことができます。
  3. 2 チャンネルの任意のオフセットを削除します。
    1. オシロ スコープ ・ プローブは、電気機械と電力エレクトロニクス実験で最もよく使用されます。従来の接地型、差動電圧プローブ (図 5)、電流プローブなどのプローブの主な種類 (図 6)。
    2. 回路または装置、どこのポイントの 1 つはアースに結びついている内の 2 点間で電圧を測定する場合、従来使用接地プローブです。通常、スコープの接地部分は、ワニ口クリップ、テストの役割リーダーは回路や電気部品に簡単につなぐフック。
      1. 使わないとグランドに短絡接地の接続でこれらのプローブが発生し、ユーザーにリスクを引き起こす火花、プローブへのダメージ.通常、これらのプローブは、数百ボルトに評価されています。
    3. アース グランド間の分離を提供する差動電圧プローブを使用し、両方のテスト ポイント、電圧を測定します。これらのプローブは、(例えばとき 2 つの 3 つの測定相の三相電圧源) ポイントのどちらも接地されるときに不可欠です。このようなプローブはより高価であり、基本的な校正のフォームとして、ご使用前に手動または自動オフセット調整が必要です。小さいプローブ テスト ・ リードの接地の欠如によるノイズに頑強です。教育ラボで定格の電圧は、1000 V を通常に到達します。
  4. ワイヤの電流を測定するには、電流プローブの窓にワイヤーを置き、ワイヤーがプローブ穴内でロックされていることを確認します。プローブのスケーリングの調整 (例: 100 mV/) プローブ筐体と注規模。電流測定は、電圧測定として表示されます。
    1. AC または DC 電流を運ぶワイヤーは、コア、コアの周りラップ線巻線の電圧を誘導する磁界を生成するを通過します。これは電線に比例した電圧測定を与えるし、このプローブを用いて電流を測定することができます。これらは通常、差動電圧プローブよりもさらに高価であり、教育ラボで 100 A までの範囲することができます。多くの教育者や研究者は、検出抵抗が非常に低いが、正確な抵抗に置き換えてください。検出抵抗器は、端子部分の電圧に比例する電流を渡すし、オームの法則による正確な抵抗を知りながら電圧を測定電流の正確な近似を与えます。
  5. 関数発生器の出力のワニ側に通常プローブ端子を接続します。
  6. 関数発生器出力をオンにします。
  7. 時間軸のスケールを調整範囲の拡大表示または縮小表示"秒/div"ノブを使用して、チャネル 1 の波形。各スコープ、表示を調整する別のアプローチがありますが、すべての一般的なスコープを設定する 2 つの主要な部門があります。X 軸 (時間軸) の部門は一定期間に似ており、μ 秒ごと部門から複数秒の事業部まであります。
  8. チャネル 1 ノブを使用して、チャネル 1 の y 軸を調整します。Y 軸上の部門を示すボルトの測定値を調整する"ボルト/div"ノブを使用します。各波形にはユニークな y 軸スケーリング ノブ。
  9. 周波数とチャネル 1 に表示されている波形のピークを測定するスコープの「測定」機能ボタンを押します。これは、平均、二乗平均平方根 (RMS) と信号の周期の測定値を検索する使用できます。
  10. 数学関数を使用する「数学」を押します加算など、減算、または 2 つ以上の波形を用いたより高度な関数はスコープに表示されます。たとえば、瞬間的な電圧の製品を表示すると便利と瞬時電力を確認するために現在です。
  11. 「50% レベルを設定」を押す自動的に「トリガー」ノブを調整することによって手動でトリガーします。表示をトリガーするすべての波形からスコープ チャンネルを選択します。適切なトリガー レベルを使用して、表示されている波形のジッタは除去されます。静止した、きれいなすべての波形になったようです。
  12. 時間軸または y 軸上の 2 点間の距離を測定する「カーソル」を押します。
  13. 「CH1」「CH2」を押すか、他のチャンネル ボタンや波形からノイズを除去するために適切なデジタル フィルターの選択] を表示します。低域通過フィルターの角周波数は事前設定され、さまざまなスコープで異なる場合があります。
  14. 関数発生器必要な振幅と周波数を達成するまでの出力を調整します。
  15. 関数発生器の電源を切り、スコープ プローブを外します。
  16. オシロ スコープの電源を切ります。

