Bezpečnost měřicích přístrojů

Jaká jsou bezpečnostní nebezpečí při měření měřicími přístroji? Má váš přístroj vhodnou konstrukci a je vybaven správnými pojistkami určenými pro měřicí přístroje? Nebezpečí, které může způsobit váš úraz, poškodit měřené zařízení i zničit přístroj

Jak zvolit kategorii bezpečnosti měřicích přístrojů a jak zvolit správnou pojistku pro váš přístroj?

Pojistka je jen pojistka. Víme, že pojistka je určena k tomu, aby se přerušila při překročení velikosti protékajícího proudu. To nás chrání proti úrazu elektrickým proudem a požárům vzniklým přehřátím vodičů. Avšak některé pojistky nás chrání nejen proti běžnému nebezpečí.

Tento článek popisuje skrytá nebezpečí při měření proudu a napětí měřicími přístroji, které nejsou vybaveny pojistkami určenými pro měřicí přístroje. Nebezpečí, které může způsobit vážný požár a dokonce i smrt.

Proč měřicí přístroj potřebuje pojistky?

Je mnoho druhů přístrojů, počínaje jednoduchými detektory napětí až po velmi dokonalé a složité digitální multimetry (DMM). Testery, které provádějí měření napětí, mají vysokou vstupní impedanci, což zajišťuje samo o sobě omezení proudu. Výsledkem je, že napěťové vstupy přístrojů nejsou vybaveny ochranou pojistkami proti přerušení nadproudu, ale naopak ochranou proti přepětí. Je-li však přístroj určen také k měření proudu, je nezbytné jištění pojistkami.

Při měření proudu je obvykle využíván jednoduchý bočník, přes který protéká měřený proud.  Velikost tohoto bočníkového odporu je v řádu 0,01 ohmů. Přidáme-li k tomu 0,04 ohmů odporu měřicích kabelů a přihlédneme-li k tomu, že odpor zkratu může mít méně než 0,1 ohmu, je kombinace těchto odporů odpovídající je-li v sérii s vnitřním odporem obvodu, jehož proud měříme. Jiná situace však nastává, připojíme-li takovýto odpor paralelně ke zdroji napětí - například do síťové zásuvky. Toto je obecná chyba lidí, kteří měří jak napětí, tak proud. Po změření proudu s měřicími kabely ve svorkách pro měření proudu uživatel skouší měřit napětí a zapomene na to, že kabeli jsou v proudových svorkách. Provede tak přímý zkrat zdroje napětí. Před lety, kdy byly pro tato měření používány pouze ručkové přístroje, tato chyba velmi dobře zničila celý pohyblivý systém přístroje (ručka se ohnula o zarážku) nemluvě o vnitřních obvodech.

Aby výrobci předešli těmto případům, začali umisťovat do přístrojů pojistky do série s měřicími svorkami jako velmi efektivní řešení těchto jednoduchých chyb.

I většina dnešních výrobců stále vybavuje své přístroje pojistkami pro ochranu obvodů pro měření proudu. Jak pokročila technologie, i znalosti návrhu pojistek udělaly pokrok. Přesto návrháři přístrojů zjišťují, že většina uživatelů rozumí použití pojistek jen velmi málo.

Uděláte-li malou chybu a připojíte napětí mezi proudové svorky přístroje a vypálíte pojistku, měl jste štěstí, že jste nevypálil celý přístroj.  Nyní ale nesmíte zapomenou na fakt, že musíte sehnat novou pojistku a vyměnit ji dříve, než začnete znovu měřit proud. Horší je, když si půjčujete přístroj s dalšími kolegy v dílně a někdo z nich vypálí pojistku a nechá přístroj tak.

Výrobci uvádějí v manuálech a často i na přístrojích jmenovitý proud a velikost napětí pro náhradní pojistky. Zvolíte-li pojistku bez ohledu na tato doporučení anebo v horším případě překlenete držák pojistky drátem, věřte nebo ne, právě jste vyrobili teplotní ruční granát. Nyní pouze potřebuje ty pravé podmínky k jeho odpálení.

Pravděpodobně výbuch nezpůsobíte prací na tiskárně, kopírce nebo jiném kancelářském zařízení (CAT I). Také se to pravděpodobně nepodaří prací na nevypnutých rozvodech v kanceláři či dílně (CAT II). Tato dvě prostředí mají trochu malou energii a také jsou chráněna pojistkami nebo jističi. Ale stejně to není dobrý nápad něco takového dělat. Přejdete-li do rozvaděče (CAT III) nebo na přívodní vedení do budovy (CAT IV), ochranné obvody se významně změní. Mezi hlavním rozvaděčem a vámi jsou jističe o hodnotě stovky ampérů na rozdíl od 15 A až 20 A v rozvaděči v dílně. Budete-li měřit například napětí na přívodu do domovního rozvaděče pojistky, které jsou předřazeny, mají tyto zkratový vypínací proud tisíce ampér a jejich přerušení trvá mnohem déle než u běžného jističe v bytové rozvodnici.

