Medir voltajes pequeños en un circuito de alto voltaje

Estoy resolviendo problemas de un osciloscopio donde el voltaje del cátodo es ca. -2000V respecto a tierra y chasis. Hay partes del circuito (p. ej., el filamento del calentador o el circuito de obturación/desactivación) que generan voltajes bajos pero están conectados a líneas de suministro de alta tensión. P.ej. el calentador secundario genera 6,3 V en CA, pero uno de los cables está conectado a -2000 V para mantener la diferencia de voltaje del cátodo y el filamento dentro de las especificaciones del CRT.

¿Cómo puedo medir con seguridad estos voltajes bajos (por ejemplo, los 6,3 V en el filamento) dentro del circuito de alto voltaje?

Tengo un multímetro CAT II 1000V y sondas CAT III 1000V. Supongo que el aislamiento que proporcionan no es suficiente para medir con seguridad en un entorno de este tipo. Si entiendo correctamente, el voltaje nominal no es solo para el voltaje que quiero medir, sino que también es una clasificación de aislamiento hacia el "mundo exterior". Lo que significa que a pesar de que el multímetro y las sondas están flotando a -2000 V, el aislamiento que brindan todavía está clasificado en 1000 V, lo que los hace no adecuados para tal medición. ¿Que opciones tengo?

Tal como lo leí, su comprensión es correcta. Otra cosa a tener en cuenta es que el adaptador de red, si se proporciona, también tendrá una clasificación de aislamiento. Esto es importante porque el común del medidor tendrá un alto potencial. Fluke, por ejemplo, en sus osciloscopios tiene el conector / enchufe de CC dispuesto de tal manera que no puede tocar la funda del conector cuando está en contacto con el enchufe.
@Transistor, ¿se refiere a la clasificación de aislamiento del cable de alimentación del dispositivo bajo prueba? ¿Puede explicar cómo eso puede desempeñar un papel siempre que el cable en sí se mantenga lo suficientemente lejos del medidor en sí?

Respuestas (2)

Tiene razón al suponer que no puede confiar en el aislamiento del medidor entre usted (0v) y el circuito de -2000v que desea medir.

Puede realizar la medición de forma segura, aunque un poco más lentamente, aislando el medidor y sus sondas y cables de la tierra. Consiga un aislante adecuado, digamos un recipiente de vidrio o plástico o una tabla de cortar, y coloque el medidor sobre él. Obviamente, este es un medidor portátil alimentado por batería, no alimentado por la red eléctrica. Con el objetivo apagado, configure el medidor y conéctelo. Cubra las sondas y los cables de modo que haya un espacio de aire resistente a golpes o golpes en la instalación, entre las sondas del medidor y sus cables, y cualquier conductor de tierra. Esta es la razón por la cual un recipiente puede ser una mejor solución que una placa, puede permitir que el exceso de cable de la sonda del medidor se asiente en el recipiente con el medidor. Encienda, lea el medidor sin tocarlo y apáguelo. Espere a que los capacitores de alto voltaje pierdan su carga antes de soltar el medidor.

Parece un buen enfoque para evitar lesionarme (lo cual es algo muy bueno), pero ¿qué pasa con el riesgo de dañar otras partes del circuito desde las sondas (o en este caso tendría que usar clips que pueden mantener el contacto apretado sin intervención manual) ) no están clasificados para 2000V?
La tensión nominal es siempre con respecto a algún otro conductor. En este caso, tiene 6.3v entre sondas y 2000v a tierra. Para eso está la capa aislante de vidrio o plástico, para permitir que el medidor flote con seguridad con respecto al suelo. No hay ningún conductor cerca de las sondas, o sus cables, que tenga un potencial diferente. Respuesta editada para aclarar.
Parece un enfoque sensato. ¿Hay alguna guía sobre las distancias reales? P.ej. colocar un cartón grueso o una tabla de cortar de plástico (¿de cuántos mm de grosor?) entre los cables de la sonda y el chasis (que en realidad es un conductor que puede estar cerca de las sondas) si los cables pueden entrar en contacto con él?
A 2000v, casi cualquier grosor de cualquier aislante es adecuado (no extrapole esta actitud aparentemente relajada a voltajes más altos). Más de unos pocos mm de aire también está bien, aunque el problema con el aire es que no es sólido, necesita ser a prueba de golpes.