Figure 3
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

Figure 4
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

Figure 5
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

Figure 6
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

  1. マルチメータ (図 7) をオンにし、その端子電圧測定の接続位置にいるかどうかを確認します。マルチメータ、ハンドヘルドまたは卓上、かどうか、AC 電圧または電流の RMS 値または DC 電圧または電流の平均値を測定します。慎重にこれらの接続実験の実行時エラーの一般的な原因として回路に電力を供給する前に測定電圧または電流への接続を修正します。
  2. その出力ポートに配置ないバナナ ワイヤ DC 電源の出力をオンに。
  3. マルチメータを使用して、2 つの出力ポート (+ 赤・黒) の間で測定します。測定分解能を高めるためには、10 V か 1000 V までの信号の範囲を手動で調整します。
    1. マルチメータは、10 V をお読みください。
    2. マルチメータが 2 点とダイオードとトランジスタのデバッグに便利である (ダイオード記号)、現在の流れの方向の抵抗などの測定機能を含めることに注意してください。
  4. デジタル電力計を使用して、平均電力を測定します。デジタル電力計はマルチメータに似ていますが、同時電圧および電流測定を使用して、平均電力を測定します。高度なメートルは、皮相電力、無効電力、力率を測定できます。
  5. (と並行) の 2 つの電圧のリードに接続 2 つのポイントの電圧を測定する必要があります。
  6. ワイヤや部品のシリーズの 2 つの電流リードを接続します。
  7. 表示される電力は、電圧と電流の瞬時の製品の平均です。

Figure 7
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

  1. この手順で使用する低消費電力 DC 供給、別の電源三相コンセント (図 8)、三相可変単巻変圧器 (図 9)、高い DC 電源などの他の種類があります。
  2. 三相コンセントは、208 V、230 V、またはほとんどの電気工学研究所で 408 V で通常の三相電圧を提供します。これらの電圧の周波数と振幅、等しい、互いから段階を 120° 。三相コンセントを処理には、特別な訓練や安全対策が必要です。
    1. 米国では、208 V と 230 V、480 V、パワー エレクトロニクスと電気機器を扱う教育ラボ環境で一般的な三相電圧レベル。
  3. 三相可変オート トランス (変圧器) は絶縁変圧器三相コンセントから変数三相 AC ソースを提供します。
  4. 指定された入力電圧の 100% と 0% が VARIAC の出力を変化させる変圧器のノブを調整します。
  5. 高い DC 電源は、高い直流電圧を提供します。ほとんど低電源直流 36 V までを提供できる、未満 10 A. ハイパワー DC 供給が数百のボルトとアンペアを提供できます。
    1. 教育ラボ環境で電力の DC 供給は一般的に最大 400 V DC 電圧を提供します。彼らは、電気自動車やハイブリッド車、整流の家庭用電圧、およびその他のシナリオで大規模なバッテリ パックをエミュレートするパワー エレクトロニクス アプリケーションに共通です。また、直流電気機械アプリケーションとインバーター AC 機に共通です。

Figure 8
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

Figure 9
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、ツール、およびその他の実験装置が供給される電気は、ケアと注意を払って扱われなければなりません。高電圧と現在の身体的接触は、筋肉の痙攣、火傷、心臓逮捕と死を引き起こす可能性が。体を通過する電流を少量でも感電を引き起こす可能性が。10 ミリ アンペアの電流は、筋肉の収縮、筋肉制御の損失を手放すことができないことを引き起こすことができます。心臓を 10 マイクロ アンプは、心室細動を引き起こす可能性が。実験は、国際安全規格に準拠した機器を通常使用します。引受研究所 UL ラベルはたとえば、特定の種類の危険の露出を防ぐ装置がこれらの基準を満たすを証明します。ただし、電気入力と出力、またはカスタマイズされた装置はまだ危険性をもたらします。このビデオは電気の安全上の注意を紹介し、実験の多くの種類で使用される一般的な電気機器をご紹介します。

