Fluke Messfibel GRATIS - Industrievertretung R. Krause GmbH
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Fluke Deutschland GmbH In den Engematten 14 · 79286 Glottertal Tel.: +49 (0) 69 222 22 02 00 Fax: +49 (0) 69 222 22 02 01 Internet: www.fluke.de · E-Mail: [email protected] Techn. Beratung: Tel.: 07684/8009-545 oder 0900/1358533*) E-Mail: [email protected] Fluke Vertriebsgesellschaft mbH Mariahilfer Straße 123 · 1060 Wien Tel.: +43 1 928 95 00 Fax: +43 1 928 95 01 Internet: www.fluke.at · E-Mail: [email protected] Das Wichtigste für den Elektropraktiker aus: Betriebssicherheitsverordnung, DIN VDE und ÖNORM/ÖVE Fluke (Switzerland) GmbH Grindelstrasse 5 · 8304 Wallisellen Tel.: +41 44 580 75 00 Fax: +41 44 580 75 01 Internet: www.fluke.ch · E-Mail: [email protected] Fluke. D amit Ihre Welt intakt bleibt. © Copyright 2011, Fluke Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland. Änderungen vorbehalten. Dieses Werk ist gratis. Pub_ID: 10929_ger · Rev. 05 PFDPM0000007-04 · 07/11 · 5. Auflage *) kostenpflichtig, 99 ct/min aus dem deutschen Festnetz NEU – Wissen zu Thermografie Für die Gebäudediagnose sowie zu elektrischen und industriellen Anwendungen Jetzt als App verfügbar www.fluke.de/messfibel 5. Auflage MESSFIBEL Dort messen – hier ablesen? Ab sofort beides! Messfibel App von Fluke Fluke 233 – Das erste Digitalmultimeter der Welt mit abnehmbarem Anzeige-Modul Ab sofort erhältlich unter www.fluke.de/messfibel für Österreich: www.fluke.at/messfibel und für die Schweiz unter www.fluke.ch/messfibel. Das neue Fluke 233 verändert die Welt der Digitalmultimeter: Mit seinem abnehmbaren Anzeige-Modul sind Sie in allen Messsituationen äußerst flexibel – auch in schwer zugänglichen oder gar gefährlichen Bereichen. Ihre Vorteile • Durch den automatischen Update-Service bleiben Sie immer auf dem Laufenden (z.B. DIN VDE Bestimmungen) • In der App sind komplette Fachberichte und Videos integriert Für Apple und Android. Das Wichtigste für den Elektropraktiker aus: Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), DIN VDE und ÖNORM/ÖVE Wissen zu Thermografie Für die Gebäudediagnose sowie zu elektrischen und industriellen Anwendungen 5. Auflage MESSFIBEL Alle technischen Angaben in dieser Fibel und zitierte Normen entsprechen dem Stand der Drucklegung und wurden nach bestem Wissen ermittelt, dennoch behalten wir uns Irrtümer und Druckfehler vor. Für fehlerhafte Angaben und deren Folgen kann deshalb keine juristische Verant wortung oder irgendeine andere Haftung übernommen werden. Maßgebend für die Durchführung von Prüfungen ist die jeweilige Vorschrift bzw. Norm im Original. Diese Veröffentlichung beabsichtigt nicht die Verletzung irgendwelcher bestehender Patente und anderer Schutzrechte. Die Angaben zu den Geräte beschrei bungen sind keine zugesicherten Eigen schaften nach § 459 BG B. Maßgebend für lieferbare Geräte und Geräteausführungen ist ausschließlich unser Katalog. Fotos in dieser Fibel sind Ausführungs beispiele und nicht verbindlich für die Ausführung bei Lieferung. Alle Nutzungsrechte, insbesondere die des Nach drucks, der Übersetzung, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf fotomechanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwendung, vorbehalten. 5. Auflage © Copyright 2011, Fluke Corporation. Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland Vorwort Die Fluke GmbH – einer der führenden Hersteller von Mess- und Prüfgeräten – möchte auch nach der Auslieferung ihrer Geräte mit den Kunden Kontakt halten, weitere Erfahrungen sammeln, Anregungen aufnehmen und vor allem bei problematischen Messaufgaben ihre Kunden unterstützen. Die DIN VDE-Bestimmungen für den Elektrofachmann haben sich in den letzten Jahrzehnten von einem handlichen Buch zu einer kleinen Bibliothek entwickelt, da gibt es schon einmal Probleme, „auf dem laufenden“ zu sein. Außerdem werden immer wieder in unregelmäßigen Abständen Teile der DIN VDE-Bestimmungen zu Erst- und Wiederholungsprüfungen geändert. Behörden und Versicherungen sowie Großkunden verlangen verstärkt Prüfprotokolle. Erstprüfungen bei elektrischen Anlagen und Prüfungen an elektrischen Betriebsmitteln nach Reparatur sind mittlerweile bei vielen Betrieben und Elektrikern Routine. Dagegen bieten Ihnen die von der Betriebssicherheits verordnung (BetrSichV) vorgegebenen Wieder holungsprüfungen an elektrischen Anlagen und Geräten zusätzliches Auftragspotenzial. Nutzen Sie diese sich Ihnen bietenden Chancen mit den modernen Fluke-Prüfgeräten, vor allem im gewerblichen Bereich. 3 Beachten Sie dabei, dass der gewerbliche Bereich nicht nur Fabrikation, Gewerbe und Handel umfasst, sondern auch alle Behörden, Schulen, Kliniken und sonstigen öffentlichen Einrichtungen. Sprechen Sie Ihren Kundenkreis daraufhin an, in vielen Fällen sind diese Forderungen unbekannt. Sicher sind Ihre Kunden für diesen Hinweis dankbar, erspart er ihnen doch im Schadensfall unangenehme Probleme und Kosten. Deshalb die Idee unserer kleinen Fluke-Messfibel. Sie soll Ihnen bei Ihrer täglichen Arbeit ein wertvolles Nachschlagewerk und Hilfsmittel sein, um zeitraubendes Nachschlagen in Normen zu vermeiden. Wir wünschen Ihnen viel Spaß mit unserer kleinen Messfibel bei der täglichen Arbeit. Für positive Kritik und Anregungen an diesem Werk sind wir jederzeit dankbar. Bitte wenden Sie sich dazu an unsere Hotline: Sie für technische Fragen unsere Hotline unter ( Nutzen den Rufnummern 07684/8009-545 oder 0900/1358533*) *) kostenpflichtig, 99 ct/min aus dem deutschen Festnetz Die Messfibel als App Für Ihre “mobile devices” (Apple iPod, iPhone, iPad, Android Phone und Android Tablet) steht ab sofort die Messfibel als praktisches App zur Verfügung. Auf www.fluke.de/messfibel finden Sie die Download-Möglichkeiten. Bei Normenänderungen werden Sie automatisch per Update darüber informiert und bleiben so immer aktuell. 4 Fachseminare und Workshops Zu den nachfolgenden Themen bieten wir Seminare an: • 1- bis 5-tägige Seminare zu den DIN VDEBestimmungen (DIN VDE 0100, 0701-0702, 0113) • Thermografie Anwenderschulungen (für Einsteiger und Fortgeschrittene) • Messtechnik-Training: Netzqualitat und Thermografie • Power Quality, Schwingungstester, Scopemeter www.fluke.de/seminare www.fluke.at/seminare www.fluke.ch/seminare ( Zu jedem Fachseminar sind weitere Informationen erhältlich unter: Telefon: +49 (0) 69 / 222 22 02 04 5 I N H A LT S V E R Z E I C H N I S 1 – Grundlagen der Messtechnik 8 Sicher messen 10 einfache Dinge ... Strommessung Echteffektivwert/Bandbreite Das ABC der Multimeter Grundlagen von Strommesszangen 2 – Messungen nach DIN VDE 8 16 19 22 31 36 Durchführung der Prüfungen gemäß BGV A3 Wichtige Grenzwerte nach DIN VDE 0100, Teil 600 36 38 Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0105 Teil 1, Teil 100 48 Erdungswiderstandsmessungen 50 Wichtige Grenzwerte nach DIN VDE 0701-0702 61 Sicherheit von Maschinen nach DIN VDE 0113 Teil 1, EN60204-1 67 3 – Leitungssuche 72 Grundlagen Anwendungsbeispiele 4 – Netzqualität 72 76 80 Fehlersuche in 3-Phasennetzen Kompensation von Oberschwingungen Multimetermessungen an drehzahlgeregelten Antrieben 6 80 88 98 5 – Thermographie Einleitung/Funktionsweise Anwendungsgebiete (z.B. Photovoltaik, Industrie,...) 105 105 108 6 – Oszilloskope Prozesskalibrierung 115 Messungen mit Oszilloskopen Kalibrierung von Prozessinstrumenten 7 – Anhang Rechtliche Vorschriften Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) BGV A3 Unfallverhütungsvorschrift Prüffristen für elektrische Anlagen Übersicht der nationalen Bestimmungen Wichtige DIN VDE-Bestimmungen Übersicht weiterer „zur Zeit“ gültiger Vorschriften Tabellen zur Beurteilung 115 124 134 134 135 138 139 141 142 143 146 8 – Produktinformation 150 9 – Begriffserklärung Fluke Website Elektronisches Kundenmagazin „e-Test-it“ 163 171 172 7 1 - Grundlagen der Messtechnik Sicher messen auch in Umgebungen hoher Kurzschlussenergie Die Gefahren von Messungen in Umgebungen hoher Kurzschlussenergie (z.B. Einspeisungen und Unterverteilungen) sind alltäglich, werden aber häufig unterschätzt. Transienten-Überspannungen in Netzen nehmen zu. Schalten von Motoren, Schalthandlungen im Netz sowie viele Verbraucher wie Frequenzumrichter erzeugen Spannungsspitzen. Sie treten regelmäßig in Niederspannungs-Stromkreisen auf und können Spitzenwerte von mehreren Tausend Volt erreichen. Diese Transienten zerstörten die Eingangsschaltungen früherer Multimeter. Gefahren beim Messen Dabei sind drei Hauptgefährdungskreise zu nennen: 1 a) Bei Spannungsmessung: Durchschlag oder Überschlag im Instrument durch Überspannungsimpulse oder Missbrauch (zu hohe Messspannung). Diese kurzen Überspannungsimpulse (sog. Transienten) werden durch betriebliche Schalthandlungen im Mittel- und Niederspannungsnetz, durch Motorschütze sowie durch das Löschen von Kurzschlussströmen im Schutzorgan verursacht. Sie treten häufig auf und erreichen oft Spitzenwerte von mehreren Tausend Volt. In diesem Fall hängt Ihre Sicherheit von der Durchschlagsfestigkeit Ihres Messgerätes ab. 8 Abb. 1.1 a+b: Transienten, die durch Schalthandlungen aufgetreten sind. Typisch für kurze Netzunterbrechungen sind die extremen Spannungsspitzen von über 2000 Volt. Diese führen häufig zu Gerätezerstörungen und können Multimeter zur Explosion bringen. Links gemessen mit dem Fluke 43 B Netzanalysator, rechts mit dem Störereignisrecorder Fluke VR1710 dokumentiert. b) Bei Strommessung: versehentliches Messen von Spannung bei gestecktem und geschaltetem Strombereich (z.B. nach Ablenkung des Benutzers). In diesem Fall helfen nur Hochenergiesicherungen mit hohem Abschaltvermögen eine Katastrophe zu verhindern. Fluke setzt Sicherungen bis 100 Kiloampere Löschvermögen ein. c) Bei Widerstandsmessung (auch Diode/Durchgang/Kapazität/Temperatur): Anlegen einer hohen Spannung und bei Kapazitätsmessung hohe Restspannung des Kondensators. Dies muss das Multimeter problemlos vertragen können, und zwar bis zur angegebenen Arbeitsspannung (z.B. 1000 V). 9 1 Abb 1.2: Messgerät, welches einen Lichtbogenüberschlag erlitten hat. Die Messspitzen sind durch ca. 10 kA Kurzschlussstrom weggebrannt. Der Anwender erlitt schwere Brandverletzungen. Beachten Sie die Fingerabdrücke (Abschattungen des Lichtbogens). Bedeutung der Kategorien Die Norm EN 61010 schützt Sie und Ihre Mitarbeiter vor diesen Gefahren. Allerdings nur, sofern das Messgerät danach gebaut und zertifiziert ist! 1 Bei der Normenreihe IEC 61010 / EN 61010 geht es vor allem um die Sicherheit von Messgeräten und den Begriff der Messkategorien. Die Norm definiert die Kategorien II bis IV, oft abgekürzt als CAT II, CAT III, CAT IV. Die Aufteilung eines Stromversorgungssystems in Kategorien basiert auf der Tatsache, dass ein gefährlicher Hochenergie-Transient wie zum Beispiel ein Blitzeinschlag auf seinem Weg durch die Impedanz des Systems abgeschwächt oder gedämpft wird. Je höher die Zahl der Kategorie ist, desto höher ist die in einer elektrischen Umgebung verfügbare Leistung und desto energiereicher sind die Transienten sowie der mögliche Kurzschlusstrom im Durchschlagsfall. 10 Abb. 1.3: Auf den Einsatzort kommt es an 1 11 Messkategorie In Kürze Beispiele CAT IV Drei Phasen am Elektrizitätswerkanschluss, alle Freileitungen • Bezieht sich auf den „Ursprung der Installation“; d.h., wo die NiederspannungsVerbindung mit dem Elektrizitätswerk hergestellt wird. • Elektrizitätsmesser, primäre ÜberstromSchutzvorrichtungen • Im Freien und Zuführung der Versorgungskabel, Versorgungsleitungen vom Anschlusspunkt zum Gebäude, Verbindung zwischen Messgerät und Schalttafel • Freileitungen zu einzelnen Gebäuden, Erdkabel zu Wasserpumpen CAT III Drei-Phasen-Ver- • Geräte in Festinstallationen, z.B. Schaltgeräte teilung, einund mehrphasige Motoren schließlich ein• Sammelschienen und Speisekabel in phasiger industriellen Werken kommerzieller Be- • Speisekabel und kurze Zuleitungen, leuchtung Verteilungstafeln • Beleuchtungssysteme in größeren Gebäuden • Steckdosen für große Lasten mit kurzen Leitungen zur Zuführung der Versorgungsenergie CAT II Einphasige Lasten, • Hausgeräte, portable Werkzeuge und ähnliche die mit der SteckLasten dose verbunden • Steckdosen und lange Abzweigleitungen sind. • Steckdosen mehr als 10 Meter von CAT-IIIQuelle entfernt • Steckdosen mehr als 20 Meter von CAT-IVQuelle entfernt 1 (ehemals CAT I) Nicht zum direkten • Geschützte Elektronikvorrichtungen Anschluss an • Geräte, die an Stromkreise angeschlossen Netzspannung werden, in denen Vorkehrungen getroffen (Batteriestromwurden, um transiente Überspannungen auf kreise, Sekundäreinen niedrigen Pegel zu begrenzen. stromkreise, • Jede Hochspannungsquelle mit geringer EnerStromkreise mit gie, die von einem Transformator mit hoher getrennter StromWicklungszahl abgeleitet wurde, zum Beispiel versorgung) der Hochspannungsteil eines Kopierers. Tabelle 1.1: Messkategorien. EN 61010 gilt für Niederspannungs-Messgeräte (< 1.000 V) 12 Überlastschutz In den Schaltkreisen zur Strommessung müssen Hochenergie-Sicherungen vorgesehen werden, um das Multimeter gegen Überströme zu schützen. Die 10-Megaohm-Eingangsimpedanz der Volt/OhmAnschlüsse sorgt dafür, dass ein Überstrom nicht fließen kann, so dass hier keine Sicherungen erforderlich sind. Ein Überspannungsschutz allerdings ist sehr wohl erforderlich, denn um Sie gegen Transienten zu schützen, muss das Messgerät eine extrem hohe Überschlagsfestigkeit aufweisen. Beim Schutz der Multimeter-Schaltkreise geht es daher nicht nur um den maximalen konstanten Spannungsbereich, sondern um die Spannungsfestigkeit hinsichtlich einer Kombination aus konstanter Spannung und transienter Überspannung. Diese Schutzschaltung sichert dabei auch die Bereiche für Widerstands-, Durchgangs- und Kapazitätsmessung ab. In der Praxis bedeutet dies, dass der Anwender bei voller Spannung z.B. auch auf Ohm umschalten kann, ohne dass das Gerät Schaden nimmt. Der Schutz gegen Transienten ist von entscheidender Bedeutung, da energiereiche Stromkreise, denen Transienten überlagert sind, im Allgemeinen gefährlicher sind, weil sie hohe Ströme führen können (z.B. Einspeisung). Bei Frequenzumrichtern übrigens treten Spannungstransienten am Ausgang sogar mehrere tausendmal pro Sekunde auf z.B. bei 8 kHz Pulsfrequenz 8000-mal pro Sekunde. Dies stellt für die Messmittel eine ungeheure Belastung dar, der es gewachsen sein muss. 13 1 Unfallhergang Führt nämlich ein Transient zu einem Funkenüberschlag, treibt das Netz einen hohen Strom durch den niederohmigen Lichtbogen. Der folgende Plasma-Durchbruch entsteht, wenn die Umgebungsluft ionisiert und damit leitend wird. Das Ergebnis ist eine Lichtbogenexplosion, ein verheerendes Ereignis, das jedes Jahr mehr strombedingte Verletzungen zur Folge hat als die besser bekannte Gefahr eines elektrischen Schlags. Hinzu kommt, dass das schreckbedingte instinktive Wegziehen der Messspitzen den Lichtbogen vor das Gesicht des Anwenders kommutiert. Dies ist die größte Gefahr, da dann kein Gehäuse mehr den Anwender schützen kann. Diese Gefahren sind nicht erst in Umspannwerken zu finden, sondern bereits in Unterverteilungen bis hinab zu geöffneten ortsveränderlichen Verbrauchern. 1 Die Bedeutung von Spannungsfestigkeitsangaben für die Praxis Die Unfallverhütungsvorschriften verlangen, dass Messmittel nach der EN 61010 gebaut sind. Sind Sie darüber hinaus auch zertifiziert (VDE, TÜV GS, UL oder CSA) so haben Sie die Gewähr, dass Sie und Ihre Mitarbeiter bei der täglichen Arbeit bestmöglich geschützt sind. Übrigens auch von der rechtlichen Seite: Bei einem Unfall mit einem nicht zertifizierten Gerät drohen nämlich Regressforderungen seitens der BG. Die alte Sicherheitsnorm IEC 348 ist seit 10.12.1998 bereits nicht mehr gültig. Sie berücksichtigte nicht die Impulsspannungsprüfung, in der Folge traten schwere Unfälle auf. Aus dieser Erkenntnis wurde die EN 61010 mit ihren hohen, modernen Schutzanforderungen entwickelt. Es ist daher dringend angeraten, alte Messmittel, die nicht nach EN 61010 zertifiziert sind, auszutauschen! 14 Zusammenfassung Fluke bietet ein umfassendes Angebot an Messgeräten, alle zertifiziert nach EN 61010. Die Robustheit unterstreicht die Lebenslange Gewährleistung z.B. für die Digitalmultimeter der Fluke-Serien 170. Sie zeigen Echteffektiv-Messwerte an und wurden speziell für Messungen bis zu 1000 V entworfen. Auch die Digitalmultimeter der Fluke-Serie 280 haben Lebenslange Gewährleistung und sind zertifiziert für Kategorie III 1000 V und Kategorie IV 600 V. Sie sind mit einem extragroßen Doppeldisplay und einer analogen Segmentanzeige ausgestattet. 1 Fluke 287 und Fluke 289 15 10 einfache Dinge, die man bei der Strommessung beachten sollte Jeder, der beruflich in hochenergetischen Bereichen arbeitet, entwickelt schnell einen gesunden Respekt gegenüber allen stromführenden Objekten. Unter Zeitdruck können aber selbst erfahrenen Elektrikern Flüchtigkeitsfehler unterlaufen. Die nachstehende Liste soll daran erinnern, was man bei elektrischen Messungen unbedingt vermeiden sollte. 1 16 1. Die Originalsicherung durch eine preiswertere Sicherung ersetzen Wenn Ihr Digitalmultimeter die heutigen Sicherheitsnormen erfüllt, enthält es eine Spezialsicherung, die auslöst, bevor durch die Überlastung Ihr Körper gefährdet wird. Wenn Sie die Sicherung des Digitalmultimeters austauschen, ersetzen Sie sie durch eine vom Hersteller freigegebene Sicherung. 2. Ein Stück Draht oder Metall verwenden, um die Sicherung komplett zu umgehen Dies mag eine schnelle Lösung sein, wenn Sie keine zusätzliche Sicherung haben, aber nur eine geeignete Sicherung kann Sie vor Spannungsspitzen schützen. 3. Das falsche Messgerät für die Aufgabe verwenden Es ist wichtig, dass Sie das geeignete Messgerät für die jeweilige Aufgabe verwenden. Vergewissern Sie sich, dass Ihr Messgerät die passenden Sicherheitspezifikationen - z.B. CAT III 1000 V nach EN 61010 - für die betreffende Aufgabe hat. 4. Das billigste Digitalmultimeter aus dem Regal kaufen Sie können später noch aufrüsten, oder? Vielleicht nicht, wenn Sie zum Opfer eines Unfalls werden, weil dieses billige Messgerät nicht über die Sicherheitsfunktionen verfügte, mit denen geworben wurde. Das Messgerät sollte von einem unabhängigen Labor überprüft worden sein. 5. Ihre Schutzbrille in Ihrer Hemdtasche lassen Nehmen Sie sie heraus und tragen sie. Das ist wichtig für Ihre Sicherheit. Das Gleiche gilt für isolierte Handschuhe und flammhemmende Kleidung. 6. An einer stromführenden Schaltung arbeiten Sorgen Sie möglichst dafür, dass der Schaltkreis spannungs17 1 los ist. Wenn die Situation die Messung an einer spannungsführenden Schaltung erfordert, benutzen Sie ordnungsgemäß isolierte Messgeräte, tragen Sie Schutzhandschuhe, nehmen Sie Ihre Armbanduhr und Ihren Schmuck ab, stellen Sie sich auf eine isolierte Matte und tragen Sie flammhemmende Kleidung, keine normale Arbeitskleidung. 7. „Vernachlässigung“ von angemessenen Prozeduren zur Kennzeichnung und zur Sicherung gegen das Wiedereinschalten 8. Beide Hände bei der Messung einsetzen Nutzen Sie bei der Arbeit an stromführenden Schaltungen einen alten Trick. Stecken Sie beim Messen eine Hand in die Tasche. Dadurch verringert sich das Risiko eines geschlossenen Stromkreises durch Ihren Brustkorb und Ihr Herz. Hängen Sie das Messgerät auf oder legen Sie es hin. Halten Sie das Messgerät möglichst nicht in Ihren Händen, damit Sie nicht den Effekten von Transienten ausgesetzt sind. 1 9. Ihre Messleitungen vernachlässigen Messleitungen spielen eine wichtige Rolle für die Sicherheit eines Digitalmultimeters. Vergewissern Sie sich, dass auch Ihre Messleitungen ausreichende Sicherheitsspezifikationen für Ihre Arbeit haben. Nehmen Sie Messleitungen mit doppelter Isolation, abgeschirmten Eingangssteckern, Handschutz und einer griffigen Oberfläche. 10. Für immer an Ihrem alten Messgerät festhalten Die heutigen Messgeräte sind mit mehr Funktionen und Sicherheitsfunktionen ausgestattet als noch vor ein paar Jahren. Mit einem neuen Messgerät sind Sie leistungsfähiger und sicherer, eine Investition in Ihre Zukunft und Ihr Leben. 18 Echteffektivwert/Bandbreite Richtig messen auch bei komplexen Signalen Komplizierte Signale sind alltäglich, werden aber häufig unterschätzt. Nur Sinus, das war früher: Geänderte Verbraucherstruktur und neue Technologien Im 50-Hz-Netz sind viele Verbraucher mit Gleichrichtern angeschlossen. Hierzu zählen alle Produkte für die die 230 V intern umgeformt werden muss wie Fernseher, Videogeräte, Stromrichter, PC’s, Monitore aber ebenso Halogenlampen mit elektronischen Vorschaltgeräten, Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren. Selbst Waschmaschinen enthalten heute Umrichtertechnik. Der Grund für die Gleichrichtung liegt in der einfachen und hocheffizienten Umwandelbarkeit durch sogenannte Schaltnetzteile. Der Strom, den diese Verbraucher ziehen, ist pulsförmig. Dies kommt von der stoßartig erfolgenden Aufladung des Glättungskondensators hinter dem Gleichrichter. 1 Abb 1.4: Spannung und Strom eines Gleichrichterverbrauchers. Deutlich sichtbar ist die Abflachung der Netzspannung im Scheitel. Diese Größen können nur mit einem Echteffektivwertmessgerät richtig gemessen werden. 19 Abb. 1.4 zeigt die Verhältnisse der Oberschwingungen zur Grundschwingung, allein die dritte Oberschwingung (150 Hz) hat bereits einen Anteil von 82 %. Messgeräte und Stromzangen, die nicht für Echteffektivwerterfassung gebaut sind, zeigen bis 40 % zu wenig an! Dadurch bleiben gefährliche Überlastungen unerkannt. Komplexe Signale brauchen Bandbreite Ein weiteres alltägliches Beispiel sind elektronische 12-VoltHalogentrafos. Wenn Sie auf Halogeninstallationen stoßen und einfach nur die Höhe der Lampenspannung überprüfen wollen, so besteht durch die zerhackte Spannung eine gewaltige Fehlmessungsgefahr. Beispiel: Ein Kunde beobachtet, dass seine Halogenlampen durchbrennen. Die einfache Frage: „Stimmen die 12 V an der Lampe?“ wird zur messtechnischen Herausforderung. Die Vorteile elektronischer Vorschaltgeräte (geringe Größe, leicht, wenig Wärmeentwicklung) werden durch eine exotische Ausgangsspannungsform erkauft: 1 Abb 1.5: So sieht ein übliches Ausgangssignal von elektronischen 12-V-Halogentrafos aus. Erst die hohe Zerhackerfrequenz von 67 kHz ermöglicht die kompakte Bauform bei hoher Leistung. 20 Selbst hochwertige Multimeter haben hier Schwierigkeiten, korrekt zu messen. Erst eine hinreichend hohe Bandbreite hilft hier weiter. Die Bandbreite ist die höchstmögliche Frequenz, die ein Multimeter noch als Spannung richtig auswerten kann. Dies ist nicht zu verwechseln mit der Frequenzzählerfunktion. Übrigens: Übertragen auf Signale des Industriealltages gilt dies für alle Pulsketten, z.B. Datensignale, Steuersignale zu Leistungsbausteinen und die Ausgangssignale von Frequenzumrichtern. Generell fallen auch alle höherfrequenten Signale in Steuerungen wie dem InstaBus in diese Kategorie. Die Multimeter der Fluke 180 Serie mit bis zu 100-kHzBandbreite sind die richtigen Werkzeuge für diese Aufgabe. Konsequenzen beim Messen Nur Multimeter mit Echteffektivwertmessung (für verzerrte Spannungen und Ströme) und einer hohen Bandbreite (für zerhackte Spannungen) wie die Fluke 180 Serie ermöglichen die richtige Messung in allen Stromkreisen. Das bedeutet aber auch, dass Sie dem Kunden gegenüber jederzeit eine sichere Aussage treffen können, weil Sie sich auf die Messwerte ihres Multimeters verlassen können. Damit sind Sie vor dem alten Problem „Wer misst, misst Mist“ endlich geschützt! 21 1 Das ABC der Digitalmultimeter Ein Digitalmultimeter (DMM) ist ein elektronisches Messgerät für elektrische Größen. Es kann mit jeder Menge von Sonderfunktionen ausgestattet sein, aber hauptsächlich werden Spannung, Widerstand und Strom gemessen. Die DMMs von Fluke werden hier als Beispiele für hochwertige Multimeter verwendet. Abb 1.6: Fluke 179, robustes, vielseitiges DMM mit lebenslanger Gewährleistung. 1 Auswahlkriterien für ein DMM Beim Kauf eines DMMs ist nicht nur auf technische Daten zu achten, sondern auch auf Merkmale, Funktionen und den Gesamteindruck des Instrumentes, der durch ergonomisches Design und die Sorgfalt bei der Herstellung geprägt ist. Zuverlässigkeit, besonders unter rauen Betriebsbedingungen, ist heute wichtiger denn je. Deshalb wurden die DMMs von Fluke einem rigorosen Testprogramm unterzogen, bevor sie im rauen Betrieb genutzt werden können. Anwendersicherheit ist einer der Hauptgesichtspunkte für DMMs. Angemessene Abstände zwischen den Bauteilen, doppelte Isolierung und ein Eingangsschutz helfen dabei, Verletzungen des Anwenders oder Beschädigungen des Multimeters auch bei falscher Nutzung zu verhindern. FlukeDMMs erfüllen die anspruchsvollsten Sicherheitsnormen. 