Sichere Verbrauchsmessung

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Anonim

Sichere Verbrauchsmessung

Kapitel 3 - Elektrische Sicherheit


Die sichere und effiziente Verwendung eines Stromzählers ist vielleicht die wertvollste Fähigkeit, die ein Elektroniker sowohl im Interesse seiner eigenen Sicherheit als auch seiner Fachkenntnisse beherrschen kann. Es kann zunächst entmutigend sein, ein Messgerät zu verwenden, da es weiß, dass Sie es an Stromkreise anschließen, die lebensgefährliche Spannungen und Ströme aufnehmen können. Diese Sorge ist nicht unbegründet, und es ist immer am besten, vorsichtig vorzugehen, wenn Sie Zähler verwenden. Unachtsamkeit verursacht mehr als jeder andere Faktor, dass erfahrene Techniker Elektrounfälle haben.

Das am häufigsten verwendete elektrische Testgerät ist ein Meter, der als Multimeter bezeichnet wird . Multimeter werden so genannt, weil sie ein Vielfaches von Variablen messen können: Spannung, Strom, Widerstand und oft viele andere, von denen einige wegen ihrer Komplexität nicht erklärt werden können. In den Händen eines geschulten Technikers ist das Multimeter sowohl ein effizientes Arbeitsgerät als auch eine Sicherheitseinrichtung. In den Händen von jemandem, der unwissend und / oder unvorsichtig ist, kann das Multimeter jedoch zu einer Gefahrenquelle werden, wenn es an eine "Live" -Schaltung angeschlossen wird.

Es gibt viele verschiedene Marken von Multimetern, wobei mehrere von jedem Hersteller hergestellte Modelle unterschiedliche Merkmale aufweisen. Das Multimeter, das hier in den folgenden Abbildungen gezeigt wird, ist ein "generisches" Design, nicht spezifisch für irgendeinen Hersteller, aber allgemein genug, um die grundlegenden Prinzipien des Gebrauches zu unterrichten:

Sie werden feststellen, dass die Anzeige dieses Zählers vom Typ "digital" ist: Sie zeigt numerische Werte mit vier Ziffern ähnlich wie eine digitale Uhr. Der Drehschalter (jetzt in der Position Aus ) hat fünf verschiedene Messpositionen, in denen er eingestellt werden kann: zwei "V" Einstellungen, zwei "A" Einstellungen und eine Einstellung in der Mitte mit einem lustigen "Hufeisen" Symbol darauf steht "Widerstand". Das "Hufeisen" -Symbol ist der griechische Buchstabe "Omega" (Ω), der das gemeinsame Symbol für die elektrische Einheit von Ohm ist.

Von den zwei "V" -Einstellungen und zwei "A" -Einstellungen werden Sie bemerken, dass jedes Paar in eindeutige Markierungen mit entweder einem Paar horizontaler Linien (eine durchgezogene, eine gestrichelte) oder einer gestrichelten Linie mit einer kurvigen Kurve darüber unterteilt ist . Die parallelen Linien stellen "DC" dar, während die verschnörkelte Kurve "AC" darstellt. Das "V" steht natürlich für "Spannung", während "A" für "Stromstärke" (Strom) steht. Das Messgerät verwendet intern verschiedene Verfahren, um Gleichstrom zu messen, als es zum Messen von Wechselstrom verwendet, und so muss der Benutzer auswählen, welcher Typ von Spannung (V) oder Strom (A) gemessen werden soll. Obwohl wir Wechselstrom (AC) in keinem technischen Detail besprochen haben, ist dieser Unterschied in den Zählereinstellungen ein wichtiger zu beachten.