Puede utilizar una sonda de alto voltaje diseñada expresamente para ampliar el rango de voltaje del DMM, como la siguiente de Fluke :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Extracto de la descripción (énfasis mío):

El 80K-40 es una sonda de alto voltaje diseñada para ampliar la capacidad de medición de voltaje de un voltímetro de CA/CC a 40 000 voltios pico de CA o CC Categoría I de sobrevoltaje. Esto significa que la sonda solo se puede usar para realizar mediciones en circuitos de energía limitada dentro del equipo. . Los ejemplos incluyen alto voltaje dentro de televisores o fotocopiadoras. NO use esta sonda para medir voltajes altos en sistemas de distribución de energía. La sonda proporciona una alta precisión cuando se utiliza con un voltímetro que tiene una impedancia de entrada de 10 megaohmios.

Tenga en cuenta que la clasificación de cat II, cat III, etc., tiene más que ver con la capacidad energética de un sistema que con su nivel de voltaje. Es decir, la clasificación de categoría II debería ser más que suficiente para protegerlo de fallas accidentales al realizar mediciones dentro de un osciloscopio, siempre que use un conjunto de medidor y sonda que pueda soportar los voltajes internos.

Por supuesto, asumo que está utilizando un instrumento flotante, es decir, sin alimentación de red.

EDITAR (para responder a un comentario sobre calificaciones de gatos)

Consulte este documento de fluke sobre clasificaciones de gatos . Extractos (énfasis mío):

Protección transitoria

El problema real para la protección del circuito del multímetro no es solo el rango máximo de voltaje de estado estable, sino una combinación de capacidad de resistencia de sobrevoltaje transitorio y de estado estable . La protección transitoria es vital. Cuando los transitorios viajan en circuitos de alta energía, tienden a ser más peligrosos porque estos circuitos pueden generar grandes corrientes . Si un transitorio provoca un arco, la alta corriente puede sostener el arco, produciendo una ruptura o explosión del plasma, que ocurre cuando el aire circundante se vuelve ionizado y conductivo. El resultado es una ráfaga de arco, un evento desastroso que causa más lesiones eléctricas cada año que el riesgo más conocido de descarga eléctrica.

Y también este:

No es solo el nivel de voltaje

En la Figura 1, un técnico que trabaja en equipos de oficina en una ubicación CAT I podría encontrar voltajes de CC mucho más altos que los voltajes de CA de la línea eléctrica medidos por el electricista de motores en la ubicación CAT III. Sin embargo, los transitorios en los circuitos electrónicos CAT I, cualquiera que sea el voltaje, son claramente una amenaza menor, porque la energía disponible para un arco es bastante limitada. Esto no significa que no haya riesgo eléctrico presente en los equipos CAT I o CAT II. El peligro principal es la descarga eléctrica, no los transitorios ni el arco eléctrico . Las descargas, de las que hablaremos más adelante, pueden ser tan letales como la explosión de un arco.

Entonces, la sonda HV sería buena (de hecho, estoy esperando que llegue una) para medir HV a tierra, pero supongo que la pérdida de precisión al medir, por ejemplo. La diferencia de 20 V CC entre 2 líneas HV es demasiado grande.
Acerca de las clasificaciones CAT: sé que se trata de transitorios, pero también agregué las clasificaciones de voltaje de las sondas y el multímetro y eso debería estar relacionado con los factores de aislamiento en condiciones no transitorias (o constantes), ¿verdad? EDITAR: el manual del multímetro dice que no se deben medir voltajes superiores a 1000 V CC y 750 V CA
@cosenmarco mira mis ediciones.
@cosenmarco y, sí, perderá precisión restando dos lecturas referidas a tierra, pero si su multímetro tiene un modo de alta resolución como el Fluke 87V (es decir, puede leer un dígito adicional, aunque con una precisión absoluta más baja) o al menos 4 dígitos , podría obtener una medición decente (bueno para saber si el circuito está bien).
sí, eso coincide con mi entendimiento sobre las CATegorías. Ahora ... no resuelve mi problema original (ver otras respuestas y comentarios) sobre las capacidades de aislamiento de estado estable de multímetro + sondas en condiciones de medición normales .
ok @lorenzodonati fuiste más rápido que yo comentando. Experimentaré con la sonda HV tan pronto como llegue y marcaré su respuesta como preferida si resuelve mi problema. Probará para ver si la medición de 6,3 V CA a través del filamento con la sonda HV produce una precisión aceptable.