22 Digitale und analoge Anzeige Für hohe Genauigkeit und gute Auflösung ist die digitale Anzeige unübertroffen. Sie zeigt 3 oder mehr Digits (Ziffern) bei jeder Messung an. Ein analoges Zeigerinstrument ist weniger genau und hat eine geringere Auflösung, da man die Werte zwischen den Skalenteilen schätzen muss. Vorteilhaft ist hingegen die schnelle Trendanzeige. Ein AnaloganzeigeBalken eines DMMs zeigt ebenfalls Signaländerungen, ist aber unverwüstlich und bei hochwertigen DMMs schneller. GRUNDLAGEN Auflösung und Stellenzahl Die Auflösung ist für DMMs eines der wichtigsten Merkmale und sagt aus, wie klein die Anzeige „benachbarter“ Messwerte erfolgen kann. Die Auflösung eines DMM gibt an, ob das Instrument als kleinste Einheit 1 V oder 1 mV darstellen kann. Oft wird die Anzahl der Digits (Stellenzahl) zur Angabe der Auflösung verwendet. Häufig findet man die Angabe „31/2-stellig“. Ein derartiges DMM kann drei volle Stellen von 0 bis 9 darstellen sowie eine weitere Stelle, die meistens eine 1 ist. Ein 31/2-stelliges Instrument kann Zahlen bis zu 1999 auflösen, und die Anzeige eines 41/2-stelligen Instrumentes beträgt bis zu 19999. Moderne Multimeter werden mit einer verbesserten Auflösung mit einem Anzeigeumfang bis zu 3200, 4000 oder 6000 angeboten. Da ist es präziser, dieses Instrument mit dieser Angabe zu beschreiben, und nicht ob es 31/2-stellig oder 41/2-stellig ist. Bei häufigen Messungen bieten Instrumente mit Anzeigeumfang 6000 eine bessere Auflösung, denn ein Instrument mit maximal 1999 kann bei Messung 23 1 von 230 V oder 400 V nur eine Auflösung von 1 V bieten. Ein Instrument mit einem Anzeigeumfang bis 6000 zeigt bis zu diese Spannung mit 0,1 V Auflösung an. Das ist somit die gleiche Auflösung wie bei einem teureren Instrument mit einem Anzeigeumfang bis 20000. Ungenauigkeit Unter Ungenauigkeit versteht man den höchsten zulässigen Fehler, der unter bestimmten Betriebsbedingungen auftreten kann. Somit zeigt diese Angabe, wie nahe der durch das DMM angezeigte Messwert beim tatsächlichen Wert des gemessenen Signales liegt. Oft wird der Begriff Genauigkeit verwendet, der normentechnisch treffendste Begriff ist Messunsicherheit. Die Ungenauigkeit eines DMM wird normalerweise als Prozentsatz des angezeigten Wertes ausgedrückt. Eine Ungenauigkeit von ±1 % des angezeigten Wertes besagt, dass bei einer Anzeige von 100,0 V der tatsächliche Wert zwischen 99,0 V and 101,0 V liegen könnte. 1 Neben der Ungenauigkeit vom Messwert kommt meistens noch ein Anteil hinzu, der vom Messbereich abhängt. Dieser Anteil kann als % vom Bereich oder als eine Anzahl des letzten Digits der Anzeige beschrieben sein. Im letzten Fall spricht man von der Stelle niedrigster Auflösung oder LSD (Least significant digit). Wenn die Spezifikation eines DMM ± (1 % vom Messwert + 2 Digits) angibt und das DMM eine Auflösung von 0,1 V hat, wäre bei einem Messwert von 100 V die gesamte Ungenauigkeit ± 1,2 V. Somit könnte bei einer Anzeige von 100,0 V der tatsächliche Wert zwischen 98,8 V und 101,2 V liegen. Bei Analog-Messinstrumenten wird meistens der Fehler bei Skalen-Vollausschlag angegeben. Die typische Ungenauig24 keit eines Analogmultimeters beträgt ± 2 % oder ± 3 % des Skalen-Vollausschlages. Bei einem Zehntel des Vollausschlages macht das 20 bzw. 30 Prozent des angezeigten Wertes aus! Die typische Ungenauigkeit bei einem DMM liegt bei ± (0,7 % vom Messwert + 1 Digit) bis ± (0,1 % vom Messwert + 1 Digit) der Anzeige oder besser. Verschiedene Messfunktionen Spannungsmessung Eine der Grundaufgaben eines DMMs ist die Messung von Spannung. Eine typische Gleichspannungsquelle ist eine Batterie. Wechselspannung wird üblicherweise mit einem Generator erzeugt. Elektronische Schaltungen wandeln Wechselspannung in Gleichspannung um. Elektronische Geräte, wie Fernsehapparate, Videorecorder und Computer verwenden Gleichrichter zur Umwandlung der Wechselspannung in Gleichspannung, mit der die elektronischen Schaltungen in diesen Geräten gespeist werden. Die Kurvenformen der Wechselspannungen sind entweder sinusförmig oder nicht-sinusförmig (Sägezahn, Rechteck, Spannungsformen mit Phasenanschnitt, siehe Abb. 1.7). Das DMM sollte den Effektivwert dieser Wechselspannungssignale richtig anzeigen. Der Effektivwert ist der effektive oder äquivalente Gleichspannungswert der Wechselspannung. Abb. 1.7 25 1 Die meisten konventionellen Multimeter besitzen einen Mittelwert-Konverter und können den Effektivwert bei einem sinusförmigen Signal richtig anzeigen. Nicht-sinusförmige Signale können nur von Echteffektiv-Multimetern bis zum Crestfaktor des Multimeters richtig gemessen werden. Daher zeigt ein mittelwerterfassendes Messgeräts oft einen deutlich niedrigeren Wert als den tatsächlichen Effektivwert an. Auch eine geringe Bandbreite begrenzt die Fähigkeit eines DMMs zur richtigen Messung von Wechselspannung. Mit den meisten Digitalmultimetern können Wechselspannungen mit Frequenzen von 50 bis 500 Hz korrekt gemessen werden, aber bei nichtlinearen Signalen können einige Frequenzanteile Hunderte von Kilohertz betragen. Ein Multimeter mit einer höheren Messbandbreite kann diese Anteile erfassen und wird somit einen höheren, aber auch richtigen Wert anzeigen. Bei den Spezifikationen eines DMMs für Wechselspannung und Wechselstrom muss der Frequenzbereich eines Signals angegeben sein. 1 Widerstandsmessung Der Widerstand wird in Ω gemessen (Ohm). Widerstandswerte können sehr unterschiedlich sein, von einigen Milliohm (mΩ) bei Kontakt-Übergangswiderständen bis in die Milliarden Ohm (GΩ) bei Isolatoren. Die meisten DMMs messen bis hinunter zu 0,1 Ω, und bei einigen reicht die obere Messgrenze bis zu 300 MΩ. Widerstandsmessungen müssen bei stromloser Schaltung (Gerät abgeschaltet) durchgeführt werden, da sonst das Instrument wie auch die Schaltung beschädigt werden könnten. Einige DMMs enthalten einen Schutz gegen irrtümlichen Kontakt mit Spannungen in der Betriebsart Widerstandsmessung. Der Schutzgrad kann bei verschiedenen DMM-Typen sehr unterschiedlich sein. 26 Zur genauen Messung niederohmiger Widerstände muss der Widerstand der Messleitungen vom gesamten gemessenen Widerstand abgezogen werden. Typische MessleitungsWiderstände liegen zwischen 0,2 Ω und 0,5 Ω. Durchgangsprüfung Durchgangsprüfung ist eine schnelle Widerstandsprüfung, die offenen oder geschlossenen Stromkreis anzeigt. Vorteilhaft ist ein DMM mit einem Durchgangspiepser, das bei Erkennung eines geschlossenen Stromkreises ein akustisches Signal abgibt, so dass Sie bei der Prüfung nicht auf das Instrument schauen müssen. Der Widerstand zur Auslösung des akustischen Signals ist bei den verschiedenen DMMTypen unterschiedlich. GLEICH- UND WECHSELSTROM Messung von Strom Abb 1.8: DMM Fluke 179 mit 400A-Wechselstromzange i400 Strommessungen unterscheiden sich von anderen Messungen, da der Stromkreis unterbrochen werden muss und dann über das DMM und seine Messleitungen wieder geschlossen wird. Dadurch fließt der gesamte Strom durch den Stromshunt innerhalb des Digitalmultimeters. Eine indirekte Strommessung kann mit Hilfe einer Stromzange (Abb.1.8) vorgenommen werden. Die Stromzange wird um den Leiter geklemmt, ohne dass der Stromkreis geöffnet werden muss. 27 1 Stromzangen Bei Anwendungen, die den Strommessbereich des DMMs überschreiten (typisch über 10 A) werden Stromzangen oder externe Stromshunts verwendet. Eine Stromzange wird um den stromführenden Leiter geschlossen und wandelt den Messwert auf einen Pegel, den das DMM messen kann. Es gibt zwei Grundausführungen von Stromzangen. Mit transformatorischen Stromwandlern können nur Wechselströme gemessen werden. Dabei wird z.B. ein Strom von 100 A auf 100 mA reduziert, der von den meisten DMMs gemessen werden kann. Die Messfunktion des Instrumentes wird auf mA AC eingestellt. Halleffekt-Wandler können sowohl Wechsel- als auch Gleichströme messen. Dabei wird z.B. ein Strom von 100 A Wechselstrom auf 100 mV gewandelt. Bei Wechselstrommessung wird das DMM auf die Messfunktion VAC eingestellt, bei Gleichstrom auf VDC. 1 Eingangsschutz Ein oft anzutreffender Fehler ist, dass man die Messleitungen in den Strom-Messbuchsen stecken lässt, und dann versucht, eine Spannungsmessung vorzunehmen. Das führt zu einem direkten Kurzschluss der Spannungsquelle über den niederohmigen Stromshunt innerhalb des DMMs. Als Folge fließt ein hoher Strom durch das DMM, der bei ungenügendem Schutz zu einer Beschädigung des Instrumentes und der Schaltung sowie möglicherweise zu einer Verletzung des Anwenders führen kann. In industriellen Anwendungen mit hoher Spannung (400 V oder höher) können extrem hohe Fehlerströme auftreten. 28 Ein DMM muss mit einer Eingangsstrom-Sicherung geeigneter Bauart für den zu messenden Stromkreis ausgestattet sein. Instrumente ohne Sicherungsschutz in den Stromeingängen dürfen nicht in elektrischen Leistungskreisen (über 50 V AC) verwendet werden. Geeignete Sicherungen können einen Hochenergie-Kurzschluss löschen, damit im Gerät kein Lichtbogen auftreten kann. Die Nennspannung der Sicherung im Instrument muss höher sein als die maximale zu messende Spannung. Bei Messungen in einem Stromkreis, der mit 400 V gespeist wird, ist z.B. eine 20 A/600 V-Sicherung erforderlich. Einige wichtige Begriffe Auflösung Die Auflösung sagt aus, in welcher kleinsten Einheit die Anzeige „benachbarter“ Messwerte erfolgen kann. Crestfaktor Verhältnis des Spitzenwerts zum Effektivwert eines Signals. Bei einem sinusförmigen Signal beträgt er 1,414, bei Signalen in Schaltnetzteilen und Umrichtern kann er jedoch wesentlich höher liegen. DMM mit Effektivwert-Anzeige Ein DMM, das sowohl sinusförmige als auch nicht-sinusförmige Signalformen richtig messen kann. Effektivwert Der äquivalente Gleichstromwert eines WechselstromSignals. 29 1 Mittelwert-anzeigendes DMM Ein DMM, mit dem sinusförmige Signale richtig gemessen werden können. Zur Messung von nicht-sinusförmigen Signalen sind diese DMMs nicht gut geeignet, da je nach Art des Signals hohe Messfehler auftreten können. Nicht-sinusförmige Signale Eine verzerrte Wellenform, wie z.B. ein angeschnittenes Sinussignal, eine Impulskette, Rechteck-, Dreieck- und Sägezahnsignale sowie Nadelimpulse. Shunt oder Strommessungs-Shunt Ein niederohmiger Widerstand im DMM, durch den der Strom fließt. Das DMM misst den Spannungsabfall über den Shunt und berechnet den Strom mittels des Ohmschen Gesetzes. Sinussignal Eine reine Sinuswelle ohne Verzerrungen. 1 Stellenzahl (Anzahl der Digits) Gibt an, auf wie vielen Stellen ein DMM ein Messsignal maximal darstellen kann. Eine präzisere Aussage über die Auflösung des DMMs gibt der Begriff Anzeigeumfang (maximal dargestellte Zahl). Ungenauigkeit Abweichung des angezeigten Messwerts vom tatsächlichen Wert des gemessenen Signals. Ausgedrückt in Prozent vom Messwert und / oder Prozent des Messbereichs(endwerts). Häufig wird der Fehler vom Messbereich statt in % als Anzahl vom Digit niedrigster Auflösung angegeben. 30 Grundlagen von Strommesszangen Strommesszangen messen den Strom, indem sie das magnetische Feld um einen stromführenden Leiter bestimmen. Das Unterbrechen dieser Stromkreise zum Messen im Stromkreis ist unpraktisch stromdurchflossener Hin- und Rückleiter und kann sogar Stillstand oder Schäden verursachen, wenn Sie dadurch versehentlich einen kritischen Stromkreis auftrennen! Üblicherweise werden die Messungen am Schaltschrank durchgeführt und umfassen die Prüfung des Stroms an jeder Einspeisephase. Um das Vorhandensein und die Höhe von Oberschwingungen zu überprüfen, muss der Strom auch im Neutralleiter des Einspeisekreises gemessen werden. Strommessungen werden auch durchgeführt, um die Funktion eines Motors zu analysieren. Neben diesen grundlegenden Messungen, für die die Strommesszangen spezifiziert wurden, bieten moderne digitale Strommesszangen auch die Möglichkeit zur Messung von Spannung und Widerstand. gegenläufige elektromagnetische Feldlinien Wenn eine Schaltung nichtlineare elektrische Lasten (Computer, Fernsehgeräte, Beleuchtung, Motorantriebe usw.) enthält, verändert sich die Signalform, und zwar je größer die elektronische Last ist, desto stärker. Dann kann eine Mittelwert-erfassende Stromzange nicht mehr richtig messen. Echteffektiv-Stromzangen werden hingegen auch bei nichtlinearen Strömen richtig messen, wie zum Beispiel Fluke 373, 374 oder 381. 31 1 Anwendung von Strommesszangen Strommesszangen werden verwendet, um an der Schalttafel den Strom auf Zuleitungen oder Abzweigkreisen zu messen. Messungen an Abzweigkreisen sollten immer auf der Lastseite des Leistungsschalters oder der Sicherung durchgeführt werden. 1 • An den Einspeisekabeln sollten immer die Ströme und die Symmetrie zwischen den Phasen geprüft werden: der Strom auf allen drei Phasen sollte immer mehr oder weniger gleich sein, um den Rückstrom auf den Neutralleiter zu minimieren. • Der Neutralleiter sollte auch auf Überlastung geprüft werden. Bei Strömen, die Oberschwingungen enthalten, ist es möglich, dass der Neutralleiter mehr Strom führt als eine Zuleitung — selbst wenn die Zuleitungen symmetrisch sind. • Jeder Abzweigkreis sollte auf mögliche Überlastung geprüft werden. • Schließlich sollte die Erdleitung geprüft werden. Idealerweise sollte kein Strom auf der Erdleitung fließen, obwohl in bestimmten Installationen Pegel unter 300 mA oft toleriert werden können. 32 Messung von Ableitströmen (Leckströmen) Um zu prüfen, ob ein Ableitstrom auf einem Abzweigkreis vorhanden ist, sind sowohl der stromführende Leiter als auch der Neutralleiter in die Backen der Stromzange zu legen. Wenn nun ein Strom gemessen wird, handelt es sich um einen Ableitstrom, d.h. um einen Strom, der auf der Erdleitung zurückfließt. Versorgungsstrom und Rückstrom erzeugen entgegengesetzte Magnetfelder. Die Ströme sollten den gleichen Betrag und entgegengesetzte Richtung haben, und die entgegengesetzten Felder sollten einander aufheben. Wenn dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass ein Strom, der sogenannte Ableitstrom, auf einem anderen Weg zurückfließt, und der einzige verfügbare andere Weg ist die Erde. Wenn Sie keine Stromdifferenz zwischen dem Versorgungsstrom und dem Rückstrom erfassen, sehen Sie sich die Eigenschaften der Last und der Schaltung an. Bei einer fehlverdrahteten Schaltung kann bis zur Hälfte des gesamten Laststroms durch das Erdsystem streuen. Wenn der gemessene Strom sehr hoch ist, liegt wahrscheinlich ein Verdrahtungsproblem vor. Ableitstrom kann auch durch „undichte“ Verbraucher oder eine mangelhafte Isolation verursacht werden. Oft ist die Ursache des Problems bei Motoren mit verschlissenen Wicklungen oder Leuchten, die Feuchtigkeit enthalten, zu finden. 33 1 Messung an Motoren und Motorsteuerungsschaltungen Dreiphasen-Induktionsmotoren kommen häufig in industriellen Gebäuden zum Einsatz, um Ventilatoren und Pumpen anzutreiben. Die Motoren können entweder durch elektromechanische Starter oder durch elektronische Antriebe mit regelbarer Drehzahl angesteuert werden. Immer häufiger werden Antriebe mit regelbarer Drehzahl verwendet, weil sie sehr energiesparend sind. Fluke 381 ist die ideale Strommesszange zur Durchführung von Messungen an diesen Motoren und Antrieben: • Strom: Der vom Motor gezogene Strom, gemessen als Mittelwert der drei Phasen, sollte den spezifizierten Stromwert des Motors bei Volllast (multipliziert mit dem Sicherheits-Faktor) nicht überschreiten. Auf der anderen Seite ist ein Motor, der unter 60 Prozent des Stromwerts bei Volllast belastet wird – und dies ist oft der Fall – immer weniger effizient, und auch der Leistungsfaktor nimmt ab. 1 • Stromausgleich: Eine Unsymmetrie des Stroms kann auf Probleme mit den Motorwicklungen hinweisen (zum Beispiel unterschiedliche Widerstände an den Feldwicklungen aufgrund von internen Kurzschlüssen). Allgemein sollte die Unsymmetrie unter 10 Prozent liegen. (Um die Unsymmetrie zu berechnen, ist zuerst der Mittelwert der drei Phasenmessungen zu ermitteln und dann die höchste Abweichung von dem Mittelwert zu nehmen und durch den Mittelwert zu teilen.) Der Extremwert der Unsymmetrie liegt bei einphasigem Betrieb vor, wenn auf einer der drei Phasen kein Strom fließt. • Anlaufstrom: Motoren, die (durch mechanische Starter) parallel zur Leitung gestartet werden, haben einen Anlaufstrom (Antriebe mit regelbarer Drehzahl haben keinen Anlaufstrom). Der Anlaufstrom reicht von ca. 500 Prozent 34 bei älteren Motoren bis zu 1.200 Prozent bei energieeffizienten Motoren. Wenn dieser Anlaufstrom zu hoch ist, verursacht er oft Spannungseinbrüche und ein Auslösen der Leistungsschalter. Hier erweist sich die „Anlaufstrom-Funktion“ der Strommesszange Fluke 381 als nützlich – sie wurde speziell entworfen, um den echten Wert des Anlaufstroms zu erfassen. • Spitzenstrom (Stoßbelastungen): Manche Motoren unterliegen Stoßbelastungen, die einen Stromanstieg verursachen können, der ausreicht, um die Überlastschaltung in der Motorsteuerung auszulösen. Die Min/Max-Funktion kann verwendet werden, um den durch die Stoßbelastung gezogenen Spitzenstrom aufzuzeichnen. 1 35 2 – Messungen nach DIN VDE Durchführung der Prüfungen gemäß BGV A3 Die Prüfungen nach den einschlägigen DIN VDE-Bestimmungen sollen in drei Schritten erfolgen: • Besichtigen • Erproben • Messen Messen und Erproben gehen in der Praxis meist Hand in Hand. 2 Besichtigen Durch Besichtigen der elektrischen Anlagen und Betriebsmittel muss festgestellt werden, ob äußerliche Mängel erkennbar sind. Außerdem müssen Schaltpläne, Betriebsanleitungen und Beschriftung von Stromkreisen und Typenschildern vorhanden sein und die Einrichtung zur Unfallverhütung und Brandbekämpfung vollständig und mängelfrei zur Verfügung stehen. Besonders ist festzustellen, ob der Schutz gegen direktes Berühren aktiver Teile vorhanden und die Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren nicht fehlerhaft sind. Der Querschnitt, die Verlegung, der Anschluss und die Kennzeichnung von Schutz-, Erdungs- und Potenzialausgleichsleitern sind zu prüfen. 36 Erproben Durch Erproben ist z. B. festzustellen, ob NOT-AUS- Einrichtungen, Isolationsüberwachungen, Schutzeinrichtungen sowie Melde- und Anzeigeeinrichtungen funktionsfähig sind und die Anlage ordnungsgemäß arbeitet (Funktionstest). Messen Durch Messen wird festgestellt, ob alle in den jeweils gültigen Vorschriften angegebenen Grenzwerte bzw. Forderungen erfüllt werden. Die Messungen dürfen nur mit geeigneten Prüfmitteln durchgeführt werden. Es sind nur Mess- und Prüfgeräte einzusetzen, die der Reihe DIN VDE 0413, DIN EN 61557 entsprechen. Prüfbericht, Prüfprotokoll Nach Beendigung der Prüfung einer neuen Anlage oder von Erweiterungen/Änderungen muss ein Prüfbericht über die Erstprüfung erstellt werden. Dieser Bericht muss Details der geprüften Anlage zusammen mit Aufzeichnungen über die Besichtigung und die Ergebnisse der Erprobungen und und Messungen umfassen. Die Personen welche für die Sicherheit, Errichtung und Prüfung der Anlage verantwortlich sind müssen dem Auftraggeber den Prüfbericht übergeben. Sonderangebote und Aktionen zu den elektrischen Prüfgeräten finden Sie auf: www.fluke.de/extra 37 2 Die wichtigsten Grenzwerte bei elektrischen Anlagen nach DIN VDE 0100, Teil 600 Durchgängigkeit der Schutz- und Potenzialausgleichsleiter: Eine Prüfung der elektrischen Durchgängigkeit muss durchgeführt werden. Dazu gehören Schutzleiter einschließlich der Leiter des Schutzpotenzialausgleichs über die Haupterdungsschiene und des zusätzlichen Schutzpotenzialausgleichs. Grenzwerte legt der Fachmann aufgrund Querschnitt und Länge fest. Bei Prüfung mit Gleichstrom ist die Polarität zu wechseln. Richtwerte für: Schutzleiter: Potenzialausgleichsleiter: <1Ω < 0,1 Ω ☞ Praxistipp! 2 • Um genaue Messergebnisse zu erzielen, besteht bei den FLUKE-Prüfgeräten die Möglichkeit, den Widerstand der verwendeten Messleitung zu kompensieren. • Unterschiedliche Werte bei Polaritätswechsel signalisieren Fehler! 38 Isolationswiderstand: Der Isolationswiderstand muss zwischen den aktiven Leitern und dem mit Erde verbundenen Schutzleiter gemessen werden. Bei dieser Prüfung dürfen die aktiven Leiter miteinander verbunden werden. Zur aussagefähigen Messung des Isolationswiderstands müssen alle im Stromkreis enthaltenen Schalter geschlossen sein, jedoch sollten keine Verbrauchsmittel (bzw. Betriebsmittel) angeschlossen sein. Grenzwerte für den Isolationswiderstand: Mindestisolationswerte Nennspannung des Stromkreises Prüfspannung ≥ 0,25 MΩ ≥ 1,0 MΩ ≥ 1 MΩ SELV, PELV (z.B. Türsprechanlage) 250 V bis 500 V (einschl. FELV) 500 V über 500 V bis 1000 V 1000 V ☞ Praxistipp! • Die Einzelmessung der aktiven Leiter gegen PE ist aufwändiger, gibt aber Aufschluss über die Verhältnisse der aktiven Leiter. 2 • Üblichkeitswerte vergleichen! • Bei kapazitätsbehafteten Prüflingen muss nach der Messung entladen werden! Wo Betriebsmittel oder eingebaute ÜberspannungsSchutzeinrichtungen die Prüfung des Isolationswiderstands beeinflussen können oder bei der Prüfung evtl. beschädigt werden können, müssen diese vor der Durchführung der Messung abgetrennt werden. 39 Wo es aus praktischen Gründen nicht sinnvoll ist, solche Betriebsmittel abzuklemmen (z. B. bei Steckdosen mit eingebauten Überspannungs-Schutzeinrichtungen), kann die Prüfspannung für den jeweiligen Stromkreis auf 250 V herabgesetzt werden, jedoch darf der Isolationswiderstand hierbei 1 MΩ nicht unterschreiten. Schutz durch automatische Abschaltung der Stromversorgung Nach DIN VDE 0100-600 ist die Wirksamkeit der Maßnahmen durch automatische Abschaltung der Stromversorgung nachzuweisen, um den Schutz bei indirektem Berühren zu gewährleisten. Dazu sind folgende Messungen und Prüfungen durchzuführen: Für TN-Systeme • Messung der Schleifenimpedanz • Überprüfung der Kenndaten und/oder der Wirksamkeit der zugeordneten Schutzeinrichtung durch Besichtigen (z. B. des Bemessungsstroms bei Überstrom-Schutzeinrichtungen und der Sicherungen) 2 • Bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) durch Besichtigen und Messung 40 Für TT-Systeme • Messung des Widerstands Ra des Anlagenerders • Überprüfung der Kenndaten und/oder der Wirksamkeit der zugeordneten Schutzeinrichtung durch Besichtigen (z. B. des Bemessungsstroms bei Überstrom-Schutzeinrichtungen und der Sicherungen) • Bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) durch Besichtigen und Messung ☞ Hinweise • Wenn Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) mit IΔN ≤ 500 mA als Abschalteinrichtung eingesetzt werden, ist die Messung der Fehlerschleifenimpedanz im Allgemeinen nicht erforderlich. • Die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme ist nachgewiesen, wenn die Abschaltung spätestens beim Bemessungsdifferenzstrom IΔN erfolgt, und bei TT-Systemen und die zulässige Berührungsspannung nicht überschritten wird. • Die Messung der Abschaltzeiten bei Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) nach DIN VDE 0100-410 in Neuanlagen wird empfohlen • Die Messung der Abschaltzeiten ist jedoch gefordert wenn RCDs wieder verwendet werden oder bei Erweiterungen / Änderungen bereits vorhandene RCDs als Abschalteinrichtung verwendet werden. • Wenn die Wirksamkeit der Schutzmaßnahme hinter einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) bestätigt worden ist, darf der weitere Nachweis des Schutzes nach diesem Punkt durch die Messung der Durchgängigkeit der Schutzleiter nachgewiesen werden. 41 2 Schleifenimpedanz und Abschaltstrom: Die Schleifenimpedanz zwischen Außenleiter und PE- oder PEN-Leiter ist zu ermitteln. Die Messung muss einmal pro Stromkreis an der (messtechnisch gesehen) ungünstigsten Stelle des Stromkreises erfolgen. Weiterhin ist jeder Schutzleiteranschluss im Stromkreis auf Wirksamkeit zu prüfen. Dies kann mittels Schleifenimpedanzmessung oder Messung der Durchgängigkeit der einzelnen Schutzleiter nachgewiesen werden. Grenzwerte für Schleifenimpedanz und Abschaltstrom Bitte entnehmen Sie die entsprechenden Grenzwerte aus der im Anhang beigefügten Tabelle 2. Netzinnenwiderstand: Die Messung des Netzinnenwiderstandes – also Außenleiter gegen Neutralleiter – ist empfohlen. Dieser Messwert darf nicht gravierend vom Messwert der Schleifenimpedanz abweichen. ☞ Praxistipp! 