Rozdíly mezi zkoušečkami napětí jsou „šokující“

Běžte na nějakou stavbu, kde pracují elektrikáři, a s velkou pravděpodobností u nich uvidíte nějaké zkoušečky napětí. Tyto praktické přístroje, které se často vejdou do kapsičky u košile nebo kalhot, jsou u elektrikářů oblíbené, protože rychle signalizují přítomnost napětí a hodí se pro jeho obecnou kontrolu. Tyto přístroje ale nejsou všechny stejné, rozdíly se projevují v bezpečnosti, spolehlivosti a pohodlí při práci.

Pokud byste se měli podívat na všechny zkoušečky napětí na trhu a všímat si rozdílů, rychle byste zjistili, že je lze rozdělit do dvou obecných kategorií: na elektromagnetické zkoušečky a elektronické zkoušečky. Elektromagnetické zkoušečky mají dlouhou tradici, jednalo se o první dostupné zkoušečky napětí a dodnes se široce používají.
Když napětí překročí daný práh, zkoušečka signalizuje přítomnost napětí. Pod tímto prahem zkoušečka žádné napětí nesignalizuje. Prahy se mezi dvěma kategoriemi zkoušeček významně liší a z této skutečnosti vyplývají důležité důsledky pro bezpečnost a praktičnost. Porovnejme zkoušečky napětí v těchto dvou kategoriích podrobněji, abyste si mohli udělat vlastní názor na to, co máte ve skříňce s nářadím nebo nosíte v kapse.

Elektromagnetické zkoušečky napětí

Tato zařízení pracují, jak vyplývá už z jejich názvu, na elektromagnetickém principu. Funkce elektromagnetické zkoušečky spočívá v pohybu feritového jádra, k němuž dochází v reakci na zapnutí a vypnutí proudu do elektromagnetické cívky. Indikační funkce této zkoušečky závisí na pružině, která pohybuje mechanickým jezdcem. Pružina brání samovolnému pohybu jádra, které se nalézá na jednom nebo druhém konci komory, podle toho, zda má cívka dostatek energie k tomu, aby překonala odpor pružiny. Množství požadované energie omezuje citlivost elektromagnetických zkoušeček.
Přestože elektromagnetické zkoušečky mohou detekovat vyšší úrovně napětí, jejich slabinou je v důsledku nevalné dynamiky mechanických součástí detekce napětí pod hodnotou zhruba 100 V. Zkuste některou z nich použít k testování ovládacího obvodu s napětím 24 nebo 48 V. Je to stejné, jako byste použili kousek dřeva.

Důležitým problémem u elektromagnetických zkoušeček je jejich relativně nízká vstupní impedance - nejvýše 10 kilo ohmů, často ale pouhý 1 kilo ohm. Po aplikaci Ohmova zákona snadno zjistíte, že se elektromagnetické zkoušečky mohou v obvodu snadno projevovat jako zátěž a v důsledku toho rušit jeho provoz. Relativně vysoký odebíraný proud u elektromagnetické zkoušečky vede k výrazně vyšší tvorbě tepla. To může postačit k rychlému přehřátí až k bodu, kdy dojde k poškození zkoušečky v případě, že měření napětí probíhalo o něco déle (viz obrázek 1).
Skutečnost je taková, že při měření pomocí elektromagnetické zkoušečky je třeba ji nechat vychladnout (vždy zhruba půl minuty). Pokud dojde k selhání programovatelného logického ovladače (PLC) a ředitel závodu se rozčiluje nad znehodnocenou výrobou, jste vydáni na milost těmto omezením. I testování zásuvky se může stát riskantní. Můžete s sebou samozřejmě nosit zhruba půl tuctu zkoušeček a při použití je střídat, ovšem tím se ztrácí základní smysl používání malých zkoušeček.

Elektromagnetické zkoušečky obecně nemohou vyhovět standardu IEC 61010 v důsledku nadměrného odběru proudu, nízké dielektrické odolnosti a impulznímu zničení v důsledku přechodových jevů vznikajících v rozvodné síti. To je jedním z důvodů, proč mnoho společností zakázalo používat zkoušečky napětí obecně na všech systémech s výjimkou ovládacích obvodů s napětím 24 V, a některé je zakázaly používat zcela. Za chvilku se podíváme na důvody, proč je třeba znovu uvážit tato omezení, přinejmenším pro elektronické zkoušečky napětí dimenzované pro danou kategorii.