電気機器を使用している場合は、適切な個人用保護具、閉鎖つま先の靴、長ズボンを着用してください。緩い衣類を避け、電気に連絡することができます誤ってダングリングまたは金属付属品を取り外します。アメリカ合衆国で単相 AC 電源コンセントからは 120 ボルトです。三相 AC 電源用のコンセントは、480 ボルトまでおよび 10 の amps を提供できます。だから電源は点と扱われなければなりません。きれいなラボ環境に危険を軽減するために重要です。緩んでいるか、擦り切れているワイヤ、ケーブル、および接続は避けてください。すべての機器、電源、およびサーキット ・ ブレーカーをオフにする方法を知っています。少なくとも二人が 50 ボルトを超えるアクセスを DC 電源のある実験で動作することを確認します。単相または三相 AC 電源と同じ予防策を使用します。確認した後に露出した金属がライブ電気を運ぶと仮定します。設定を変更する前に電源を切るか、実験で使用する電源ユニットを取り外します。装置の適切な接地は、感電を防ぐことができます - アース電位にシャーシがあると確実です。常にそれを意図した電源ケーブルと AC コンセントに機器を接続します。予想以上に熱いです機器は危険と対処すべき問題の症状です。最後に、実験が終了した後、すべての機器をオフにし、研究室を出発する前に未使用の機器をオフに。今では基本的な安全上の注意を提示されている、いくつかの一般的な電気機器の操作は、実験室で実証されます。

関数発生器は、励起またはドライブ電圧を必要とする他の機器の信号を生成します。最も一般的な定期的な出力は正弦波、三角波、ノコギリ波、方形波の振幅、周波数、調整することし、DC オフセットします。関数発生器の出力は、回路やケーブルを使用して機器に接続されます。通常の BNC コネクタは、回路に簡単に接続、一端と他端にワニ口クリップで使用されます。DC 電源は、電圧またはその他の電気機器を作動させる電流を提供します。典型的な低電圧研究室の調整可能な出力範囲は 0 ~ 36 v の電圧を供給します。最も単一出力電源 DC 3 つのターミナルがある: プラス、マイナスと地面。プラス端子は、下流側の機器の高電圧入力に接続されます。マイナス端子は、入力低電圧に接続されます。出力は、電圧または電流のプラスとマイナス極、電気から隔離され、地面。接地端子は、ゼロのボルト固定地球地上参照です。他の共通の動力源は、標準の壁コンセントから電源を単相または三相 AC 電源に含まれます。単相電源は 1 つのホット ラインと 1 つの中性線を運ぶため現在を有し 120 ボルトを提供します。三相電源は、AC 電圧の各行を 1 つの別の 120 ° の位相と振幅、周波数の等しい 3 つのホット線経由より高い電圧を提供します。結果は、208、230 と大きくなるほど力の 480 ボルトを指定できます。三相電源を処理には、特別な訓練や安全対策が必要です。次に、AC 電圧の上下可変単巻変圧器、変圧器として知られている、いずれかの手順に使用されます。これは標準電圧や電圧を可変する必要がありますを必要とするアプリケーションに便利です。ノブは、0 と最大値の 100% の出力電圧をによって異なります。注意、変圧器はない電気的絶縁を提供、ので、任意の設定で出力を触れないでください。オシロ スコープは時変信号の電圧を表示し、回路の動作を研究するために使用します。オシロ スコープには、それぞれ 1 つの波形を表示、複数のチャネルがあります。この楽器とプローブの 2 つの主なタイプ、従来の接地型と差動プローブ。ここで正規の接地型は、チャンネル 1 に接続されます。接地型は通常数百ボルトを容認する評価し、プローブの先端と地面間の電圧を測定します。グランド ・ リードは、オシロ スコープのシャーシにアースに関連付けられています。また接地された回路のポイントにだけアース線を接続することが重要です。他のポイントに、グランド ・ リードに触れることになります、グラウンドへの短絡します。今関数発生器の出力にオシロ スコープの 1 チャンネルに接続し、電源を入れます。部ノブあたり秒オシロ スコープの時間スケールを調整し、部門ノブあたりボルト電圧スケールを調整します。トリガ ・ レベルは、オシロ スコープの同期が発生する交差する信号電圧です。適切なトリガー表示でノイズを最小限に抑えます。プレスを自動的に設定する 50% のレベルの設定またはトリガー レベルを手動で設定するトリガー ノブを調整します。最後に、マルチメータ、汎用性の高い、ハンドヘルドまたはベンチ トップ楽器です、電圧、電流、抵抗、およびその他の電気的量を測定するため。電圧を測定、V オームと連絡先の黒プローブをラベル赤プローブを挿入するには、という一般的な COM ラベルの付いた。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。プラス端子に赤プローブとマイナス端子に黒プローブを触れることにより、2 つの出力端子間を測定します。マルチメータは、20 ボルトを読み取ります。