2 • Um genaue Messergebnisse zu erzielen, besteht z.B. bei unserem Installationstester „Fluke 1653B” und “Fluke 1654B“ die Möglichkeit, den Widerstand der verwendeten Messleitung zu kompensieren. • Beachten Sie gerade bei dieser Messung die nach DIN VDE 0100-600 in Tabelle NA.2 empfohlenen Fehlergrenzen von 20 %, den Temperatureinfluss des Kupferwiderstandes und Spannungsschwankungen (siehe auch Tabelle 2 im Anhang). 42 RCD/FI-Prüfung: Durch Erzeugung eines Fehlerstromes hinter dem RCD/FI ist nachzuweisen, dass der RCD/FI mindestens bei Erreichen seines Bemessungsfehlerstromes (Nennfehlerstromes) auslöst und in TT-Systemendie zulässige Berührungsspannung nicht überschritten wird. Die Messung muss einmal pro Stromkreis erfolgen. Weiterhin ist jeder im Stromkreis liegende Schutzleiteranschluss auf Wirksamkeit zu prüfen. Dies kann mittels Messung der Berührungsspannung oder Messung der Durchgängigkeit der einzelnen Schutzleiter nachgewiesen werden. Grenzwerte: Grenzwerte für die Berührungsspannung nach DIN VDE 0100-410 AC ≤ 50 V (bzw. DC ≤ 120 V) Bitte entnehmen Sie die entsprechenden Grenzwerte aus der im Anhang beigefügten Tabelle 3 im Anhang. ☞ Praxistipp! • Die Anzeige der Berührungsspannung von 0 V bedeutet einen Erdungswiderstand <1 Ω (generell in TN-Systemen üblich), also sehr gut. • In bestimmten Fällen muss auch der Abschaltstrom und die Abschaltzeit gemessen werden. • Hohe Aufmerksamkeit ist erforderlich bei der Wahl des Bemessungsfehlerstromes (Nennfehlerstromes) und des RCD/FI-Typs. 43 2 • Bei Nichtauslösung des RCD/FI sind meist Isolations- oder Installationsprobleme zwischen N und PE hinter dem RCD/FI die Ursache. • Zur sehr schnellen und kostensparenden Fehlersuche in Anlagen mit RCD/FI-Schutz empfehlen wir eine sogenannte Ableitstromzange oder „Leckstromzange“ (z.B. Fluke 360). Prüfung RCD Typ B und B+ Mit der zunehmenden Verbreitung von elektronischen Verbrauchern insbesondere von Betriebsmitteln mit eingebauten Frequenzumrichtern oder Schaltnetzteilen, können im Fehlerfalle „reine Gleich-Fehlerströme“ auftreten. Zum Beispiel können Frequenzumrichter oder Schaltnetzteile von Computern bei Isolationsfehlern im Zwischenkreis reine „DC“-Ableitströme verursachen. Diese Art von Fehlerströmen wird von den üblicherweise eingesetzten FehlerstromSchutzschaltern des Typs A (pulsstrom-empfindlich) nicht erkannt, da diese nur bei pulsförmigen Strömen und bei Wechselströmen abschalten. 2 In DIN VDE 0100-530 (Elektrische Betriebsmittel – Schaltund Steuergeräte) wird folgendes gefordert: „Wenn Teile elektrischer Betriebsmittel, die auf der Lastseite einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) fest errichtet werden, reine Gleich-Fehlerströme erzeugen können, muss die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung vom Typ B sein“. 44 Weitere Einsatzgebiete von allstromsensitiven Fehlerstrom-Schutzschaltern sind in in folgenden Normen und Richtlinien erwähnt: • DIN VDE 0100-712, Photovoltaik-(PV)-Stromversorgungssysteme • DIN VDE 0100-723, Unterrichtsräume mit Experimentiereinrichtungen • VDE 0100-482, Brandschutz bei besonderen Risiken und Gefahren • BGI 608, Anlagen und Betriebsmittel auf Baustellen • VdS 2033, Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten • VdS 3501, Isolationsschutz in elektrischen Anlagen mit elektronischen Betriebsmitteln Mit dem Fluke 1654B lassen sich nicht nur die üblichen Fehlerstrom-Schutzschalter Typ A prüfen, zusätzlich können auch pulsförmiger Ströme und „reine Gleich-Fehlerströme“ erzeugt werden. Damit lassen sich Auslösezeiten und Auslöseströme (Rampenverfahren) von RCDs der Typen A, AC und Typ B und B+ mit Bemessungsfehlerströmen von 10 bis 500 mA (bzw. Typ AC bis 1000 mA) prüfen. 45 2 Erdungswiderstand: Der Erdungswiderstand in TT-Systemen muss zwingend gemessen werden. In dicht bebauten Gebieten kann es zweckmäßsig sein, den Erdungswiderstand durch Messen der Schleifenimpedanz über zwei Erder zu ermitteln. Grenzwerte für den Erdungswiderstand: TN-System Einhalten der Abschaltbedingungen, d.h.: RA* x IA 聿 UB (50 V) Empfehlungen: 聿 10 Ω (DIN VDE 0185-305-3, Blitzschutz) 聿 5 Ω (Mobilfunkbetreiber) TT-System Überstromschutz RCD/FI-Schutz RA* x IA ≤ UB (50 V) RA* x IΔN ≤ UB (50 V) *RA = Anlagenerde Anmerkung: Bei TN-Systemen wird der Erder vom VNB (EVU) hergestellt, typ. Werte < 1 Ω. ☞ Praxistipp! • Bei konventioneller Erdungsmessung Sonden- und Hilfserderanschluss tauschen. 2 • Bei Messungen über zwei Erder vom Messwert den Wert des bekannten Erders (z. B. Betriebserder) und der Leitungswiderstände abziehen. • Bei der Beurteilung der Messergebnisse sind die jahreszeitlichen Einflüsse, speziell die Bodenfeuchte, zu berücksichtigen. Der Mindestwert sollte auch bei trockenem Boden eingehalten werden. 46 Drehfeld: An allen Drehstromsteckdosen ist festzustellen, ob ein Rechtsdrehfeld vorliegt. Prüfung des Spannungsfalls Wenn die Erfüllung der Forderungen nach DIN VDE 0100-520 gefordert ist, dürfen folgende Möglichkeiten verwendet werden: • Bestimmung des Spannungsfalls durch Messung der Impedanz des Stromkreises • Bestimmung des Spannungsfalls durch Anwendung von Diagrammen, siehe Diagramm aus DIN VDE 0100-600. 2 47 Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0105, Teil 1, Teil 100 In der DIN VDE 0105 sind allgemeine Hinweise enthalten, die den Betrieb von elektrischen Anlagen sowie das Erhalten des ordungsgemäßen Zustandes betreffen. Zur Wiederholungsprüfung gibt Abs. 5.3 Hinweise, welche nachfolgend erwähnt sind: • Elektrische Anlagen sind entsprechend den Errichtungsnormen und den Sicherheitsvorschriften in einem ordungsgemäßen Zustand zu erhalten. • Es muss festgestellt werden, ob Anpassungen entsprechend den gültigen Normen bei bestehenden Anlagen durchgeführt wurden oder erforderlich sind. • Mängel, die eine unmittelbare Gefahr bilden, sind unverzüglich zu beseitigen. • Wiederkehrende Prüfungen „Besichtigen – Erproben – Messen“ Durch Besichtigen muss festgestellt werden, ob elektrische Anlagen und Betriebsmittel äußerlich erkennbare Schäden oder Mängel aufweisen. 2 Das Erproben von folgenden Anlagenteilen ist notwendig: Über wachungsgeräte (z.B. RCD/FI, FU, Isolationsüberwachung), Stromkreise und Betriebsmittel, die der Sicherheit dienen, Drehfeldprüfungen und die Funktionfähigkeit von Meldeeinrichtungen. Durch Messen müssen Werte ermittelt werden, die eine Beurteilung der Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren ermöglichen, dazu gehören: Schutzleiter, Erdungs- und Potenzialausgleichsleiter, Erdung, Schleifenimpedanz und Abschaltstrom, Auslösestrom und Berührungsspannung (bei RCD/FI), Ansprechwert von Isolationsüberwachungen. 48 ☞ Praxistipp! • Stichprobenmessungen sind unter Umständen zulässig. • Beim Isolationswiderstand gelten andere Grenzwerte als bei DIN VDE 0100, Teil 600. • Der Umfang der Prüfungen darf nach Bedarf und den Betriebsverhältnissen auf Stichproben, sowohl im Bezug auf den örtlichen Bereich (Anlagenteile) als auch auf die Maßnahmen, beschränkt werden, wenn dadurch eine Beurteilung des ordungsgemäßen Zustands möglich ist. Grenzwerte für Isolationsmessung nach DIN VDE 0105, Teil 100 Mit angeschlossenen und eingeschalteten Verbrauchern mindestens: > 300 Ω/V Ohne angeschlossenen Verbraucher: > 1000 Ω/V Im Freien oder in Feuchträumen: jeweils 50% der obigen Werte Im IT-System sind zulässig: > 50 Ω/V 2 49 Erdungswiderstandsmessungen Wozu erden? Es gibt viele Gründe für das Erden, der wichtigste ist der Personenschutz. Dabei wird ein möglichst niedriger Erdungswiderstand angestrebt, um ggf. auftretende Potenzialdifferenzen unterhalb jedweder gefährlicher Pegel zu halten. a) Allgemeines zur Messung des Erdungwiderstandes mit/ohne Sonde Messung mit Sonde: Bei Verwendung einer Sonde werden auftretende Störspannungen bis ca. 20 V toleriert. Sie verfälschen das Messergebnis nicht. Die Sonde wird an Buchse S angeschlossen. Die Sondenmessleitung verbindet man mit dem Erdspiess. Bei Messungen mit Sonde ist ein Abstand von > 20 m zu den wirksamen Erdern und anderen Sonden oder Hilfserdern einzuhalten. Zur Kontrolle sollen mehrere Messungen mit versetzten Sonden durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen weitgehend übereinstimmen. 2 Verwendung des Nulleiters als Sonde: Ist das Setzen eines Erdspießes (Sonde) nicht möglich, so kann die Sondenleitung auch an den geerdeten Neutralleiter (N-Leiter) angeschlossen werden. Bei dieser Messung wird der Widerstand des Betriebserders RB mitgemessen. Korrektur: RA = RGemessen - RB (RA = Anlagenerde) Falls die daraus berechnete Fehlerspannung unter 50 V angezeigt wird, kann die Korrektur durch RB entfallen. Die Messergebnisse gelten für das mitgelieferte Zubehör bis ca. 20 m Leitungslänge. Bei Verlängerung der Leitungen muss deren Widerstand kompensiert oder berücksichtigt werden. 50 L L2/L Ri N PE L1/N RB L3/PE 1) Messung ohne Sonde Schleifenwiderstand ZS = Ri (L) + Ri (PE) 2) Messung mit Sonde Erdungswiderstand RA = Ri (PE) 3) Messung mit Nullleiter als Sonde Erdungswiderstand RA = Ri (PE) 2 51 Der Netzinnenwiderstand ist im allgemeinen sehr klein (z.B. < 1 Ω). Ist ein lokaler, mit PE verbundener Erde - zu messen, so muss er zur Messung von PE getrennt werden. Man erreicht dann Verhältnisse wie im Folgenden: L L2/L L1/N Ri N PE RA RB 1) Messung ohne Sonde Anzeige ZS = RA + RB + Ri (L) 2) Messung mit Sonde Anzeige: RA 3) Messung mit Sonde am Nullleiter Anzeige: RA + RB 2 Der besondere Schutz gegen Störeinflüsse wird folgendermaßen erreicht: Es werden die US-PE Spannungen in kurzem zeitlichen Abstand bei unbelastetem und belastetem Netz ermittelt. Die Differenz dieser Spannungen wird ausgewertet. Sollten Störungen überlagert sein, kann man annehmen, dass sie während der Messung konstant bleiben und daher nicht in die Differenz eingehen. 52 Spießlose Erdschleifenmessung – Zangen-Methode Diese Bezeichnungen werden für eine innovative Methode zur Bestimmung des Erdschleifenwiderstandes mit Fluke 1623/1625 oder Fluke 1630 benutzt. Es handelt sich dabei um ein Verfahren, das den Arbeits- und Zeitaufwand wesentlich reduziert. Das sonst übliche Auftrennen von Erdabgängen in vermaschten Erdungsanlagen entfällt. Die Methode ist nicht für Messungen an Einzelerdern geeignet, da die 2-Zangen-Methode eine geschlossene Erdschleife zur Messung benötigt. Da es fallweise zu Missverständnissen gekommen ist, soll dies die prinzipiellen Zusammenhänge für eine erfolgreiche Anwendung klarlegen. 1. Messbereiche unter Verwendung des Standardzubehörs (Zangen 1:1000) Fluke 1630: 0.025 ... 1500 Ω Fluke 1623/1625: 0.02 ... 100 Ω Messbereichsüberschreitungen werden mit ”---” dargestellt, Bereichsunterschreitung bei Fluke 1623/1625 mit ”E2” am Display. Wichtig: Diese Fehlermeldung bedeutet nicht, dass das Prüfgerät defekt ist, wie im Handbuch zu Fluke 1623/1625 angegeben ist. Sie ist Kennzeichen für einen sehr niederohmigen Erder (< 20 mΩ) zu verstehen. Eine entsprechende Erklärung befindet sich in der Gebrauchsanleitung zum Adapter für spießlose Erdungmessungen 53 2 2. Die Methode ist ausschließlich zur Messung des Widerstandes einer geschlossenen Schleife geeignet. Die Interpretation des Ergebnisses als Erdschleifenwiderstand erfordert die Kenntnis der realen Erderverhältnisse. 3. Falls es nicht möglich ist, einen Erdspieß zu setzen (verbautes Gebiet, Industrieanlagen,..) kann alternativ die vorhandene Erdschleife gemessen werden. ACHTUNG: Es ist sicherzustellen, dass tatsächlich die Schleife über den Erdungswiderstand der Anlage gemessen wird und keine Niederohmmessung zwischen Erderteilen oder Potenzialausgleich durchgeführt wird. Das angezeigte Messergebnis muss dann auch als Erdschleifenwiderstand interpretiert werden, welcher allerdings immer höher als der einzelne Erdungswiderstand ist. 2 4. Bei Erdschleifen, die mit dem Versorgungsnetz (z.B. an der Potenzialausgleichsschiene) verbunden sind, kommt es häufig vor, dass beträchtliche Ströme in der zu messenden Schleife fließen. Im Zweifelsfall soll daher vor Beginn der Messung dieser „Störstrom“ bestimmt werden. Beim Fluke 1630 ist dies mit der Strommessfunktion direkt möglich (Ströme > 0.5 A reduzieren evtl. die Auflösung, ab > 10 A ist keine zuverlässige Messung möglich), für Fluke 1623 ist die Verwendung eines Multimeters erforderlich (Grenzwert für zuverlässige Messung ist < 3 A). 54 Prinzipielle Wirkungsweise: FLUKE 1623 p s l u ma Bei der Messung des Erdschleifenwiderstands mittels Stromzangen wird eine Spannung in einer geschlossenen Schleife induziert. x 5 0 V FLUKE Rg Dies hat einen Stromfluss in dieser Schleife zur Folge. Die Höhe des Stroms wird dabei durch den Widerstand der Schleife bestimmt. Mit der Messung dieses Stroms lässt sich der Widerstand der Schleife bestimmen. Beim Verfahren mit zwei Stromzangen (Fluke 1623/1625) werden getrennte Zangen zum Induzieren der Spannung und zum Messen des Stroms benutzt. Beim Verfahren mit einer Stromzange wird eine Messzange (Fluke 1630) mit geteilten Zangenkopf verwendet. Mit Hilfe der Messspannung und des Windungsverhältnisses wird der Widerstand der Schleife bestimmt. Beispiel: Messspannung Uq = 48 V, Stromzange mit 1000 Windungen. Rx = Uq / (1000 x Im) Ist das Ergebnis einer „spießlosen Erdschleifenmessung“ verlässlich? Sicherstellen, dass die richtige induzierende Stromzange (siehe „Empfohlenes Zubehör“) verwendet wird. 55 2 Die Parameter dieser Stromzange sind für diese Prüfmethode geeignet. Wenn eine nicht definierte Stromzange verwendet wird, führt dies zu inkorrekten Ergebnissen. Sicherstellen, dass der empfohlene Mindestabstand zwischen den Stromzangen eingehalten wird. Wenn die Stromzangen zu nahe beieinander positioniert sind, beeinflusst das Magnetfeld der induzierenden Stromzange die abtastende Stromzange. Um gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden, den Abstand zwischen den Stromzangen verändern und eine neue Messung durchführen. Wenn die Messwerte sich nur wenig oder überhaupt nicht unterscheiden, kann der Wert als verlässlich angenommen werden. Überprüfung einer Blitzschutzanlage Eine der häufigsten Einsatzmöglichkeiten für die „spießlose Erdungsmessung“: Eine Blitzschutzanlage mit z.B. 10 – über Fangleitungen verbundene – Abführungen zu Einzelerdern (z.B. Tiefenerdern). Werden der Reihe nach Messungen an allen Abführungen gemacht (dargestellt an Leitung 2), so erhält man jeweils als Messergebnis die Summe aus gesuchtem Widerstand Rn und dem Widerstand der Parallelschaltung aller übrigen: 2 56 RX = Rn + 1 1 m ∑R i =1 i − 1 Rm Die einzelnen Messungen der Teilwiderstände geben bereits eine erste Indikation zur Überprüfung der Verbindungen der Blitzschutzanlage. RGesamt = 1 m 1 ∑R i =1 i Neuere Blitzschutzanlagen werden häufig unter Verwendung von Fundamenterdern errichtet. Eine sinnvolle Vorgangsweise ist, den Gesamt-Erdungswiderstand mit einer 3-poligen Erdungsmessung (mit Sonde und Hilfserder) zu erfassen und zusätzlich die niederohmige Verbindung jeder einzelnen Abführung nachzuweisen. Diese Messungen könnten durch „Auftrennen und Widerstandsmessung“ erfolgen meist ist es aber möglich, die spießlose Erdungsmessung anzuwenden: (Schaubild nächste Seite) 57 2 2 Oftmals kann die 3-Pol-Methode durch die Schleifenwiderstandsmessung mit Netzspannung ersetzt werden (Fluke 1630). Dabei sind ebenfalls keine Spieße erforderlich. Es darf in diesem Fall aber keine Verbindung vom zu messenden Erdungswiderstand zum Netzspannungssystem geben. (Siehe auch folgende Beschreibungen). 58 Schaffung einer künstlichen Schleife für die Messung: Der Wert für RB + RN ist 1…2 Ω und verursacht einen positiven Fehler bei der Messung (RA ist tatsächlich etwas kleiner als angezeigt). Wichtig: Je nach Vorschrift des örtlichen EVUs kann diese Verbindung auch definitiv vorgesehen sein. Es gelten die gleichen Verhältnisse. Wird eine zweite Verbindung zu Messzwecken hergestellt, so entsteht eine metallische Schleife mit z.B. R < 1 Ω und das Messergebnis ist unbrauchbar. Die Verbindung RA - Erdreich - RB ist für etwaige N-LeiterStröme ein Parallelpfad mit entsprechender Aufteilung der Ströme. 59 2 Messungen an Erdern des Niederspannungsnetzes Viele dieser klassischen Erdungsmeßmethoden können in der Praxis nur schwer durchgeführt werden, weil für Sonde und Hilfserder kein neutrales Gebiet gefunden werden kann. Auch die verstärkt auftretenden Störströme sind zu berücksichtigen und so wird die spießlose Erdungsmessung zu einer sehr interessanten Alternative. Beispielsweise könnten von einer Trafostation 4 Stichleitungen zu diversen Abnehmern führen. Handelt es sich um ein T-N-Netz und/oder sind die Leitungen mit metallischem Mantel bzw. einem Banderder im Erdreich verlegt so ergibt sich folgende Situation: 2 Innerhalb des Netzwerkes diverser Erder (Betriebserder, diverse Anlagenerder und Leitungen) ist kaum eine eindeutig neutrale Zone zu finden. Mit der Methode der spießlosen Erdungsmessung können die einzelnen Abzweige an der Potenzialausgleichs-Schiene der Trafostation geprüft werden. Allerdings können die hier fließenden „Nullleiter-Ströme“ die Messqualität (Auflösung und Reproduzierbarkeit) erheblich einschränken bzw. die Messung sogar unmöglich machen (z.B. wird I < 3 A für Fluke 1612/1625 gefordert). 60 Die wichtigsten Grenzwerte elektrischer ortsveränderlicher Betriebsmittel nach DIN VDE 0701-0702 Erstprüfungen: Die Erstprüfung nimmt hier der Hersteller vor. Prüfung nach Instandsetzung, Änderung elektrischer Geräte – Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte nach DIN VDE 0701-0702 Schutzleiterwiderstand Bei Geräten mit Schutzleiter und berührbaren leitfahigen Teilen, die am Schutzleiter angeschlossen sind (Schutzklasse I Geräte) ist der ordnungsgemäße Zustand der elektrischen Verbindung zwischen der Anschlussstelle des Schutzleiters (Schutzkontakt des Netzsteckers) und jedem mit dem Schutzleiter verbundenen berührbaren Teil nachzuweisen. Grenzwerte für den Schutzleiterwiderstand: Grenzwerte für den Schutzleiterwiderstand: ≤ 0,3 Ω bis 5 m Leitungslänge und Bemessungsstrom bis 16 A zzgl. 0,1 Ω je 7,5 m jedoch über 5 m Leitungslänge und Bemessungsstrom bis 16 A max. 1,0 Ω Hinweis: für andere Leitungen gilt als Grenzwert der errechnete Widerstandswert 61 2 ☞ Praxistipp! • Leitungen während der Prüfung über die gesamte Länge bewegen! • Handprobe an Befestigungen sowie an der Einführungen der betreffenden Leitung durchführen! • Sondenanschluss an gut leitendes Teil am Prüfling anschließen, Übergangswiderstand geht in Messung ein! Isolationswiderstand Der Isolationswiderstand ist zwischen allen aktiven Teilen und dem Schutzleiter (bei Schutzklasse I) bzw. an allen berührbaren leitfähigen Teilen des Gehäuses (bei Schutzklasse II und III) zu messen. Dazu sind alle Stromkreise einzuschalten, ggf. sind die Messungen in mehreren Schalterstellungen vorzunehmen. 2 Bei der Instandsetzung/Änderung ist zusätzlich eine Messung zwischen den aktiven Teilen eines SELV/PELV Stromkreises und den aktiven Teilen des Primärstromkreises erforderlich. Die Prüfspannung beträgt 500 V DC, wenn Geräte mit Überspannungsableitern oder SELV/PELV-Geräte geprüft werden, darf hierfür die Messspannung auf 250 V DC reduziert werden. 62 Grenzwerte für den Isolationswiderstand: Geräteart Grenzwert nach , DIN VDE 0701-0702 Mit Schutzleiter (SK I) Mit Heizelementen (SK I) Schutzisoliert* (SK II) Schutzkleinspannung (SK III) ≥ 1,0 MΩ ≥ 0,3 MΩ ≥ 2,0 MΩ ≥ 250 kΩ * Auch bei berührbaren leitfähigen Teilen von Geräten der SK I, welche nicht mit PE verbunden sind. ☞ Praxistipp! Bei Geräten der Informationstechnik oder anderen elektronischen Geräten kann die Isolationsmessung entfallen, jedoch ist die Messung des Schutzleiter- oder Berührungsstromes nach dem direkten oder Differenzstrommessverfahren zwingend erforderlich. 2 Gerätetester Fluke 6500 63 Zusätzliche Messungen Nach DIN VDE 0701-0702 Anhang E darf anstelle der Isolationswiderstandsmessung eine Spannungsprüfung mit 1000 V (SK I) oder 3500 V (SK II) bzw. 400 V (SK III) (AC/50 Hz) durchgeführt werden. Schutzleiterstrom An jedem Gerät mit Schutzleiter (Geräte der SK I) muss der Schutzleiterstrom gemessen werden. Dafür können folgende Messverfahren angewendet werden • Die direkte Messung • Die Differenzstrommessung • Die Ersatz-Ableitstrommessung Bei der Messung muss der Netzstecker umgepolt werden, alle Stromkreise sind einzuschalten, ggf. sind die Messungen in mehreren Schalterstellungen vorzunehmen. Hinweise • Bei der direkten Messung muss der Prüfling von Erde isoliert werden, es darf keine Verbindung zur Erde (z. B. über Datenanschlüsse) bestehen. 2 • Das Ersatz-Ableitstrommessverfahren ist nur anwendbar, falls sich im Prüfling keine netzspannungsabhängigen (bzw. elektronischen) Schalter befinden und vorher eine Isolationswiderstandsmessung durchgeführt und bestanden wurde. • Eine Messung des Schutzleiterstromes ist auch mit einer Ableitstromzange (Leckstromzange) und entsprechenden Messadaptern möglich. 64 Grenzwerte für den Schutzleiterstrom Geräteart Grenzwert Geräte allgemein ≤ 3,5 mA Geräte mit eingeschalteten Heizelementen ≤ 1 mA/kW bis zum Höchstwert von 10 mA Hinweis: Bei Überschreitung obiger Werte ist zu prüfen ob Grenzwerte laut Herstellerangaben bzw. Produktnormen gelten. ☞ Praxistipp! • Verwechseln Sie nicht Ersatz-Ableitstrom oder Schutzleiterstrom bzw. Differenzstrom. In der Regel ist der ErsatzAbleitstrom doppelt so hoch wie der Schutzleiterstrom bzw. der „echte“ Ableitstrom. • Eine empfindliche Stromzange, eine sogenannte Ableitstromzange oder „Leckstromzange“ z.B. Fluke 360 mit einer Auflösung von 10 µA, ersetzt ein spezielles Prüfgerät. Diese Leckstromzange ermöglicht auch eine sehr schnelle und somit kostensparende Fehlersuche in Anlagen mit RCD/FISchutz. Berührungsstrom An allen berührbaren leitfähigen, und nicht mit einem Schutzleiter verbundenen Teil des Prüflings ist der Berührungsstrom zu messen. Dafür können folgende Messverfahren angewendet werden • Die direkte Messung • Die Differenzstrommessung • Die Ersatz-Ableitstrommessung 65 2 Bei der Messung muss der Netzstecker umgepolt werden, alle Stromkreise sind einzuschalten, ggf. sind die Messungen in mehreren Schalterstellungen vorzunehmen. Hinweise • Bei der direkten Messung muss der Prüfling von Erde isoliert werden, es darf keine Verbindung zur Erde (z. B. über Datenanschlüsse) bestehen. • Das Ersatz-Ableitstrommessverfahren ist nur anwendbar, falls sich im Prüfling keine netzspannungsabhängigen (bzw. elektronischen) Schalter befinden und vorher eine Isolationswiderstandsmessung durchgeführt und bestanden wurde. Grenzwerte für den Berührungsstrom Geräteart Grenzwert Nicht mit dem PE verbundene berührbare leitfähige Teile ≤ 0,5 mA Geräte der Schutzklasse III Messung nicht erforderlich 2 66 Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen Erst- und Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0113 Teil 1, EN 60204, Teil 1 Die Erstprüfung und Prüfung nach Instandsetzung oder Änderung sind identisch. Werden Teile der Maschine instandgesetzt oder ergänzt, müssen diese Teile entsprechend geprüft werden. Wiederholungsprüfungen an Maschinen können auch nach DIN VDE 0105 Teil 1, 100 durchgeführt werden. Dieser Teil von DIN VDE 0113 gilt für Anwendung von elektrischer und elektronischer Ausrüstung und Systemen für Maschinen, die während des Arbeitens nicht von Hand getragen werden, einschließlich einer Gruppe von Maschinen, die abgestimmt zusammenarbeiten. Beispiele: • • • • • • • • • • • • • • • Metallbe- und Verarbeitungsmaschinen Gummi- und Kunststoffmaschinen Montagemaschinen Fördertechnik Druck-, Papier- und Kartonmaschinen Mess- und Prüfmaschinen Verpackungsmaschinen Leder-, Kunstleder- und Schuhmaschinen Bau- und Baustoffmaschinen Kompressoren, Pumpen Bergbau- und Steinbrechmaschinen Kühl- und Klimatisierungsmaschinen Heizungs- und Lüftungsmaschinen Hebemaschinen Maschinen zum Personentransport 2 67 Allgemeines Der Umfang der Prüfungen für eine bestimmte Maschine wird in den zugeordneten Produktnormen angegeben. Wo keine der Maschine zugeordnete Produktnorm existiert, müssen die Prüfungen immer folgende Punkte beinhalten: • Überprüfen, dass die elektrische Ausrüstung mit der technischen Dokumentation übereinstimmt • Durchgehende Verbindung des Schutzleitersystems • Funktionsprüfungen und können einen oder mehrere der folgenden Prüfungen einschließen: • Isolationswiderstandsprüfungen • Spannungsprüfungen • Schutz gegen Restspannung 2 Überprüfung der Durchgängigkeit des Schutzleitersystems Der Widerstand jedes Schutzleitersystems zwischen der PEKlemme und relvanten Punkten, die Teile jedes Schutzleitersystems sind, muss mit einem Strom zwischen mindestens 0,2 A und ungefähr 10 A gemessen werden. Grenzwerte für den Schutzleiterwiderstand: Der gemessene Widerstand muss in dem Bereich liegen, der entsprechend der Länge, dem Querschnitt und dem Material des jeweiligen Schutzleiters zu erwarten ist. 68 Überprüfung der Impedanz der Fehlerschleife Der Schutz durch automatische Abschaltung der Versorgung muss durch die Überprüfung folgender beider Punkte erfolgen: • Ermittlung der Schleifenimpedanz (Messung oder Berechnung) • Bestätigung der korrekten Zuordnung der ÜberstromSchutzeinrichtung (Prüfung der Kennwerte/Einstellung ☞ Praxistipp! • Sichtprüfung durchführen. • Prüfspitzen gut leitend anschließen! • Alle Schutzleiteranschlusspunkte gegen die PE-Klemme prüfen. Isolationswiderstand Gemessen wird mit einer Prüfspannung von 500 V DC. Der Isolationswiderstand ist zwischen den Leitern der Hauptstromkreise und dem Schutzleitersystem zu messen, also zwischen allen aktiven (spannungsführenden) Teilen und Erde (PE). 