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Fluke Messfibel - Rekirsch Elektronik

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Messfibel
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Internet: www.fluke.at · E-Mail: info@as.fluke.nl
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Grindelstrasse 5 · 8304 Wallisellen
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Fax: +41 44 580 75 01
Internet: www.fluke.ch
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© Copyright 2006, Fluke Corporation.
Alle Rechte vorbehalten.
Gedruckt in der Bundesrepublik Deutschland 05/2006.
Änderungen vorbehalten. Dieses Werk ist gratis.
Pub_ID: 10929_ger · Rev. 03
*E-Check ist ein geschützter Begriff des
Landesinnungsverbandes Bayern.
PFDPM0000023-02 · 05/06 · 3. Auflage
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Heinrich-Hertz-Straße 11 · 34123 Kassel
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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 Verantwortung 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 Gerätebeschreibungen
sind keine zugesicherten Eigenschaften nach
§ 459 BG B. Maßgebend für lieferbare Geräte
und Geräteausführungen ist ausschließlich
unser Katalog.
Fotos in dieser Fibel sind Ausführungsbeispiele und nicht verbindlich für die Ausführung bei Lieferung.
Alle Nutzungsrechte, insbesondere die des
Nachdrucks, 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.
3. Auflage
© Copyright 2006, 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
wurden in letzter Zeit einige einschlägige 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 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) vorgegebenen Wiederholungsprüfungen an elektrischen Anlagen und Geräten zusätzliches Auftragspotential.
Nutzen Sie diese sich Ihnen bietenden Chancen mit den
modernen Fluke-Prüfgeräten, vor allem im gewerblichen
Bereich.
Beachten Sie dabei, dass der gewerbliche Bereich nicht nur
Fabrikation, Gewerbe und Handel umfasst, sondern auch
5
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:
Info-Telefon: +49 (0) 69 / 222 22 02 04
6
Kostenlose FLUKE Sicherheits-DVD
Ein Film auf DVD über die elektrische
Sicherheit beim Messen. Ihre Sicherheit ist unser Maßstab!
Sobald in einer elektrischen Anlage ein
Problem auftritt, werden Sie zur Fehlerbehebung gerufen. Meistens erfolgt dies
dann unter höchstem Zeitdruck. Trotzdem muss die Sicherheit für Sie und
Beteiligte immer an erster Stelle stehen.
Wie sind diese Informationen erhältlich?
Das Fluke Programm „Sicherheit bei elektrischen Messungen”
besteht aus einer DVD in deutscher Sprache und einer Internetseite.
Die DVD beinhaltet detailierte Beschreibungen zu den
Sicherheitsvorschriften, Risiken bei den Messungen, Prüfung
von Messgeräten und sicheren Arbeitsweisen sowie ein Interview mit einem
Überlebenden eines elektrischen
Unfalles mit Lichtbogenbildung.
Auf der Internetseite befindet eine
kurze Vorschau des Filmes. Die DVD
kann kostenlos angefordert werden
unter:
www.fluke.de/safety
7
Zur Auffrischung der Grundlagen,
für Problemlösungen und praktische
Übungen bietet Fluke verschiedene
Fachseminare an.
Seminar 0100/0105/0701/0702/0113 mit Software
3 Tage
• Erstprüfungen, DIN VDE 0100, Teil 610
• Wiederholungsprüfungen, DIN VDE 0105, Teil 1 und 100
• Instandsetzung, DIN VDE 0701, Teil 1, Teil 240
• Wiederholungsprüfungen, DIN VDE 0702
• Erstprüfungen, DIN VDE 0113, Teil 1, EN 60204
• Software
Seminar 0100/0105/0701/0702/0113 · 2 Tage
• Wie „Seminar 0100/0105/0701/0702/0113 mit Software“,
nur ohne Software-Schulung
Seminar 0100/0105 · 1 Tag
• Erstprüfungen, DIN VDE 0100, Teil 610
• Wiederholungsprüfungen, DIN VDE 0105, Teil 1 und 100
Seminar 0701/0702/0113 · 1 Tag
• Instandsetzung, DIN VDE 0701, Teil 1, Teil 240
• Wiederholungsprüfungen, DIN VDE 0702
• Erstprüfungen, DIN VDE 0113, Teil 1, EN 60204
Seminar Energie- und Leistungsmessung · 2 Tage
• Allgemeines über Leistungs- und Energiemessung
• Vorschriften, Erläuterung der Messverfahren
Seminar EMV-gerechte Installation · 1 Tag
• Rechtlliche Vorschriften DIN VDE 0100, Teil 444 und
DIN VDE 0800
• Problembeschreibung, Praxisbezogene Fallbeispiele
8
Anlagen- und Geräteprüfungen · 1 Tag
• Lernen Sie die Grundlagen der VDE-Messungen mit
FLUKE-Instrumenten kennen
Präventive Wartung leicht gemacht · 1 Tag
• Lernen Sie kennen, wie einfach Netzanalyse,
Thermographie und die Fehlerfindung sind.
