Elektriksel Güvenlik Önlemleri ve Temel Ekipmanlar

Güvenlik Önlemleri

1. Elektrik Gücü ve Deney Düzeneği

1. Gevşek tellerden, kablolardan ve bağlantılardan kaçının.
2. Aksi doğrulanmadıkça, açıkta kalan herhangi bir metalin elektrikle canlı olduğunu varsayın.
3. Ekipmandaki tüm AÇMA/KAPAMA düğmeleri, devre kesiciler ve bir tezgahın bağlantı kesme anahtarları hakkında bilgi edinin.
4. Deney düzeneğinde yalnızca devre gücü kapatıldığında ve tüm güç kaynakları uygun olduğu şekilde sıfır voltaj ve sıfır akım okuduğunda değişiklik yapın.
5. Uygun uygulamaları için uygun uzunlukta teller kullanın. Uzun kablolar veya bağlantılar bir tezgahta dağınıklığa neden olabilir ve çok kısa kablolar veya bağlantılar çok sıkı olabilir ve kolayca çıkarılabilir.
6. Hassas elektronik cihazlar ve daha yüksek güçlü cihazlar arasındaki paraziti ve elektrik bağlantılarını önlemek için daha yüksek güçlü ekipmanları ve bağlantıları mikrodenetleyiciler gibi daha düşük güçlü ekipmanlardan ayırın.
7. Tüm DC güç kaynaklarının, AC kaynaklarının ve diğer güç kaynaklarının sıfır voltaj ve sıfır akım çıkışından veya bir deneyde belirtildiği şekilde başladığından emin olun. Bir voltaj kaynağının belirli bir başlangıç koşuluna sahip olması gereken belirli uygulamalarda sıfır olmayan bir voltajdan başlamak mümkündür.
8. Deney sona erdiğinde laboratuvardan ayrılmadan önce tüm ekipmanı kapatın.
9. Tek bir kullanıcının tek başına bir deneme gerçekleştirmesine izin vermeyin. 50 V DC ve üç fazlı AC'den daha fazla çalıştırırken en az iki kullanıcının bir deney yaptığından emin olun.

2. Çalışma Ortamı

1. Laboratuvardaki çıkışlar hakkında bilgi sahibi olun.
2. Dağınık bir çalışma ortamından kaçının.
3. Bir kalem, hesap makinesi, laboratuvar defteri ve deney açıklaması hazırlayın ve hazır bulundurun.
4. Ekipmanı uygun şekilde soğutun ve sıcak (ısı dağılımı nedeniyle) etiketleyin.

3. Giyim ve Kişisel Gereksinimler

1. Herhangi bir deney yaparken mücevherleri, metal saatleri veya diğer metal aksesuarları çıkarın, çünkü bunlar dönüş makinelerinin ve elektrik bağlantılarının yakınında tehlikeli olabilir.
2. Bol giysiler, şortlar veya kısa etekler giymeyin, çünkü bunlar cildi elektrik bağlantılarına ve döndürme makinelerine maruz bırakır.
3. Kullanıcılar dönen makinelere ve elektrik bağlantılarına yaklaşma eğiliminde olduklarından, asılı kolyeler, gözlükler, kravatlar ve diğer aksesuarları takmayın. Ayrıca, dönen makinelerle kolayca tutulabilen gözlükleri boynuna asmaktan kaçının.
4. Uzun saçları başın arkasına bağlayın.
5. Deney sırasında her zaman koruyucu gözlük takın. Yerel güvenlik kuralları ve düzenlemelerinin gerektirdiği şekilde diğer kişisel koruyucu ekipmanları (KKD) giyin. Örneğin, yaygın KKD, yangın geciktirici kaplamalar, yüksek voltajlı yalıtkan eldivenler (canlı teller veya kablolarla çalışırken giyilir) ve kulak tıkaçlarını (yüksek sesli makineler çalıştırırken kullanılır) içerir.