多くの実験は電気量の測定が必要し、基本的な楽器を使用してこのデータを提供します。極誘電体液体ブリッジの研究には、流体の 2 つのビーカーの間高輝度電界が必要です。ビーカーは、最初は連絡先と、ゆっくりと離れて引っ張られている橋を形成します。このアプリケーションは、高電圧 DC 電源は、安全な取り扱いに細心の注意が必要です 1,500 ボルトを生成します。治療上の処置のための神経幹細胞の移行を制御する方法を開発するには、研究者は、電界の影響の下で彼らの動きを調査しました。実験室では、DC 電源を使用必要な制御電界を生成します。電流計は、電流を測定し、マルチメータは、電界強度を計算に使用した試験室間で電圧を測定します。

電気的安全性と基本的な電子機器のゼウスの概要を見てきただけ。今、電気を安全に使用する方法といくつかの基本的な電気試験装置を使用する方法を理解する必要があります。見てくれてありがとう!

Applications and Summary

安全性は、電気工学の研究室で最も重要な練習です。電気的測定と電源装置は多くの重工業 (金属加工、紙・ パルプ、等)、自動車、海洋、航空宇宙、軍事、および他で共通です。各種ブランドやさまざまな機器のビデオで説明されているツールが異なるラベル、ボタン、およびノブ、あるかもしれませんが、一般的な概念がまだ適用されます。

教育研究所環境で安全性については、上記設備は一般実験、AC/DC に関連する DC/AC、DC/DC および AC/AC 電力変換、変圧器、電気モーターとジェネレーター、および基本的な電気モーターで使用されます。ドライブ。

安全上の注意

1. 電力と実験のセットアップ

  1. ゆるいワイヤ、ケーブル、および接続は避けてください。
  2. それ以外の場合を検証しない限り、電気を使ってライブの露出した金属と仮定します。
  3. すべての機器、回路ブレーカーのボタンをオン/オフになじむ、ベンチのスイッチを外します。
  4. のみセットアップを変更する、実験回路の電源が切られるとすべての電源電圧を読むし、ゼロ現在、適切です。
  5. 適当な長さのワイヤーを使用して、適切なアプリケーションの。長い線や接続がベンチに混乱を引き起こす可能性が、非常に短い線や接続のきつすぎるすることができます簡単に切断可能性があります。
  6. 干渉と敏感な電子装置と高いパワー デバイスとの間の電気配線を避けるために高い電源装置と低電源装置、マイクロ コント ローラーなどからの接続を分離します。
  7. 実験ではすべての DC 電源、AC ソース、および他の電源がゼロ電圧と電流ゼロから開始することを確認して、指示通りを作る。非ゼロ電圧から始まってある特定のアプリケーションで可能な電圧源が特定の初期条件を持っている必要があります。
  8. 実験終了後、研究室を出発する前にすべての機器の電源を切ります。
  9. 単一のユーザーだけで実験を行うことはできません。V と三相 AC 50 以上動作しているとき少なくとも 2 人のユーザーが実験を実行していることを確認します。

2. 作業環境

  1. 実験室の出口になじみます。
  2. 雑然とした作業環境は避けてください。
  3. ペン、電卓、実験室のノートをして準備をして説明を実験します。
  4. 適切に冷却 (放熱) による温かみのある機器にラベルを付ける.

3. 衣類や個人の要件

  1. これらは危険な回転機械と電気的接続することができます任意の実験の実行中宝石類、金属の時計、または他の金属のアクセサリーを取り外します。
  2. 皮膚の電気的接続と回転機械を公開する緩やかなアパレル、ショート パンツ、または短いスカートを着用しないでください。
  3. ユーザーは、回転機械と電気的な接続に近い取得する傾向があるように掛かるネックレス、メガネ、ネクタイ、や他のアクセサリーを着用ください。また、回転機械によって容易につかむことができる首のメガネを掛けることを避け。
  4. 頭の後ろに長い髪を結ぶ。
  5. 実験中に常時安全ゴーグルを着用します。他個人保護用具 (PPE) のローカル安全規則によって必要に応じて着用します。たとえば、一般的な PPE には耳栓 (大声で機械の操作時に使用)、高圧絶縁手袋 (生きているワイヤーやケーブルを扱うときを着用)、難燃コートが含まれています。