Netzanalyse und Störungsbeseitigung für
Fortgeschrittene
• Verluste, zusätzliche Blindleistung und rücklaufende
Wirkung durch Oberschwingungen
• Anwendungen mit Wärmebildkameras Serie Ti und
Netzanalysatoren Serie 430
Thermografie Anwenderschulung
• Interessenten und Anwender, die die Fluke Serie Ti vertieft
kennen lernen wollen.
Messtechnik-Training portable ScopeMeter
• Theorie Messtechnologie der Digitaloszilloskope
• Lösungsorientierte Übungen
• Praktischer Umgang mit Fluke Serie 190 und 120
Power Quality/Netzrückwirkungen
• Grundlagen Oberschwingungen, Flicker, Impedanzen,
Übersicht und Anwendung
• Messung der Spannungsqualität mit moderner Messtechnik
Zu jedem Fachseminar sind weitere Informationen
erhältlich unter: Telefon: +49 (0) 69 / 222 22 02 04
9
I N H A LT S V E R Z E I C H N I S
1 - Grundlagen
der Messtechnik
Sicher messen
10 einfache Dinge ... Strommessung
Echteffektivwert/Bandbreite
Das ABC der Multimeter
Grundlagen von Strommesszangen
10
10
18
21
24
33
2 - DIN VDE-Messungen 38
Durchführung der Prüfungen
Installationsprüfung (DIN VDE 0100)
Allgemeine Erdungsmessung
Geräteprüfung (DIN VDE 0701/0702)
Maschinenprüfung (DIN VDE 0113)
3 - Netzqualität
38
45
47
58
62
65
Fehlersuche in 3-Phasennetzen
65
Kompensation von Oberschwingungen mit aktiven Filtern 73
Multimetermessungen an drehzahlgeregelten Antrieben 83
4 - Thermographie
Einleitung/Funktionsweise
Auswertung
10
90
90
93
5 - Oszilloskope
Prozesskalibrierung
Messungen mit Oszilloskopen
Kalibrierung von Prozessinstrumenten
6 - Anhang
Rechtliche Vorschriften
Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
Übersicht der nationalen Bestimmungen
BGV A3 Unfallverhütungsvorschrift
Gesetzesauszug aus Betriebssicherheitsverordnung
Prüffristen für elektrische Anlagen
Wichtige DIN VDE-Bestimmungen
Übersicht weiterer „zur Zeit“ gültiger Vorschriften
Tabellen zur Beurteilung
96
96
105
115
115
116
117
118
119
121
123
124
127
7 – Produktinformation
130
8 – Begriffserklärung
139
Fluke Website
146
Elektronisches Kundenmagazin
147
11
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:
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.
12
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 VR 101S 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 Unterbrechungsvermögen
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).
13
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!
Bei der Norm IEC 61010 / EN 61010 geht es vor allem um den
Begriff der Messkreiskategorien. Die Norm definiert die
Kategorien I bis IV, oft abgekürzt als CAT I, CAT II, usw. Die
Aufteilung eines Stromversorgungssystems in Kategorien
basiert auf der Tatsache, dass ein gefährlicher HochenergieTransient 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.
14
Abb. 1.3: Auf den Einsatzort kommt es an
15
Messkreiskategorie
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
CAT I
Elektronik
• Geschützte Elektronikvorrichtungen
• Geräte, die an Stromkreise angeschlossen
werden, in denen Vorkehrungen getroffen
wurden, um transiente Überspannungen auf
einen niedrigen Pegel zu begrenzen.