2 Grenzwerte für den Isolationswiderstand Grenzwert: ≥ 1 MΩ 69 Ausnahmen: • Für bestimmte Teile der elektrischen Ausrüstung, wie z. B. Sammelschienen, Schleifleitungssysteme oder Schleifringkörper, ist ein niedrigerer Wert erlaubt, jedoch darf dieser Wert nicht kleiner als 50 kΩ sein • Falls die elektrische Ausrüstung der Maschine Geräte für den Überspannungsschutz enthält, die während der Prüfung voraussichtlich ansprechen, ist es erlaubt, entweder - diese Geräte abzuklemmen oder - die Prüfspannung auf einen Wert zu reduzieren, der niedriger als das Schutzniveau des Überspannungsschutzes ist, aber nicht niedriger als der Spitzenwert des oberen Grenzwertes der Versorgungsspannung (Phase gegen Neutralleiter ☞ Praxistipp! • Alle Verbindungen der Hauptstromkreise prüfen, auch hinter allpoligen Schaltern oder Schützen. • Achtung bei elektronischen Bauteilen oder Geräten. • Differenzstrommessung mit einer Ableistromzange (Leckstromzange); z.B. Fluke 360. 2 Spannungsprüfung Zwischen allen spannungsführenden Teilen und Erde (PE) ist eine Spannungsprüfung mit einer Prüfzeit von ca. 1 s durchzuführen. Die zu verwendende Prüfspannung muss mindestens das 2-fache der Bemessungsspannung jedoch mindestens 1000 V Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz betragen. 70 ☞ Praxistipp! Bauteile oder Geräte (z.B. Netzfilter), die nicht für diese Prüfspannung bemessen sind, sollen während der Prüfung abgeklemmt sein. Das ist in der Praxis kaum möglich! Restspannung Nach Abschalten der Versorgungsspannung darf kein berührbares aktives Teil nach 5 s eine Restspannung von mehr als 60 V haben (1s gilt für Maschinen mit Steckvorrichtungen). Grenzwerte für die Restspannung Grenzwert: nach 5 s nach 1 s ≤ 60 V ≤ 60 V (Maschinen mit Steckvorrichtungen) ☞ Praxistipp! • Falls die erforderliche Entladungseinrichtung die korrekte Funktion der Maschine stört, darf die Entladezeit (auf ≤ 60 V) gemessen werden, und an der Maschine muss ein Warnhinweis auf die Gefährdung durch Restspannung und einzuhaltende Entladezeit angebracht sein. Funktionsprüfung Die Funktionen der elektrischen Ausrüstung und die Funktionen von Stromkreisen für die elektrische Sicherheit müssen geprüft werden. 71 2 3 – Leitungssuche Grundlagen Verfolgen und Zuordnen von Leitungen Das Aufgabengebiet der Elektrofachkraft entwickelt sich sehr stark zu einem vielseitigen Dienstleistungsanbieter. Unter anderem gehört hierzu neben den beratenden Tätigkeiten auch die Fehlersuche in elektrischen Anlagen oder das Zuordnen von Sicherungen zu den entsprechenden Stromkreisen. Mit dem Leitungssucher FLUKE-2042 steht für diese Anwendung das geeignete Prüfgeräte zur Verfügung. 3 Besichtigen Der Leitungssucher FLUKE-2042 besteht aus einem Geber und einem Empfänger. Der Geber speist eine modulierte Wechselspannung auf die betroffene Leitung. Diese Wechselspannung erzeugt um den Leiter ein elektrisches Feld. Der Empfänger ist mit einer Spule ausgestattet. Wird der Empfänger in die Nähe des betroffenen elektrischen Leiters gebracht, so verlaufen die Feldlinien durch die Spule in dem Empfänger. Dies wird auch als schneiden durch die Spule bezeichnet. Dadurch wird in der Spule eine kleine Spannung erzeugt, die von der Elektronik des Empfängers ausgewertet und zur Anzeige gebracht wird. 72 Das besondere an dem FLUKE-2042 ist das digital codierte Gebersignal. Dadurch erfolgt eine eindeutige Zuordnung des empfangenen Signals zu dem des Gebers. Falsche Anzeigen auf Grund vorhandener Störfelder z.B. von elektronische Vorschaltgeräten oder Frequenzumformer werden somit vermieden (siehe Bild 2). Generell wird zwischen zwei Anwendungsprinzipien unterschieden. Bild 2 - Funktionsprinzip des Leitungssucher FLUKE 2042 Spannungslose Anwendung Eine typische Anwendung ist das Auffinden von versehentlich unter Gips gelegte Schalter- und Abzweigdosen. Fast jeder kennt den Fall: bei einer Neuinstallation werden die Schalter- und Abzweigdosen gesetzt und die Leitungen verlegt. Nachdem die Wände mit Gips verputzt wurden sind nicht mehr alle Dosen auffindbar. In diesem Fall reicht es aus, das Signal auf einen beliebigen Draht der zu verfolgenden Leitung zu geben. Der zweite Pol des Signalgebers wird mit Hilfe von einem Schutzleiter auf Erdpotenzial gelegt. Wichtig ist, dass der Baustoff getrocknet ist. 73 3 Anwendung unter Spannung In alten Anlagen ist sehr häufig keine Beschriftung der Stromkreise vorhanden. Damit eine versehentliche Betriebsunterbrechung eines falschen Anlagenteiles vermieden wird, muss dem betroffenen Stromkreis die richtige Sicherung zugeordnet werden. Hierzu werden ebenfalls Leitungssuchgeräte verwendet. Der Anschluss des Signalgebers erfolgt direkt an Phase und Nullleiter (siehe Bild 3). Generell reduziert sich bei dieser Anwendung die Signalortungstiefe. L 20 42 R CA RE BLELO CE IVE CATOR R SE UAC Die elektrischen Feldlinien der Wechselspannung und die des Signalgebers beeinflussen sich gegenseitig. Die geringere Ortungstiefe ist aber in diesem Fall nicht von weiterer Bedeutung, da die Leitungen in dem geöffneten Verteilerschrank direkt zugänglich sind. CAT III /300 V 3 I III LEVEL 2042T R CABLELOCATO ITTER TRANSM Bild 3 - Anwendungsbeispiel, zuordnen von Stromkreisen zu Sicherungen ohne Abschalten der Anlage 74 Vorgehensweise beim Leitungssuchen Um in der praktischen Anwendung erfolgreich vorgehen zu können, ist das theoretische Verständnis der Funktionsweise notwendig. Daher wurde in diesem Beitrag dies auch vorangestellt. Die Vorgehensweise wird an dem Beispiel einer zugeputzten Dose erläutert. In diesem Fall sind oftmals die Lampenauslässe die einzigen zur Leitung zugänglichen Stellen. Hier wird das Signal des Gebers auf diese Leitung eingespeisst. Angeschlossen wird der Geber wie bei der spannungslosen Anwendung beschrieben. Als Erdanschluss wird der Schutzkontakt einer nahegelegenen Steckdose oder einer Verlängerungsleitung verwendet. Nun wird dem Verlauf der Leitung unter Putz gefolgt bis das Signal nicht mehr empfangen wird. An dem Empfänger kann die Empfindlichkeit manuell vom Bediener geregelt werden, denn je nach Verlegungstiefe in der Wand muss an dem Empfänger die Empfindlichkeit erhöht oder reduziert werden. Sobald das Signal empfangen wird, zeigt der Empfänger den Buchstaben “F” und die Signalstärke des empfangenen Signals an. Desweiteren können am Signalgeber 3 verschiedene Sendepegel eingestellt werden. Auf diese Weise folgt man dem Leitungsverlauf bis an sein Ende und lokalisiert die zugeputzte Abzweigdose oder Schalterdose. Wichtig bei der spannungslosen Anwendung ist eine gute Erdung von dem Ausgangsignal des Gebers. Auf der Leitung, die mit der Erde verbunden ist, darf kein Signal empfangen werden. Ansonsten muss die Erdverbindung korrigiert werden. 75 3 Beispiel zum Auffinden einer Leitungsunterbrechung Wird zum Orten einer Leitungsunterbrechung mit einem Geber von einem Leitungsende eingespeist, kann die Unterbrechungsstelle durch ein Feldübersprechen unter schlechten Bedingungen nur grob eingekreist werden. In diesem Fall hilft ein zusätzlicher Signalgeber mit einem anderen Signalcode. Bei abgeschirmten Leitungen, z.B. Antennenkabeln wird das Signal auf den Schirm gegeben. Ebenfalls erleichtern möglichst umfassende Kenntnisse vorab zu den baulichen Gegebenheiten die Vorgehensweise. In Massivbeton kann das Armiereisen einen negativen Einfluss auf die Signalverfolgung haben. So ist es durchaus möglich, dass die Armierung wie ein geerdeter Schirm wirkt und das Signal nicht empfangen wird. Trotzdem zeigt auch bei der Leitungssuche die Physik ihre Schranken. Grundsätzlich empfiehlt es sich, vor dem ersten Feldeinsatz ein intensives Training an einer bekannten Anlage durchzuführen. Somit wird der Anwender mit der Bedienung am Besten vertraut. 3 Leitungssuche mit einem Leitungssuchgerät ist eine Dienstleistung des Elektrohandwerkers. Eventuelle Schäden in den Wänden werden auf ein Minimum reduziert. Bedenkt man den Unterschied zwischen der klassischen Methode mit Hammer und Meißel und deren Folgen, so wird der Vorteil mit dieser Methode schnell deutlich. Mit dem Leitungssucher FLUKE-2042 steht für den praktischen Alltag ein vielseitiges Hilfsmittel zur verfügung. 76 UAC L SE CAT III /300 V UAC 2042 R R ATO LELOC R CAB CEIVE RE SEL 2R 204 R ATO LELOC R CAB EIVE REC III I LEVEL 2042T R CABLELOCATO MITTER TRANS L SE 2042 R CAB RE LELOC CE IVE ATO R R UAC Auffinden von Leitungsunterbrechungen UAC SEL CAT III /300 V 204 2R R ATO LELOC R CAB EIVE REC CAT III /300 V 3 I I III LEVEL LEVEL 2042T III R CABLELOCATO MITTER TRANS Präzises Lokalisieren von Unterbrechungen mit zusätzlichem Signalgeber 2042T R CABLELOCATO MITTER TRANS 77 Fehlerortung in einer elektrischen Fußbodenheizung Eine besonders interessante Anwendung ist die Fehlerortung an einer elektrischen Fußbodenheizung. Neu verlegt und trotzdem keine Funktion. Als Fehlerursache wird häufig festgestellt, dass bei dem Verlegen der Fließen versehentlich mit der Trennscheibe der Heizdraht durchgetrennt wurde. Wichtigt ist, dass bei den Heizmatten mit Abschirmung das Gebersignal auf der Schirm gegeben wird. 20 42 R CA RE BL CE ELO IVE CA R TO R SE L UAC CAT III /300 V I III LEVEL 2042T R CABLELOCATO ITTER TRANSM Fehlersuche in einer elektrischen Fußbodenheizung 3 78 Leitungsverfolgung im Erdreich Mit dem Leitungssucher Fluke-2042 ist auch möglich, im Erdreich verlegte Leitung zu verfolgen. Dies ist sehr hilfreich bei Arbeiten an Außen- und Hofbeleuchtungen. Die maximale Ortungstiefe beträgt 2,5 m. Dadurch wird das Leitungssuchgerät zu einem universell einsetzbaren Werkzeug. 3 79 4 – Netzqualität Fehlersuche in 3-Phasennetzen: Neue Ergonomie und Wirtschaftlichkeit 3-phasige Netzanalyse war bisher immer komplex und teuer. Endlich ist sie kostengünstig und sogar nach EN 61000-4-30 und EN 50160 ganz einfach durchführbar. Störungen in Energieversorgungsnetzen nehmen mehr und mehr zu. Die Ursachen sind vielfältig, die Folgen in der Regel sehr teuer. Produktionsstillstände und Rechnerausfälle in kritischen Anwendungen können Millionenschäden bewirken. Die Messung der Netzqualität ist daher der erste Schritt, die Fehlerfindung führt dann anschließend zur Problembehebung. Daher werden heute Messmittel benötigt, die Protokollierung und Servicefunktionen vereinen. Transienten 4 Eine häufige und alltägliche Ursache für Transienten sind Schalthandlungen im Netz. Diese sind betriebsbedingt nicht zu vermeiden. Weiterhin verursacht das Auslösen einer Schmelzsicherung im Niederspannungsnetz eine erhebliche SpanAbb. 3.1: Transienten auf dem Netz, nungsspitze, da diese hier bis fast 3000 Volt. Sicherungen strombegrenzend löschen. Die hiermit verbundene Steilheit des Stromabrisses ist für Transienten bis zu mehreren tausend Volt verantwortlich, siehe Abb 3.1. 80 Wie sieht die nun Verbraucherseite aus? Anders als in der früheren Technik mit relativ hohen Betriebs- und Steuerspannungen wird Mikroelektronik heute mit Spannungen ab 5 V abwärts betrieben (PC-Prozessoren z. B. mit zum Teil nur 1,6 V). Damit ist eine viel höhere Anfälligkeit gegen Störungen aus dem Stromversorgungsnetz gegeben. Hinzu kommen Vernetzungen durch Netzwerk- und Signalkabel. Hierbei ist die Gefahr induktiver und kapazitiver Einstreuung besonders groß. Kommen Pulsumrichter zum Einsatz, so treten Transienten mit der Taktfrequenz, d.h. mehrere 1000 mal pro Sekunde auf. Oberschwingungen Mit dem Aufkommen von Gleichrichtern entstanden die ersten Oberschwingungserzeuger. Ihr Anteil war jedoch gering, und die damalige Röhrentechnik vertrug auch Transienten. Stromrichter im großen Stil wurden ebenfalls nicht eingesetzt. Weiterhin fanden bald Leuchtstofflampen große Verbreitung. Ihre Spannungs-/Strom-Charakteristik erzeugt ebenfalls Stromverzerrungen, hier wird insbesondere die dritte Oberschwingung ausgebildet. Heute finden wir eine Vielzahl elektronischer Verbraucher, die zumeist mit gleichgerichteter Netzspannung betrieben werden: • Schaltnetzteile aller Art in z.B. PCs, Fernsehern, Videogeräten, nahezu in allen heutigen Verbrauchern, die Gleichspannung benötigen • Schaltnetzteile ersetzen zunehmend den Transformator bei Niedervolt-Halogenleuchten • Elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstoffröhren 81 4 • weit verbreiteter Einsatz von Stromrichtern für drehzahlvariable Antriebe. Alle diese Lasten verursachen zunächst Oberschwingungen, da die Kombination aus Gleichrichter und Glättungskondensator pulsförmige Ströme aus dem Netz entnimmt. Abb 3.2: Typischer Strom einer Gleichrichterlast mit Spektrum Die vorher erwähnten Gleichrichterlasten führen in der Netzrückwirkung zu einer Abflachung der Sinusform und damit zu Oberschwingungen auch in der Netzspannung. Der Neutralleiter führt die durch 3 teilbaren Oberschwingungsströme ab und wird dadurch unerkannt überlastet. Er brennt oft unbemerkt ab, die dann eintretende Spannungsverlagerung durch offenen Sternpunkt ist verheerend für die angeschlossenen Geräte. Ebenfalls besteht die Gefahr eines Brandes durch den überhitzten Neutralleiter. 4 Eine weitere Auswirkung von Oberschwingungen ist die Beeinflussung von Kompensationsanlagen. Hierbei werden insbesondere die höheren Ordnungszahlen regelrecht „angesaugt“. Die Kompensationsanlage wird dann durch Überhitzung zerstört. 82 Bei der heutigen Oberschwingungsbelastung der Netze sind Verdrosselungen meist nicht mehr ausreichend, der Stand der Technik erlaubt heute den Einsatz intelligenter aktiver Filter. Diese sind selbsteinstellend, resonanzfrei, kaskadierbar und kompensieren zudem jede Phase einzeln. Spannungsschwankungen, -ausfälle und Flicker Schwankungen über eine oder mehrere Perioden stellen generell eine Beeinträchtigung vieler Verbraucher wie zum Beispiel produktionstechnische Anlagen sowie deren Steuerund Regeltechnik dar. Treten sie gehäuft in kurzer Zeit auf (5 - 30 Hz), so spricht man von Flicker. Die Bewertung des Flickers nach EN 50160 ist eine Sache, die Ortung eine andere. Denn Ziel ist ja, die Störungsquelle – meist eine schwankende Last wie z.B. ein Schweißautomat oder ein Fotokopierer – zu finden. Daher ist die „Ortungsfähigkeit“ eines Netzanalysators eine so wichtige Eigenschaft. Unsymmetrie Von Unsymmetrie spricht man, wenn die Spannungen der drei Phasen nicht gleich sind oder Phasenverschiebungen von ungleich 120 Grad auftreten. Ursachen sind die in aller Regel unsymmetrisch verteilten Phasenbelastungen. Dabei führt die Wirklast hauptsächlich zu den unterschiedlichen Spannungen, die Blindlast, also der unterschiedliche cos ϕ, zu den Phasenabweichungen von den idealen 120 Grad. 83 4 Bedienung und Handhabung Abb 3.3: Klar strukturierte Anschlusspläne, die Leiterfarben sind je nach Landeskennung zuweisbar. Einzigartig ist die AutoTrend-Funktion: Vollautomatisch werden immer sämtliche Messwerte erfasst, und es ist schon während der laufenden Messung möglich, Ergebnisse zu analysieren. AutoTrend bietet den Vorteil, dass man Zeit spart, weil weder das Instrument speziell eingestellt zu werden braucht, noch die Messungen einzeln gestartet werden müssen. Abb 3.4: Fluke 434 4 84 Messung der Netzqualität nach Normvorgaben Die Messung nach Normvorgaben war früher kompliziert und vor allem teuer. Dieses Problem ist durch den Fluke 434 elegant gelöst. Dabei kommt es auf drei Normen an: EN 50160 In dieser Norm ist die vom Energieversorger zu liefernde Spannungsqualität und die Grenzwerte (für Oberwellen, Spannungsschwankungen, Flicker etc.) festgelegt. EN 61000-4-30 Sie beschreibt, wie das Messgerät intern die Daten erfassen und protokollieren muss. Z.B. werden zur Oberschwingungsmessung jeweils 10 Perioden erfasst. EN 61010 Diese Norm beschreibt den Aufbau der Messtechnik hinsichtlich der Sicherheit des Anwenders. Da Netzanalysatoren in Hochenergieumgebungen eingesetzt werden, ist die Einhaltung dieser Norm extrem wichtig. Die 430 Serie macht dank der einfachen Handhabung und hervorragenden Benutzerführung die Normmessungen für jeden leicht durchführbar. Mit der früheren Messtechnik war das nicht ohne weiteres möglich, heute stehen die benötigten Messmittel zur Verfügung. 85 4 1 1 2 2 2 Abb 3.5: Übersichtliche EN 50160 Messung, Rot (1) = nicht bestanden, Grün (2) = bestanden Rote Balken kennzeichnen Normverstöße, grüne Balken zeigen die Einhaltung an. Zur tieferen Analyse wird der Cursor auf den interessierenden Balken gefahren, die „Enter“-Taste macht die Details sichtbar. Zusammenfassung Netzqualitätsmesstechnik stellt heute ein unverzichtbares Werkzeug dar. Doch ob Ersatz- oder Neubeschaffung: bisher stellten Bedienbarkeit und Preis immer die Wirtschaftlichkeit einer solchen Beschaffung in Frage. Auch dieses kaufmännische Problem ist inzwischen gelöst. 4 Fluke 433 und 434 wurden als professionelle Messgeräte für Anwendungen in der Industrie, im Gesundheitswesen, bei Finanzdienstleistern und Banken, in Rechenzentren und allen Bereichen konzipiert, in denen die Qualität der Stromversorgung kritisch ist. Zur Fehlersuche an dreiphasigen Anlagen sind sie durch ihre Vielseitigkeit, automatische Mess- und Aufzeichnungsfunktionen und einfache Bedienbarkeit die idealen Werkzeuge. 86 Sie messen alle Parameter eines Stromversorgungssystems in Übereinstimmung mit der neuen EN-Norm EN 61000-4-30, zum Beispiel Echteffektivspannung und -strom, Frequenz, Leistung, Leistungsaufnahme, Unsymmetrie und Flicker. Außerdem können sie Oberschwingungen aufzeichnen und verfolgen, und sie erfassen auch automatisch Ereignisse wie Transienten - von nur 5 Mikrosekunden und mit einer Spannung von bis zu 6 kV - Unterbrechungen, schnelle Spannungsänderungen sowie Spannungseinbrüche und -erhöhungen. Diese Messungen nach Norm sind besonders auch für Energieversorgungsunternehmen interessant. Für den mobilen Einsatz optimiert, können diese robusten Instrumente mehr als 7 Stunden lang mit einer Akkuladung netzunabhängig betrieben werden. Der große Datenspeicher fasst bis zu 50 Schirmbilder und bis zu 10 Messungen mit jeweils 32 Parametern - einschließlich Geräteeinstellungen und Trenddaten - die über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr aufgezeichnet werden und alle über die FlukeView® Software zur Analyse oder Einbindung in Protokolle an einen PC übertragen werden können. Beide Modelle verfügen außerdem über vielseitige Oszilloskopfunktionen. 4 87 Kompensation von Oberschwingungen mit aktiven Filtern Oberschwingungen sind heute in unseren Netzen leider allgegenwärtig. Doch mit aktiven Filtern lassen sie sich sehr einfach beseitigen. 4 Alle modernen elektrischen Verbraucher benötigen Gleichströme, seien es nun PCs, Monitore, Energiesparlampen, elektronische Vorschaltgeräte (EVGs), Antriebsumrichter usw. Allen gemeinsam ist das Gleichrichten der Netzspannung bevor die Weiterumformung in der Schaltwandlerstufe erfolgen kann. Der Glättungskondensator in Verbindung mit dem Eingangsgleichrichter bewirkt dabei, dass der Strom pulsförmig gezogen wird. Dies führt zu Oberschwingungen. Das in Abb. 1 gemessene Spektrum ist dabei typisch für die pulsförmigen Ströme, welche von Gleichrichterschaltungen aufgenommen werden. Besonders die Anteile der dritten und fünften Oberschwingung sind extrem hoch. Insgesamt ist der Oberschwingungsgehalt oft größer als der Grundschwingungsanteil von 50 Hz. Auf die Spannung entsteht eine Rückwirkung der Form, dass der Sinus gerade im oberen bzw. unteren Maximum abgeflacht wird. Dies ist die Rückwirkung durch den Spannungsabfall, den der kurze, aber hohe Impuls verursacht. Der Puls ist zudem ca. dreimal so hoch, als es eine reine sinusförmige Energieaufnahme bei gleicher Leistung wäre. Der Grund liegt in der Kürze des Pulses, in dieser Zeit muss nämlich die gleiche Energiemenge aufgenommen werden wie bei einem sinusförmigen Laststrom. 88 Abb. 3.6: Tatsächliche Spannung und Strom eines Gleichrichterverbrauchers. Deutlich sichtbar ist die Abflachung der Netzspannung im Scheitel. Rechts die Zerlegung des Stromes in seine Oberschwingungen. Abb. 3.6 zeigt die Verhältnisse der Oberschwingungen zur Grundschwingung, allein die dritte Oberschwingung hat hier mit 303 A bereits einen Anteil von 82 %. Der gesamte Oberschwingungsgehalt beträgt oft sogar mehr als die 50 Hz Grundschwingung, hier sogar 108 %. Schäden In den aktiven Leitern, im PEN- oder N-Leiter, angeschlossenen Verbrauchern und Kondensatorkompensationsanlagen entstehen häufig Schäden durch: • Motorüberhitzungen • Neutralleiterüberlastungen • Brände • Zerstörungen von Kompensationsanlagen. 4 Der Neutralleiter brennt oft unbemerkt ab, die dann eintretende Spannungsverlagerung durch offenen Sternpunkt ist verheerend für die angeschlossenen Geräte. Ebenfalls besteht die Gefahr eines Brandes durch den überhitzten Neutralleiter. 89 Eine weitere Auswirkung von Oberschwingungen ist die Beeinflussung von Kompensationsanlagen. Hierbei werden insbesondere die höheren Ordnungszahlen regelrecht „angesaugt“. Abb. 3.7: Links: Spannung und Strom einer Kompensationsgruppe. Rechts: Spektrum des Stromes Die starke Ausprägung der Oberschwingungen im Kondensatorstrom wird zu dessen Erhitzung und Zerstörung führen. Neben dem Anlagenschaden kann so auch ein Brand verursacht werden. Bei der heutigen Oberschwingungsbelastung der Netze sind Verdrosselungen oft nicht mehr ausreichend, der Stand der Technik erlaubt heute den Einsatz intelligenter aktiver Filter. Diese sind selbsteinstellend, resonanzfrei, kaskadierbar und kompensieren zudem jede Phase einzeln. 4 Verschleppte Ströme Die häufig vorhandene TN-C oder TN-C-S Netzstruktur bewirkt das Fließen von Betriebsströmen im PE und Potenzialausgleichssystem und damit eine Verschleppung in Datenleitungen, Gebäudearmierungen, Rohrleitungen und sonstige geerdeten Teilen. 90 Abb 3.8: Ausbreitungswege von Störströmen im TN-C-Netz An allen Hauptverteilungen, bei denen sich das 4-Leiter- auf ein 5-Leiter-Netz verzweigt (TN-C auf TN-S), sind die kritischen Punkte: an diesen Stellen erfolgt der Eintrag der Störströme in das PE/PA-System. Die verursachten Störungen sind vielfältig und bestehen unter anderem aus: • Datennetzstörungen 4 • z.B. unmotiviert schwankende Datennetzbelastung • unerklärlich reduzierter Datendurchsatz • Zerstörungen von Schnittstellen und PC-Komponenten • verfälschte Speicherinhalte, Cache- und BIOS-Zugriffsprobleme 91 • Rechnerabstürze • defekte Festplatten • Erzeugung von störenden Magnetfeldern infolge Gebäudedurchströmungen, erkennbar z.B. an flimmernden Monitoren • Korrosion von Rohrleitungen, Eintrag von Metallionen ins Trinkwasser. Die dadurch verursachten Schäden können Millionenhöhe erreichen, beispielsweise durch Ausfallzeiten in Produktionsanlagen und Rechenzentren. Leistungsverluste Oberschwingungen erzeugen zusätzliche Verluste in magnetischen und elektrischen Komponenten. Diese wären ohne Oberschwingungen nicht vorhanden und können eingespart werden. Die verursachten Kosten belaufen sich auf mehrere Prozent der jährlichen Stromrechnung. Nur werden sie nicht erkannt, denn der Zähler kann nicht zwischen sinnvoll verbrauchter Wirkarbeit und sinnlos verbrauchter Verlustarbeit unterscheiden. 4 Vorgehensweise Die Aufgabenstellung besteht nun in der Suche der Störverursacher, der Ausbreitungswege der Ströme und eines Anlagenumbaus bzw. der Filterdimensionierung. Besondere Beachtung müssen Datenleitungen finden, hier treten erhebliche Mantelströme auf. Die Messungen im Beispiel bestätigten die erheblichen Stromverschleppungen. 