Auf der Seite des Multimeters befinden sich drei verschiedene Buchsen, in die wir unsere Testleitungen einstecken können. Messleitungen sind nichts anderes als speziell vorbereitete Drähte, die verwendet werden, um das Messgerät mit dem zu prüfenden Stromkreis zu verbinden. Die Drähte sind mit einer farbcodierten (entweder schwarz oder rot) flexiblen Isolierung beschichtet, um zu verhindern, dass die Hände des Benutzers die blanken Leiter berühren, und die Spitzen der Sonden sind scharfe, steife Drahtstücke:

Die schwarze Prüfleitung wird immer an die schwarze Buchse des Multimeters angeschlossen: die mit "COM" gekennzeichnete Buchse für "common". Die rote Prüfleitung wird entweder an die rote Buchse für Spannung und Widerstand oder an die rote Buchse für Strom angeschlossen auf welcher Menge Sie mit dem Multimeter messen möchten.

Um zu sehen, wie das funktioniert, sehen wir uns ein paar Beispiele an, die das verwendete Messgerät zeigen. Zuerst richten wir das Messgerät ein, um die Gleichspannung von einer Batterie zu messen:

Beachten Sie, dass die beiden Messleitungen in die entsprechenden Buchsen am Spannungsmesser eingesteckt sind und der Wahlschalter auf DC "V" eingestellt wurde. Nun sehen wir uns ein Beispiel für die Verwendung des Multimeters an, um die Wechselspannung von einer Haushaltssteckdose zu messen:

Der einzige Unterschied in der Einstellung des Zählers ist die Platzierung des Wahlschalters: er ist jetzt auf AC "V" gestellt. Da wir immer noch Spannung messen, bleiben die Messleitungen in den gleichen Buchsen stecken. In diesen beiden Beispielen ist es unbedingt erforderlich, dass Sie die Sondenspitzen nicht berühren, während sie beide mit ihren jeweiligen Punkten auf der Schaltung in Kontakt sind. Wenn dies geschieht, wird ein Kurzschluss gebildet, der einen Funken und vielleicht sogar einen Flammenball erzeugt, wenn die Spannungsquelle ausreichend Strom liefern kann! Das folgende Bild zeigt das Gefahrenpotenzial:

Dies ist nur eine der Möglichkeiten, dass ein Messgerät bei unsachgemäßer Verwendung zu einer Gefahrenquelle werden kann.

Spannungsmessung ist vielleicht die häufigste Funktion, für die ein Multimeter verwendet wird. Es ist sicherlich die primäre Messung für Sicherheitszwecke (Teil der Aussperrung / Tag-out-Verfahren), und es sollte vom Betreiber des Messgeräts gut verstanden werden. Da die Spannung zwischen zwei Punkten immer relativ ist, muss das Messgerät fest mit zwei Punkten in einem Stromkreis verbunden sein, bevor es eine zuverlässige Messung liefert. Das bedeutet normalerweise, dass beide Sonden von den Händen des Benutzers ergriffen und während der Messung gegen die richtigen Kontaktpunkte einer Spannungsquelle oder -schaltung gehalten werden müssen.

Da ein Hand-zu-Hand-Stoßstrompfad am gefährlichsten ist, ist das Halten der Messfühler auf zwei Punkten in einem Hochspannungskreis auf diese Weise immer eine potentielle Gefahr. Wenn die Schutzisolierung an den Sonden abgenutzt oder gerissen ist, können die Finger des Benutzers während der Testdauer mit den Sondenleitern in Kontakt kommen, was zu einem schlechten Schock führen kann. Wenn es möglich ist, nur eine Hand zu verwenden, um die Sonden zu greifen, ist dies eine sicherere Option. Manchmal ist es möglich, eine Sondenspitze auf den Schaltungstestpunkt zu "verriegeln", so dass sie losgelassen werden kann und die andere Sonde mit nur einer Hand eingesetzt werden kann. Um dies zu erleichtern, können spezielle Sondenspitzen wie Federklemmen angebracht werden.