• Jede Hochspannungsquelle mit geringer Energie, die von einem Transformator mit hoher
Wicklungszahl abgeleitet wurde, zum Beispiel
der Hochspannungsteil eines Kopierers.
Tabelle 1.1: Messkreiskategorien. EN 61010 gilt für Niederspannungs-Messgeräte
(< 1.000 V)
16
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.
17
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.
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!
18
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 180 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.
19
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.
20
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 spannungs21
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.
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.
22
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.
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.
23
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:
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.
24
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!
25
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.
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.
26
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
27
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.
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 Ungenauig28
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
29
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.
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.
30
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.
31
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.
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.
32
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.
33
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.
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.
34
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
335, 336 oder 337.
35
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.
• 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.
36
Messung von Leckströmen
Um zu prüfen, ob ein Leckstrom 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 Leckstrom, 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 Leckstrom, 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.
Leckstrom 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.
37
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 337 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.
• 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
38
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 337 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.
39
2 – Messungen
nach DIN VDE
Durchführung der Prüfungen
Die Prüfungen aller einschlägigen DIN VDE-Bestimmungen
sollen in drei Schritten erfolgen:
• Besichtigen
• Erproben
• Messen
Erproben und Messen gehen in der Praxis meist Hand in
Hand.
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 Potentialausgleichsleitern sind zu
prüfen.
40
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 bestimmten DIN VDE-Bestimmungen entsprechen
wie z.B. DIN VDE 0411, 0413, DIN VDE 0403 und DIN VDE
0404.
41
Die wichtigsten Grenzwerte
bei elektrischen Anlagen nach
DIN VDE 0100, Teil 610
Durchgängigkeit der Schutz- und Potentialausgleichsleiter:
Diese Leiter sind auf Durchgängigkeit zu prüfen, Grenzwerte
legt der Fachmann aufgrund Querschnitt und Länge fest. Bei
Prüfung mit Gleichstrom ist die Polarität zu wechseln.
Richtwerte:
Schutzleiter:
Potentialausgleichsleiter:
<1Ω
< 0,1 Ω
☞ Praxistipp!
• 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!
42
Isolationswiderstand:
Messung aller aktiven Leiter gegen Erde oder PE, aktive Leiter dürfen kurzgeschlossen werden. Bei Anlagen mit elektronischen Einrichtungen ist dies Pflicht, Schalterleitungen
müssen mitgemessen werden.
Grenzwerte:
Mindestisolationswerte
Nennspannung des
Stromkreises
Messspannung
0,25 MΩ
0,5 MΩ
1 MΩ
SELV, PELV (z.B. Türsprechanlage) 250 V
bis 500 V (außer SELV/PELV) 500 V
über 500 V bis 1000 V
1000 V
☞ Praxistipp!
• Die Einzelmessung der Leiter gegen PE ist aufwändiger,
gibt aber Aufschluss über die Verhältnisse im Leiter.
• Üblichkeitswerte vergleichen!
• Bei kapazitätsbehafteten Prüflingen muss nach der
Messung entladen werden!
43
Schleifenimpedanz und Abschaltstrom:
Die Schleifenimpedanz zwischen Außenleiter und PE- oder
PEN-Leiter ist zu ermitteln, vorzugsweise durch Messung. 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.
Bitte entnehmen Sie die entsprechenden Grenzwerte aus der
im Anhang beigefügten Tabelle 1.
☞ Praxistipp!
• Um genaue Messergebnisse zu erzielen, besteht z.B. bei
unserem Installationstester „Fluke 1653“ die Möglichkeit,
den Widerstand der verwendeten Messleitung zu kompensieren.
• Beachten Sie gerade bei dieser Messung den von VDE
zulässigen Messgerätefehler (max. 30 %), den Temperatureinfluss des Kupferwiderstandes und Spannungsschwankungen. Am besten arbeiten Sie mit einem Sicherheitszuschlag von ca. 35 %.
RCD/FI-Prüfung:
Durch Erzeugung eines Fehlerstromes hinter dem RCD/FI ist
nachzuweisen, dass der RCD/FI mindestens bei Erreichen
seines Nennfehlerstromes auslöst und die zulässige Berührungsspannung nicht überschritten wird. Die Messung muss
einmal pro Stromkreis erfolgen. Weiterhin ist jeder im Stromkreis liegende Schutzleiteranschluss auf Wirksamkeit zu
prüfen.