92 Abb. 3.9: Mantelstrommessung auf einem Kabel, rechts sehr gut zu erkennen die verformte Kurve durch Oberschwingungen Die Abb. 3.9 zeigt einen typischen Mantelstrom auf einer Datenleitung. Mit 50 Hz hat dieser nicht mehr viel zu tun, wie das Oszillogramm der rechten Seite klar zeigt. Die Spitzen des Gleichrichtervorganges in den Schaltnetzteilen finden sich hier deutlich sichtbar wieder. Der Betrag von 160 mA sieht wenig aus, ist jedoch für eine Datenleitung klar zu hoch. Besonders beachtenswert ist der Spitze/Spitze-Wert, geht doch die induktive Wirkung vom Abstand der Maxima aus. Und das sind auf dieser einen Leitung schon 0,71 Ampere, und es sind hunderte von Datenleitungen! Damit besteht eine deutliche Gefährdung der Schnittstellen sowie des Rechnerbetriebes. Richtigerweise dürfen Datenleitungen überhaupt keinen Mantelstrom führen. Dies gilt im Übrigen für alle vergleichbaren Fälle, also auch in einer Büro- und sogar Heimrechnerumgebung. 93 4 Die nun folgende Leistungsmessung beantwortet die Frage: Kann eine klassische Kompensation die Oberschwingungen kompensieren? Da ein Kondensator Oberschwingungen „ansaugt“, werden diese dann nicht auch kompensiert? Nein, denn es gibt zwei Arten von Blindleistung. 1.) Grundschwingungsblindleistung. Diese bezieht sich nur auf 50 Hz und kann mit einem Kondensator kompensiert werden. 2.) Oberschwingungsblindleistung (früher auch „Verzerrungs-“ oder „Steuerblindleistung“ genannt). Diese entsteht aus den Frequenzen größer 50 Hz und kann nicht kompensiert werden. 4 Eine Messung beweist dies: In Abb. 5 links wird ein cos φ von 1,0 ausgewiesen, die Messwerte von Wirk- und Scheinleistung sind gleich. Die Blindleistung ist sehr gering. Erst in Abb. 3.10 rechts wird deutlich, dass eine erhebliche, nicht kompensierbare Blindleistung vorhanden ist. Betrachtet man nämlich den Leistungsfaktor Lambda, so fällt auf, dass dieser mit nur 0,59 viel zu niedrig ist. Links ist die Messung bewusst auf die Grundschwingung eingeschränkt worden, erst durch die Umschaltung auf die Messart „Gesamt“ wird die Oberschwingungsblindleistung berücksichtigt. Die Umstellung der Messart auf „Grundschwingung“ dient zur Ablesung der mit Kondensatoren kompensierbaren Blindleistung. Direkt nach diesem Ablesewert kann die Kompensation pro Phase bemessen werden. 94 Abb. 3.10: Leistungsmessung: Links ohne Berücksichtigung der Oberschwingungen, rechts mit Berücksichtigung der Oberschwingungen. Um die o.a. Messungen durchführen zu können, muss das Messmittel folgende Eigenschaften aufweisen: • Einfache Bedienung • Erkennen von Oberschwingungen • Messen beider Leistungsfaktoren cos ϕ und lambda Dazu braucht es keinen Messgerätepark, alle Funktionen sind im Netz- und Stromversorgungsanalysator Fluke 43B bzw. Fluke 434/435 enthalten. Für die Mantelströme und Signalfehlersuche ideal ergänzt durch das Fluke Color ScopeMeter. Abb. 3.11: Netz- und Stromversorgungsanalysator Fluke 43B sowie Fluke 434. Einfache Handhabung durch klare Menüstruktur. Die messtechnische Seite ist also leicht zu beherrschen: Die Ströme in L1, L2, L3, N, PEN, PE und dem Potenzialausgleichsystem müssen zuallererst gemessen werden. Die Beurteilung ist ganz einfach: sieht man Balken außer der „1“ (also 50 Hz), sind Oberschwingungen vorhanden. Sind Mantelströme vorhanden, werden Ströme ins PE/PA-System eingetragen. 95 4 Arbeitsweise des aktiven Filters: Der Filter wird parallel zum störenden Verbraucher bzw. Netzzweig angeschlossen. Es misst den Strom und generiert Antioberschwingungen (180 Grad versetzt), welche die Störungen aufheben. Abb. 3.12: Arbeitsweise aktiver Filter Messergebnisse SineWave und 6-puls Gleichrichter Verbraucher-Strom I (hier: Drehstromgleichrichter) SineWave Kompensationsstrom IH = 30 A I = 82 A, Klirrfaktor k = 41% I1 = 75 A, Klirrfaktor k = 3.6 % 4 Netzstrom I1 mge Aktives Netzfilter SineWave Abb. 3.13: Ergebnis der Filterung 96 Abb. 3.14: Wirksamkeit des SineWave, links ausgeschaltet, rechts eingeschaltet. Abb. 3.14 zeigt den Vergleich eines Stromes mit aus- bzw. eingeschaltetem SineWave. Deutlich zu erkennen ist die Oberschwingungsfreiheit des aktiv kompensierten Stromes rechts. Zusammenfassung Die Messtechnik ist vollständig und optimal mit dem Netzund Stromversorgungsanalysator Fluke 434 bzw. 435 und ggf. einem ColorScopeMeter abgedeckt. Für den Umbau oberschwingungsbetroffener Netze und Kondensatorkompensationsanlagen ist die Lösung mit einem aktiven Oberschwingungsfilter die beste. Schon bei der Planung und Ausschreibung sollten daher die speziellen Gegebenheiten des zu kompensierenden Netzes und die Beschaffung entsprechender Messtechnik berücksichtigt werden. 97 4 Multimetermessungen an drehzahlgeregelten Antrieben: neue Tiefpasstechnik für korrekte Messungen Multimetermessungen am Antriebssystem waren bisher wegen der Pulsweitenmodulation immer sehr schwierig. Endlich sind sie korrekt, kostengünstig und sogar ganz einfach durchführbar. Problemstellung Bis vor kurzem gab es kein Multimeter am Markt, welches korrekte Messungen an pulsweitenmodulierten Motorantrieben ermöglicht. Techniker mussten Oszilloskope mitführen oder Berechnungen im Kopf anstellen, um die richtigen Parameter einzumessen. Die neuen Fluke Digitalmultimeter 87 V und 287/289 enthalten einen zuschaltbaren Tiefpass, welcher exakt die Grundschwingung des Frequenzumrichterausgangssignals ausfiltert. Nunmehr muss der Anwender sich nicht mehr auf Schätzungen der Antriebsparameter verlassen. 4 Frequenzumrichterantriebe weisen viele Vorteile auf. Sie sind energiesparend, leicht und exakt regelbar und verlängern die Systemlebensdauer vom Motor und angetriebenen Komponenten. Aber die durch die Arbeitsweise bedingten pulsweitenmodulierten Ausgangsspannungen enthalten steilflankige Impulse und damit hochfrequente Anteile die störend auf Messungen einwirken. Zudem ist der Effektivwert einer gepulsten Spannung höher als der ihrer Grundschwingung. Das ist auch leicht einzusehen: Der Effektivwert enthält auch die Energieanteile der Oberschwingungen, die Grundschwingung – und nur diese bildet im Motor das Drehmoment – steht für sich alleine. Somit zeigen Echteffektivwertmultimeter zwar den energetisch richtigen Wert, erst mit 98 Tiefpass jedoch wird der für das Drehmoment relevante Grundschwingungseffektivwert isoliert ermittelt. Zusätzlich müssen Multimeter für diesen Einsatz besonders abgeschirmt sein, da die abgestrahlten hochfrequenten Störungen sonst das Messergebnis verfälschen. Abb 3.15: Ausgangsspannung und Störspektrum eines Umrichterantriebes, gemessen mit Fluke ScopeMeter 199 Color Multimeter ohne diese Maßnahmen zeigen Werte von bis zu 35 % mehr an als der Grundschwingungseffektivwert. Darüber hinaus erkennen sie bei der Frequenzmessung meist die Pulsfrequenzrate, damit aber eine Frequenz, welche hunderte Male größer ist als die für den Motor relevante Grundschwingungsfrequenz. Dieser Umstand ließ Techniker bis dato wenig gute Wahlmöglichkeiten: entweder kostspielige Messmittel mitführen oder auf die Anzeige der Antriebssteuerung vertrauen. Gerade diese Anzeige ist jedoch oft ungenau oder Gegenstand der Überprüfung. Der Wert der Steuerungsanzeige ist zumeist gerechnet, dies machte die Fehlersuche am Antrieb oft zum Ratespiel. Unnötig lange, teure Stillstandszeiten waren die Folge. 99 4 Neue Technologie: Vorteile der Vpwm-Funktion bei der Messung Das Fluke Multimeter 87 V mit dem neuen wählbaren Tiefpassfilter kann Spannung, Strom und Frequenz auf der Ausgangsseite des Antriebs an den Antriebs- oder Motorklemmen richtig messen. Wenn der Filter aktiv ist, stimmen die Messungen des 87 V sowohl für Spannung und Strom als auch für Frequenz (Motordrehzahl) mit den Anzeigen der Antriebssteuerung überein. Der Tiefpassfilter ermöglicht auch bei Verwendung von Hall-Effekt-Stromzangen präzise Strommessungen. All diese Messungen sind besonders hilfreich, wenn Sie Messungen direkt am Motor vornehmen und die Anzeige des Antriebs nicht zu sehen ist. Abb 3.16a: Messergebnisse am Umrichterantrieb - Ausgangsspannung 4 100 Abb 3.16b: Messergebnisse am Umrichterantrieb - Ausgangsstrom Abb 3.16c: Messergebnisse am Umrichterantrieb - Ausgangsfrequenz 4 101 Sichere Messungen durchführen Bevor Sie elektrische Messungen durchführen, vergewissern Sie sich, ob Sie das richtige Werkzeug verwenden und wie dieses Werkzeug angeschlossen und bedient wird. Kein Messgerät ist 100-prozentig sicher, wenn es nicht ordnungsgemäß verwendet wird, und viele Messgeräte sind für Messungen an Antrieben mit regelbarer Drehzahl nicht geeignet. Besonders die Belastung mit wiederkehrenden Transienten mit sehr hoher Spannung ist hier kritisch. Abb. 3 zeigt die Belastung mit über 1000 Volt Spitze, und das 8000 x pro Sekunde (nämlich der Taktfrequenz des Umrichters). Bei langen Anschlussleitungen wird dieser Effekt noch weitaus größer. Abb 3.17: Ausgangsspannung eines Umrichters gemessen am Motorklemmbrett Links: Übersicht, rechts: zeitlich gedehnte Darstellung 4 Sicherheitsspezifikationen für elektrische Messgeräte Die meisten Drei-Phasen-Anlagen mit Frequenzumrichtern sind CAT III-Messumgebungen, die von einer 400-V- oder 690-V-Verteilung gespeist werden. Hierbei können Kurzschlussströme bis über 100 Kiloampere auftreten. Achten Sie daher beim Einsatz eines Digitalmultimeters für Messungen an Systemen mit so hohen Spannungen unbedingt darauf, dass es mindestens für CAT III 1000 V und vorzugsweise auch für CAT IV 600 V spezifiziert ist. Die Kategorieeinstufung und 102 das Spannungslimit finden Sie normalerweise auf der Frontplatte an den Eingangsklemmen. Das Fluke 87 V ist spezifiziert nach CAT IV 600 V und nach CAT III 1000 V. Zusammenfassung Die Bedienung und Handhabung der Fluke 87 V ist extrem einfach. Es braucht nur die gewünschte Funktion mit dem Drehknopf gewählt werden. Die Vpwm–Funktion ist auf einen simplen Tastendruck verfügbar. Die Problemlösungsdauer verkürzt sich, Fehlbedienungen werden vermieden. 103 4 Durch den vollständigen Funktionsumfang des Fluke 87 V lassen sich alle bei der Störung möglichen Störquellen mit einem einzigen Gerät ermitteln. Liegt die die Störung in: - der Eingangsstromversorgung? - der Ausgangsspannung oder der Leitung zum Motor? - Spannungsschwankungen im Gleichstromzwischenkreis? - Temperaturproblemen? 4 Multimeter stellen mithin ein unverzichtbares Vielzweckwerkzeug dar. Die Digitalmultimeter der Fluke Serie 80 V verfügen über Lebenslange Gewährleistung und Sicherheitsspezifikationen nach der neuen Kategorie IV. Sie zeigen Echteffektiv-Messwerte an und wurden speziell für anspruchsvolle Elektriker und Elektroniker im Fronteinsatz entworfen, die die Messgeräte für Messungen bis zu 1000 V und 10 A AC oder DC benutzen. Mit Fluke Stromzangen ist dieser Bereich bis 3000 A erweiterbar. Mit der Möglichkeit zur Frequenzmessung, Kapazitätsmessung und Widerstandsmessung eignen sich diese Multimeter sehr gut für alle Messaufgaben. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Temperaturen zu messen und anzuzeigen. 104 5 – Thermografie Einleitung Kontaktloses Temperaturmessen bekommt heute durch seine Genauigkeit und Schnellligkeit der Auswertung immer mehr an Bedeutung. Die einfachste Art kontaktlos Temperaturen zu messen, beginnt bei Infrarot-Thermometer der Fluke Serie 60. Bei diesen präzisen Messgeräten können Oberflächentemperaturen gemessen werden, wobei die Temperatur als Zahlenwert angezeigt wird. Müssen Temperaturen und dessen Verlauf deutlich dargestellt oder weitreichend bewertet werden, so ist eine Wärmebildkamera ein nicht mehr wegzudenkedes Hilfsmittel. Für die Zukunft wird eine Wärmebildkamera ein Werkzeug, wie heute ein Multimeter oder Stromzange werden. Noch vor einigen Jahren konnte man Temperaturen nur mit großem Messaufwand als Wärmebild darstellen. Wir haben heute einen Stand erreicht bei dem man behaupten kann, dass Wärmebildkameras eine Funktionsvielfalt verbunden mit hoher Auflösungen zu einem günstigen Preis erreicht haben. 105 5 Fluke setzt dabei großen Wert auf einfache Bedienung, Funktionsvielfalt und der Welt bekannten „Fluke“-Qualität. Dabei ist die patentierte Fusion®-Technologie durch Parallaxenkorrektur von Sicht- und Wärmebild ein fast unverzichtbares Hilfsmittel, welches man in fast allen Wärmebildkameras von Fluke findet. Software Der volle Leistungsumfang einer Fluke Kamera zeigt sich erst zusammen mit der Auswertesoftware. Kamera und Software sind perfekt aufeinander abgestimmt, dass man auch hier wieder präzise Auswertungen, für fast jede Situation durchführen kann. Kamera-Typen – „Ti“ und „TiR“ Durch die Vielzahl von Kameratypen ist es möglich, abgestimmt auf die Anwendung die richtige Kamera zu finden. Generell unterscheidet man bei Fluke Kameras für den allgemeinen gewerblichen Bereich, Industriellen- und für den Gebäudebereich. Kameras der Serie „TI“ sind überschlägig für Gewerbe und Industrie vorgesehen. Unsere Serie mit der Bezeichnung „TiR“ sind für die spezielle Anwendungen an und in Gebäuden konzipiert. 5 Sollten Sie Probleme haben einen Anwendungsfall genau zuordnen zu können, so haben unsere Kunden die Möglichkeit einer telefonischen Produktberatung unter Tel DE: 07864 / 8009 545, CH: 044 580 75 00, AT: (01) 928 95 00 anzusprechen. Dort wird man Ihnen gerne weitere Hilfestellung bei der Auswahl der richtigen Wärmebildkamera geben. 106 Wie funktioniert Thermografie: Wir kennen die Situation sichtbares Licht durch unsere Augen wahrnehmen zu können. Sichtbares Licht ist Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung mit einer entsprechenden Wellenlänge und Frequenz. Infrarotstrahlung ist ebenfalls eine elektromagnetische Strahlung, doch mit höherer Frequenz und Wellenlänge, welche vom menschlichen Auge nur in Ausnahmefällen teilweise wahrgenommen werden kann. D.h. das wir Infrarotstrahlung erst einmal nicht mit dem Auge wahrnehmen können. Durch die Verwendung von thermischen Detektoren, so genannten Mikrobolometern können Wärmebildkameras heute mit ungekühlten Bolomtern arbeiten. Unter einem Bolometer versteht man ein Bauteil, welches in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung zu messen. Durch entsprechende Auswerteeinheiten werden diese Werte in ein für uns sichtbares Wärmebild umgewandelt. Heute finden drei Größen von Mikrobolometern Ihre Verwendung, 160 x 120, 240 x 360 und 640 x 480 Pixeln. Diese Messungen könen immer dann durchgeführt werden, wenn die Oberflächentemperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes von -273,5 °C liegt, da ansonsten die Molukularstruktur eines Stoffes keine elektromagnetische Strahlung abgeben kann. 107 5 Anwendungsgebiete Die passende Kamera Die erste Frage die sich ein Interessent einer Wärmebildkamera stellt, ist natürlich wo kann man die Thermografie wirtschaftlich einsetzen? Die Frage kann sehr schnell beantwortet werden, überall dort wo Temperaturen an Oberflächen oder Temparaturverläufe an Oberflächen überprüft werden müssen. Es gibt eine Vielzahl von Störungen, in der Temparaturen eine bedeutende Rolle einnimmt, welche aber mit Hilfe einer Wärmebildkamera sehr schnell lokalisiert werden können. Schließlich ist die Temperatur die zweithäufigste physikalische Größe, welche gemessen wird. Um Ihnen eine Hilfestellung bei der Auswahl geben zu können, haben wir Ihnen nachfolgend einige Anwendungsbeispiele zusammengefasst. 5 108 Handwerk: Eine optimale Anwendung einer Wärmebildkamera findet man im Bereich Sanitärhandwerk und Heizungsbau. Es liegt auf der Hand, dass in diesen Bereichen immer mit unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet wird, einmal mit Warm- und Kaltwasser als Gebrauchswasser, das andere Mal als Heizungswasser mit seinen Vorlauftemperaturen bis 75°C oder mehr. Hier können Kameras wie die Fluke TiS, Ti9, Ti10 als auch die Ti25 sehr präzise eingesetzt werden. Sanitärhandwerk: Zu unserem Komfort gehört es heutzutage, Leitungen so gut wie möglich unter Putz zu installieren. Dieser optische Vorteil bringt in einem Störungsfall einer undichten Leitung ein großes Problem mit sich. Wir wollen dies an einer undichten Wasserleitung veranschaulichen: Bei einer undichten Wasserleitung gibt es das Problem, dass sich das Wasser erst einmal einen Weg bahnt, der von seinen Umgebungsbedingungen vorgegeben wird. So wird das Wasser einer undichter Fußbodenheizung erst einmal den Weg auf dem Rohfußboden finden, mit dem größten Gefälle. 109 5 So wird das Wasser einer undichten Wasserleitung erst einmal den Weg zu dem Material finden, welches die größte Hygroskopizität (Feuchtegehalt) besitzt. Dies bringt für den Handwerker das Problem mit sich, das die Stelle an dem das Wasser einen Schaden produziert nicht die Stelle ist, an dem das Wasser austritt. Somit sind Reparaturarbeiten nur mit hohem Zeitaufwand und Kosten verbunden. Sobald ein Temperaturunterschied von mind. 8…10 °C zwischen dem austretenden Wasser und den Oberflächentemperaturen des Leckageortes vorhanden ist, kann mit der Wärmebildkamera sehr einfach die Austrittstelle lokalisiert werden. Heizungsbau Zur Optimierung einer Heizungsanlage gehört der hydraulische Abgleich. Dieser soll dafür sorgen, dass die Wärmeverteilung an einem Heizkörper oder an ein Fußbodenheizung gleichmäßig erfolgt. 5 Zu einem wird damit bis zu 15% Energie eines Hauses eingespart, zum anderen erhält jeder Raum genau diese Energie die er benötigt. Somit ist es für den Heizungsbauer sehr einfach den Kunden davon zu überzeugen, wie Heizkörper vor so einem Abgleich eingestellt waren und diese und dessen Wärmeverteilung nach einem hydraulischen Abgleich eingestellt sind. 110 Auch als Nachweis für eine fachmänische Arbeit können solche Bilder sehr gut herangezogen werden. Photovoltaik Auch hier gewinnt die Thermografie immer mehr an Bedeutung. Zur schnellen überschlägigen Bewertung von Photovoltaikanlagen kann die Thermografie eingesetzt werden. Sehr schnell sind dabei sogenannte HOTSPOTS zu erkennen. Diese lassen schlechte Verbindungen eventuell in Sperrichtung betrieben Zellen und fehlerhafte Bypass Dioden erkennen. In der aktuellen Norm DIN EN 62446 VDE 0126-23 2010-07 wird schon auf die Prüfung mittels Wärmebildkamera hingewiesen. Zur Bewertung einer Photovoltaikanlage empfiehlt die Norm Mindest-Beleuchtungsstärke am PV-Generator-Ebene von mehr als 600 W/m2, so dass zur Erzeugung von wahrnehmbaren Temperaturschwankungen ein ausreichender Strom vorhanden ist. Diese Untersucheng darf laut Norm als Bestandteil einer Erstprüfung oder einer wiederkehrenden Prüfung aufgenommen werden. Hier können Kameras wie die Fluke Ti9, Ti10, Ti25, Ti27, Ti29 als auch die Ti32 sehr präzise eingesetzt werden. 111 5 Industrie: Elektrotechnik In der Elektrotechnik zeigt sich der Vorteil einer Wärmebildkamera sehr schnell. Wir kennen alle die Situation Wiederholungsprüfungen an elektrischen Anlagen durchführen zu müssen, können aber die elektrische Anlage nicht abschalten um alle Messungen durchführen zu können. Durch Einsatz dieser Zukunftstechnologie ist man aber in der Lage eine Übersicht über die Funktionssicherheit einer Anlage zu erhalten. Wir möchten dies anhand eines Beispiels darstellen: Öffnen wir die Türe eines Stromverteilerschrankes und versuchen bei voller Funktionsfähigkeit die Funktionssicherheit zu überprüfen. Wir werden feststellen dass dies nur mit großem Aufwand möglich ist. Das gleiche versuchen wir nun mit einer Wärmebildkamera. Wir entfernen die Kunststoffabdeckungen und beginnen nun die Stromleiter und Sicherungen mit der Wärmebldkamera zu bewerten. Was werden wir erkennen? 5 Sehr schnell können wir unter entsprechender Auslastung – diese sollte mind. 40 % betragen – feststellen, welche Leiter und welche Sicherungen abweichende Temperaturen haben, ohne dass die Person Arbeiten unter Spannung ausführen muss. Gezieltes Abschalten eines Produktionsablaufes kann dadurch in die Wege geleitet werden. Teure Ausfallzeiten werden dadurch erheblich reduziert. Hier können Kameras wie die Fluke Ti10, Ti25, Ti27, Ti29 und Ti32 sehr präzise eingesetzt werden. 112 Gebäude: Aufgrund der Tatsache, dass der Atomaustieg in Deutschland beschlossen ist, wird die Sanierung von Gebäuden immer wichtiger. Um Alternativenergien in einem Gebäude sinnvoll einsetzen zu können, bedarf es grundsätzlich erst einmal eines hohen Dämmstandards. Dabei ist die Bewertung einer Bausubstanz durch die Thermografie die beste Grundlage einer guten Sanierung. 5 Die von Fluke speziell entwickelten Wärmebildkameras der Serie TIR helfen Ihnen wichtige Schwachstellen im Vorfeld zu finden um eine optimale Dämmmaßnahme zu gewähren. 113 Oft hört man, das nach Dämmmaßnahmen Schimmel in den Wohnungen Einzug gefunden hat. Dies rührt in vielen Fällen daher, dass vor einer Dämmmaßnahme keine thermografische Bewertung durchgeführt wurde. Aufgrund von fehlenden Feuchtigskeitssperren oder eines defekten Fassadenputzes haben Häuser sehr häufig Feuchtigkeitsprobleme ohne dass dessen Eigentümer dies bemerken. Solange durch undichte Fenster genügend Luftaustausch vohanden ist, wird dieses Problem nicht wahrgenommen. Wird nun die Dämmung auf eine feuchte Wand angebracht, so wird sich an der feuchten Stelle eine kältere Oberflächentemperatur bilden als an der Oberfläche der trockenen Wand. Dies hat dann zu Folge, dass es trotz erhöhten Wärmeschutzes an dieser Wand zur Schimmelbildung kommt. Generell sollte einer Dämmmaßnahme immer eine thermografische Bewertung vor einer Dämmmaßnahme und nach einer Dämmmaßnahme bei Temperaturunterschieden zwischen Innen- und Außentemperaturen von > 10 °C durchgeführt werden. Hier können Kameras wie die Fluke TiR, TiR1, TiR27, TiR29 und TiR32 sehr präzise eingesetzt werden. Alle Informationen zu Wärmebildkameras finden Sie unter: 5 www.fluke.de/ti 114 6 – Oszilloskope, Prozesskalibrierung Messungen mit kompakten, tragbaren Oszilloskopen: So einfach geht es! Messungen mit Oszilloskopen galten lange Zeit als kompliziert. Mit den richtigen Messmitteln sind sie nun ganz einfach durchzuführen. Nachteile früherer Oszilloskope Die klassische Bauweise der Oszilloskope ist zumeist als platzverzehrendes, in die Tiefe gerichtetes Tischgerät ausgeführt. Es gibt auch Ausführungen, welche wie verkürzt gebaute Tischgeräte wirken. Alle diese Systeme haben aber zum Teil gewaltige Nachteile: • Anfällige Drehknopfbedienung • Massepotenzial ist mit Schutzerde fest verbunden • Mobiler Einsatz schlecht oder gar nicht möglich • Aufwändige, komplizierte Bedienung • Belastung mit hohen Spannung gefährlich. Jedoch ist die Entwicklung auch in diesem Sektor heute soweit vorangeschritten, dass Oszilloskope nunmehr in eine moderne, kompakte und gleichzeitig wesentlich ergonomischere Bauform gebracht werden können. 115 6 Die früheren Nachteile sind heute überwunden, stellen doch die modernen Oszilloskope folgende Vorteile gegenüber: • Einfachste Bedienung • Vollautomatische Messfunktionen • Gerät komplett erdfrei, auch im Netzbetrieb, mit bis zu 4 Kanälen messen • Potenziale der Eingangsmassen komplett galvanisch gegeneinander getrennt • Auch mobiler Einsatz jederzeit möglich: 7 Stunden Betriebsdauer mit LiIon Akkumulatoren (Batteriefach für Schnellwechsel der Akkus vorhanden) Speziell die galvanische Trennung der Eingangsmassen und deren Potenzialfreiheit untereinander sowie gegen Erde sind ein riesiger Vorteil für jeden Anwender. Die Belastbarkeit von 1000 V gibt ihm die Sicherheit, die Trennung an sich einen großen Vorteil bei der Störungsfreiheit der Messung. In der Handhabung ist jetzt auch noch zusätzlich die Möglichkeit gegeben, bei zweikanaligen Messungen Signale mit unterschiedlicher Bezugsmasse darzustellen. Abb 4.1: Oszilloskop in kompakter Bauform mit voller Ausstattung eines Laborgerätes. 6 116 Die ColorScopeMeter Serie 190-II mit bis zu 4 Kanälen, brillantem Farbdisplay und einem Digital-Nachleucht-Modus stellen die neueste Entwicklung auf dem Gebiet der Oszilloskope dar. Obwohl in einer Hand zu halten, handelt es sich um Volloszilloskope mit der kompromisslosen Leistungsfähigkeit von Tischgeräten. Automatisches Replay Bei der Replay-Funktion werden die letzten 100 Bilder immer im Speicher gehalten, so kann bei „durchgehuschten“ Fehlern jederzeit per Replay die fragliche Stelle aufgesucht werden. Ein Novum in der Oszilloskoptechnik an sich. Abb 4.2: Replay Funktion. Mittels der >| und |< Tasten können die letzten 100 Bilder wieder sichtbar gemacht werden. Die Replay-Funktion ermöglicht auch die Speicherung von 100 Singleshots, so lassen sich ganze Messreihen automatisieren. Besonders hilfreich ist hierbei die Referenzkurvenfunktion, die automatische Gut/Schlecht-Vergleiche ermöglicht. 