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【實作實驗室】驗電筆怎麼用?原理、種類全解析

   

作者:實作派

家裡的電源插座一般有兩孔,好一點的有三孔,但其中只有一孔是 110 V 稱為火線。要辨認哪一孔是火線,或是金屬外殼的電器是否漏電,最簡單的方法就是使用驗電筆。

驗電筆的種類

驗電筆分為兩種,特點如下:

  • 接觸式:便宜
  • 非接觸式:安全

接觸式驗電筆

下圖是傳統的驗電筆,構造非常簡單,它是由一顆氖燈與一顆 820 K ohm 電阻串聯構成的電路,所以成本非常低。使用時需要一端接觸 110 V,另一端觸碰人體,這樣會形成一個電流迴路,電流會透過驗電筆經過人體,透過地板再回流到電源。

需要用手觸碰的傳統接觸式驗電筆(圖片來源:實作派提供)

意思是把人體當導體嗎?這樣會不會觸電?這是很多人會有的疑問,這種 NE-2 氖燈有個特性,它需要 90 V 以上才能點亮,剩下的 20 V 全落在 820 K ohm 的電阻上,因此電流只有 24 uA,這與會讓人觸電的 20~30 mA 電流,有 1000 倍的差距;意思是,除非你同時觸碰 1000 支驗電筆,才會被電到癱軟。

驗電筆內的串聯電阻失效短路的機會很小,但我不敢說沒有;另外氖燈本身的構造就是開路 open 的,它沒有燈絲,因為它是靠氣體放電發光,如果拿電錶去量氖燈,它都會是開路 open 的狀況,也就是它的等效電阻無窮大,唯一可能讓它導電的情況是驗電筆裡有水氣跑進去,凝結成水珠橫跨在兩個電極之間,這會讓氖燈電阻急遽下降而增加電流,就有可能會觸電。

只要好好保存這種傳統驗電筆,基本上可以用個 10 年,但畢竟要用手觸碰電源,有些人還是會怕怕的,所以也有人把驗電筆的尾部金屬做成一條導線接出來,用來觸碰中性線,這種雙點接觸的驗電筆,就是讓火線與中性線與驗電筆形成迴路,人體不需要擔任迴路內的導體角色,相對比較安全。

無論單點或雙點接觸,它都是要接觸才能形成迴路,這在使用上會稍嫌麻煩,所以有人開發了非接觸式的驗電筆。

非接觸式驗電筆

如果你真的很怕接近電源,非接觸式的驗電筆就是一個選擇,它是透過偵測火線發出的電場來判定這條線是否帶電。

透過電場感應的非接觸式驗電筆(圖片來源:實作派提供)

一旦電場的擾動大過某個程度,便會觸發驗電筆發出警報聲,電場擾動程度越大,警報聲越急促。通常火線的警報聲會比中性線要急促,而中性線理論上應該要沒有警報聲才是,但因為插座內部火線與中性線可能都擠在一起,所以中性線有時還是會響警報,只是週期較緩和,沒有火線這麼急促。

筆電、手機也會觸發警報?

如下圖,如果我們把非接觸式的驗電筆靠近接著 Adaptor 的筆電或手機,你會發現這些東西也會觸發警報,那…這是漏電的訊息嗎?別緊張,這不是漏電,雖然 Adaptor 天生有隔離高低壓電源的效果,但電磁波是會穿越空間的,而且現在的 Adaptor 都是交換式電源,電磁波頻率更高,如果有導體又會傳遞得更完整。

如果你把另一條 USB 線與下圖原本 USB 線纏兩圈,然後拿非接觸式驗電筆來測量這條根本與充電變壓器無關的 USB 線,你會發現,這個第三者也會響起警報,因為電場透過近距離的電磁感應,讓另一條不相干的 USB 線,也產生了電磁擾動,因而觸發了驗電筆的警報,產生誤報。

只要電器插在電源上,整個電器或線材都會觸發警報(圖片來源:實作派提供)

所以使用非接觸式的驗電筆,並非看到警報就開槍,因為 110 V 絕對會觸發警報,但警報響起不一定來自 110 V,這當中還須需要使用者自行判斷。

驗電筆能否分辨中性線與地線?

無論哪種驗電筆,只有亮與不亮,響與不響的差別,所以在邏輯上它只能告訴你,火線與非火線這兩種情況,至於能否再繼續分辨中性線與地線,驗電筆是辦不到的,它當初的任務只是要避免人員觸電而已。

如果你真的要分辨中性線與地線,那你需要測量導線的電流,中性線會有電流回去,地線理論上不應該有電流,實務上可能會有一些些電流。

當然,地線如果是做好看的,根本沒接到大地,那電流也會是零,這時候就需要測量地電阻來判斷真偽,但這就工程浩大了。

(本文經同意轉載自實作派電子實驗室原文連結;責任編輯:賴佩萱)

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