44
Grenzwerte:
Grenzwerte für die Berührungsspannung
AC ≤ 50 V in Normalanlagen (bzw. DC ≤ 120 V)
AC ≤ 25 V bei besonderen Anforderungen,
z. B. in Landwirtschaft, Medizin (bzw. DC ≤ 60 V)
Bitte entnehmen Sie die entsprechenden Grenzwerte aus der
im Anhang beigefügten Tabelle 2.
☞ 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 (keine DIN VDE-Forderung).
• Hohe Aufmerksamkeit ist erforderlich bei der Wahl des
Nennfehlerstromes und der RCD/FI-Art.
• 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
„Leckstromzange“.
45
Erdungswiderstand:
Der Erdungswiderstand muss gemessen werden. In dicht
bebauten Gebieten ist es zweckmäßig, den Erdungswiderstand durch Messen der Schleifenimpedanz über zwei Erder
zu ermitteln.
}
TN-System
Überstrom- oder
RCD/FI-Schutz
Gesamtwert < 2 Ω
Ausnahme < 5 Ω
Betriebserde
TT-System
Überstromschutz
RCD/FI-Schutz
Ra* x Ia ≤ UL (50 V)
Ra* x IΔn ≤ UL (25 V oder 50 V)
*Ra = Anlagenerde
☞ Praxistipp!
• Bei konventioneller Erdungsmessung Sonden- und Hilfserderanschluss tauschen.
• Bei Messungen über zwei Erder vom Messwert den Wert
des bekannten Erders (z. B. Betriebserder) und 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.
Drehfeld:
An allen Drehstromsteckdosen ist festzustellen, ob ein
Rechtsdrehfeld vorliegt.
46
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.
Das Erproben von folgenden Anlagenteilen ist notwendig:
Überwachungsgeräte (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
Potentialausgleichsleiter, Erdung, Schleifenimpedanz und
Abschaltstrom, Auslösestrom und Berührungsspannung (bei
RCD/FI), Ansprechwert von Isolationsüberwachungen.
47
☞ Praxistipp!
• Stichprobenmessungen sind unter Umständen zulässig.
• Beim Isolationswiderstand gelten andere Grenzwerte als
bei DIN VDE 0100, Teil 610.
• 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
48
Allgemeine
Erdungswiderstandsmessung
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 20 V toleriert. Sie verfälschen das Messergebnis
nicht. Die Sonde wird an Buchse S angeschlossen. Im Display
erscheint das Symbol S . Die Sondenmessleitung verbindet
man mit demErdspiess. Bei Messungen mit Sonde ist ein
Abstand von > 20 m zu den wirksamen Erdern einzuhalten.
Zur Kontrolle sollen 2 Messungen mit versetztem Erdspieß
durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen übereinstimmen.
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
Falls die daraus berechnete Fehlerspannung unter 50 V
angezeigt wird, kann die Korrektur durch RB entfallen. Die
Messergebnisse gelten für das mitgelieferte Zubehör. Bei
Verlängerung der Leitungen muss deren Widerstand kompensiert werden.
49
L
Ri
N
L2/L
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)
Der Netzinnenwiderstand ist im allgemeinen sehr klein (z.B.
< 1 ø). 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
1) Messung ohne Sonde
Anzeige ZS = RA + RB + Ri (L)
50
Ri
N
PE
RA
RB
2) Messung mit Sonde
Anzeige: RA
3) Messung mit Sonde am Nullleiter
Anzeige: RA + RB
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.
51
Spießlose Erdschleifenmessung –
2-Zangen-Methode
Diese Bezeichnungen werden für eine innovative Methode
zur Bestimmung des Erdschleifenwiderstandes mit Fluke
1623/1625 oder Unilap100XE 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 diese Arbeit die prinzipiellen Zusammenhänge für eine erfolgreiche Anwendung klarlegen.
1. Messbereiche unter Verwendung des Standardzubehörs
(Zangen 1:1000)
UNILAP 100 XE: 0.00 ... 10 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
2. Die Methode ist ausschließlich zur Messung des Widerstandes einer geschlossenen Schleife geeignet. Die Inter-
52
pretation 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 durchgeführt
wird. Das angezeigte Messergebnis muss dann auch als
Erdschleifenwiderstand interpretiert werden, welcher
allerdings immer höher als der einzelne Erdungswiderstand ist.