Denken Sie daran, dass Zählerprüfkabel Teil des gesamten Gerätepakets sind und dass sie mit der gleichen Sorgfalt und dem gleichen Respekt wie das Messgerät selbst behandelt werden sollten. Wenn Sie ein spezielles Zubehör für Ihre Messleitungen benötigen, z. B. eine Federklammer oder eine andere spezielle Messspitze, konsultieren Sie den Produktkatalog des Messgeräteherstellers oder eines anderen Prüfmittelherstellers. Versuchen Sie nicht, kreativ zu sein und machen Sie Ihre eigenen Testsonden, da Sie sich am Ende vielleicht in Gefahr begeben, wenn Sie sie das nächste Mal auf einer Live-Schaltung verwenden.

Es muss auch daran erinnert werden, dass Digitalmultimeter normalerweise gut zwischen AC- und DC-Messungen unterscheiden können, da sie bei der Prüfung auf Spannung oder Strom für das eine oder das andere eingestellt sind. Wie wir bereits gesehen haben, können sowohl AC- als auch DC-Spannungen und -Ströme tödlich sein. Wenn Sie also ein Multimeter als Sicherheitsprüfgerät verwenden, sollten Sie immer auf AC und DC prüfen, auch wenn Sie nicht erwarten, beides zu finden ! Wenn Sie auf das Vorhandensein gefährlicher Spannung prüfen, sollten Sie sicher sein, alle fraglichen Punktepaare zu überprüfen.

Angenommen, Sie haben einen Schaltschrank geöffnet, um drei große Leiter zu finden, die eine Last mit Wechselstrom versorgen. Der Leistungsschalter, der diese Drähte (angeblich) speist, wurde abgeschaltet, verriegelt und markiert. Sie haben das Fehlen der Stromversorgung durch Drücken der Starttaste für die Last überprüft. Es ist nichts passiert, also gehen Sie jetzt in die dritte Phase Ihrer Sicherheitsüberprüfung: der Meter-Test für Spannung.

Zuerst überprüfen Sie Ihr Messgerät an einer bekannten Spannungsquelle, um zu sehen, dass es richtig funktioniert. Jede Steckdose in der Nähe sollte eine geeignete AC-Spannungsquelle für einen Test bereitstellen. Sie tun dies und finden, dass das Messgerät anzeigt, wie es sein sollte. Als nächstes müssen Sie unter diesen drei Kabeln im Schrank auf Spannung prüfen. Aber die Spannung wird zwischen zwei Punkten gemessen. Wo überprüfen Sie "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/00353.png">

Die Antwort ist, zwischen allen Kombinationen dieser drei Punkte zu überprüfen. Wie Sie sehen können, sind die Punkte in der Abbildung mit "A", "B" und "C" beschriftet. Sie müssen also Ihr Multimeter (im Voltmeter-Modus) verwenden und zwischen den Punkten A und B, B & prüfen. C und A & C. Wenn Sie Spannung zwischen einem dieser Paare finden, befindet sich die Schaltung nicht in einem Null-Energie-Zustand. Aber warte! Denken Sie daran, dass ein Multimeter keine Gleichspannung registriert, wenn es sich im Wechselspannungsmodus befindet, und umgekehrt. Sie müssen daher diese drei Punktepaare in jedem Modus auf insgesamt sechs Spannungsprüfungen prüfen, um vollständig zu sein!

Aber selbst bei dieser Überprüfung haben wir noch nicht alle Möglichkeiten abgedeckt. Denken Sie daran, dass eine gefährliche Spannung zwischen einem einzelnen Kabel und Masse (in diesem Fall ist der Metallrahmen des Gehäuses ein guter Bezugspunkt) in einem Stromversorgungssystem auftreten kann. Um vollkommen sicher zu sein, müssen wir nicht nur zwischen A & B, B & C und A & C (sowohl im AC- als auch im DC-Modus) wechseln, sondern müssen auch zwischen A & Boden, B & Boden, und C & Masse (sowohl im AC- als auch im DC-Modus)! Dies ergibt eine Gesamtsumme von zwölf Spannungsüberprüfungen für dieses scheinbar einfache Szenario von nur drei Leitungen. Dann, nachdem wir alle diese Überprüfungen abgeschlossen haben, müssen wir unser Multimeter nehmen und es erneut gegen eine bekannte Spannungsquelle wie eine Steckdose testen, um sicherzustellen, dass es immer noch in gutem Zustand ist.