Temel Ekipman: Elektronik ve Ölçüm Ekipmanlarının Gösterimi ve Genel Bakış

4. Fonksiyon Üreteci

1. Fonksiyon üretecini açın (Şek. 1). Fonksiyon üreteçleri, farklı şekillerde periyodik AC sinyalleri sağlar. Bu şekiller esas olarak sinüzoidal, üçgen, testere dişi ve karedir.
2. Fonksiyon üretecini, 10 Hz frekansında 400 V tepe noktası ve sıfır DC ofseti sinüzoidal çıkış üretecek şekilde ayarlayın.
3. BNC'den timsahlara bir konektör bağlayın ve BNC, işlev üreteci çıkış bağlantı noktasına bağlı.
4. İsterseniz bu sinyallerin frekansını ve tepe noktasını veya tepeden tepeye ayarlayın.
5. Üçgen ve testere dişi sinyallerinde eğimi ve şekli ayarlayın. Kare dalga biçimleri, bir kare dalga biçiminin pozitif veya "yüksek" ile negatif, sıfır veya "düşük" olduğu dönemin oranı olarak tanımlanan ayarlanabilir görev döngüsüne sahiptir.
6. Bazı fonksiyon üreteçlerinin periyodik olmayan gürültü ve rastgele sinyaller sağladığını, ancak bunların güç elektroniği ve elektrikli makine uygulamalarında yaygın olarak kullanılmadığını unutmayın.

Şekil 1: Fonksiyon üreteci ekranının ve kontrol panelinin yakın çekimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. DC Güç Kaynağı

1. DC güç kaynağını açın (Şek. 2). Düşük güçlü DC kaynakları, voltaj kaynakları veya akım kaynakları olmak üzere iki ana modda çalışır.
2. Voltaj ve akım okumalarına dikkat edin.
3. Çıkış voltajı düğmesini ayarlayarak DC güç kaynağı çıkış voltajını 10 V'a ayarlayın. Bir voltaj kaynağı olarak çalıştırma, beslemenin düşük voltajlı DC sağladığı en yaygın olanıdır; tipik olarak 0 ile 36 V arasında değişir. Bir akım kaynağı çalışmasında, bu kaynaklar, maksimum akımlarının istenen değere ayarlandığı ve voltajlarının istenen maksimum akımı sağlamak için otomatik olarak ayarlandığı "akım sınırlıdır". Akım ve gerilim limitleri böylece bir DC güç kaynağını çalıştırırken operasyonel esnekliğin yanı sıra güvenlik marjları da sağlar.
4. Akım limitini görüntülemek için "Akım" düğmesine basın ve maksimum akım limitini ayarlamak için akım düğmesini ayarlayın. Kaynağın akım limitini ayarlayın.
5. Tek çıkışlı DC güç kaynaklarının çoğunda "+", "-" ve toprak olarak etiketlenmiş üç terminal olduğunu unutmayın. Birçok uygulamada, harici bir devreye güç sağlarken daha kararlı ve azaltılmış bir gürültü ortamı sağlamak için "-" ve toprak bağlanır. Bununla birlikte, bazı durumlar, test edilen elektrik devresini veya aparatı besleme topraklamasından izole etmek için "-" harfinin yerden yüzmesini gerektirir.

Şekil 2: DC güç kaynağı ünitesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