4. Bei Erdschleifen, die mit dem Versorgungsnetz (z.B. an der
Potentialausgleichsschiene) 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 UNILAP 100 XE ist dies mit der Strommessfunktion (Zange)
direkt möglich (Ströme > 0.5 A reduzieren ev. 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).
53
Prinzipielle Wirkungsweise
Die Zange ”U” ist primär
(1000 Windungen) an die
Spannungsquelle Up (20
bzw. 48 V) angeschlossen
und induziert in der Schleife
die Spannung Us (20 bzw.
48 mV
wegen
1:1000).
Dadurch fließt der Strom I = Us/Rx, der mit Zange ”I” erfasst
wird. Das Messgerät misst den Strom I und berechnet nach
der Formel Rx = Up/1000/I den gesuchten Widerstand.
Mögliche Fehlerquellen:
Magnetische Beeinflussung
der Zange ”I” durch die Zange
”U” - bei größeren Widerständen (ab ca. 5 Ω) ist daher
der Mindestabstand 10 cm
unbedingt zu beachten. Bei
Verwendung von Zubehör,
das von Fluke nicht ausdrücklich empfohlen wurde, sind
Vergleichsmessungen mit bekannten Widerständen durchzuführen.
Zangen ”U” und/oder ”I” nicht komplett geschlossen - es wird
zu wenig Spannung induziert, oder zu wenig Strom aufgenommen - falsche, häufig instabile Messergebnisse.
54
Ein Teil des Stromes fließt in
weitere, parallele Zweige, die
eigentlich nicht mit gemessen werden sollten:
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
55
Messergebnis die Summe aus gesuchtem Widerstand Rn und
dem Widerstand der Parallelschaltung aller übrigen:
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 der
3-Pol-Methode 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 siehe nächste
Seite)
56
Oftmals kann die 3-Pol-Methode durch die Schleifenwiderstandsmessung mit Netzspannung ersetzt werden (UNILAP
100 XE). 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).
57
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.
58
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:
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
Potentialausgleichs-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).
59
Die wichtigsten Grenzwerte
elektrischer ortsveränderlicher
Betriebsmittel 0701/0702
Erstprüfungen:
Die Erstprüfung nimmt hier der Hersteller vor.
Prüfung nach Reparatur entsprechend DIN VDE 0701,
Teil 1 Wiederholungsprüfungen nach DIN VDE 0702
Die Messungen nach Reparaturen (DIN VDE 0701) bzw. bei
Wiederholungsprüfungen (DIN VDE 0702) sind vergleichbar.
Schutzleiterwiderstand
Der Schutzleiter ist auf Wirksamkeit zu prüfen.
Grenzwerte:
Grenzwerte für den Schutzleiterwiderstand:
DIN VDE 0701
Teil1, Teil 240
DIN VDE 0702
<0,3 Ω
bis 5 m Leiterlänge,
zzgl. 0,1 Ω je weitere 7,5 m
(jedoch max. 1,0 Ω)
☞ Praxistipp!
• Leitungen während der Prüfung bewegen!
• Sondenanschluss an gut leitendes Teil am Prüfling anschließen, Übergangswiderstand geht in Messung ein!
60
Isolationswiderstand
Der Isolationswiderstand ist zwischen allen spannungsführenden Bereichen und dem Schutzleiter (Schutzklasse I)
bzw. an leitfähigen Teilen am Gehäuse (Schutzklasse II und
III) mit einer Prüfspannung von 500 V DC zu messen. Dazu
sind alle Stromkreise einzuschalten.
Grenzwerte:
Schutzklasse
Grenzwert nach
DIN VDE 0701, Teil 1
Teil 240
Grenzwert
nach
DIN VDE 0702
I
I
II
III
> 1,0 MΩ
> 0,3 MΩ
> 2,0 MΩ
> 250 kΩ
> 1,0 MΩ
> 0,3 MΩ
> 2,0 MΩ
> 250 kΩ
(mit Schutzleiter)
(mit Heizelementen)
(schutzisoliert)
(Schutzkleinspannung)
☞ Praxistipp!
Ersatzmessungen sind teilweise zulässig oder vorgeschrieben bei elektronischen Büromaschinen oder programmgesteuerten Geräten.
