Porady

Próbniki napięcia: niezbędne narzędzie każdego elektryka



Każdy użytkownik instalacji elektrycznych jest odpowiedzialny za to, aby były one w doskonałym technicznie stanie i mogły być bezpiecznie eksploatowane. W zakresie swojej działalności przedsiębiorca jest prawnie zobowiązany do podjęcia odpowiednich środków, np. poprzez przekazanie odpowiedzialności wykwalifikowanemu elektrykowi, aby zapewnić, że zagrożenia nie powstaną w wyniku wzajemnego oddziaływania wielkości elektrycznych i fizycznych.

Podczas instalowania, naprawiania, modyfikowania lub testowania systemów elektrycznych wymagane są różne próby napięciowe.

Napięcie elektryczne jest różnicą dwóch potencjałów energetycznych istniejących pomiędzy dwoma punktami pomiarowymi, równolegle do napięcia źródłowego. Jako wielkość fizyczna, reprezentowana przez symbol wzoru U, oznacza różnicę potencjałów panującą w chwili pomiaru w jednostce SI - Wolt. Konfigurację pomiaru można zobaczyć na poniższym rysunku.



Jakie są możliwości sprawdzenia napięcia?

Przede wszystkim powinniśmy zwrócić uwagę na zakres pomiarowy, w którym pracujemy. W obwodzie z DC = Direct Current stosuje się inne metody niż w przypadku AC = Alternating Current. Jest to zaznaczone na odpowiednim urządzeniu. Wyróżniamy cztery rodzaje testów:

1.      Bezdotykowe (DIN VDE 0411-1)

Próba linii energetycznej może być przeprowadzona bezdotykowo i na niewielkich odległościach za pomocą próbnika napięcia, najczęściej w postaci pinów. Badana jest obecność natężenia pola elektrycznego. Urządzenia te nadają się do obwodów z napięciem zmiennym. Natężenie pola elektrycznego jest wykrywane pojemnościowo z pewnego punktu w miarę zmniejszania się odległości od przewodnika przewodzącego prąd. Obecność napięcia sygnalizowana jest sygnałami optycznymi lub akustycznymi.


2.      Jednobiegunowe (DIN VDE 0680-6)

Test ten jest dopuszczalny tylko w suchych pomieszczeniach i przeprowadza się go za pomocą testera faz, często w formie śrubokręta. Wyposażony jest w końcówkę pomiarową i powierzchnię styku. Przy zetknięciu fazy z końcówką pomiarową i powierzchnią styku z ciałem przez rezystor wysoko rezystancyjny płynie prąd o natężeniu < 0,5 mA. To wystarczy, aby wbudowana żarówka zaświeciła. Działa to jednak tylko w przypadku fazy. Nie wpływa na przewód neutralny i potencjał ziemi, ponieważ energia tam nie występuje, lecz jest rozpraszana przez te przewody. Oznacza to, że przewody te mogą przenosić napięcia nawet bez wskazań testera faz. Z tego powodu tester fazowy często potocznie nazywany jest testerem kłamstw. Wiele dwubiegunowych testerów napięcia posiada podobną funkcję, która umożliwia badanie napięcia jednym biegunem.


3.      Dwubiegunowe (DIN VDE 0682-401)

W przypadku dwubiegunowego testera napięcia nie tylko bada się obecność napięcia, ale także tworzy się wartość pomiarową poprzez określenie chwilowej różnicy potencjałów na drugim biegunie. Jest on skalowany za pomocą wyświetlacza optycznego w postaci świetlówek, diod LED i innych w określonym podziale, a następnie wyświetlany w postaci analogowej lub cyfrowej. Szeroko stosowane są obecnie urządzenia, które przekazują zmierzone wartości, np. poprzez wyświetlacz LCD lub poprzez interfejs cyfrowy, do dalszych urządzeń przetwarzających. Najbardziej znany z nich to multimetr.


4.      Wielobiegunowe (DIN VDE 0413-7)

Wielobiegunowy próbnik napięcia, np. miernik VDE, jest porównywalny w swojej podstawowej funkcji z dwubiegunowym próbnikiem napięcia.

Różnica polega na tym, że w jednym pomiarze można określić kilka napięć. Powstałe w ten sposób programy badawcze służą np. do wyznaczania faz i pól wirujących.