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

  1. 関数発生器 (図 1) を入れます。関数発生器は、形状の異なる周期の AC 信号を提供します。これらの図形は主に正弦、三角、のこぎりの歯と正方形します。
  2. 400 Hz の周波数で 10 V ピークとゼロの DC オフセットの正弦波出力を生成する関数発生器を設定します。
  3. BNC のアリゲーター ・ コネクタを BNC 関数ジェネレーター出力ポートに接続に接続します。
  4. 必要な場合は、周波数やピーク、ピーク-ピークで、これら信号を調整します。
  5. 三角形で鋸歯状の信号は、斜面と形状を調整と。方形波には、サイクル、方形波が正または負の値、ゼロ対「高」である期間の割合として定義されているまたは「低」である調節可能な義務があります。
  6. 特定の関数発生器非周期ノイズとランダムな信号を提供するが、これらはよくパワー エレクトロニクスと電気機器のアプリケーションで使用されていないに注意してください。

Figure 1
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

  1. DC 電源アダプター (図 2) をオンにします。低消費電力 DC 電源は、電圧源や電流源の 2 つのモードで動作します。
  2. 電圧と電流の測定値を確認します。
  3. DC 電源出力電圧を 10 V 出力電圧ノブを調整することによって設定します。動作電圧ソースは、最も一般的な供給を提供する低電圧 DC;通常、0、36 V までください。これらの供給は、現在のソース操作「現在限定」での最大電流が目的の値に、目的の最大電流を提供するために、電圧を自動的に調整することがあります。電流と電圧の制限はこうして安全マージン DC を動作しているときと同様に、運用の柔軟性電源を提供します。
  4. 現在の制限を表示し、現在の上限を調整する現在のノブを調整する「現在」ボタンを押します。供給の現在の制限を設定します。
  5. 最も単一出力 DC 電源のレッテルを 3 つの端子を注意してください「+」"-、"と地上。多くのアプリケーションで"-"、地面はより安定性と低ノイズ環境は、電源と外部回路を提供することに結びついています。ただし、特定の場合は、"-"、電気回路または供給地からテストの下で装置を分離する地面から浮いています。

