En säkring är bara en säkring. Eller hur? Vi vet att en säkring är gjord för att öppna sig när en viss strömnivå överskrids. Detta skyddar oss från elektriska stötar och bränder som startas av överhettade ledningar. Vissa säkringar skyddar oss dock från en ännu allvarligare fara. Den här artikeln förklarar de dolda farorna med att göra spännings- och strömmätningar med en testare som inte har det säkringsskydd som konstruerats i testaren – faror som kan orsaka allvarliga brännskador och kanske till och med dödsfall.
Varför behöver en testare säkringar?
Det finns en mängd olika testare på marknaden, från enkla spänningsdetektorer till mycket sofistikerade digitala multimetrar (DMM:er). Testare som gör spänningsmätningar har en hög ingångsimpedans som gör ett överströmstillstånd osannolikt. Därför är spänningsmätande ingångar i allmänhet inte konstruerade med säkringsskydd utan med överspänningsskydd. Men om samma testare är konstruerad för att även mäta ström krävs säkring. Strömningsmätningsingångar använder vanligtvis en enkel shunt genom vilken den uppmätta strömmen flyter. Shuntens motstånd är i storleksordningen 0,01 ohm. Lägg därtill testledningarnas motstånd (ca 0,04 ohm) och du har en kortslutning på mindre än 0,1 ohm. Detta motstånd är tillräckligt när du placerar denna kortslutning i serie med en annan belastning för att mäta kretsens ström. Men det är en helt annan sak när du placerar denna krets över en spänningskälla, t.ex. stickproppen i ditt vardagsrum. Detta är ett alltför vanligt misstag som begås av personer som mäter både spänning och ström. Efter att ha gjort en strömmätning med testledningarna i strömingångsuttagen försöker användaren göra en spänningsmätning och glömmer att ledningarna sitter i ampereuttagen. Detta leder till en kortslutning av spänningskällan. För flera år sedan, när analoga mätare var det enda instrumentet för att göra dessa mätningar, förstörde detta misstag i stort sett mätarens rörelse (nålen lindade sig runt den övre pinnen), för att inte tala om den interna kretsen. För att skydda sig mot denna vanliga händelse började mätartillverkarna sätta en säkring i serie med mätarens testledaruttag, för att få en billig och effektiv lösning på ett mycket enkelt misstag. Idag konstruerar de flesta tillverkare fortfarande sina testare med säkringsskydd i strömmätningskretsarna. I takt med att tekniken har gått framåt har vetenskapen om säkringsutformning också utvecklats. Även om de som bygger testare förstår det, är den fulla effekten av säkringar föga känd av de flesta testaranvändare. När du gör det enkla misstaget att lägga spänning över strömbrytarna och spränger säkringen är du först tacksam för att du inte förstörde mätaren. Men du kanske sedan blir irriterad över det faktum att du måste leta upp en ny säkring och byta ut den innan du gör din nästa strömmätning. Ännu mer frustrerande är det när du delar mätare med andra personer i din verkstad och någon annan löser en säkring och lägger undan mätaren för att problemet ska upptäckas av en intet ont anande användare.
När blir en testare en granat?
Hertillverkarna anger i handböcker och ofta på mätaren den erforderliga amerage-, avbrotts- och spänningsnivån för ersättningssäkringar. Om du väljer en säkring utan dessa värden, eller ännu värre, placerar en tråd runt säkringsanslutningarna, tro det eller ej, har du just skapat en termisk handgranat. Du behöver bara de rätta förhållandena för att utlösa den. Du kommer förmodligen inte att få en explosion när du arbetar med en skrivare, dator, kopiator eller utrustning som har egen strömförsörjning (CAT I). Du kan till och med komma undan med att arbeta på grenkretsar (CAT II) utan att den exploderar. Dessa två miljöer är ganska energisnåla och har ofta inbyggda säkringsskydd, brytare och överströmsskyddskretsar. Det är dock varken en bra idé eller ett säkert sätt att arbeta. När du går över till ett elfördelningsskåp (CAT III) eller primära matarledningar (CAT IV) förändras skyddskretsarna avsevärt. I fördelningsskåpet har du brytare mellan dig och elbolaget som är dimensionerade för hundratals ampere i stället för 15, 20 eller 30 ampere brytare på en grenkrets. När man mäter spänningen på ingångssidan av en brytarpanel i en bostad är skyddet nu tillbaka vid elstolpen eller transformatorstationen. Dessa brytare kan klara tusentals ampere innan de öppnas och tar betydligt längre tid att öppna än en brytare i en grenkrets. Så när du av misstag lämnar sladdarna i ampereuttagen och placerar mätarsladdarna över en av dessa spänningskällor utan en lämpligt säkrad testare har du utsatt ditt liv för allvarlig fara.