Takže necháte-li naneštěstí měřicí kabely v proudových svorkách nejištěného přístroje a připojíte je na takovéto zdroj napětí, vystavujete svůj život velkému nebezpečí.

Plazmová koule

V této situaci zkrat představovaný špatnou pojistkou (nebo drát překlenujicí pojistkový držák) a měřicí kabely jsou přivedeny na v podstatě neomezený zdroj energie. Kovová část v pojistce (nebo vodič) se velmi rychle ohřeje a začne se vypařovat a tvoří výbuch. V případě špatné pojistky uzávěr pojistky může vystřelit silou výbuchu. Po otevření pojistky má výbuch neomezené množství kyslíku a vytvoří plazmovou kouli. Měřicí kabely mohou také začít doutnat a velmi rychle hořet a rozžhavený kov začne stříkat na vaše ruce, paže a obličej. Jak dlouho působí energie na přístroj, tak se požár zvětšuje a nyní jen záleží na tom, jak máte chráněn obličej a jak silné rukavice máte na rukou, jak vážné bude vaše popálení.

Toto vše se odehraje v několika milisekundách a máte jen velmi krátký čas na reakci řešit svou chybu. Budete-li mít štěstí, stačíte pustit kabely nebo odhodit přístroj a pak vypnout obvod. Ale se štěstím v tomto případě není dobré počítat.

Použití správné pojistky

Speciálně konstruované „vysoko-energetické“ pojistky jsou navrženy tak, aby zadržely energii generovanou například zkratem uvnitř pouzdra pojistky a tak chránily uživatele před úrazem elektřinou i ohněm. Tyto „vysoko-energetické“ pojistky jsou konstruovány tak, aby omezily čas působení vysoké energie a omezovaly množství kyslíku dostupného pro zapálení. Tyto pojistky nemohou být navrženy pouze pro rozpojení určitého konstantního proudu, ale i pro přerušení velmi rychle rostoucího proudu. Tento vysoký proud je uváděn jako „minimální vypínací proud". V bezpečných přístrojích, jako jsou například přístroje firmy Fluke, Chauvin Arnoux nebo Kyoritsu, jsou používány pojistky s „minimálním vypínacím proudem" v řádech 10 000 a 17 000 A. To je zásadní rozdíl oproti přístrojům „levné třídy", které používají pojistky běžné konstrukce se všemi výše popsanými důsledky.

Budete-li používat přístroj CAT III 1000V s měřicími kabely připojenými do zdířek pro měření proudu, budete mít sériový odpor obvodu přibližně 0,1Ω (0,01 je odpor bočníky v přístroji, 0,04 dávají měřicí kabely a 0,05 má použitá pojistka a další vodiče v obvodu). Nyní, když omylem připojíte měřicí kabely na napětí 1 000 V, z Ohmova zákona plyne, že v takto vzniklém obvodu vyvoláte proud 10 000A ( I= U/R), 1000/0,1=10 000). Potřebujete pojistku, která rozpojí tento proud a to co možná nejrychleji. Pojistky, speciálně konstruované pro měřicí přístroje, jsou navíc vyplněny pískem. Ten, kromě toho, že pomáhá při absorpci rázové energie vytvářené explodujícím prvkem (tlumí přetlak), absorbuje i energii tepelnou (teplota řádově 10 000 ^oC) tím, že se roztaví a mění ve sklo. Takto vzniklý skelný plášť kolem jistícího prvku pojistky (pásek z rychle tavitelného kovu) tlumí plazmatickou kouli vznikající při přerušování tím, že zamezuje přístupu kyslíku k místu hoření a tak chrání váš přístroj před zničením.

Jak vidíte, ne všechny pojistky se stejným napětím a proudem uvedeným na štítku jsou stejné. Pro vaši bezpečnost si musíte být jisti, že pojistky, kterými chcete nahradit ty ve vašem přístroji, jsou ty samé, které použil konstruktér přístroje.

Vždy si zkontrolujte konkrétní typ v manuálu přístroje nebo požádejte o radu vašeho dodavatele přístrojů, že chcete použít správnou pojistku.

Vaše bezpečnost má vyšší cenu než je cena pojistky. Nesnažte se ušetřit na místě, které chrání vaše zdraví i váš, většinou nákladný přístroj.

Další podrobnosti o vhodných pojistkách můžete získat u firmy Blue Panther s.r.o. ( www.blue-panther.cz)

Dokumenty ke stažení