Die Verwendung eines Multimeters zur Prüfung auf Widerstand ist eine viel einfachere Aufgabe. Die Messleitungen bleiben in den gleichen Buchsen wie für die Spannungsprüfungen angeschlossen, aber der Wahlschalter muss gedreht werden, bis er auf das Widerstandssymbol "Hufeisen" zeigt. Berühren die Sonden über das Gerät, dessen Widerstand gemessen werden soll, sollte das Messgerät den Widerstand in Ohm richtig anzeigen:

Eine sehr wichtige Sache, die Sie beim Messen von Widerstand beachten sollten, ist, dass sie nur an stromlosen Komponenten durchgeführt werden darf! Wenn das Messgerät im "Widerstandsmodus" ist, verwendet es eine kleine interne Batterie, um einen winzigen Strom durch die zu messende Komponente zu erzeugen. Durch Erfassen, wie schwierig es ist, diesen Strom durch die Komponente zu bewegen, kann der Widerstand dieser Komponente bestimmt und angezeigt werden. Wenn eine zusätzliche Spannungsquelle in der Zähler-Leitungs-Komponenten-Leitungsmesserschleife vorhanden ist, um entweder den Widerstandsmessstrom, der von dem Zähler erzeugt wird, zu unterstützen oder ihm entgegenzuwirken, führt dies zu fehlerhaften Messwerten. Im schlimmsten Fall kann das Messgerät sogar durch die externe Spannung beschädigt werden.

Der "Widerstandsmodus" eines Multimeters ist sehr nützlich, um die Drahtkontinuität zu bestimmen und präzise Widerstandsmessungen durchzuführen. Wenn zwischen den Sondenspitzen eine gute, feste Verbindung besteht (simuliert durch Berühren derselben), zeigt das Messgerät fast Null Ω an. Wenn die Testleitungen keinen Widerstand in ihnen hätten, würde es genau Null lesen:

Wenn die Leitungen nicht miteinander in Kontakt stehen oder die gegenüberliegenden Enden eines Drahtbruches berühren, zeigt das Messgerät unendlichen Widerstand an (normalerweise durch gestrichelte Linien oder die Abkürzung "OL", die für "offene Schleife" steht):

Die gefährlichste und komplexeste Anwendung des Multimeters ist die Messung von Strom. Der Grund dafür ist ziemlich einfach: Damit der Zähler Strom messen kann, muss der zu messende Strom gezwungen werden, durch den Zähler zu gehen. Dies bedeutet, dass der Zähler Teil des Stromweges der Schaltung sein muss und nicht nur irgendwo seitlich angeschlossen werden muss, wie es bei der Spannungsmessung der Fall ist. Um das Messgerät Teil des Stromweges der Schaltung zu machen, muss die ursprüngliche Schaltung "unterbrochen" werden und das Messgerät über die zwei Punkte der offenen Unterbrechung verbunden werden. Dazu muss der Wahlschalter entweder auf AC oder DC "A" und das rote Messkabel auf die rote Buchse "A" gesteckt sein. Die folgende Abbildung zeigt ein Messgerät zur Messung des Stroms und eine zu testende Schaltung:

Jetzt ist der Stromkreis unterbrochen, um das anzuschließende Messgerät vorzubereiten:

Der nächste Schritt besteht darin, das Messgerät in den Schaltkreis einzufügen, indem die beiden Sondenspitzen an die unterbrochenen Enden des Schaltkreises angeschlossen werden, die schwarze Sonde an den negativen (-) Anschluss der 9-Volt-Batterie und die rote Sonde an die loses Drahtende zur Lampe:

Dieses Beispiel zeigt eine sehr sichere Schaltung zum Arbeiten. 9 Volt stellen kaum eine Schockgefahr dar, und so gibt es wenig zu fürchten, diesen Stromkreis zu öffnen (mit bloßen Händen, nicht weniger!) Und das Messgerät in Linie mit dem Elektronenfluss zu verbinden. Bei höheren Stromkreisen könnte dies jedoch ein gefährliches Unterfangen sein. Selbst wenn die Schaltungsspannung niedrig war, konnte der normale Strom hoch genug sein, dass ein schädlicher Funke in dem Moment entstehen würde, in dem die letzte Messfühlerverbindung hergestellt wurde.

