Eine Sicherung ist nur eine Sicherung. Richtig? Wir wissen, dass eine Sicherung sich öffnet, wenn eine bestimmte Stromstärke überschritten wird. Dies schützt uns vor Stromschlägen und Bränden, die durch überhitzte Leitungen ausgelöst werden. Einige Sicherungen schützen uns jedoch vor einer noch viel größeren Gefahr. In diesem Artikel werden die versteckten Gefahren bei der Durchführung von Spannungs- und Strommessungen mit einem Prüfgerät erläutert, das nicht über die im Prüfgerät vorgesehene Sicherung verfügt – Gefahren, die zu schweren Verbrennungen und möglicherweise sogar zum Tod führen können.
Warum braucht ein Prüfgerät Sicherungen?
Es gibt eine Vielzahl von Prüfgeräten auf dem Markt, von einfachen Spannungsprüfern bis hin zu hochentwickelten Digitalmultimetern (DMMs). Tester, die Spannungsmessungen vornehmen, haben eine hohe Eingangsimpedanz, die einen Überstromzustand unwahrscheinlich macht. Daher sind die Spannungsmesseingänge im Allgemeinen nicht mit einem Sicherungsschutz, sondern mit einem Überspannungsschutz ausgestattet. Wenn dasselbe Prüfgerät jedoch auch für die Strommessung ausgelegt ist, ist eine Sicherung erforderlich. Strommesseingänge verwenden in der Regel einen einfachen Shunt, durch den der gemessene Strom fließt. Der Widerstand dieses Nebenschlusses liegt in der Größenordnung von 0,01 Ohm. Nimmt man den Widerstand der Messleitungen hinzu (ca. 0,04 Ohm), so ergibt sich ein Kurzschluss von weniger als 0,1 Ohm. Dieser Widerstand ist ausreichend, wenn Sie diesen Kurzschluss mit einer anderen Last in Reihe schalten, um den Strom des Stromkreises zu messen. Ganz anders verhält es sich jedoch, wenn Sie diesen Stromkreis mit einer Spannungsquelle verbinden, z. B. mit der Steckdose in Ihrem Wohnzimmer. Dies ist ein allzu häufiger Fehler, der von Leuten gemacht wird, die sowohl Spannung als auch Strom messen. Nach einer Strommessung mit den Messleitungen in den Stromeingangsbuchsen versucht der Benutzer, eine Spannungsmessung vorzunehmen und vergisst dabei, dass sich die Messleitungen in den Ampere-Buchsen befinden. Dadurch kommt es zu einem Kurzschluss an der Spannungsquelle. Vor Jahren, als analoge Messgeräte das einzige Instrument für diese Messungen waren, zerstörte dieser Fehler das Messwerk des Messgeräts (die Nadel wickelte sich um den oberen Zapfen), ganz zu schweigen von den internen Schaltkreisen. Zum Schutz vor diesem häufigen Vorfall begannen die Hersteller von Messgeräten, eine Sicherung in Reihe mit den Messleitungsbuchsen des Messgeräts zu schalten, um eine kostengünstige und effektive Lösung für einen sehr einfachen Fehler zu finden. Auch heute noch konstruieren die meisten Hersteller ihre Messgeräte mit Sicherungen in den Strommesskreisen. Mit dem technologischen Fortschritt hat sich auch die Wissenschaft der Sicherungskonstruktion weiterentwickelt. Obwohl die Leute, die Prüfgeräte bauen, dies verstehen, ist die volle Auswirkung der Sicherung den meisten Prüfgerätebenutzern kaum bewusst. Wenn man den simplen Fehler macht, eine Spannung über die Strombuchsen zu legen und die Sicherung durchbrennt, ist man zunächst dankbar, dass das Messgerät nicht kaputt gegangen ist. Aber dann ärgert man sich vielleicht darüber, dass man vor der nächsten Strommessung eine neue Sicherung auftreiben und sie ersetzen muss. Noch frustrierender ist es, wenn Sie Messgeräte mit anderen in Ihrer Werkstatt teilen und jemand anderes eine Sicherung durchbrennt und das Messgerät weglegt, damit das Problem von einem ahnungslosen Benutzer entdeckt werden kann.
Wann wird ein Messgerät zur Granate?
Die Hersteller geben in Handbüchern und oft auch auf dem Messgerät die erforderliche Stromstärke, Unterbrechung und Spannung für Ersatzsicherungen an. Wenn Sie eine Sicherung ohne diese Werte wählen oder, noch schlimmer, einen Draht um die Sicherungsanschlüsse legen, haben Sie eine thermische Handgranate erzeugt. Sie brauchen nur die richtigen Bedingungen, um sie auszulösen. Bei Arbeiten an Druckern, Computern, Kopierern oder Geräten, die über eine eigene Stromversorgung verfügen (CAT I), kommt es wahrscheinlich nicht zu einer Explosion. Sie können sogar an Verzweigungsstromkreisen (CAT II) arbeiten, ohne dass die Explosion ausgelöst wird. Diese beiden Umgebungen sind relativ energiearm und verfügen oft über eingebaute Sicherungen, Schutzschalter und Überstromschutzschaltungen. Dies ist jedoch weder eine gute Idee noch eine sichere Arbeitsmethode. Wenn Sie zu einem Stromverteilerschrank (CAT III) oder zu primären Zuleitungen (CAT IV) wechseln, ändern sich die Schutzschaltungen erheblich. Im Verteilerschrank befinden sich zwischen Ihnen und dem Energieversorgungsunternehmen Unterbrecher mit einer Stromstärke von Hunderten von Ampere anstelle der 15-, 20- oder 30-Ampere-Unterbrecher in einem Zweigstromkreis. Wenn man die Spannung auf der Eingangsseite einer Unterbrechertafel in einem Wohnhaus misst, befindet sich der Schutz jetzt auf der Rückseite des Versorgungsmastes oder der Umspannstation. Diese Unterbrecher können Tausende von Ampere aushalten, bevor sie sich öffnen, und es dauert wesentlich länger, bis sie sich öffnen als ein Unterbrecher für einen Zweigstromkreis. Wenn Sie also versehentlich die Leitungen in den Ampere-Buchsen stecken lassen und die Messleitungen über eine dieser Spannungsquellen legen, ohne ein entsprechend abgesichertes Prüfgerät zu verwenden, bringen Sie Ihr Leben in große Gefahr.