117 6 Die ScopeMeter-Serie 190-II verfügt über drei Tiefspeichersysteme zur leistungsstarken Fehlersuche Automatisches Erfassen und Wiedergeben von 100 Bildschirmanzeigen. Hiermit können die letzten 100 Bildschirmanzeigen noch einmal wiedergegeben werden, um sich ein einmaliges Ereignis genauer anzusehen. Bei normalem Betrieb speichert diese Funktion kontinuierlich die letzten 100 aufeinanderfolgenden Bildschirmanzeigen, die Sie anschließend durchlaufen und an der für Sie besonders interessanten Stelle stoppen können. Außerdem können die weiterführenden Triggerfunktionen des ScopeMeters 190 genutzt werden, um 100 spezielle Ereignisse für die spätere Analyse aufzuzeichnen. TrendPlot™. Für Fehler, die während eines längeren Zeitraums vielleicht nur einmal auftreten, dient diese Funktion als „papierloser Schreiber“, der die 18000 Minimum-, Maximum- und Mittelwerte eines gewählten Parameters über einen Zeitraum von bis zu 8 Tagen mit einer Auflösung von 1 Minute aufzeichnet. 6 ScopeRecord™. Hierbei handelt es sich um einen kontinuierlichen Abtastmodus, in dem das ScopeMeter die Punkte (bestehend aus Minimum- und Maximumwerten) fortlaufend mit einer Rate von 125 MS/s (MegaSamples/s) speichert. Dadurch wird es möglich Ereignisse von nur 8 ns Dauer zu erfassen, die mit der 100-fachen Zoomfunktion deutlich dargestellt werden können. Das Oszilloskop verfügt über einen 30000-PunkteSpeicher, der eine kontinuierliche Erfassung über bis zu 48 Stunden ermöglicht. 118 Referenzsignale für einfache visuelle Vergleiche Mit der neuen Funktion Signalreferenz wird ein zuvor abgespeichertes Messsignal zum direkten Vergleich aktueller Messsignale herangezogen. Gerade bei Abgleicharbeiten oder Kontrollmessungen an bereits installierten Systemen hilft diese Funktion, schneller Veränderungen aufzuspüren und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die vollautomatische Triggerung auf „bestanden/nicht bestanden“ vervollständigt diese Funktion. Abb 4.3: Signalvergleich anhand eines Referenzsignals Zur Oszilloskop-Funktionalität kommt ein Echteffektivwert messendes Digitalmultimeter hinzu, so dass eine Vielzahl weiterer Messmöglichkeiten verfügbar ist. Digitaler Nachleucht-Modus Durch den regelbaren, digitalen Nachleucht-Modus, der in den ScopeMetern mit Farbdisplay verfügbar ist, können komplexe Messsignale mit schnellen Amplituden- oder Frequenzänderungen über einem Basis-Signal (z.B. bei Jitter oder Modulation) unmittelbar abgebildet werden. Damit fallen Abweichungen vom Grundsignal sofort auf. Die Display-Auffrischrate ist dabei so hoch, dass die Darstellung Helligkeitsund Farbverläufe wie bei einer analogen Bildröhre wiedergibt. 119 6 Abb. 4.4: Darstellung von Videosignalen Connect-and-View Triggerund für immer stabile Darstellung Die Connect-and-View Triggerung erfasst mittels eines Signalprozessors auch diskontinuierliche und komplizierte Signale, wie z.B. Datenströme auf Busleitungen oder Pulsweitenmodulierte Signale und stellt sie stabil dar. Dennoch kann der Benutzer jederzeit auf manuelle Triggerung umschalten und auch spezielle Bedingungen berücksichtigen, z.B. Doppelflankentriggerung zum Erfassen von Eye-Pattern der Lasersignale von CD- und DVD-Playern. 6 Abb. 4.5: Weiterführende Triggerfunktionen. Links als Beispiel der Eye-Pattern eines Lasersignals von CD- und DVD-Playern. Rechts Abgriff mit HF-Erdungshaken. 120 Signalanalyse Signale sollen häufig bestimmten Parametern genügen, hierzu sind Vermessungs- und Analysefunktionen erforderlich. Mittels der Zoomfunktion können tiefe Details ganz einfach sichtbar gemacht werden. Abb. 4.6: Zoomfunktion durch Anwendung des Tiefspeichers, hier am Burst eines Videosignals Wichtig zur Signalanalyse ist weiterhin die Möglichkeit der Vermessung der Signale mittels Cursoren sowie Signalformmathematik. Diese mächtigen Werkzeuge sind im Laborbetrieb auch unabdingbar. Aus diesem Grund sind diese Funktionen in die kompakte Technik integriert worden. Sogar RealTime FFT steht zur Verfügung. Abb. 4.7: Links Signalanalyse mit Cursoren; Mitte Automatische Messfunktion; Rechts Spektrumdarstellung. 6 121 Die geforderte breite Funktionsvielfalt und darüber hinaus hohe Analysepower werden in den Fluke Color ScopeMetern serienmäßig geboten: • Volle Signalformmathematik • Spektrumanalyse • komplexe Triggerfunktionen möglich • Cursormessungen • automatische Messung von Signalparametern • sehr schnelles Display mit feiner Auflösung von Helligkeitsunterschieden für modulierte Signale. Insgesamt zeigt sich der Trend, dass herkömmliche Oszilloskoptechnik durch die kompakten Fluke ScopeMeter mehr und mehr abgelöst wird. Diese Entwicklung hat sich seit geraumer Zeit sehr stark beschleunigt. Damit sind wir beim zweiten Teil der Antwort, der Grund liegt in den speziellen Vorteilen, die nur die Fluke ScopeMeter bieten: • Einfache Handhabung • sofortige und stabile Signaldarstellung durch Connect-andView • Bisher nicht verfügbare Möglichkeiten: Replay und Referenzfunktion • Potenzialfreie und gegeneinander isolierte Eingänge 6 • Arbeiten an hohen Spannungen sogar bis 600 V / CAT IV, 1000 V / CAT III problemlos möglich • echte Portabilität und lange Akkulaufzeit. 122 Zusammenfassung Oszilloskope sind bei meisten elektrischen und elektronischen Messaufgaben unverzichtbare Werkzeuge. Wenn dieses Messmittel ausfällt, muss schnellstens Ersatz beschafft werden. Doch ob Ersatz- oder Neubeschaffung: bisher stellten Größe und Preis immer die Wirtschaftlichkeit einer Oszilloskopbeschaffung in Frage. Auch dieses kaufmännische Problem ist inzwischen gelöst. Die Fluke ScopeMeter Serie 190-II ermöglichen eine schnelle und präzise Signalanalyse, so dass auch unter schwierigen Bedingungen komplexeste Aufgaben gelöst werden. Analoge Bandbreite bis zu 200 MHz, eine Echtzeit-Abtastrate bis zu 2,5 GS/s pro Kanal sowie getrennte, potenzialfreie Eingänge bis zu 600 V / CAT IV, 1000 V / CAT III sind wesentliche Eckdaten dieser Oszilloskop-Familie. Dazu gehören auch Connect-and-View®-Triggerung, Erfassung und Wiederholung der letzten 100 Schirmbilder und einen ScopeRecordModus, der für die Serie 190-II jetzt eine Speichertiefe von 30000 Punkten aufweist. Die Fluke ColorScopeMeter decken von der einfachen Signalbetrachtung bis hin zur Signalintegration und komplexen Analyse alle Messmöglichkeiten ab, die im modernen Anwenderalltag benötigt werden und das zu einem äußerst attraktiven Preis. 6 123 Kalibrierung von Prozessinstrumenten Am Beispiel der Kalibrierung eines Temperaturtransmitters soll die typische Vorgehensweise bei der Kalibrierung eines Prozessinstruments aufgezeigt werden. Temperaturkalibrierung Temperatur spielt bei vielen industriellen und kommerziellen Prozessen eine wichtige Rolle. Beispiele hierfür sind Überwachung von Kochtemperatur in der Lebensmittelverarbeitung, die Temperaturmessung von geschmolzenem Stahl in einem Hüttenwerk oder die Temperaturregelung von Trockenräumen eines Papierherstellers. Analoge Temperaturtransmitter sind die am weitesten verbreiteten Prozessinstrumente. Sie erfassen die Temperatur mit Hilfe eines Messfühlers und wandeln das Sensorsignal am Eingang in ein Stromschleifensignal von 4 – 20 mA am Ausgang um, das an eine Temperatur-Regeleinheit weitergeleitet wird. Bei dieser Regeleinheit kann es sich um ein Ventil handeln, das sich öffnet oder schließt, um mehr oder weniger Dampf in einen Heizkreislauf oder Brennstoff in einen Brenner eintreten zu lassen. Typische Anwendungen der Temperaturkalibrierung. Für die folgenden Anwendungen sind Multifunktionskalibratoren Fluke 724, 725 oder dokumentierende Prozesskalibratoren der Serie Fluke 740 geeignet. 6 124 Kalibrierung eines analogen Transmitters mit Thermoelement-Eingang Zur Kalibrierung benötigen Sie folgende drei Funktionen: - Temperatur simulieren - Versorgungsspannung für den Transmitter liefern - Den Schleifenstrom am Ausgang messen. Die folgenden Beispiele zeigen, wie man einen Thermoelement-Transmitter Typ K kalibriert, der für den Temperaturbereich von 0 – 150 °C spezifiziert ist und die gemessene Eingangstemperatur linear in einen Ausgangsstrom von 4 bis 20 mA wandelt. Messaufbau: 1. Ausgang des Kalibrators mit dem Eingang des Thermoelement-Transmitters verbinden. Der Ausgang des Kalibrators simuliert ein Temperatureingangssignal für den Transmitter. Achtung: Kalibratorausgang und Transmittereingang müssen mit Thermoelementleitung (in diesem Fall für Typ K) verbunden werden, auf keinen Fall mit Kupferleitungen, die Thermospannungen erzeugen würden! 2. Stromschleifenausgang des Transmitters mit dem mAEingang des Kalibrators verbinden. 125 6 3. Bei einem Zweileiter-Transmitter mit Stromschleifenausgang kann der Kalibrator über diese Stromschleife die Versorgungsspannung (typisch 24 V) liefern. Einstellung des Kalibrators Den Ausgang des Kalibrators auf Geberfunktion Thermoelement Typ K einstellen. Den Eingang auf Messfunktion mA. Dann die Versorgungsspannung für die Stromschleife einschalten. Aufnahme und Beurteilung der Messwerte Am Kalibrator werden jetzt die Geberwerte eingestellt, in diesem Beispiel drei Schritte: 0°C, 75°C, 150°C. Die auf den Transmitter gegebenen Werte erzeugen am Ausgang des Transmitters zugehörige mA-Werte, siehe folgende Wertetabelle: Beispiel zur Berechnung des Messfehlers des Temperaturtransmitters: Thermoelement Typ K simulieren Strom Mess- Formel zur (mA) spanne Fehlerberechnung messen 0 °C 4,02 150 °C ([4,02-4)/16 – 0/150] * 100 0,1250 75 °C 11,95 150 °C ([11,95-4)/16 – 75/150] * 100 -0,3125 150 °C 20,25 150 °C ([20,25-4)/16 – 150/150] * 100 1,5625 6 Fehler in % Jetzt wurde der Istzustand des Transmitters aufgenommen und muss mit seiner zulässigen Ungenauigkeit verglichen werden. Ist z.B. eine Ungenauigkeit von 2 % erlaubt, ist die126 ser Transmitter innerhalb der Toleranz und kann weiterhin so verwendet werden. Er kann dann mit einem Aufkleber für die bestandene Kalibrierung versehen werden. Wenn eine Ungenauigkeit von 1 % erlaubt ist, wäre dieser Transmitter bei 150 °C außerhalb der zulässigen Toleranz. Achtung! Falls ein Transmitter bei der Aufnahme des Istzustandes außerhalb der Toleranz ist, muss der Verantwortliche für die Prozesssteuerung informiert werden. Er muss untersuchen, ob der zu große Messfehler Fehler innerhalb der Steuerung und somit auch der Produktion hervorgerufen haben könnte. Wenn der Transmitter außerhalb der Toleranz ist, muss er justiert werden. Danach müssen nochmals die gleichen Messungen wie oben beschrieben durchgeführt werden und die entsprechende Messreihe aufgenommen werden. Man spricht dann von Messreihen vor der Justierung und nach der Justierung. Nach erfolgreicher Justierung (innerhalb der Toleranz) kann der Transmitter mit einem Aufkleber für die bestandene Kalibrierung versehen werden. Messen der Temperatur Prozesstemperaturen lassen sich mit Hilfe eines Temperaturkalibrators oder eines Digitalthermometers überprüfen. In diesem Beispiel können sowohl der Regler als auch sein Eingangsfühler bei der Betriebstemperatur des Prozesses überprüft werden. 127 6 Geben der Temperatur, Überprüfung und Dokumentation der Anzeige Die Funktion einer Temperaturanzeige kann überprüft werden, indem man ein kalibriertes Signal an den Fühlereingang anlegt und die Ergebnisse notiert. Mit Hilfe von dokumentierenden Kalibratoren der Serie 740 kann die Funktion der Anzeige dokumentiert werden, indem der Anzeigewert über das Tastenfeld eingegeben wird. Außerdem errechnet der Kalibrator automatisch den Fehler. 743B DOCUMENTING PROCESS CALIBRATOR MEAS SOURCE SETUP TC RTD 7 8 9 4 5 6 2 3 0 . 1 V RTD mA V Hz V mA RANGE CLEAR (ZERO) ENTER V mA RTD CAT 30V MAX SOURCE MEAS 30V MAX 30V MAX 300V MAX TC Überprüfen von Thermostat- oder Temperaturreglern Die Funktion eines Thermostaten oder Temperaturreglers kann durch die Messung der Ausgangssignale bei Zuführung eines Temperatursignals an den Eingang ermittelt werden. In diesem Beispiel variiert ein Fluke Kalibrator der Serie 740 das Eingangssignal und überwacht dabei gleichzeitig den Kontaktschluss am Ausgang. Der Kalibrator kann dann den Kontaktschluss, die Kontaktöffnung und die Hysterese dokumentieren. 743B DOCUMENTING PROCESS CALIBRATOR MEAS SOURCE 7 4 1 V RTD mA V Hz V 9 5 6 2 3 0 . mA SETUP TC RTD 8 CLEAR RANGE (ZERO) ENTER mA V RTD CAT 30V MAX SOURCE MEAS 30V MAX 30V MAX 6 128 300V MAX TC Druckkalibrierung In nahezu allen Betrieben trifft man auf Druckmessgeräte, Drucktransmitter, Pegel- und Durchflussmessgeräte. Diese müssen regelmäßig kalibriert werden, damit der Betrieb effizient und sicher arbeiten kann. Es gibt verschiedene Arten von Druckkalibratoren. Zum Messen von Druck gibt es Modelle mit: • internen Sensoren oder externen Druckmodulen. Druck zur Kalibrierung der Prüflinge wird erzeugt durch: • im Kalibrator eingebaute Handpumpe • externe Handpumpe • Gasflasche oder elektrische Pumpe mit Druckregler. 6 129 Beispiele für Druckmessung und -kalibrierung: Messen von Druck Zum Messen von Druck wird ein Druckkalibrator oder ein geeignetes Druckmodul für den zu testenden Druck angeschlossen. Der gemessene Druck kann in verschiedenen technischen Einheiten angezeigt werden. Hier ist ein Fluke 725 Multifunktions-Kalibrator mit Druckmodul abgebildet. Geben von Druck 6 Zum Kalibrieren eines Instruments mit Druckeingang wird Druck von einer externen Quelle (zum Beispiel von einer 130 Handpumpe) zugeführt. Auf dem Kalibrator wird der Druck angezeigt. Hier ist ein dokumentierender Prozesskalibrator der Serie Fluke 740 abgebildet. Kalibrierung eines Drucktransmitters Die Kalibrierung eines analogen Drucktransmitters verläuft ähnlich wie bei einem Temperaturtransmitter. Nur muss die Eingangsgröße Druck mit Hilfe einer Pumpe erzeugt werden. Im abgebildeten Beispiel wird ein Transmitter kalibriert, der den Eingangsdruck von 0 bis 6 bar in einen Schleifenstrom von 4 bis 20 mA wandelt. Der verwendete Druckkalibrator Fluke 718 ist durch eingebauten Drucksensor und eingebaute Pumpe besonders einfach bedienbar. Messaufbau: 1. Den Eingang des Transmitters an den Druckanschluss des Kalibrators anschließen. mA-Messleitungen anschließen. 2. Kalibrator einstellen: Druckeinheit (bar, kPa, psi). Versorgungsspannung für Stromschleife (24V) aktivieren. 3. Justierung des Nullpunkts: bei geöffnetem Ablassventil (entspricht Druck von 0 bar) die Taste ZERO drücken. 131 6 4. mA-Wert am Transmitterausgang bei Druck 0 bar notieren 5. Ablassventil schließen. 6. Mit der Handpumpe etwa 3 psi auf den Transmitter geben. Dann mit Feineinsteller den Druck so genau wie möglich auf 3,000 bar einstellen. Zugehörigen mA-Wert notieren. 7. Druck auf 6,000 bar einstellen und mA-Wert notieren. 8. Die Fehler an den notierten Messpunkten mit der folgenden Formel berechnen: Fehler = ([ (I - 4 mA)/16 mA] - [(p - 3 bar)/12 bar]) * 100 % (I ist der gemessene Strom in mA und p der gemessene Druck in bar. 16 mA ist die Messspanne am Ausgang des Transmitters, 6 bar die Messspanne am Eingang). Die Dokumentierung und ggf. die Justierung werden wie bei der Temperaturkalibrierung durchgeführt. Differenzdruck-Messungen 6 Kalibratoren oder Druckmodule mit Differenzdruckfunktion sind für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich, z.B. zum Messen des Flüssigkeitsstands in einem Tank oder zum Kalibrieren eines Differenzdruck-Transmitters. 132 Beispiele für häufige verwendete Druckpumpen (Druckpumpen 700PTP/700HTP) Pneumatische Testpumpe Fluke 700 PTP Tragbare Druckpumpe zur Erzeugung von Vakuum bis 0,8 bar oder Überdruck bis ca. 20 bar. Sie verfügt über zwei Anschlüsse, einen für den Druckkalibrator, einen für den Prüfling. Mit dem Feineinsteller kann der Druck sehr präzise eingestellt werden. Hydraulische Testpumpe Fluke 700 HTP Bei hohem Druck muss als Medium Flüssigkeit verwendet werden, da Luft kompressibel ist. Die Testpumpe Fluke 700 HTP dient zur Erzeugung von Druck bis 700 bar mit destilliertem Wasser oder Hydrauliköl auf Mineralbasis. Sie verfügt über zwei Anschlüsse, einen für den Druckkalibrator, einen für den Prüfling. Mit dem Feineinsteller kann der Druck sehr präzise eingestellt werden. Verbindungsschläuche müssen wegen des hohen Drucks stahlverstärkt sein. 133 6 7 - Anhang Rechtliche Vorschriften Für die Sicherheit elektrischer Anlagen sorgen zwingende gesetzliche Vorschriften: • Energiewirtschaftsgesetz • Betriebssicherheitsverordnung • Arbeitsschutzgesetz • Arbeitsstättenverordnung • Gesetz über technische Arbeitsmittel, Geräte- und Produktsicherheitsgesetz • Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften • Unfallverhütungsvorschriften der Gemeindeunfallversicherungsverbände In allen diesen Gesetzen und Verordnungen wird gefordert, dass hinsichtlich Sicherheit elektrischer Anlagen und Betriebsmittel die anerkannten Regeln der Technik, also DIN VDE-Bestimmungen zu beachten sind. 7 134 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Durch die seit dem 03.10.2002 gültige Betriebssicherheitsverordnung erfolgte eine Neuregelung der Bereitstellung, der Benutzung und des Betriebs von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftiger Anlagen. In dieser Bestimmung werden die in verschiedenen Rechtsverordnungen verstreuten Anforderungen zusammengefasst. Die Betriebssicherheitsverordnung basiert auf den Forderungen bzw. ist die Umsetzung von EU-Richtlinen (Europäisches Recht). Übersicht der neuen gesetzlichen Bestimmungen GERÄTESICHERHEITSGESETZ ARBEITSSCHUTZGESETZ INVERKEHRBRINGEN UND INBETRIEBNAHME BETREIBEN VON ARBEITSMITTELN GEFAHRENANALYSE - MASCHINEN 9. GSGV - EXPLOSIONSSCHUTZ 11. GSGV GEFÄHRDUNGSBEURTEILUNG - MASCHINEN 9. GSGV - EXPLOSIONSSCHUTZ 11. GSGV Eine wichtige Neuerung betrifft die Unfallverhütungsvorschrift BGV A3 (VBG 4) Die bisherige BGV A2 "Elektrische Anlagen und Betriebsmittel" hat ab 1. 1. 2005 die neue Bezeichnung BGV A3 erhalten und wird zusätzlich ergänzt durch verschiedene BGR- und BGI-Regeln. Die bisherige Bezeichnung BGV A2 bleibt weiter bestehen, erhält jedoch einen anderen Inhalt bzw. wird in „Betriebsärzte und Fachkräfte für Arbeitssicherheit“ umbenannt. Die Festlegung weiterer Regeln ist noch in Bearbeitung, d.h. die aktuellen Neuerungen sind bei den jeweiligen Berufsgenossenschaften zu finden. Einige wichtige Konkretisierungen bzw. Änderungen der BetrSichV gegenüber der BGV A3 sind u.a.: § 3 Gefährdungsbeurteilung Der Arbeitgeber hat durch Gefährdungsbeurteilung die notwendigen Maßnahmen für die sichere Benutzung der Arbeitsmittel zu ermitteln. Für Arbeitsmittel sind insbesondere Art, Umfang und Fristen erforderlicher Prüfungen zu ermitteln. §10 Prüfungen Der Unternehmer hat dafür zu sorgen, dass alle elektrischen Anlagen und Betriebsmittel auf ihren ordnungsgemäßen Zustand geprüft werden. §11 Aufzeichnungen Der Arbeitgeber hat die Ergebnisse der Prüfungen aufzuzeichnen und aufzubewahren. 7 Welche Konsequenzen ergeben sich durch diese Neuerungen? Die Prüfungen werden weiterhin nach den gültigen DIN-VDE-Bestimmungen durchgeführt! In den DIN VDE-Bestimmungen der Reihe DIN VDE 0701 und DIN VDE 0702 sind der Prüfablauf und die Grenzwerte der erforderlichen Prüfungen festgelegt. 135 Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) ist als Gesetz der BGV A3 übergeordnet und regelt die Zuständigkeit der Verantwortung, hier heißt es u.a.: § 3 Gefährdungsbeurteilung (1) Der Arbeitgeber (Unternehmer) hat (=muss) bei der Gefährdungsbeurteilung nach § 5 des Arbeitsschutzgesetzes die notwendigen Maßnahmen für die sichere Bereitstellung und Benutzung der Arbeitsmittel zu ermitteln. Dabei hat er insbesondere die Gefährdungen zu berücksichtigen, die mit der Benutzung des Arbeitsmittels selbst verbunden sind und die am Arbeitsplatz durch Wechselwirkungen der Arbeitsmittel untereinander oder mit Arbeitsstoffen oder der Arbeitsumgebung hervorgerufen werden. (3) Für Arbeitsmittel sind insbesondere Art, Umfang und Fristen erforderlicher Prüfungen zu ermitteln. Ferner hat der Arbeitgeber die notwendigen Voraussetzungen zu ermitteln und festzulegen, welche die Personen erfüllen müssen, die von ihm mit der Prüfung oder Erprobung von Arbeitsmitteln zu beauftragen sind. 7 § 4 Anforderungen an die Bereitstellung und Benutzung der Arbeitsmittel (1) Der Arbeitgeber hat die erforderlichen Maßnahmen zu treffen, damit den Beschäftigten nur Arbeitsmittel bereitgestellt werden, bei deren bestimmungsgemäßer Benutzung Sicherheit und Gesundheitsschutz gewährleistet sind. 136 (3) Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass Arbeitsmittel nur benutzt werden, wenn sie für die vorgesehene Verwendung geeignet sind. § 10 Prüfung der Arbeitsmittel (2) Unterliegen Arbeitsmittel Schäden verursachenden Einflüssen, die zu gefährlichen Situationen führen können, hat der Arbeitgeber die Arbeitsmittel entsprechend den selbst ermittelten Fristen durch hierzu befähigte Personen überprüfen und erforderlichenfalls erproben zu lassen. (3) Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass Arbeitsmittel nach Instandsetzungsarbeiten, welche die Sicherheit der Arbeitsmittel beeinträchtigen können, durch befähigte Personen auf ihren sicheren Betrieb geprüft werden. § 11 Aufzeichnungen Der Arbeitgeber hat die Ergebnisse der Prüfungen aufzuzeichnen. Die Aufzeichnungen sind über einen angemessenen Zeitraum aufzubewahren, mindestens bis zur nächsten Prüfung. Notwendige Schritte zur Umsetzung der BetrSichV im Betrieb: 1) Erfassung aller Arbeitsmittel 2) Ermittlung der von dem Arbeitsmittel ausgehenden Gefährdung (Gefährdungsbeurteilung nach ArbSchG). Betrachtung und Beurteilung der Wechselwirkungen zu anderen Arbeitsmitteln, Arbeitsstoffen und der Arbeitsumgebung. 3) Maßnahmen festlegen, dass die Benutzung der Arbeitsmittel die ganze Lebensdauer gewährleistet ist. 4) Festlegung der notwendigen Prüfungen mit den dazugehörigen Prüffristen. 137 7 5) Bestimmung und Unterweisung geeigneter Personen, welche die Prüfungen durchführen können. 6) Überprüfung der Wirksamkeit der Maßnahmen. BGV A3 Unfallverhütungsvorschrift elektrischer Anlagen und Betriebsmittel [früher: BGV A2, VBG 4] Die Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften sind autonome Rechtsverordnungen. Sie werden nach einem bestimmten Verfahren bei den Berufsgenossenschaften erarbeitet, beschlossen, danach vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales genehmigt und durch Bekanntgabe im Bundesanzeiger rechtsverbindlich, sind also Rechtsvorschriften. Sie gelten nur für Unternehmen und Versicherte der Mitgliedsbetriebe der Berufsgenossenschaften. Wie aber einige Urteile, z. B. das bekannte Saarbrücker Urteil, aussagen, sind sie für alle gewerblich genutzten Anlagen und Geräte gültig. Die Anwendung und Durchführung der Unfallverhütungsvorschriften wird von den Berufsgenossenschaften überwacht, bei Nichtbefolgung drohen Sanktionen oder Haftung. Speziell für die Elektrotechnik gilt die Unfallverhütungsvorschrift BGV A3 Elektrische Anlagen und Betriebsmittel. Sie übernimmt Festlegungen aus DIN VDE und wertet sie dadurch rechtlich auf. 7 138 Tabelle 1A: Wiederholungsprüfungen ortsfester elektrischer Anlagen und Betriebsmittel Richtwerte für Prüffristen Art der Prüfung Prüfer Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel 4 Jahre auf ordnungsgemäßen Zustand Elektrofachkraft Elektrische Anlagen und ortsfeste Betriebsmittel in “Räumen und Anlagen besonderer Art“ (DIN VDE 0100, Gruppe 700) 1 Jahr auf ordnungsgemäßen Zustand Elektrofachkraft Schutzmaßnahmen mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in nichtstationären Anlagen 1 Monat auf Wirksamkeit Elektrofachkraft oder elektrotechnisch unterwiesene Person bei Verwendung geeigneter Mess- und Prüfgeräte Fehlerstrom-, Differenzstromund FehlerspannungsSchutzschalter – in stationären Anlagen – in nichtstationären Anlagen 6 Monate arbeitstäglich auf einwandfreie Funktion durch Betätigen der Prüfeinrichtung Benutzer Benutzer Anlage/Betriebsmittel Tabelle 1B: Richtwerte für Prüffristen ortsveränderlicher elektrischer Betriebsmittel Anlage/Betriebsmittel Prüffrist, Richt- und Maximalwerte – Ortsveränderliche Richtwert 6 Monate, elektrische Betriebsauf Baustellen mittel (soweit benutzt) 3 Monate. – Verlängerungs- und Geräteanschlussleitungen mit Steckvorrichtungen Wird bei den Prüfungen eine Fehlerquote < 2 % erreicht, kann die Prüffrist entsprechend verlängert werden. – Anschlussleitungen mit Steckern Auf Baustellen, in Fertigungsstätten und Werkstätten oder unter ähnlichen Bedingungen mindestens jährlich. – bewegliche Leitungen mit Steckern und Festanschluss In Büros oder unter ähnlichen Bedingungen mindestens alle zwei Jahre. Art der Prüfung Prüfer auf ordnungsgemäßen Zustand Elektrofachkraft, bei Verwendung geeigneter Prüfgeräte auch elektrotechnisch unterwiesene Person 7 139 Tabelle 1C: Prüfungen für Schutz- und Hilfsmittel und persönliche Schutzausrüstungen Prüfobjekt Prüffrist Art der Prüfung Prüfer Isolierende Schutzkleidung (soweit benutzt) vor jeder Benutzung auf augenfällige Mängel Benutzer 12 Monate, 6 Monate für isolierende Handschuhe auf Einhaltung der in den elektrotechnischen Regeln vorgegebenen Grenzwerte Elektrofachkraft Isolierte Werkzeuge, Kabelschneidgeräte; isolierende Schutzvorrichtungen und Betätigungs- und Erdungsstangen vor jeder Benutzung auf äußerlich erkennbare Schäden und Mängel Benutzer Spannungsprüfer, Phasenvergleicher vor jeder Benutzung auf einwandfreie Funktion Benutzer Spannungsprüfer, Phasenvergleicher und Spannungsprüfsysteme (kapazitive Anzeigesysteme) für Nennspannungen über 1 kV 6 Jahre auf Einhaltung der in den elektrotechnischen Regeln vorgegebenen Grenzwerte Elektrofachkraft Quelle: Tabelle 1A bis 1C: BGV A3 Ortsfeste Betriebsmittel sind fest angebrachte Betriebsmittel oder Betriebsmittel, die keine Tragevorrichtung haben und deren Masse (für Haushaltsgeräte 18 kg) so groß ist, dass sie nicht leicht bewegt werden können. Ortsveränderliche Betriebsmittel sind Betriebsmittel, die während des Betriebs bewegt werden oder die leicht von einem Platz zum anderen gebracht werden können, während sie an den Versorgungsstromkreis angeschlossen sind. 7 Stationäre Anlagen sind solche, die mit ihrer Umgebung fest verbunden sind, z.B. Installationen in Gebäuden, Baustellenwagen, Containern und auf Fahrzeugen. Nichtstationäre Anlagen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie entsprechend ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch nach dem Einsatz wieder abgebaut (zerlegt) und am neuen Einsatzort wieder aufgebaut (zusammengeschaltet) werden. Hierzu gehören z.B. Anlagen auf Bau- und Montagestellen (fliegende Bauten). 