Eine weitere potentielle Gefahr, ein Multimeter in seinem Strommessungsmodus ("Amperemeter") zu verwenden, besteht darin, es nicht richtig in eine Spannungsmesskonfiguration zurückzubringen, bevor eine Spannung mit ihm gemessen wird. Die Gründe dafür sind spezifisch für das Design und den Betrieb des Amperemeters. Bei der Messung des Stromkreises, indem das Messgerät direkt in den Strompfad gesetzt wird, ist es am besten, wenn das Messgerät wenig oder keinen Widerstand gegen den Elektronenfluss bietet. Andernfalls würde jeder zusätzliche Widerstand, der durch das Messgerät geboten wird, den Elektronenfluss behindern und den Betrieb der Schaltungen verändern. Daher ist das Multimeter so konstruiert, dass es zwischen den Testsondenspitzen praktisch keinen Widerstand von 0 Ohm hat, wenn die rote Sonde in die rote "A" (Strom-messende) Buchse eingesteckt wurde. Im Spannungsmessmodus (rotes Kabel, das in die rote "V" -Buchse gesteckt wird) gibt es viele Megaohm Widerstand zwischen den Prüfspitzen, da Spannungsmesser einen nahezu unendlichen Widerstand haben ( was nicht der Fall ist) einen nennenswerten Strom von der zu testenden Schaltung ziehen).

Wenn Sie ein Multimeter vom Strom- in den Spannungsmessmodus schalten, ist es einfach, den Wahlschalter von der Position "A" auf die Position "V" zu drehen und zu vergessen, die Position des roten Prüfkabelsteckers von "A" auf " V ". Das Ergebnis - wenn das Messgerät über eine Quelle mit beträchtlicher Spannung angeschlossen wird - ist ein Kurzschluss durch das Messgerät!

Um dies zu verhindern, verfügen die meisten Multimeter über eine Warnfunktion, mit der sie piepen, wenn an der Buchse "A" ein Kabel angeschlossen ist und der Wahlschalter auf "V" gestellt ist. So praktisch wie diese sind, sind sie immer noch kein Ersatz für klares Denken und Vorsicht bei der Verwendung eines Multimeters.

Alle hochwertigen Multimeter enthalten Sicherungen, die im Falle eines übermäßigen Stromflusses, wie im letzten Bild dargestellt, "durchgebrannt" werden. Wie alle Überstromschutzgeräte sind diese Sicherungen in erster Linie dazu bestimmt, das Gerät (in diesem Fall das Messgerät selbst) vor übermäßigen Schäden zu schützen, und nur sekundär, um den Benutzer vor Schäden zu schützen. Ein Multimeter kann verwendet werden, um seine eigene aktuelle Sicherung zu überprüfen, indem der Wahlschalter auf die Widerstandsposition gestellt wird und eine Verbindung zwischen den zwei roten Sockeln wie folgt hergestellt wird:

Eine gute Sicherung zeigt einen sehr geringen Widerstand an, während eine durchgebrannte Sicherung immer "OL" anzeigt (oder eine andere Angabe, die das Modell des Multimeters verwendet, um keine Kontinuität anzuzeigen). Die tatsächliche Anzahl von Ohm, die für eine gute Sicherung angezeigt wird, ist von geringer Bedeutung, solange es eine beliebig niedrige Zahl ist.

Jetzt, wo wir gesehen haben, wie man ein Multimeter benutzt, um Spannung, Widerstand und Strom zu messen, was gibt es noch zu wissen, "Pager versteckt-drucken">

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