Figure 2
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

  1. オシロ スコープ (図 3) をオンにします。オシロ スコープまたはスコープ、基本的な測定での広い範囲を提供する画面に電圧波形と電流波形を表示します。
  2. 標準プローブにチャネル 1 とチャネル 2 に差動プローブ (図 4) を接続します。オシロスコープ ・ プローブがスコープ インターフェイス上の BNC コネクタに接続し、各チャンネル 1 つの波形が表示されます。すべてのスコープは、様々 なチャネルが付属します。最も一般的な 2 つと 4 チャンネル スコープが新しいスコープは、8 つのチャンネルを持つことができます。
  3. 2 チャンネルの任意のオフセットを削除します。
    1. オシロ スコープ ・ プローブは、電気機械と電力エレクトロニクス実験で最もよく使用されます。従来の接地型、差動電圧プローブ (図 5)、電流プローブなどのプローブの主な種類 (図 6)。
    2. 回路または装置、どこのポイントの 1 つはアースに結びついている内の 2 点間で電圧を測定する場合、従来使用接地プローブです。通常、スコープの接地部分は、ワニ口クリップ、テストの役割リーダーは回路や電気部品に簡単につなぐフック。
      1. 使わないとグランドに短絡接地の接続でこれらのプローブが発生し、ユーザーにリスクを引き起こす火花、プローブへのダメージ.通常、これらのプローブは、数百ボルトに評価されています。
    3. アース グランド間の分離を提供する差動電圧プローブを使用し、両方のテスト ポイント、電圧を測定します。これらのプローブは、(例えばとき 2 つの 3 つの測定相の三相電圧源) ポイントのどちらも接地されるときに不可欠です。このようなプローブはより高価であり、基本的な校正のフォームとして、ご使用前に手動または自動オフセット調整が必要です。小さいプローブ テスト ・ リードの接地の欠如によるノイズに頑強です。教育ラボで定格の電圧は、1000 V を通常に到達します。
  4. ワイヤの電流を測定するには、電流プローブの窓にワイヤーを置き、ワイヤーがプローブ穴内でロックされていることを確認します。プローブのスケーリングの調整 (例: 100 mV/) プローブ筐体と注規模。電流測定は、電圧測定として表示されます。
    1. AC または DC 電流を運ぶワイヤーは、コア、コアの周りラップ線巻線の電圧を誘導する磁界を生成するを通過します。これは電線に比例した電圧測定を与えるし、このプローブを用いて電流を測定することができます。これらは通常、差動電圧プローブよりもさらに高価であり、教育ラボで 100 A までの範囲することができます。多くの教育者や研究者は、検出抵抗が非常に低いが、正確な抵抗に置き換えてください。検出抵抗器は、端子部分の電圧に比例する電流を渡すし、オームの法則による正確な抵抗を知りながら電圧を測定電流の正確な近似を与えます。
  5. 関数発生器の出力のワニ側に通常プローブ端子を接続します。
  6. 関数発生器出力をオンにします。
  7. 時間軸のスケールを調整範囲の拡大表示または縮小表示"秒/div"ノブを使用して、チャネル 1 の波形。各スコープ、表示を調整する別のアプローチがありますが、すべての一般的なスコープを設定する 2 つの主要な部門があります。X 軸 (時間軸) の部門は一定期間に似ており、μ 秒ごと部門から複数秒の事業部まであります。
  8. チャネル 1 ノブを使用して、チャネル 1 の y 軸を調整します。Y 軸上の部門を示すボルトの測定値を調整する"ボルト/div"ノブを使用します。各波形にはユニークな y 軸スケーリング ノブ。
  9. 周波数とチャネル 1 に表示されている波形のピークを測定するスコープの「測定」機能ボタンを押します。これは、平均、二乗平均平方根 (RMS) と信号の周期の測定値を検索する使用できます。
  10. 数学関数を使用する「数学」を押します加算など、減算、または 2 つ以上の波形を用いたより高度な関数はスコープに表示されます。たとえば、瞬間的な電圧の製品を表示すると便利と瞬時電力を確認するために現在です。
  11. 「50% レベルを設定」を押す自動的に「トリガー」ノブを調整することによって手動でトリガーします。表示をトリガーするすべての波形からスコープ チャンネルを選択します。適切なトリガー レベルを使用して、表示されている波形のジッタは除去されます。静止した、きれいなすべての波形になったようです。
  12. 時間軸または y 軸上の 2 点間の距離を測定する「カーソル」を押します。
  13. 「CH1」「CH2」を押すか、他のチャンネル ボタンや波形からノイズを除去するために適切なデジタル フィルターの選択] を表示します。低域通過フィルターの角周波数は事前設定され、さまざまなスコープで異なる場合があります。
  14. 関数発生器必要な振幅と周波数を達成するまでの出力を調整します。
  15. 関数発生器の電源を切り、スコープ プローブを外します。
  16. オシロ スコープの電源を切ります。

Figure 3
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

Figure 4
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

Figure 5
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

Figure 6
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

  1. マルチメータ (図 7) をオンにし、その端子電圧測定の接続位置にいるかどうかを確認します。マルチメータ、ハンドヘルドまたは卓上、かどうか、AC 電圧または電流の RMS 値または DC 電圧または電流の平均値を測定します。慎重にこれらの接続実験の実行時エラーの一般的な原因として回路に電力を供給する前に測定電圧または電流への接続を修正します。
  2. その出力ポートに配置ないバナナ ワイヤ DC 電源の出力をオンに。
  3. マルチメータを使用して、2 つの出力ポート (+ 赤・黒) の間で測定します。測定分解能を高めるためには、10 V か 1000 V までの信号の範囲を手動で調整します。
    1. マルチメータは、10 V をお読みください。
    2. マルチメータが 2 点とダイオードとトランジスタのデバッグに便利である (ダイオード記号)、現在の流れの方向の抵抗などの測定機能を含めることに注意してください。
  4. デジタル電力計を使用して、平均電力を測定します。デジタル電力計はマルチメータに似ていますが、同時電圧および電流測定を使用して、平均電力を測定します。高度なメートルは、皮相電力、無効電力、力率を測定できます。
  5. (と並行) の 2 つの電圧のリードに接続 2 つのポイントの電圧を測定する必要があります。
  6. ワイヤや部品のシリーズの 2 つの電流リードを接続します。
  7. 表示される電力は、電圧と電流の瞬時の製品の平均です。