6. Osiloskop

1. Osiloskopu açın (Şek. 3). Osiloskoplar veya skoplar, çok çeşitli temel ölçümler sağlayan bir ekranda voltaj ve akım dalga biçimlerini görüntüler.
2. Kanal 4'e normal bir prob (Şekil 1) ve kanal 2'ye bir diferansiyel prob bağlayın. Osiloskop probları, kapsam arayüzündeki BNC konektörlerine bağlanır ve her kanal tek bir dalga formu görüntüler. Her kapsam çeşitli kanallarla birlikte gelir. En yaygın olanları iki ve dört kanallı kapsamlardır, ancak daha yeni kapsamlar sekiz kanala sahip olabilir.
3. Kanal 2'deki tüm ofsetleri kaldırın.
   1. Osiloskop probları en çok elektrikli makineler ve güç elektroniği deneylerinde kullanılır. Ana prob türleri arasında geleneksel topraklanmış prob, diferansiyel voltaj probu (Şekil 5) ve akım probu (Şekil 6) bulunur.
   2. Noktalardan birinin toprağa bağlı olduğu bir devre veya aparattaki iki nokta boyunca voltajı ölçerken geleneksel topraklı probları kullanın. Tipik olarak, dürbünün topraklanmış kısmı bir timsah klipsidir ve diğer test ucu, devrelere ve elektrikli bileşenlere kolayca bağlanan bir kancadır.
      1. Toprağa kısa devre meydana geleceğinden, kullanıcı için riske, kıvılcımlara ve problarda hasara neden olacağından, bu probları asla topraklanmamış bağlantılara sahip kullanmayın. Genellikle, bu problar birkaç yüz volt olarak derecelendirilir.
   3. Toprak ile voltajın ölçüldüğü her iki test noktası arasında izolasyon sağlamak için diferansiyel voltaj probları kullanın. Bu problar, noktaların hiçbiri topraklanmadığında (örneğin, üç fazlı bir voltaj kaynağında üç fazdan ikisinde ölçüm yaparken) gereklidir. Bu tür problar daha pahalıdır ve temel bir kalibrasyon biçimi olarak her kullanımdan önce manuel veya otomatik ofset ayarı gerektirir. Prob test uçlarında topraklama olmaması nedeniyle gürültüye karşı daha az dayanıklıdırlar. Eğitim laboratuvarlarındaki voltaj değerleri tipik olarak 1000 V'a ulaşır.
4. Bir teldeki akımı ölçmek için, kabloyu akım probunun penceresine yerleştirin ve telin prob deliği içinde kilitlendiğinden emin olun. Prob muhafazasındaki prob ölçeklendirmesini (örn. 100 mV/A) ayarlayın ve ölçeği not edin. Akım ölçümleri, voltaj ölçümleri olarak görüntülenir.
   1. AC veya DC akım taşıyan bir tel çekirdekten geçer ve çekirdeğin etrafına sarılmış tel sargısı üzerinde voltajı indükleyen bir manyetik alan oluşturur. Bu, teldeki akımla orantılı bir voltaj ölçümü verir ve akım bu prob kullanılarak ölçülebilir. Bunlar tipik olarak diferansiyel voltaj problarından bile daha pahalıdır ve eğitim laboratuvarlarında 100 A'ya kadar değişebilir. Birçok eğitimci ve araştırmacı, bunları çok düşük ancak doğru dirence sahip algılama dirençleriyle değiştirir. Algılama dirençleri, akımı terminalleri boyunca voltajla orantılı olarak geçirir ve Ohm yasasına göre, doğru direnci bilirken voltajı ölçmek, akımın doğru bir şekilde yaklaştırılmasını sağlar.
5. Normal prob terminallerini fonksiyon üretecinin çıkışının timsah tarafına bağlayın.
6. Fonksiyon üreteci çıkışını açın.
7. Görüntülenen kanal 1 dalga biçimini yakınlaştırmak ve uzaklaştırmak için kapsam üzerindeki "sec/div" düğmesini kullanarak zaman ekseni ölçeğini ayarlayın. Her kapsamın görüntüyü ayarlamak için farklı bir yaklaşımı olabilir, ancak tüm ortak kapsamların ayarlanması gereken iki ana bölümü vardır. X ekseninde (zaman ekseni), bölmeler belirli bir zaman dilimine benzer ve bölme başına μs'den bölme başına birkaç saniyeye kadar değişebilir.
8. Kanal 1 düğmesini kullanarak kanal 1'in y eksenini ayarlayın. Y eksenindeki hangi bölümlerin volt okumalarını göstereceğini ayarlamak için "volt/div" düğmesini kullanın. Her dalga formunun benzersiz bir y ekseni ölçeklendirme düğmesi vardır.
9. Kanal 1'de görüntülenen dalga formunun frekansını ve tepeden tepeye ölçmek için dürbün üzerindeki "ölç" özellik düğmesine basın. Bu aynı zamanda bir sinyalin ortalaması, kök ortalama karesi (RMS) ve periyodunun ölçümlerini bulmak için de kullanılabilir.
10. Matematiksel fonksiyonları kullanmak için "matematik"e basın; toplama, çıkarma veya kapsamda görüntülenen birden fazla dalga biçimini kullanan daha gelişmiş işlevler gibi. Örneğin anlık güç görebilmek için anlık gerilim ve akımın çarpımını göstermekte fayda var.
11. "Tetik" düğmesini ayarlayarak manuel olarak veya "Seviyeyi P'ye ayarla"ya basarak otomatik olarak tetikleyin. Tüm dalga formu ekranlarının tetiklendiği kapsam kanalını seçin. Uygun tetikleme seviyesi kullanılarak, görüntülenen dalga formlarındaki titreşim ortadan kaldırılır; Böylece tüm dalga formları sabit ve temiz görünür.
12. Zaman ekseni veya y eksenindeki iki nokta arasındaki mesafeyi ölçmek için "imleç"e basın.
13. "CH1", "CH2" veya diğer kanal düğmelerine basın ve dalga formu ekranından gelen gürültüyü ortadan kaldırmak için uygun dijital filtreyi seçin. Alçak geçiren filtre köşe frekansları önceden ayarlanmıştır ve farklı kapsamlarda farklılık gösterebilir.
14. İstenen genlik ve frekans elde edilene kadar fonksiyon üreteci çıkışını ayarlayın.
15. Fonksiyon üretecini kapatın ve kapsam probunun bağlantısını kesin.
16. Osiloskopu kapatın.