Jakie wymagania musi spełniać próbnik napięcia?

Zasadniczo takie urządzenie musi być w stanie bezpiecznie wykryć niebezpieczne napięcia. Oznacza to, że obsługa musi być prosta i odporna na błędy. Jak każde urządzenie elektryczne musi posiadać typ zabezpieczenia i klasę. Klasa ochrony jest wyraźnie oznaczona skrótem IP, który oznacza ochronę międzynarodową.

Ochrona przed dotykiem dla konkretnego zastosowania jest zapewniona poprzez pogrupowanie ich w kategorie pomiarowe. Każda próba napięciowa należy do jednej z tych czterech kategorii. Wraz ze wzrostem stopnia zagrożenia uzyskuje się bezawaryjną pracę, np. poprzez obsługę dwuręczną.

Obszary zastosowań i przykłady można znaleźć w poniższej tabeli:

Kategoria przepięcia Obszar zastosowania Przykład
CAT IV

Zasilanie trójfazowe

Prąd zwarciowy > 50 kA

 

- Sprawdza się na "początku instalacji"; tj. w punkcie, w którym instalacja niskiego napięcia jest podłączona do linii zasilającej dostawcy energii.

- Liczniki energii, pierwotne urządzenia zabezpieczające przed nadmiernym prądem

- Na zewnątrz i tam, gdzie doprowadzone są kable zasilające, dla przewodów zasilających od słupa do budynku, połączenie między licznikiem a rozdzielnią

- Linie napowietrzne do poszczególnych budynków, kable podziemne do pomp wodnych

CAT III

Trójfazowy rozdział mocy 

Prąd zwarciowy od 10 kA do 50 kA

 

- Urządzenia w instalacjach stałych, na przykład rozdzielnice i silniki wielofazowe

- Szyny zbiorcze i kable zasilające w instalacjach przemysłowych

- Kable zasilające i krótkie linie zasilające, urządzenia w tablicach podrozdzielczych

- Systemy oświetleniowe w większych budynkach

- Gniazdka do dużych obciążeń z krótkimi przewodami zasilającymi

CAT II

Jedno- i trójfazowe obciążenia energetyczne

Prąd zwarciowy < 10 kA

- Urządzenia gospodarstwa domowego, przenośne narzędzia i podobne ładunki

- Gniazdka i długie linie rozgałęzień

CAT I

(również urządzenia bez klasyfikacji)

 

Obwody niezależne od sieci zasilającej

- Zabezpieczony sprzęt elektroniczny

- Urządzenia podłączone do obwodów (źródłowych), w których podjęto środki ostrożności w celu ograniczenia przepięć przejściowych do odpowiednio niskiej wartości.

- Obwody telekomunikacyjne

- Obwody zasilane bateriami lub akumulatorami

- Obwody pomocnicze zasilane z generatora i inne

Kategorie przepięciowe zgodnie z IEC/EN 61010 dotyczą przyrządów pomiarowych o niskim napięciu (< 1000 V).

Oprócz kalibracji fabrycznej, przyrządy pomiarowe CAT II i wyższe mają możliwość uzyskania świadectwa wzorcowania z zatwierdzonego centrum badawczego. Aby zapewnić jak największą precyzję przy długiej żywotności, instytuty takie jak Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH DakkS lub Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna ISO oferują certyfikowane testy.



Praktyczna wskazówka: Badanie napięcia poprzez pomiar multimetrem

Poniższe kroki dotyczą pomiarów za pomocą odpowiedniego przyrządu pomiarowego CAT III:

1. Przestrzegaj 5 zasad bezpieczeństwa!

2. Wybierz zakres pomiarowy na podstawie oczekiwanego poziomu napięcia i rodzaju napięcia. 

3. Jeśli napięcie jest nieznane, rozpocznij pomiar w najwyższym regulowanym zakresie. 

4. Przy napięciu stałym wyższy potencjał jest podłączony do plusa (+), przy napięciu zmiennym do fazy. 

5. Napięcie mierzone jest względem minusa potencjału dolnego (-), w przypadku napięcia przemiennego na przewodzie ochronnym względem potencjału ziemi. 

6. Napięcie mierzone jest równolegle do potencjału ziemi.  Napięcie jest pobierane równolegle do testowanego generatora napięcia lub odbiornika, mierzone i wyświetlane na wyświetlaczu LCD.