Figure 7
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

  1. この手順で使用する低消費電力 DC 供給、別の電源三相コンセント (図 8)、三相可変単巻変圧器 (図 9)、高い DC 電源などの他の種類があります。
  2. 三相コンセントは、208 V、230 V、またはほとんどの電気工学研究所で 408 V で通常の三相電圧を提供します。これらの電圧の周波数と振幅、等しい、互いから段階を 120° 。三相コンセントを処理には、特別な訓練や安全対策が必要です。
    1. 米国では、208 V と 230 V、480 V、パワー エレクトロニクスと電気機器を扱う教育ラボ環境で一般的な三相電圧レベル。
  3. 三相可変オート トランス (変圧器) は絶縁変圧器三相コンセントから変数三相 AC ソースを提供します。
  4. 指定された入力電圧の 100% と 0% が VARIAC の出力を変化させる変圧器のノブを調整します。
  5. 高い DC 電源は、高い直流電圧を提供します。ほとんど低電源直流 36 V までを提供できる、未満 10 A. ハイパワー DC 供給が数百のボルトとアンペアを提供できます。
    1. 教育ラボ環境で電力の DC 供給は一般的に最大 400 V DC 電圧を提供します。彼らは、電気自動車やハイブリッド車、整流の家庭用電圧、およびその他のシナリオで大規模なバッテリ パックをエミュレートするパワー エレクトロニクス アプリケーションに共通です。また、直流電気機械アプリケーションとインバーター AC 機に共通です。

Figure 8
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

Figure 9
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、ツール、およびその他の実験装置が供給される電気は、ケアと注意を払って扱われなければなりません。高電圧と現在の身体的接触は、筋肉の痙攣、火傷、心臓逮捕と死を引き起こす可能性が。体を通過する電流を少量でも感電を引き起こす可能性が。10 ミリ アンペアの電流は、筋肉の収縮、筋肉制御の損失を手放すことができないことを引き起こすことができます。心臓を 10 マイクロ アンプは、心室細動を引き起こす可能性が。実験は、国際安全規格に準拠した機器を通常使用します。引受研究所 UL ラベルはたとえば、特定の種類の危険の露出を防ぐ装置がこれらの基準を満たすを証明します。ただし、電気入力と出力、またはカスタマイズされた装置はまだ危険性をもたらします。このビデオは電気の安全上の注意を紹介し、実験の多くの種類で使用される一般的な電気機器をご紹介します。

電気機器を使用している場合は、適切な個人用保護具、閉鎖つま先の靴、長ズボンを着用してください。緩い衣類を避け、電気に連絡することができます誤ってダングリングまたは金属付属品を取り外します。アメリカ合衆国で単相 AC 電源コンセントからは 120 ボルトです。三相 AC 電源用のコンセントは、480 ボルトまでおよび 10 の amps を提供できます。だから電源は点と扱われなければなりません。きれいなラボ環境に危険を軽減するために重要です。緩んでいるか、擦り切れているワイヤ、ケーブル、および接続は避けてください。すべての機器、電源、およびサーキット ・ ブレーカーをオフにする方法を知っています。少なくとも二人が 50 ボルトを超えるアクセスを DC 電源のある実験で動作することを確認します。単相または三相 AC 電源と同じ予防策を使用します。確認した後に露出した金属がライブ電気を運ぶと仮定します。設定を変更する前に電源を切るか、実験で使用する電源ユニットを取り外します。装置の適切な接地は、感電を防ぐことができます - アース電位にシャーシがあると確実です。常にそれを意図した電源ケーブルと AC コンセントに機器を接続します。予想以上に熱いです機器は危険と対処すべき問題の症状です。最後に、実験が終了した後、すべての機器をオフにし、研究室を出発する前に未使用の機器をオフに。今では基本的な安全上の注意を提示されている、いくつかの一般的な電気機器の操作は、実験室で実証されます。