Der Plasma-Feuerball
In dieser Situation werden der Kurzschluss, den die falsche Sicherung (oder der um die Sicherungsanschlüsse gewickelte Draht) darstellt, und die Messleitungen mit einer nahezu unbegrenzten Energiemenge gespeist. Das Metallelement in der Sicherung (oder im Draht) erhitzt sich sehr schnell und beginnt zu verdampfen, wobei eine kleine Explosion entsteht. Im Falle einer falschen Sicherung kann das Gehäuse der Sicherung durch die Wucht der Explosion aufplatzen und eine unbegrenzte Menge an Sauerstoff für einen Plasmafeuerball freisetzen. Die Messleitungen können ebenfalls zu schmelzen beginnen, und sehr schnell gelangen Feuer und heißes Metall auf Ihre Hände, Arme, Ihr Gesicht und Ihre Kleidung. Die Dauer der Energiezufuhr zum Prüfgerät, der verfügbare Sauerstoff und das Vorhandensein von Schutzausrüstung wie Gesichtsschutz und schweren Handschuhen bestimmen, wie schwer Ihre Verletzungen sind. Dies alles geschieht in Millisekunden und lässt nur wenig Zeit, um auf den Fehler zu reagieren. Wenn Sie Glück haben, werden Sie vielleicht von den Kabeln oder dem Prüfgerät weggeschleudert und unterbrechen so den Stromkreis. Aber auf Glück kann man sich nicht verlassen, vor allem, wenn man das Problem durch Verwendung der richtigen Sicherung ganz vermeiden könnte.
Verwendung der richtigen Sicherung
Speziell entwickelte „Hochenergie“-Sicherungen sind so konzipiert, dass sie die bei einem solchen Kurzschluss entstehende Energie im Sicherungsgehäuse halten und den Benutzer so vor Stromschlägen und Verbrennungen schützen. Diese Hochenergiesicherungen sind so konzipiert, dass sie die Dauer der Energiezufuhr und die Menge des für die Verbrennung verfügbaren Sauerstoffs begrenzen. Sicherungen können nicht nur so ausgelegt werden, dass sie bei einem bestimmten konstanten Strom auslösen, sondern auch bei einem sofortigen hohen Strom. Dieser hohe Strom wird als „Mindestunterbrechungsstrom“ angegeben. Fluke verwendet in seinen Prüfgeräten Sicherungen mit einem Mindestunterbrechungswert von 10.000 und 17.000 Ampere. Wenn Sie ein CAT III 1000 V-Messgerät mit den Messleitungen in den Ampere-Buchsen verwenden, haben Sie einen Serienwiderstand von ca. 0,1 Ohm (0,01 für den Shunt, 0,04 für die Messleitungen und 0,05 für die Leiter der Sicherung und der Leiterplatte) zwischen den Leitungen. Wenn Sie nun die Messleitungen versehentlich an eine 1.000-Volt-Quelle anschließen, erzeugen Sie nach dem Ohmschen Gesetz einen Strom von 10.000 Ampere (E/R=I, 1.000/0,1 = 10.000). Sie brauchen eine Sicherung, die diesen Strom unterbricht, und zwar schnell. Zusätzlich zu dem speziell entwickelten Sicherungselement ist die Hochenergiesicherung mit Sand gefüllt. Der Sand hilft nicht nur dabei, die durch das explodierende Element erzeugte Schockenergie zu absorbieren, sondern die durch die Energie erzeugten hohen Temperaturen (bis zu 10.000 °F) schmelzen den Sand und verwandeln ihn in Glas. Das Glas umhüllt das Element und glättet den Feuerball, indem es den verfügbaren Sauerstoff abschneidet, so dass Sie und der Prüfer vor Schaden bewahrt werden. Wie Sie sehen, sind nicht alle Sicherungen mit der gleichen Stromstärke und Spannung gleichwertig. Zu Ihrer eigenen Sicherheit müssen Sie sich vergewissern, dass die von Ihnen verwendeten Sicherungen die sind, die der Ingenieur in das Prüfgerät eingebaut hat. Schauen Sie immer im Handbuch des Prüfgeräts nach oder erkundigen Sie sich beim Hersteller des Prüfgeräts, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Sicherung verwenden. Sie können immer Ersatzsicherungen für Fluke-Tester erhalten, indem Sie die im Handbuch des Testers angegebene Teilenummer bestellen. Ihre Sicherheit ist viel mehr wert als das Geld, das es kostet, die richtige Sicherung zu kaufen, für die das Prüfgerät entwickelt wurde.