Tento vysoký proud v elektromagnetických zkoušečkách má i další nepříznivý aspekt. Při aplikaci Ohmova zákona na elektromagnetickou zkoušečku s nízkou impedancí zjistíme, že může snadno dojít k přenesení smrtelně nebezpečného proudu zkoušečkou. Použití izolovaných rukavic může snížit nebezpečí úrazu elektrickým proudem, ovšem nadále bude při každé příležitosti hrozit riziko vzniku oblouku. Ano, existují i riskantnější věci než používat elektromagnetickou zkoušečku. Ale jsou i bezpečnější věci, které můžete udělat. Můžete například místo elektromagnetické použít elektronickou zkoušečku napětí.

Elektronické zkoušečky napětí

První znatelná výhoda elektronických zkoušeček napětí spočívá v jejich konstrukci, která je v porovnání s jejich protějšky využívajícími starou technologii robustní a kompaktní. Zkoušečky se proto snadněji přenášejí z místa na místo a jsou méně náchylné k rozbití. Tyto výhody však blednou v porovnání s významnými bezpečnostními výhodami, které vyplývají z podstatně vyšší vstupní impedance elektronických zkoušeček napětí. Některé z těchto zkoušeček mají vstupní impedanci jeden megaohm, tedy zhruba 100násobně vyšší než nejlepší elektromagnetické zkoušečky. I u přístrojů nižší třídy je u elektronických zkoušeček impedance 20 kilo ohmů, což je i tak dvojnásobek impedance nejkvalitnějších elektromagnetických zkoušeček.
Použijme jednoduše Ohmův zákon, výhody budou jasně zřetelné. Budete pracovat s podstatně nižším vstupním proudem. To znamená, že práce bude bezpečnější. Znamená to také, že při zkoušení nebude třeba přístroj ponechávat takovou dobu ochlazovat - pokud to ovšem vůbec bude třeba. Tyto zkoušečky pracují s nižším napětím a obvykle nesou označení kategorie dle IEC. Obrázek 2 ukazuje část obvodu, který zajišťuje ochranu vstupu a umožňuje stanovit kategorii dle IEC. Elektronické zkoušečky umožňují řešit větší rozsah problémů bezpečněji a rychleji.

Vyšší impedance má i nevýhodu. Elektronická zkoušečka může signalizovat napětí na vodiči, který není pod proudem (např. naindukovaná napětí). Může k tomu dojít například, pokud jeden vodič indukuje napětí v jiném vodiči, který je s ním rovnoběžný. Takováto indikace napětí může představovat nevýhodu zobrazením falešného kladného odečtu. Může však představovat i výhodu. Za prvé, neukolébá vás falešným pocitem bezpečí z toho, že vodič, který je pod proudem, pod proudem není.

Rozdíl mezi zkoušečkami je pak zřetelný v situaci, kdy uchopíte vodič pod proudem s napětím 80 V, které elektromagnetické zkoušečka nedetekovala. Hádejte, co se stane?

Další aspekty

Rozdíly nespočívají jen v samotných zkoušečkách. Problém volby mezi elektromagnetickou a elektronickou zkoušečkou také není jediný, který je třeba řešit. Pro bezpečnost a pracovní výkon je důležitých i několik dalších aspektů.

Jedním z omylů, jichž se lidé dopouštějí při volbě testovacího zařízení, je to, že se snaží ušetřit na kabelech a sondách. Takové „úspory“ mohou přijít velmi draho. Laciné a špatně navržené vstupní příslušenství je náchylné k selhání materiálů, které vás mají chránit. Pamatujte, že při provádění měření obvykle držíte toto příslušenství ve své ruce. Pokud dojde k selhání, mohou pro vás být jeho následky velmi nebezpečné. Je důležité dodržovat kvalitu u všech součástí sady měřicího přístroje. Zvolte takové příslušenství, které je vhodné pro průmyslové použití, pak sledujte, zda nedochází k jeho odírání nebo jinému poškození, které se stejně při jeho používání dříve či později objeví. Při dodržení tohoto pravidla se nikdy nebudete muset obávat o to, zda dojde k selhání testovacího kabelu nebo sondy, ani případných následků. Hledejte na zkoušečce označení kategorie IEC (např. CAT II, CAT III nebo CAT IV) a kupte si kabely a další příslušenství, které splňují tyto kategorie nebo je překračují. Pamatujte na to při nákupu zkoušečky napětí.