関数発生器は、励起またはドライブ電圧を必要とする他の機器の信号を生成します。最も一般的な定期的な出力は正弦波、三角波、ノコギリ波、方形波の振幅、周波数、調整することし、DC オフセットします。関数発生器の出力は、回路やケーブルを使用して機器に接続されます。通常の BNC コネクタは、回路に簡単に接続、一端と他端にワニ口クリップで使用されます。DC 電源は、電圧またはその他の電気機器を作動させる電流を提供します。典型的な低電圧研究室の調整可能な出力範囲は 0 ~ 36 v の電圧を供給します。最も単一出力電源 DC 3 つのターミナルがある: プラス、マイナスと地面。プラス端子は、下流側の機器の高電圧入力に接続されます。マイナス端子は、入力低電圧に接続されます。出力は、電圧または電流のプラスとマイナス極、電気から隔離され、地面。接地端子は、ゼロのボルト固定地球地上参照です。他の共通の動力源は、標準の壁コンセントから電源を単相または三相 AC 電源に含まれます。単相電源は 1 つのホット ラインと 1 つの中性線を運ぶため現在を有し 120 ボルトを提供します。三相電源は、AC 電圧の各行を 1 つの別の 120 ° の位相と振幅、周波数の等しい 3 つのホット線経由より高い電圧を提供します。結果は、208、230 と大きくなるほど力の 480 ボルトを指定できます。三相電源を処理には、特別な訓練や安全対策が必要です。次に、AC 電圧の上下可変単巻変圧器、変圧器として知られている、いずれかの手順に使用されます。これは標準電圧や電圧を可変する必要がありますを必要とするアプリケーションに便利です。ノブは、0 と最大値の 100% の出力電圧をによって異なります。注意、変圧器はない電気的絶縁を提供、ので、任意の設定で出力を触れないでください。オシロ スコープは時変信号の電圧を表示し、回路の動作を研究するために使用します。オシロ スコープには、それぞれ 1 つの波形を表示、複数のチャネルがあります。この楽器とプローブの 2 つの主なタイプ、従来の接地型と差動プローブ。ここで正規の接地型は、チャンネル 1 に接続されます。接地型は通常数百ボルトを容認する評価し、プローブの先端と地面間の電圧を測定します。グランド ・ リードは、オシロ スコープのシャーシにアースに関連付けられています。また接地された回路のポイントにだけアース線を接続することが重要です。他のポイントに、グランド ・ リードに触れることになります、グラウンドへの短絡します。今関数発生器の出力にオシロ スコープの 1 チャンネルに接続し、電源を入れます。部ノブあたり秒オシロ スコープの時間スケールを調整し、部門ノブあたりボルト電圧スケールを調整します。トリガ ・ レベルは、オシロ スコープの同期が発生する交差する信号電圧です。適切なトリガー表示でノイズを最小限に抑えます。プレスを自動的に設定する 50% のレベルの設定またはトリガー レベルを手動で設定するトリガー ノブを調整します。最後に、マルチメータ、汎用性の高い、ハンドヘルドまたはベンチ トップ楽器です、電圧、電流、抵抗、およびその他の電気的量を測定するため。電圧を測定、V オームと連絡先の黒プローブをラベル赤プローブを挿入するには、という一般的な COM ラベルの付いた。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。プラス端子に赤プローブとマイナス端子に黒プローブを触れることにより、2 つの出力端子間を測定します。マルチメータは、20 ボルトを読み取ります。

多くの実験は電気量の測定が必要し、基本的な楽器を使用してこのデータを提供します。極誘電体液体ブリッジの研究には、流体の 2 つのビーカーの間高輝度電界が必要です。ビーカーは、最初は連絡先と、ゆっくりと離れて引っ張られている橋を形成します。このアプリケーションは、高電圧 DC 電源は、安全な取り扱いに細心の注意が必要です 1,500 ボルトを生成します。治療上の処置のための神経幹細胞の移行を制御する方法を開発するには、研究者は、電界の影響の下で彼らの動きを調査しました。実験室では、DC 電源を使用必要な制御電界を生成します。電流計は、電流を測定し、マルチメータは、電界強度を計算に使用した試験室間で電圧を測定します。

電気的安全性と基本的な電子機器のゼウスの概要を見てきただけ。今、電気を安全に使用する方法といくつかの基本的な電気試験装置を使用する方法を理解する必要があります。見てくれてありがとう!

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