140 Übersicht der nationalen Bestimmungen In den folgenden nationalen Bestimmungen und Vorschriften sind entsprechende Prüfungen vorgeschrieben in den deutschen Unfallverhütungsvorschriften in den österreichischen Normen ÖVE/ÖNORM E 8001 / 8701-1 in den schweizerischen Niederspannungs-Installations-Verordnungen/Normen (NIV/NIN) Bestimmungen ORTSFESTE BETRIEBSMITTEL (ANLAGEN/INSTALLATIONEN) ORTSVERÄNDERLICHE BETRIEBSMITTEL (GERÄTE) DIN VDE 0100 Teil 610 DIN VDE 0105 Teil 1, 100 DIN VDE 0701 Teil 1 ÖVE E 8001-1 und ÖVE E 8001-6-61 ÖVE E 8001-6-62 ÖVE E 8701-1 NIV/NIN NIV/NIN Errichten von Betrieb von Starkstroman- Starkstromanlagen mit Nenn- lagen mit ortsspannungen festen elektribis 1000 V schen Geräten Prüfungen, Allgemeine Erstprüfungen Festlegungen; Wiederkehrende Prüfungen DIN VDE 0702 MEDIZINISCHELEKTRISCHE GERÄTE MASCHINEN DIN VDE 0751 Teil 1 DIN VDE 0113 EN 60204 EN 60204 EN 60204 Instandsetzung, WiederholungsÄnderung und prüfungen an Prüfung elektrischen elektrischer Geräten Geräte Wiederholungsprüfungen und Prüfungen vor der Inbetriebnahme von medizinischelektrischen Geräten oder Systemen Elektrische Ausrüstung von Maschinen Sicherheit von Maschinen 141 7 DIN VDE-Bestimmungen DIN VDE 0100, Teil 600 Errichten von Niederspannungsanlagen; Prüfungen DIN VDE 0105, Teil 1, Teil 100 Betrieb von elektrischen Anlagen DIN VDE 0701-0702 Prüfung nach Instandsetzung, Änderung elektrischer Geräte Wiederholungsprüfungen an elektrischen Geräten DIN VDE 0113 / EN 60204, Sicherheit von Maschinen Teil 1 Elektrische Ausrüstung von Maschinen Allgemeine Anforderungen 7 142 Übersicht weiterer „zur Zeit“ gültiger DIN VDE-Bestimmungen Einige der hier aufgeführten Normen sind im DIN VDE-Vorschriftenwerk als „Auswahl für das Elektroinstallateur-Handwerk“ abgedruckt. Die Auswahl wurde in Zusammenarbeit mit dem Zentralverband der Deutschen Elektrohandwerke (ZVEH) gestaltet. Sie enthält z.B.: • Leitsätze für sicherheitsgerechtes Gestalten technischer Erzeugnisse • DIN VDE-Bestimmungen für Errichtung und Betrieb von Starkstromanlagen bis 1000 V, für solche in medizinisch genutzten Räumen, von baulichen Anlagen für Menschenansammlungen, Leuchtröhrenanlagen und in explosionsgefährdeten Bereichen • Bestimmungen für die Strombelastbarkeit von Kabeln und Leitungen • Bestimmungen für elektrische Ausrüstung von Industriemaschinen • Bestimmungen für die Instandsetzung, Änderung und Prüfung elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke • Bestimmungen für die Errichtung und Betrieb von Fernmeldeanlagen • Bestimmungen für Blitzschutz- und Antennenanlagen Zusammen mit den einschlägigen DIN-Normen ist diese Auswahl Bestandteil der bundeseinheitlichen Werkstattausrüstung von Elektro-installationsbetrieben nach den Richtlinien des BundesInstallateurausschusses. 143 7 Bestimmung Bezeichnung VDE 0024 Satzung für das Prüf- und Zertifizierungswesen des Verbandes Deutscher Elektrotechniker (VDE) DIN VDE 0100 und DIN VDE 0100 g Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V, Änderungen zu DIN VDE 0100 DIN VDE 0100, Teil 410 Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 4-41 Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag DIN VDE 0100, Teil 444 Elektrische Anlagen von Gebäuden Schutz gegen elektromagnetische Störungen DIN VDE 0100, Teil 540 Errichten von Niederspannungsanlagen – Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Erdungsanlagen, Schutzleiter und Schutzpotenzialausgleichsleiter DIN VDE 0100, Teil 600 Errichten von Niederspannungsanlagen – Prüfungen DIN VDE 0100, Teil 710 Errichten von Niederspannungsanlagen Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art - Teil 710: Medizinisch genutzte Bereiche DIN VDE 0105, Teil 1, Teil 100 Betrieb von elektrischen Anlagen DIN VDE 0105, Teil 115 Besondere Festlegungen für landwirtschaftliche Betriebsstätten DIN VDE 0113, Teil 1/ DIN EN 60204, Teil 1 Sicherheit von Maschinen; Elektrische Ausrüstung von Maschinen DIN VDE 0128, Teil 1 Leuchtröhrengeräte und Leuchtröhrenanlagen mit einer Leerlaufspannung über 1 kV, aber nicht über 10 kV Allgemeine Anforderungen 7 144 Bestimmung Bezeichnung DIN VDE 0165, Teil 1 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche – Elektrische Anlagen für gefährdete Bereiche (ausgenommen Grubenbaue) DIN VDE 0185 Blitzschutzanlagen DIN VDE 0276, Teil 1000 Starkstromkabel - Strombelastbarkeit, Allgemeines; Umrechnungsfaktoren DIN VDE 0470, Teil 1 Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code) DIN VDE 0701-0702 Prüfung nach Instandsetzung, Änderung elektrischer Geräte – Wiederholungsprüfung elektrischer Geräte – Allgemeine Anforderungen für die elektrische Sicherheit DIN VDE 0800, Teil 1 Fernmeldetechnik - Allgemeine Begriffe, Anforderungen und Prüfungen DIN VDE 0800, Teil 2 Fernmeldetechnik - Erdung und Potenzialausgleich DIN VDE 0800, Teil 10 Fernmeldetechnik - Übergangsfestlegungen für Errichtung und Betrieb der Anlagen DIN VDE 0800, Teil 174-2 Informationstechnik - Installation von Kommunikationsverkabelung - Installationsplanung und -praktiken in Gebäuden DIN VDE 0855, Teil 1 Kabelnetze für Fernsehsignale, Tonsignale und interaktive Dienste – Sicherheitsanforderungen DIN EN 50160 Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen DIN EN 50173-1, Teil 1 Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 1: Allgemeine Anforderungen 7 145 Tabellen mit Werten zur Beurteilung von ÜberstromSchutzeinrichtungen, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs), Erdungswiderständen, Leiterquerschnitten. Die folgende Tabelle 2 gilt bei der Nennwechselspannung gegen geerdeten Leiter U0 von 230 V und 50 Hz für Abschaltströme Ia bei Abschaltzeiten 5 s und 0,4 s sowie maximale zulässige Schleifenimpedanzen Zs für die Nennströme In von • Niederspannungssicherungen nach DIN EN 60269-1 (VDE 0636-10) der Betriebsklasse gG • Leitungsschutzschalter nach DIN EN 60898-1 (VDE 0641-11) und DIN EN 60898-2 (VDE 0641-12) • Leistungsschalter nach DIN EN 60947-2 (VDE 0660-101) und DIN EN 60947-6-2 (VDE 0660-115) 7 146 Tabelle 2: TN-Systeme (Auszug aus DIN VDE 0100-600 : 2008-06 Tabelle NA.1) Sicherungseinsatz nach DIN EN 60269-1 (VDE 0636 Teil 10) der Betriebsklasse gG LS-Schalter DIN VDE 0641-11- (VDE 0641 Teil 11) und Leistungsschalterb) für die überschlägige Prüfung ta ≤ 0,4 s; ta ≤ 0,5s Die Kurzschlussauslösung erfolgt in der Regel in f ≤ 0,1 s Ina) A 2 4 6 10 16 20 25 32 35 40 50 63 80 100 125 160 Ia Zs Ia Zs (5 s) (5 s) (0,4 s) (0,4 s) A Ω A Ω 9,2 25,00 16 14,38 19 12,11 32 7,19 27 8,52 47 4,89 47 4,89 82 2,80 65 3,54 107 2,15 85 2,71 145 1,59 110 2,09 180 1,28 150 1,53 265 0,87 173 1,33 295 0,78 190 1,21 310 0,74 260 0,88 460 0,50 320 0,72 550 0,42 440 0,52 580 0,40 750 0,31 930 0,25 Ia = 5 In Zs (Charakt. B) Ia = 10 In Zs (Charakt. C) A Ω 30 50 80 100 125 160 175 200 250 315 7,67 4,60 2,88 2,30 1,84 1,44 1,31 1,15 0,92 0,73 A 20 40 60 100 160 200 250 320 350 400 500 630 Ia = 12 In Zs (Charakt. K) Ω 11,5 5,75 3,83 2,30 1,44 1,15 0,92 0,72 0,66 0,58 0,46 0,36 A 24 48 72 120 192 240 300 384 420 480 600 756 Ω 9,58 4,79 3,19 1,92 1,20 0,96 0,77 0,60 0,55 0,48 0,38 0,30 a) Nennstrom für Nennwechselspannung gegen geerdeten Leiter U0 von 230 V und 50 Hz. b) Für Leistungsschalter nach DIN EN 60947-2 (VDE 0660 Teil 101) sind die Werte für Ia als Vielfaches von In den jeweiligen Normen oder Herstellerkenlinien zu entnehmen und die Schleifenimpedanu Zs zu ermitteln, wobei für die Ermittlung der Schleifenimpedanz die in der Norm enthaltene Fehlergrenze von +20 % zu berücksichtigen ist. 7 147 Beispiel: Ermittlung der Schleifenimpedanz bei Leistungsschaltern: Erforderlicher Kurzschlussstrom für die unverzögerte Auslösung: 100 A Erhöhung um die Grenzabweichung + 20 % (von 100 A), also auf: 120 A Daraus folgt: Zs = U0 Ia = 230 V 120 A = 1,916 Ω Für die überschlägige Prüfung dürfen mit hinreichender Genauigkeit verwendet werden: • Ia = 5 In für LS-Schalter nach Normen der Reihe DIN VDE 0641-11 mit Charakteristik B • Ia =10 In für LS-Schalter nach Norm der Reihe DIN VDE 0641-11 mit Charakteristik C und Leistungsschalter nach DIN EN 60947-2 (VDE 0660 Teil 101) bei entsprechender Einstellung. • Ia = 12 In für Leistungsschalter nach DIN EN 60947-2 (VDE 0660 Teil 101) bei entsprechender Einstellung und LSSchalter Charakteristik K bis 63 A. 7 148 Tabelle 3: Bemessungsdifferenzstrom IΔN von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) nach DIN EN 61008 (VDE 0664 Teil 10) und DIN EN 61009 (VDE 0664 Teil 20) und maximal zulässiger Erdungswiderstand RA gemessen an den Körpern von Betriebsmitteln. (Auszug aus DIN VDE 0100 Teil 600; 2008-06 (Tabelle NA.3) Erdungswiderstand Maximal zulässiger Erdungswiderstand, gemessen an Körpern von Betriebsmitteln Bemessungsdifferenzstrom IΔN 10 mA 30 mA 100 mA 300 mA 500 mA 1A RA bei 5000 Ω 1666 Ω 500 Ω 166 Ω 100 Ω 50 Ω Diese Tabelle enthält theoretische Werte. Aufgrund der möglichen Schwankungen beim Erdungswiderstand sollten deutlich niedrigere Widerstände gemessen werden als in dieser Tabelle angegeben. Die Schwankungen zwischen trockenem und feuchtem Erdreich kann den fünfachen Wert ausmachen. Anmerkung: Im TT-System werden grundsätzlich von den VNB’s RCD/FI verlangt, da Schleifenwiderstände in der Praxis hier nicht erreicht werden. 7 149 8 - Produktinformation Empfehlungsliste für die Werkstattgrundausrüstung Fluke Meisterpaket 1654B: 1) Installationstester Fluke 1654B für Prüfungen nach DIN VDE 0100 2) Gerätetester Fluke 6500 mit Speicher für Prüfungen nach DIN VDE 0701-0702 3) Software Fluke DMS/COMPL für Messergebnisse nach DIN VDE 0100 und 0701-0702 4) Spannungsprüfer Fluke T140 5) Digitale Strommesszange Fluke 373 6) Multimeter Fluke 117 8 150 Fluke T100 Spannungsprüfer Fluke T100 • Spannungsprüfer zum Prüfen von Gleich- und Wechselspannungen mit Polaritätsanzeige • VDE geprüft und zugelassen nach den aktuellen Normen EN 61243-3 und DIN VDE 0682, T. 401 • Optische und akustische Durchgangsanzeige • Patentierter Drehfeldrichtungsanzeiger, keine „dritte Hand“ erforderlich • Einpolprüfung zur Phasenermittlung ohne Gegenpotenzial • Messstellenbeleuchtung • IP 65 – strahlwassergeschützt und staubdicht • Einfacher Batterietest zur Eigenfunktionsprüfung • Einzigartige Messstellenbeleuchtung für Arbeiten und schlechten Lichtverhältnissen Fluke T120 • Spannungsprüfer zum Prüfen von Gleich- und Wechselspannungen mit Polaritätsanzeige • VDE geprüft und zugelassen nach den aktuellen Normen EN 61243-3 und DIN VDE 0682, T. 401 • wie Fluke T100, jedoch mit LC-Display Spannungsprüfer Fluke T120 Fluke T140 • Spannungsprüfer zum Prüfen von Gleich- und Wechselspannungen mit Polaritätsanzeige • VDE geprüft und zugelassen nach den aktuellen Normen EN 61243-3 und DIN VDE 0682, T. 401 • wie Fluke T100, jedoch mit LC-Display • LC-Display mit Hintergrundbeleuchtung • Widerstandsmessbereich • Zuschaltbare Last Spannungsprüfer Fluke T140 8 151 Fluke 2AC VoltAlert Spannungstester Spannungstester Fluke 2AC • Spannungserkennung von 200 bis 1000 Volt Wechselspannung für eine Vielzahl von Anwendungen im gewerblichen, privaten und industriellen Bereich. • NEU! Immer aktiv ohne dass erst eingeschaltet werden muss. Die spezielle Schaltung mit niedriger Energieaufnahme verlängert die Batterielebensdauer und sorgt dafür, dass Ihr 2AC immer einsatzbereit ist. • NEU! Mit der „Battery Check“- Taste kann vor dem Einsatz überprüft werden, ob sich die Batterien in einem guten Zustand befinden. Fluke T5-600/T5-1000 Spannungs-, Durchgangs- und Stromtester Fluke T5-600 und T5-1000 Die Elektrotester T5 von Fluke ermöglichen Ihnen die Prüfung von Spannung, Durchgang und Strom mit einem einzigen kompaktenMessgerät. Sie brauchen nur die Messfunktion für Spannung, Widerstand oder Strom zu wählen - den Rest erledigt der Tester. Modell T5-600 eignet sich für Messungen bis 600 V AC/DC, Modell T5-1000 für Messungen bis 1000 V. Die Strommessfunktion mit feststehender Gabel auch als OpenJaw™ Technik bezeichnet - ermöglicht die Prüfung von Strömen bis 100 A, ohne dass der Stromkreis unterbrochen wird. Fluke 9062 8 Drehfeldanzeiger und Motordrehrichtungstester Fluke 9062 152 • Drei Geräte in Einem: 1. Drehfeldrichtungsanzeiger – Anzeige der 3 Phasen und der Drehfeldrichtung mit LED 2. Motordrehrichtungstester 3. Berührungslose Erkennung der Drehrichtung an geschlossenen Motoren • Schnelle Ermittlung der Phasenfolge im Drehstromnetz • Magnetfelderkennung zur Feststellung, ob ACMagnetventile beaufschlagt sind • Berührungslose Anzeige der Drehrichtung an laufenden Motoren, ideal, wenn die Motorwelle nicht sichtbar oder schwer zugänglich ist (z.B. Heizungsumwälzpumpen) Fluke 9062 Drehfeldanzeiger und Motordrehrichtungstester Fluke 9062 • Drei Geräte in Einem: 1. Drehfeldrichtungsanzeiger – Anzeige der 3 Phasen und der Drehfeldrichtung mit LED 2. Motordrehrichtungstester 3. Berührungslose Erkennung der Drehrichtung an geschlossenen Motoren • Schnelle Ermittlung der Phasenfolge im Drehstromnetz • Magnetfelderkennung zur Feststellung, ob ACMagnetventile beaufschlagt sind • Berührungslose Anzeige der Drehrichtung an laufenden Motoren, ideal, wenn die Motorwelle nicht sichtbar oder schwer zugänglich ist (z.B. Heizungsumwälzpumpen) Fluke 9040 • Anzeige der drei Phasen mit LCD • Anzeige der Drehfeldrichtung mit LCD • Schnelle Ermittlung der Phasenfolge im Drehstromnetz • Spannungs- und Frequenzbereich auch für Industrienetze geeignet • LC-Anzeige für guten Kontrast zum Ablesen bei sehr hellen Lichtverhältnissen (z. B. im Freien) Drehfeldrichtungsanzeiger Fluke 9040 Fluke 2042 Leitungssucher Fluke 2042 • Auffinden von Leitungen in der Wand, Leitungsunterbrechungen, Kurzschlüssen in Leitungen • Leitungsverfolgung im Erdreich • Auffinden von Sicherungen und Zuordnung zu Stromkreisen • Auffinden von versehentlich zugeputzten Steckund Verteilerdosen • Auffinden von Unterbrechungen und Kurzschlüssen in ungeschirmten Fußbodenheizungen • Verfolgen von metallischen Wasser- und Heizungsrohren • Leitungsverfolgung im Erdreich • Sicheres Lokalisieren durch Anzeige eines definierten Signals auf dem Empfänger 153 8 Fluke 233 Mit dem Fluke 233 Echteffektiv-Digitalmultimeter mit abnehmbarem Anzeige-Modul sind Sie auch in ungewöhnlichen Messsituationen äußerst flexibel. Platzieren Sie das abnehmbare Display dort, wo Sie es sehen können und das Messgerät an dem gewünschten Ort. Somit hat das umständliche Hantieren mit Leitungen und Gerät beim Versuch, an schwer erreichbare Stellen zu gelangen, ein Ende. Digitalmultimeter Fluke 233 Fluke 175 • Echt-Effektivwert (AC) für Strom und Spannungsmessung • 6000 Digit Anzeigeumfang • 0,15% Grundgenauigkeit (DC) • LC-Display mit analoger Balkenanzeige • Bereichsautomatik abschaltbar • Display Hold und Auto-hold • Frequenz- und Kapazitätsmessung • Widerstand; Durchgangs- und Diodenprüfung • Min-Max-Mittelwerterfassung • Filtermodus zur „Glättung“ sehr instabiler Signale • Batteriewechsel ohne Öffnung des Gehäuses Fluke 177 wie FLUKE 175 jedoch mit 0,09% Grundgen. (DC), Hintergrundbeleuchtung Fluke 179 wie FLUKE 175 jedoch mit 0,09% Grundgen. (DC), Hintergrundbeleuchtung, Temperaturmessung Digitalmultimeter Fluke 175 Digitalmultimeter Fluke 177 Digitalmultimeter Fluke 179 8 154 Fluke 365 Fluke Serie 370 – Neue innovative Stromzangenserie Mit unserer neuen Strommesszangen-Serie bieten wir innovative und nü tzliche Funktionen, die auch die anspruchsvollsten Anforderungen am Arbeitsplatz erfü llen. Mü ssen Sie oft Arbeiten in vollgestopften Schaltschränken durchfü hren? Fluke 365 bietet eine kleine abnehmbare Zange, während Sie vier andere Modelle mit der flexiblen Stromzange iFlex nutzen können, die Sie zwischen dicht gedrängten Kabeln hindurchfü hren oder um große Leiter legen können. Im Schaltschrank anschließen und an anderer Stelle Messwerte ablesen. Die Strommesszange 381 enthält ein abnehmbares Anzeige-Modul, das unkompliziert Fernablesungen ermöglicht. Alle sechs unserer neuen Strommesszangen verfü gen ü ber verbesserte Grundfunktionen wie beispielsweise eine große Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung, Echteffektivmessungen von Wechselspannungen und –strömen sowie ein langlebiges, robustes Gehäuse. Zusätzlich entsprechen fü nf unserer Modelle der Sicherheitsspezifikation CAT IV gemäß EN 61010-1. Kurz gesagt: Diese fü r Sie entwickelte, wahrhaft flexible Strommesszangen-Serie vereint Innovation und höchste Sicherheit. Unser Ziel ist es, Ihnen die Arbeit zu erleichtern. 8 155 Fluke 1654B Die Modelle 1654B, 1653B und 1652C bauen auf der Serie 1650 auf, die einen hervorragenden Ruf hinsichtlich Vielseitigkeit, Robustheit und einfacher Bedienung genießt. Sie wurden weiterentwickelt, um den Wunsch der Benutzer nach produktiveren Messgeräten besser erfüllen zu können. Folgende Funktionen sind neu bei diesen Installationstestern: • Schnelle Schleifenimpedanzmessung mit hohem Prüfstrom • Strom für die Prüfung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) – variabel einstellbar für benutzerdefinierte Einstellungen • Schnelle Prüfung von RCDs mittels Gut/SchlechtIndikatoren • Spannungsmessung wählbar zwischen L-N, L-PE und N-PE • „Zero-Adapter“ für die einfache Messleitungskompensation, als neues Zubehör erhältlich und in Standardlieferung enthalten • Prüfung von RCDs Typ B • Schleifen- und Leitungsimpedanzmessung mit höherer Auflösung (mΩ) • Erweiterter Speicher Fluke 6500 mit Speicher Automatischer Gerätetester für Prüfungen nach DIN VDE 0701-0702 • Integrierte alphanumerische Tastatur für schnelle Dateneingabe • Zusätzliche CompactFlash-Speicherkarte zur Speichererweiterung und für Backup-Datenspeicherung - für den Datenaustausch ist es ausreichend, wenn nur noch die Speicherkarte zur Auswertung zurückgebracht wird. • Voreingestellte automatische Prüfabläufe auswählbar für effizientes Arbeiten • Geeignet für elektrotechnisch unterwiesene Personen, da Gut/Schlecht-Aussagefunktion Gerätetester Fluke 6500 8 156 Fluke 43B Einphasiger Netz- und Stromversorgungsanalysator Fluke 43B Das perfekte Messgerät zum Aufspüren der Ursache von Stromversorgungsproblemen in einphasigen Systemen. Fluke 43B eignet sich optimal für die Diagnose und Fehlerbehebung bei Problemen mit der Stromversorgungsqualität und allgemeinen Geräteausfällen. Er kombiniert die Fähigkeiten eines Netz- und Stromversorgungsanalysators, eines 20-MHzOszilloskops, eines Multimeters und eines „papierlosen Schreibers“ in einem einzigen, bedienungsfreundlichen Instrument mit menügeführter Funktionsauswahl. Fluke 434/435 Dreiphasige Netz- und Stromversorgungsanalysatoren der Serie 430 Einfache und schnelle Messungen gemäß den Anforderungen von EN 61000 und EN 50160. Die dreiphasigen Netz- und Stromversorgungsanalysatoren Fluke 434 und 435 helfen Ihnen, Probleme in Energieverteilungsnetzen schon im Frühstadium zu erkennen, zu lokalisieren, zu verhindern und zu beheben. Diese bedienungsfreundlichen Handmessgeräte bieten zahlreiche innovative Funktionen, mit denen Sie eventuelle Probleme schneller und sicherer in den Griff bekommen können. • Sie können praktisch jeden Parameter des Energieversorgungssystems messen: Spannung, Strom, Frequenz, Leistung, Leistungsaufnahme (Energieverbrauch), Unsymmetrie und Flicker, Oberschwingungen und Zwischenharmonische. Sie erfassen Ereignisse wie Spannungseinbrüche und -erhöhungen, Transienten, Unterbrechungen und schnelle Spannungsänderungen. • AutoTrend: Kein Zeitverlust durch die Vorgabe der Aufzeichnungsparameter; alle Daten werden immer automatisch aufgezeichnet. Sie können die Trends mit Hilfe von Cursor-Messfunktionen und Zoom-Funktion analysieren, wobei die Aufzeichnung im Hintergrund fortgesetzt wird. • Vier Kanäle: Gleichzeitige Messung von Spannung und Strom auf allen drei Phasen und dem Neutralleiter. 8 157 Fluke 411D, 416D und 421D Laser-Entfernungsmesser Fluke Serie 400 Sie möchten die Entfernung zwischen zwei Messobjekten bestimmen? Sie müssen eine Abstandsformel berechnen? Dazu müssen Sie kein Bandmaß oder einen Maßstab lesen. Der Laser-Entfernungsmesser von Fluke übernimmt diese Aufgabe für Sie. Fluke stellt eine komplette Reihe von LaserEntfernungsmessern vor. Sie sind schnell, einfach anzuwenden und passen an jeden Werkzeuggürtel. Messungen bis zu 60 m mit dem 416D und 100 m mit dem 421D mit einer Ungenauigkeit von 1,5 mm. Fluke 51 II/52 II/53 IIB/54 IIB Thermometer der Serie 50 II Mobiler Einsatz mit Genauigkeit eines Laborgerätes. Die Thermometer Fluke 50 Serie II bieten eine schnelle Ansprechzeit und die Genauigkeit eines Laborgerätes (0,05% + 0,3 °C) in einem tragbaren Instrument. • Großes, hintergrundbeleuchtetes Doppel-Display zur Anzeige jeder Kombination von T1, T2 (nur 52 und 54), T1-T2 (nur 52 und 54) plus Funktionen MIN, MAX oder AVG (Mittelwert) • Relativzeit für MIN, MAX und AVG liefert einen Zeitbezug für bestimmte Ereignisse • Elektronische Offset-Funktion zur Verbesserung der Genauigkeit durch Kompensation von Thermoelement-Fehlern Fluke 566/568 Multifunktionsthermometer für berührungslose Infrarot- und Kontaktmessungen Vielseitige Messfunktionen, einfach einstellbar mit dem 3-Tasten-Bildschirmmenü (in sechs Sprachen wählbar) und auf dem Punktmatrix-Display schnell und sicher ablesbar. Mit nur wenigen Tastenbetätigungen kann der Benutzer schnell in erweiterten Funktionen navigieren und den Emissionsgrad einstellen, die Datenprotokollierung starten oder Alarme ein- und ausschalten. 