Plasmabrandbollen
I den här situationen matas kortslutningen som representeras av fel säkring (eller av ledningen som är lindad runt säkringsanslutningarna) och testledarna av en nästan obegränsad mängd energi. Metallelementet i säkringen (eller ledningen) värms upp mycket snabbt och börjar förångas och skapar en liten explosion. Om det är fel säkring kan säkringshöljet sprängas upp av explosionens kraft för att hitta en obegränsad mängd syre som kan ge bränsle till ett plasmaeldklot. Testledningarna kan också börja smälta, och mycket snabbt hamnar eld och het metall på dina händer, armar, ansikte och kläder. Hur länge energin förblir på testmaskinen, hur mycket syre som finns tillgängligt och förekomsten av säkerhetsutrustning som ansiktsskydd och tunga handskar avgör hur allvarliga dina skador kommer att bli. Allt detta sker på millisekunder och ger mycket lite tid att reagera på misstaget. Om du har tur kan du slungas bort från sladdarna eller testmaskinen och därmed bryta kretsen. Men tur är inte mycket att räkna med, särskilt inte när du kan undvika problemet helt och hållet genom att använda rätt säkring.
Användning av rätt säkring
Speciellt utformade ”högenergisäkringar” är utformade för att hålla energin som genereras av en sådan elektrisk kortslutning inom säkringshöljet och på så sätt skydda användaren från elektriska stötar och brännskador. Dessa högenergisäkringar är utformade för att begränsa den tid som energin tillförs och den mängd syre som är tillgänglig för förbränning. Säkringar kan inte bara konstrueras för att öppnas vid en specificerad konstant ström, utan även vid en ögonblicklig hög strömstyrka. Denna höga ström är specificerad som ”minsta avbrottsström”. Fluke använder säkringar med en minsta avbrottsström på 10 000 och 17 000 ampere i sina testare. Om du tar en CAT III 1000 V-mätare med testledningarna i ampereuttagen har du ett seriemotstånd på cirka 0,1 ohm (0,01 för shunten, 0,04 för testledningarna och 0,05 för säkringen och kretskortets ledare) mellan ledningarna. När du av misstag placerar ledningarna över en källa på 1 000 volt kommer du enligt Ohms lag att generera en ström på 10 000 ampere (E/R=I, 1 000/0,1 = 10 000). Du vill ha en säkring som bryter denna ström och gör det snabbt. Förutom det speciellt utformade säkringselementet är den högenergiska säkringen fylld med sand. Sanden hjälper inte bara till att absorbera den chockenergi som skapas av det exploderande elementet, utan de höga temperaturer (upp till 10 000 °F) som genereras av energin kommer att smälta sanden och förvandla den till glas. Glaset täcker elementet och jämnar ut eldklotet genom att stänga av det tillgängliga syret, vilket gör att du och testaren inte skadas. Som du kan se är inte alla säkringar med samma strömstyrka och spänningsvärde likadana. För din egen säkerhet måste du vara säker på att de säkringar du använder är de säkringar som konstruktören konstruerade i testaren. Se alltid testarens bruksanvisning eller kontrollera med testarens tillverkare för att se till att du har rätt säkring. Du kan alltid få ersättningssäkringar till Fluke-testare genom att beställa det artikelnummer som anges i testarens manual. Din säkerhet är värd mycket mer än de pengar som krävs för att köpa rätt säkring som testaren är konstruerad för.