Şekil 3: Osiloskop ünitesi. Kapat, ekranı ve kontrol panelini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Konvansiyonel topraklı bir prob. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Diferansiyel voltaj probu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Mevcut probun yandan görünümü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

7. Multimetre

1. Multimetreyi açın (Şek. 7) ve sonlandırmalarının voltaj ölçümü bağlantı konumunda olduğundan emin olun. Multimetreler, ister el tipi ister tezgah üstü olsun, bir DC voltajının veya akımının ortalama değerini veya bir AC voltajının veya akımının RMS değerini ölçer. Bir devreye güç vermeden önce voltajı veya akımı ölçmek için bağlantıları dikkatlice gözden geçirin, çünkü bu bağlantılar bir deney yaparken yaygın bir hata kaynağıdır.
2. DC güç kaynağı çıkışını, çıkış bağlantı noktalarına muz kablosu yerleştirilmeden açın.
3. İki çıkış portu (+ kırmızı ve - siyah) arasında ölçüm yapmak için multimetreyi kullanın. Ölçüm çözünürlüğünü artırmak için sinyal aralığını manuel olarak 10 V veya 1000 V'a kadar ayarlayın.
   1. Multimetre 10 V okumalıdır.
   2. Multimetrelerin, diyotlarda ve transistörlerde hata ayıklamada yararlı olan iki nokta arasındaki direnç ve akım akış yönü (diyot sembolü) gibi diğer ölçüm özelliklerini içerdiğini unutmayın.
4. Ortalama gücü ölçmek için dijital güç ölçerleri kullanın. Dijital güç sayaçları multimetrelere benzer, ancak ortalama gücü ölçmek için eşzamanlı voltaj ve akım ölçümlerini kullanır. Gelişmiş sayaçlar güç faktörünü, reaktif gücü ve görünen gücü ölçebilir.
5. Voltajın ölçülmesi gereken iki nokta boyunca (paralel olarak) iki voltaj ucunu bağlayın.
6. İki akım ucunu kablo veya bileşen ile seri olarak bağlayın.
7. Görüntülenen güç, anlık voltaj ve akım ürününün ortalamasıdır.

Şekil 7: Multimetre. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

8. Güç kaynağı

1. Bu prosedürde kullanılan düşük güçlü DC kaynağının yanı sıra, üç fazlı bir priz (Şekil 8), üç fazlı değişken bir ototransformatör (Şekil 9) ve daha yüksek güçlü bir DC kaynağı dahil olmak üzere başka güç kaynağı türleri de vardır.
2. Üç fazlı priz, çoğu elektrik mühendisliği laboratuvarında tipik olarak 208 V, 230 V veya 408 V'ta üç fazlı voltajlar sağlar. Bu gerilimler frekans ve genlik bakımından eşittir ve birbirinden 120^° faz dışıdır. Üç fazlı prizlerin kullanımı özel eğitim ve güvenlik önlemleri gerektirir.
   1. ABD'de 208 V, 230 V ve 480 V, güç elektroniği ve elektrikli makinelerle ilgilenen bir eğitim laboratuvarı ortamında yaygın olarak kullanılan üç fazlı voltaj seviyeleridir.
3. Üç fazlı değişken otomatik transformatör (VARIAC), üç fazlı prizden değişken bir üç fazlı AC kaynağı sağlayan izole bir transformatördür.
4. VARIAC çıkışının sağlanan giriş voltajının %0 ila 0'ü arasında değişebileceği VARIAC üzerindeki düğmeyi ayarlayın.
5. Daha yüksek güçlü bir DC kaynağı, daha yüksek DC voltajı sağlar. Düşük güçlü DC kaynaklarının çoğu 36 V'a kadar ve 10 A'dan daha az güç sağlayabilir. Yüksek güçlü DC kaynakları yüzlerce volt ve amper sağlayabilir.
   1. Bir eğitim laboratuvarı ortamında, yüksek güçlü bir DC kaynağı, tipik olarak 400 V'a kadar DC voltajı sağlar. Güç elektroniği uygulamalarında yaygındırlar çünkü elektrikli ve hibrit araçlarda büyük pil paketlerini, doğrultulmuş ev voltajını ve diğer senaryoları taklit ederler. DC elektrikli makine uygulamalarında ve invertör tabanlı AC makinelerde de yaygındırlar.

Şekil 8: Üç fazlı çıkış. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 9: Üç fazlı değişken transformatörün (VARIAC) üstten görünümü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.