8 Infrarot- und Kontaktthermometer Fluke 566 oder 568 158 Fluke Wärmebildkameras – Für Dienstleister und Instandhalter Fluke TiS, Ti9, Ti10, Ti10, Ti25, Ti27, Ti29 und Ti32 Inwiefern reduziert die Thermografie Kosten und Zeitaufwand? Eine Sammlung von Thermografie-Fallstudien und Anwendungsberichten finden Sie unter www.fluke.eu/ti. • Im Inneren von Schaltschränken und in Unterverteilungen: (Schaltanlagen, Bedienfelder, Steuerungen, Sicherungen, Transformatoren, Steckdosen, Beleuchtung, Leiter, Freileitungen, Antriebssteuerungen) • Motoren, Pumpen und mechanische Bauteile: (Elektromotoren und Generatoren, Pumpen, Kompressoren, Verdampfer, Lager, Kupplungen, Getriebe, Dichtungen, Riemen, Rollen, Trennschalter) • Prozesse: (Tanks und Behälter, Rohrleitungen, Ventile und Abscheider, Reaktoren, Isolierung) • Heizung/Lü ftung/Klima: (Klimaanlagen, Heizungen, Luftaufbereitung, Kü hlanlagen) • Energieverteilung/Versorgungsunternehmen: (Transformatoren, Stromschienen, Isolatoren, Fernleitungen, andere Freileitungen, Anschlü sse, Trennschalter, Kondensatorgruppen) 8 159 Fluke Wärmebildkameras – Für die Gebäudediagnose Fluke TiS, TiRx, TiR, TiR1, TiR27, TiR29 und TiR32 Inwiefern reduziert die Thermografie Kosten und Zeitaufwand? Eine Sammlung von Thermografie-Fallstudien und Anwendungsberichten finden Sie unter www.fluke.eu/ti. • Verringerung des Energieverbrauchs: – (Erfassung von Luftlecks aufgrund von unsachgemäß installierten oder verschlissenen Dichtungen an Fenstern und Tü ren – Überprü fung von mangelhafter, beschädigter oder unsachgemäß installierter Isolierung • Lokalisierung von eindringender Feuchtigkeit und möglichem Schimmel • Verlängerung der Lebensdauer von Dächern durch Erkennung und Behebung von Lecks • Lokalisierung von beschädigten oder undichten Bauteilen der Klimatechnik (Klimaanlagen, Heizungen, Luftaufbereitung, Kü hlanlagen) 8 160 Fluke 725 Multifunktions-Prozesskalibrator 725 Elektrische Größen, Temperatur und Druck. Fluke 725 ist ein vielseitiger, bedienungsfreundlicher Feldkalibrator. Mit den Mess- und Geberfunktionen können Sie praktisch alle Parameter messen und kalibrieren. • Extrem kompakt und schlank - dadurch besonders leicht zu transportieren • Robustes, zuverlässiges Design widersteht auch den rauen Umgebungsbedingungen vor Ort • Von der übersichtlichen Anzeige für Messen/ Geben können Eingangs- und Ausgangswerte gleichzeitig abgelesen werden • Messen von Spannung, mA, Widerstandsthermometern (RTDs), Thermoelementen, Frequenz, Widerstand und Druck • Geben/Simulieren von Spannung, mA, Thermoelementen, RTDs, Frequenz, Widerstand und Druck • Gleichzeitiges Geben und Messen zum Kalibrieren von Transmittern • Messen/Geben von Druck mit einem der 29 Druckmodule der Serie Fluke 700P • Geben von mA mit gleichzeitiger Druckmessung zur Durchführung von Ventil- und I/p-Tests • Unterstützt Durchflussmesser-Prüfung mit Frequenz- und CPM-Funktionen (Counts pro Minute) • Durchführen von schnellen Linearitätsprüfungen mit autom. Stufen- und Rampenfunktionen Fluke 741B/743B/744 Dokumentierende Prozesskalibratoren der Serie 740B Die dokumentierenden Prozesskalibratoren der Serie 740B lösen fast alle Aufgaben der Kalibrierung und Fehlersuche im Bereich der Prozesssteuerung. • Kalibrierung von Temperatur, Druck, Spannung, Strom, Widerstand und Frequenz • Gleichzeitiges Messen und Geben • Automatische Erfassung von Kalibrierergebnissen • Dokumentation von Prozeduren und Ergebnissen, um den Anforderungen von ISO 9000, FDA, ISO TS/16949, AQAP und anderen Richtlinien zu entsprechen • Messen/Simulieren von elf Thermoelement- und acht Widerstandsthermometertypen 161 8 Fluke ScopeMeter® Serie 190II ScopeMeter® der Serie 190 II Messen Sie jetzt in Bereichen, in denen Oszilloskope bisher nicht einsetzbar waren. Die neuen Fluke ScopeMeter® der Serie 190 II vereinen ein bislang unerreichtes Maß an Leistung mit Robustheit und Portabilität. Und es sind die ersten tragbaren Zwei- und VierkanalOszilloskope mit der Sicherheitsspezifikation CAT III 1000 V/CAT IV 600 V. Zur Auswahl stehen Modelle mit 60, 100 oder 200 MHz Bandbreite, alle mit Echtzeit-Abtastraten bis 2,5 GS/s und einer Auflösung von 400 ps, damit auch schnelle Rausch- und andere Störsignale aufgezeichnet werden können. Alle Modelle verfügen über einen tiefen Speicher mit bis zu 10.000 Abtastwerten pro Kanal, sodass Sie auch sehr kleine Teile der Signalform detailliert untersuchen können. Dank der Schutzart IP 51 sind sie außerdem gegen Staub, Tropfwasser, Feuchtigkeit und große Temperaturschwankungen geschützt. HandheldTestwerkzeuge der Fluke ScopeMeter-Serie sind akkubetrieben und somit die idealen Begleiter für Serviceprofis im Feld. Fluke 123/124/125 Drei Messgeräte in Einem. Die kompakten ScopeMeter der Serie 120 sind robuste Geräte für die Fehlersuche in industriellen Anlagen und Systemen. Wahrhaft faszinierende Geräte, die ein Oszilloskop, ein Multimeter und einen „papierlosen“ Schreiber in einem einzigen, preisgünstigen und bedienungsfreundlichen Instrument vereinen. Sie eignen sich für Messungen an Maschinen, Instrumenten, Regelkreisen und Stromversorgungssystemen. 8 Industrie ScopeMeterTM Serie 120 162 9 – Begriffserklärung Ω SI-Einheitenzeichen für Widerstand (Ohm). Die Einheit Ohm ist benannt nach dem Physiker Georg Simon Ohm (1789-1854). Vielfache der Einheit: kΩ = Kiloohm = 103 Ω, MΩ = Megaohm = 106 Ω, GΩ = Gigaohm = 109 Ω, TΩ = Teraohm = 1012 Ω Teile der Einheit: mΩ = Milliohm = 10-3 Ω, µΩ = Mikroohm = 10-6 Ω A SI-Einheitenzeichen für elektrische Wechsel- oder Gleichströme (Ampere). Ampere ist benannt nach dem französischen Physiker André Ampère (1735-1836). Vielfache der Einheit: kA = Kiloampere = 103 A, MA = Megaampere = 106 A Teile der Einheit: mA = Milliampere = 10-3 A, µA = Mikroampere = 10-6 A, nA = Nanoampere = 10-9 A Ableitstrom Der Ableitstrom, auch Leckstrom genannt, ist ein Strom, der über die Isolation eines Prüflings abfließt. Dieser kann entweder über das Gehäuse und den PE oder über zusätzliche Erdanschlüsse (z.B. Antennenanschluss, Wasseranschluss) eines Prüflings abfließen. Absolutdruck Die Messung des Absolutdrucks bezieht sich auf den Drucknullpunkt (absolutes Vakuum). Ableitstrom vom Anwendungsteil Strom der von Netzteilen und berührbaren leitfähigen Teilen zu den Anwendungsteilen fließt Ableitstrom vom Anwendungsteil – Ersatzmessung Ableitstrom welcher durch das Messverfahren Ersatzmessung ermittelt wurde, (frühere Bezeichnung Ersatz-Patientenableitstrom) Ableitstrom vom Anwendungsteil – Netzspannung am Anwendungsteil Ableitstrom welcher durch das Anlegen einer Hilfsspannung zwischen Netzschutzleiter (und Gehäuseteile) gegen Anwendungsteile ermittelt wurde, (frühere Bezeichnung Patientenableitstrom-Netzspannung am Anwendungsteil) Anwendungsteil Teil des ME-Gerätes das bestimmungsgemäß in Kontakt mit dem Patienten kommt Berührungsspannung Diejenige Spannung, die zwischen gleichzeitig berührbaren Teilen während eines Isolationsfehlers auftreten kann. Grenzwert nach DIN VDE 0100 Teil 410 ist max. 50 V. 163 9 Berührungsstrom Eine Strommessung von leitfähigen Teilen eines Prüflings gegen Erde, Grenzwert nach DIN VDE 0701-0702 ist 0,5 mA, die Messung kann entweder direkt, mit dem Differenzstromverfahren oder mit dem Ersatz-Ableitstromverfahren durchgeführt werden. Die Berührungsstrommessung wird bei Geräten der Schutzklasse II mit berührbaren leitfähigen Teilen oder auch bei Geräten der Schutzklasse I, welche berührbare leitfähige Teile besitzen, die nicht mit PE verbunden sind, durchgeführt. Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Durch die seit dem 03.10.2002 gültige Betriebssicherheitsverordnung erfolgte eine Neuregelung der Bereitstellung, der Benutzung und des Betriebs von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftiger Anlagen. In dieser Bestimmung werden die in verschiedenen Rechtsverordnungen verstreuten Anforderungen zusammengefasst. Die Betriebssicherheitsverordnung basiert auf den Forderungen bzw. ist die Umsetzung von EU-Richtlinien (Europäisches Recht). Bezugserde Unter Bezugserde versteht man die „neutrale Erde“. Bezugserde ist der Bereich, der außerhalb des Einflussbereiches eines Erders liegt. Liegen zwei beliebige Punkte im neutralen Bereich, wird durch einen Erdungsstrom kein merklicher Spannungsfall verursacht. BG Berufsgenossenschaft BGV Berufsgenossenschaftliche Vorschriften (bisherige Bezeichnung: VBG) BGV A3 [früher BGV A2 bzw. VBG 4] Unfallverhütungsvorschriften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel der Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik CEN Europäisches Komitee für Normung CENELEC Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung cos ϕ Auch Leistungsfaktor genannt, bezeichnet man als das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung Crestfaktor Auch „Scheitelfaktor“ genannt, gibt das Verhältnis zwischen Scheitelwert und Effektivwert eines Stromes oder einer Spannung an. Wird der Crestfaktor eingehalten, so ist keine zusätzliche Beeinträchtigung der Messgenauigkeit zu erwarten. Cu-Kabel Kupferkabel Differenzdruck Messgeräte oder Kalibratoren für Differenzdruck verfügen über einen Eingang für niedrigeren Druck (Low) und höheren Druck (High). Gemessen wird die Differenz aus beiden Drücken. 9 164 Differenzstrom Dies ist nach DIN VDE 0701-0702 ein Messverfahren zur Bestimmung des Schutzleiteroder Berührungsstromes. Dieser wird durch eine Summen-Strommessung aller aktiver Leiter (L1-L2-L3-N) eines Prüflings ermittelt. Hiermit kann der gesamte Ableitstrom eines Prüflings erfasst werden. Diese Messung muss angewandt werden, wenn der Prüfling zusätzliche Erdanschlüsse hat oder nicht isoliert aufgestellt werden kann. DIN Deutsches Institut für Normung e.V. DKE Deutsche elektrotechn. Kommission im DIN und VDE Drucktransmitter (p/I - Umformer) Wandeln einen Druck am Eingang in ein Stromschleifen-, Spannungs- oder Feldbussignal. Dieses ist einer der am häufigsten in der Prozessindustrie eingesetzten Transmitter-Typen. Echt-Effektivwertmessung Wird auch als True RMS oder quadratischer Mittelwert bezeichnet. Darunter versteht man den Wert eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung, der die gleiche Leistung (Wärme) am gleichen Widerstandswert erbringt, wie ein ebenso großer Gleichstrom oder eine ebenso große Gleichspannung. Das Wort True RMS ist eigentlich ein Modewort. Mathematisch richtig ist nur die Bezeichung r.m.s.-root mean square. Es gibt nur einen mathematisch richtigen Effektivwert. Bei Messgeräten, z.B. digitalen Multimetern, hat sich die Bezeichnung TRMS im Volksmund eingebürgert. Bei der Angabe TRMS muss in der Regel der Crestfaktor in den technischen Daten mit angegeben werden. EMV Elektro-Magnetische Verträglichkeit Erder Unter Erder versteht man einen Leiter, der in die Erde oder Beton eingebettet ist und mit ihr in leitender Verbindung oder großflächig mit Erde in Berührung steht. Ersatz-Ableitstrom Dies ist nach DIN VDE 0701-0702 ein alternatives Messverfahren zur Bestimmung des Schutzleiter oder Berührungsstromes. Bei Geräten mit Heizelementen der Schutzklasse I ist dies eine Ersatzmessung für die Isolationsmessung. Diese kann angewendet werden, falls die geforderten Isolationswerte nicht erreicht werden. Bei diesem Messverfahren wird ohne Netzspannung der Ableitstrom ermittelt, welcher über den Schutzleiter oder ein berührbares Teil abfließt. Ersatz-Geräteableitstrom Geräteableitstrom welcher durch das Messverfahren Ersatzmessung ermittelt wurde, (neue Bezeichnung laut DIN VDE 0751-1 Ausgabe 2008-08: Geräteableitstrom-Ersatzmessung) Ersatz-Patientenableitstrom Patientenableitstrom welcher durch das Messverfahren Ersatzmessung ermittelt wurde, (neue Bezeichnung laut DIN VDE 0751-1 Ausgabe 2008-08: Ableitstrom vom Anwendungsteil-Ersatzmessung) Ex-Schutz Explosionsschutz 165 9 Fehlerspannungsschutzschalter Auch FU-Schutzschalter genannt, soll das Bestehenbleiben zu hoher Berührungsspannungen verhindern. FU’s finden in Neuinstallationen zunehmend keinen Einsatz mehr. Es werden FI-Schutzschalter verwendet bzw. eingebaut. Neue Bezeichnung für FI = RCD. Fehlerstrom Der Strom, der durch einen Isolationsfehler zum Fließen kommt. FELV Functional Extra Low Voltage (Funktionskleinspannung ohne sichere Trennung). Stromquelle nach DIN VDE 0100-410 mit einer Spannung, <50 V AC bzw. <120 V DC welche nicht die Anforderungen für SELV und PELV bezüglich sicherer Trennung und Basisisolierung erfüllt. Erdungen und Verbindungen der FELV-Stromkreise mit Schutzleitern sind zulässig. Gehäuse der Betriebsmittel müssen Basisschutz (gegen direktes Berühren) erfüllen und mit dem Schutzleiter der Primärseite verbunden sein. Formfaktor Der Formfaktor gibt das Verhältnis zwischen Effektivwert und Gleichrichtwert eines Stromes oder einer Spannung an. Bei sinusförmigen oder zweiweggleichgerichteten Spannungen oder Strömen ist das Verhältnis 1,1107. Wenn man den Formfaktor kennt, kann man aus einem gemessenen Gleichrichtwert, der oft von einem Drehspulmessgerät oder einem Multimeter stammt, den Effektivwert errechnen. Geräteableitstrom Strom der von Netzteilen über den Schutzleiter sowie über berührbare leitfähige Teile des Gehäuses und Anwendungsteilen zur Erde fließt. Geräteableitstrom – Ersatzmessung Geräteableitstrom, welcher durch das Messverfahren Ersatzmessung ermittelt wurde. (frühere Bezeichnung Ersatz-Geräteableitstrom) Hz SI-Einheitenzeichen für Frequenz. Die Einheit ist benannt nach dem Physiker Heinrich Hertz (1857-1894). Vielfache der Einheit: kHz = Kilohertz = 103 Hz, MHz = Megahertz = 106 Hz, GHz = Gigahertz 109 Hz ISO International Organization for Standardization Isolationsmessung Die Bestimmung des Isolationsvermögens von Leitern untereinander oder gegen Schutzleiter mit Hilfe einer Prüfspannung (Messgleichspannung). Dazu wird üblicherweise eine Prüfspannung von 500 V DC benutzt. Die Grenzwerte sind unterschiedlich, siehe Praxistipps. IT-System Netzform, bei der keine direkte Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen besteht. Die Körper der elektrischen Anlage müssen geerdet sein. Der Fehlerstrom beim Auftreten nur eines Körper- oder Erdschlusses ist niedrig, eine Abschaltung ist nicht erforderlich. Es müssen jedoch Maßnahmen getroffen werden, um bei Auftreten eines weiteren Fehlers Gefahren zu vermeiden. 9 166 LAN Local Area Network. Eine Anordnung von Computern, die lokal (örtlich, z.B. in einem Haus) miteinander verbunden (vernetzt) sind, mit dem Zweck des Datenaustausches. Im Gegensatz dazu steht das WAN = wide area network (Computerverbund über Grundstücksgrenzen hinaus). LCD Liquid Crystal Display (Flüssigkristallanzeige) LD Laser Diode LED Lumineszenz Emitting Diode (Leuchtdiode) LWL Lichtwellenleiter ME-Gerät (medizinisches elektrisches Gerät) Elektrisches Gerät, dass einen Anwendungsteil hat oder Energie vom/zum Patienten überträgt, und einen der der folgenden Zwecke erfüllt: - Diagnose, Behandlung, Überwachung eines Patienten - Kompensation oder Linderung einer Krankheit, Verletzung oder Behinderung Messkategorie siehe Seite 101 N Neutral-Leiter (früher MP genannt) OTDR Optical Time Domain Reflectometer (optisches Laufzeitmessgerät) Netzimpedanz Ist die Summe der Impedanzen (Scheinwiderstände) in einer Stromschleife, bestehend aus der Impedanz der Stromquelle, der Impedanz des Außenleiters von einem Pol der Stromquelle bis zur Messstelle und der Impedanz der Rückleitung (Neutralleiter) von der Messstelle bis zum anderen Pol der Stromquelle. Patientenableitstrom Strom der von den Patientenanschlüssen über den Patienten zur Erde fließt, oder durch eine ungewollte Fremdspannung am Patienten verursacht wird und über die Patientenanschlüsse eine Anwendungsteils Typ F zur Erde fließt Patientenableitstrom – Netzspannung am Anwendungsteil Patientenableitstrom welcher durch das Anlegen einer Hilfsspannung zwischen Netzschutzleiter (und Gehäuseteile) gegen Anwendungsteile ermittelt wurde, (neue Bezeichnung laut DIN VDE 0751-1 Ausgabe 2008-08: Ableitstrom vom Anwendungsteil-Netzspannung am Anwendungsteil) Patientenumgebung Bereich in welchem eine Verbindung bzw. Berührung zwischen einem ME-Gerät und dem Patienten oder über andere Personen zum Patienten möglich ist 167 9 PE-Leiter Protective Earth-Leiter (Schutzleiter) PELV Protective Extra Low Voltage (Funktionskleinspannung). Stromquelle nach DIN VDE 0100, Teil 410. Z.B.: Stromkreise und Körper dürfen geerdet sein. PELV-Stecker dürfen nicht in SELV-Steckdosen eingeführt werden. Potenzialausgleich (Potenzialausgleichsschiene) Verbindet zentral leitfähige Teile wie z.B. metallene Rohrsysteme, Hauptpotenzialausgleichsleiter, Hauptschutzleiter, Haupterdungsleiter, Fundamenterder, Blitzschutzerder, Erder von Antennen und Fernmeldeanlagen, Metallkonstruktionen, Anlagen und Gerüste. psi Amerikanische Druckeinheit. psi=Pounds per Square Inch, 1 psi = 0,06895 bar = 6,895 kPa. Folgende Bezeichnungen zeigen schon die Art des Drucks: psi oder psiG= psi Gage = Relativdruck, psiA= psi Absolutdruck (in Relation zum absoluten Vakuum), psiD= psi Differenzdruck. Relativdruck Druck bezogen auf den Umgebungsluftdruck (atmosphärischen Druck). Entspricht dem Absolutdruck abzüglich dem atmosphärischen Druck. Schleifenimpedanz (Impedanz einer Fehlerschleife) Ist die Summe der Impedanzen (Scheinwiderstände) in einer Stromschleife, bestehend aus der Impedanz der Stromquelle, der Impedanz des Außenleiters von einem Pol der Stromquelle bis zur Messstelle und der Impedanz der Rückleitung (z.B. Schutzleiter, Erder und Erde) von der Messstelle bis zum anderen Pol der Stromquelle. Schutzarten Bei elektronischen Mess- und Prüfgeräten und anderen Betriebsmitteln wird der Schutz gegen Fremdkörper (Schmutz) und gegen Wasser durch zwei Ziffern hinter dem Kurzzeichen IPxx angegeben. Die erste Ziffer kann von 0 bis 6 reichen. Sie gibt den Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern an. 0 bedeutet keinen Schutz, 6 bedeutet Schutz gegen Staubeintritt. Die zweite Ziffer kann von 0 bis 8 reichen. Sie gibt den Schutz gegen das Eindringen von Wasser an. 0 bedeutet keinen Schutz, 8 bedeutet Schutz gegen Wassereintritt beim Untertauchen. Schutzklassen Schutzklasse I: Geräte mit Schutzleiter, Schutz mittels Schutzleiter Schutzklasse II: Geräte ohne Schutzleiter, Schutz mittels Schutzisolierung Schutzklasse III: Schutz mittels Schutzkleinspannung Schutzleiterstrom Dies ist ein Teil des Ableitstroms eines Prüflings der im Schutzleiter (PE) zurückfließt. Grenzwert nach DIN VDE 0701-0702 ist 3,5 mA. Ermittelt wird der Schutzleiterstrom entweder durch eine direkte Strommessung im Schutzleiter eines Prüflings, dem Ersatz-Ableitstromverfahren odermit dem Differenzstromverfahren. Die direkte Messung kann ange- 9 168 wandt werden, wenn der Prüfling keine zusätzliche Erdanschlüsse hat oder isoliert aufgestellt werden kann. SELV Safety Extra Low Voltage (Schutzkleinspannung). Stromquelle nach DIN VDE 0100, Teil 410. Z.B. Stromkreise und Körper dürfen nicht geerdet sein. SELV-Steckdosen dürfen keine Schutzkontakte haben. SELV-Stecker dürfen nicht in PELV-Steckdosen eingeführt werden. Statischer Druck Der Druck im ruhenden Medium an einem beliebigen Punkt innerhalb des Systems. Strom-Druck-Umformer (I/p-Transmitter) Umformer, der einen Strom in einen Druck umformt. In Prozessanlagen sehr häufig eingesetzter Umformer. Eine typische Prozessanlage enthält oft einige hundert I/p-Transmitter. Spezifischer Erdwiderstand Ist der spezifische Widerstand der Erde. Er wird in Ωm angegeben. Er stellt den Widerstand eines Erdwürfels von 1 m Kantenlänge zwischen zwei gegenüberliegenden Würfelflächen dar. TÜV Technischer Überwachungs-Verein UVV Unfall-Verhütungs-Vorschriften V SI-Einheitenzeichen für elektrische Wechsel- oder Gleichspannungen (Volt). Volt ist benannt nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta (1745-1827). Vielfache der Einheit: kV = Kilovolt = 103 V, MV = Megavolt = 106 V. Teile der Einheit: mV = Millivolt = 10-3 V, µV = Mikrovolt = 10-6 V, nV = Nanovolt = 10-9 V VBG Vorschriftenwerk der Berufsgenossenschaften. Neue Bezeichnung: BGV (Berufsgenossenschaftliche Vorschriften) VDE Verband Deutscher Elektrotechniker VDI Verein Deutscher Ingenieure VNB Verteilungsnetzbetreiber (alte Bezeichnung EVU) W SI-Einheitenzeichen für Leistung. Die Einheit Watt ist benannt nach dem Erfinder James Watt (1763-1819). Vielfache der Einheit: kW = Kilowatt = 103 W, MW = Megawatt = 106 W. Teile der Einheit: mW = Milliwatt = 10-3 W, µW = Mikrowatt = 10-6 W. ZVEH Zentralverband der Dt. Elektrohandwerke e.V. ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronik-Industrie 169 9 Messkategorien Für Messkategorie wurde in der früheren Ausgabe der DIN VDE 0411-1:1994 der Begriff Überspannungskategorie verwendet. (ehemals CAT I) Nicht zum direkten Anschluss an Netzspannung (Batteriestromkreise, Sekundärstromkreise, Stromkreise mit getrennter Stromversorgung). Messkategorie II Die Messkategorie II ist gültig für elektrische Betriebsmittel, in denen keine Blitzspannungen berücksichtigt werden müssen, aber durch Schaltvorgänge Überspannungen entstehen könnten. Betriebsmittel dieser Kategorie sind z.B. elektrische Betriebsmittel zwischen Gerät und Steckdose, innerhalb elektrischer Geräte ohne Eingangstrafo (z.B. Haushaltsgeräte). Messkategorie III Die Messkategorie III beinhaltet zusätzlich zur Kategorie II elektrische Betriebsmittel, an die besondere Anforderungen bezüglich Sicherheit und Verfügbarkeit gestellt werden. Beispiele: Hausinstallationen, Schutzeinrichtungen, Steckdosen, Schalter... . Messkategorie IV Elektrische Betriebsmittel, bei denen auch Blitzeinwirkungen berücksichtigt werden müssen, zählen zur Kategorie IV. Dazu gehören z.B. Anschluss an Freileitungen, Erdkabel zu Wasserpumpen... . Messkreiskategorien III II IV Zuführung der Versorgungskabel Zähler Nebengebäude Zähler SC Freib urg Zuführung der Versorgungskabel 1.FC Köln Erdkabel DJK Heuweiler Zuführung der Versorgungskabel Nebengebäude Transformator Zähler Erdkabel (CAT I) Nicht zum direkten Anschluss an Netzspannung 9 170 CAT II elektrische Betriebsmittel zwischen Gerät und Steckdose innerhalb elektrischer Geräte ohne Eingangstrafo (Haushaltsgeräte) CAT III CAT IV Hausinstallationen Schutzeinrichtungen, Steckdosen, Schalter.... Anschluss an Freileitungen, Erdkabel zu Wasserpumpen,... Fluke Website Vollständige und einfach zugängliche Informationen Die vollständigste und detaillierteste Quelle für Informationen über Produkte und Dienstleistungen von Fluke, einschließlich: • Produktinformationen • virtueller Produktdemonstrationen • ausführlicher technischer Daten • Anwendungsberichten • Produkthandbüchern • Informationen zum Service • Neuigkeiten • Aktionen • Preisen • Verkaufsinformationen • Standorten von Distributoren und Vertriebspartnern Schnell Informationen finden Um schnell weitere Informationen zu Fluke Produkten zu finden, nutzen Sie das Feld „Suche auf Fluke“ unten rechts auf unserer Website. Sie brauchen hier nur die Modellnummer einzugeben. www.fluke.de www.fluke.at www.fluke.ch Weltweit: www.fluke.com 171 9 Elektronisches Kundenmagazin e-Test-it! ist Flukes Kundenmagazin für professionelle Nutzer von Testgeräten. Es erscheint in elektronischer Form 6 Mal im Jahr. Sie werden informiert über: • Neue Produkte von Fluke • Neue Aktionen und Werbekampagnen von Fluke • Wie Sie mehr aus Ihren Fluke Messgeräten machen können • Wie Sie Fluke Messgeräte noch besser für Ihre Anwendung einsetzen können • Exklusive Angebote, Werbeaktionen und Rabatte auf Waren von Fluke • Exklusive Angebote für Vorführgeräte von Fluke. e-Test-it! ist kostenlos. Sollten Sie irgendwann einmal e-Test-it! nicht mehr zugeschickt bekommen wollen, können Sie das Abonnement mit einem einfachen Mausklick kündigen. e-Test-it! nimmt nicht viel Speicherplatz in Anspruch (etwa 12 kB), blockiert nicht Ihre Mailbox und kann schnell heruntergeladen werden. © Copyright 2011, Fluke Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland. 5. Auflage 07/2011 Pub_ID: 10929_ger · PFDPM0000007-04 9 172 Dort messen – hier ablesen? Ab sofort beides! Messfibel App von Fluke Fluke 233 – Das erste Digitalmultimeter der Welt mit abnehmbarem Anzeige-Modul Ab sofort erhältlich unter www.fluke.de/messfibel für Österreich: www.fluke.at/messfibel und für die Schweiz unter www.fluke.ch/messfibel. Das neue Fluke 233 verändert die Welt der Digitalmultimeter: Mit seinem abnehmbaren Anzeige-Modul sind Sie in allen Messsituationen äußerst flexibel – auch in schwer zugänglichen oder gar gefährlichen Bereichen. Ihre Vorteile • Durch den automatischen Update-Service bleiben Sie immer auf dem Laufenden (z.B. DIN VDE Bestimmungen) • In der App sind komplette Fachberichte und Videos integriert Für Apple und Android. Fluke Deutschland GmbH In den Engematten 14 · 79286 Glottertal Tel.: +49 (0) 69 222 22 02 00 Fax: +49 (0) 69 222 22 02 01 Internet: www.fluke.de · E-Mail: [email protected] Techn. Beratung: Tel.: 07684/8009-545 oder 0900/1358533*) E-Mail: [email protected] Fluke Vertriebsgesellschaft mbH Das Wichtigste für den Elektropraktiker aus: Mariahilfer Straße 123 · 1060 Wien Tel.: +43 1 928 95 00 Fax: +43 1 928 95 01 Internet: www.fluke.at · E-Mail: [email protected] Betriebssicherheitsverordnung, DIN VDE und ÖNORM/ÖVE Fluke (Switzerland) GmbH Grindelstrasse 5 · 8304 Wallisellen Tel.: +41 44 580 75 00 Fax: +41 44 580 75 01 Internet: www.fluke.ch · E-Mail: [email protected] NEU – Wissen zu Thermografie Für die Gebäudediagnose sowie zu elektrischen und industriellen Anwendungen Jetzt als App verfügbar Fluke. D amit Ihre Welt intakt bleibt. © Copyright 2011, Fluke Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland. Änderungen vorbehalten. Dieses Werk ist gratis. Pub_ID: 10929_ger · Rev. 05 PFDPM0000007-04 · 07/11 · 5. 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