Gerätetester Fluke 6500
61
Ersatzableitstrom
Wird bei Geräten der Schutzklasse I mit Heizelementen der
Isolationswiderstand nicht eingehalten oder wurden Kondensatoren getauscht, ist der Schutzleiterstrom bzw. der
Ersatzableitstrom zu messen.
Grenzwerte:
Gerätetyp/
Anschlussleistung
Grenzwert nach
DIN VDE 0701
Grenzwert nach
DIN VDE 0702
Geräte der Schutzklasse I
3,5 mA
3,5 mA
Geräte der Schutzklasse II
0,5 mA
0,5 mA
Geräte der Schutzklasse I
1 mA/kW
mit Heizelementen >3,5 kW
Geräte der Schutzklasse I
mit Heizelementen <6 kW
7 mA (entspr. DIN
VDE 0701, T.1, Anhang G)
Geräte der Schutzklasse I
mit Heizelementen >6 kW
15 mA (entspr. DIN
VDE 0701, T.1, Anhang G)
1 mA/kW
☞ Praxistipp!
Verwechseln Sie nicht Ersatzableitstrom, Berührungsstrom,
Ableitstrom im Betrieb oder Schutzleiterstrom (Differenzstrom). In der Regel ist der Ersatzableitstrom doppelt so hoch
wie der Schutzleiterstrom bzw. der „echte“ Schutzleiterstrom
oder auch Ableitstrom.
62
Zusätzliche Ersatzmessungen
Bei DIN VDE 0701, Teil 1 wird in Anhang E eine
Spannungsprüfung vorgeschrieben.
Bei DIN VDE 0701 und 0702 kann anstelle der Isolationsmessung, wenn diese nicht anwendbar ist oder Bedenken bestehen, auf folgende Messungen ausgewichen werden:
Schutzleiterstrom/Differenzstrom
Eine direkte Messung ist mit einer Leckstromzange und
entsprechenden Messadaptern möglich. Ist die Messung
problematisch, ist eine Messung des Differenzstromes L-N
empfehlenswert. Grenzwert: < 3,5 mA
☞ Praxistipp!
Eine empfindliche Stromzange ersetzt ein spezielles Prüfgerät. Eine solche sogenannte „Leckstromzange“ ermöglicht
auch eine sehr schnelle und somit Kosten sparende Fehlersuche in Anlagen mit RCD/FI-Schutz.
Berührungsstrom oder Prüfung auf Spannungsfreiheit:
Dabei handelt es sich um eine passive Strommessung zwischen berührbaren, leitfähigen Gehäuseteilen und Erde (PE).
Grenzwerte:
DIN VDE 0701, Teil 1
< 0,5 mA
DIN VDE 0701, Teil 240
< 0,25 mA
DIN VDE 0702
< 0,5 mA
☞ Praxistipp!
• Anschlussstecker muss gedreht und in beiden Positionen
des Steckers gemessen werden.
63
Sicherheit von Maschinen –
Elektrische Sicherheit von Maschinen
Erst- und Wiederholungsprüfungen
nach DIN VDE 0113, EN 60204, Teil 1
Die Erstprüfung und Prüfung nach Instandsetzung sind identisch. Werden Teile der Maschine instandgesetzt oder
ergänzt, müssen diese Teile entsprechend geprüft werden.
Wiederholungsprüfungen an Maschinen werden nach DIN
VDE 0105 Teil 1, 100 durchgeführt. Als Maschine im Sinne
der DIN VDE 0113/EN 60204 gelten zum Beispiel:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Metallbe- und Verarbeitungsmaschinen
Gummi- und Kunststoffmaschinen
Montagemaschinen
Fördertechnik
Lebensmittelmaschinen
Druck-, Papier- und Kartonmaschinen
Mess- und Prüfmaschinen
Verpackungsmaschinen
Leder-, Kunstleder- und Schuhmaschinen
Wäschereimaschinen
Bau- und Baustoffmaschinen
Kompressoren, Pumpen
Bergbau- und Steinbrechmaschinen
Kühl- und Klimatisierungsmaschinen
Heizungs- und Lüftungsmaschinen
Hebemaschinen
Maschinen zur Roheisenverarbeitung
Freizeitmaschinen
Fahrbare Maschinen (z.B. Land- und Forstwirtschaft)
Maschinen zum Personentransport
Textilmaschinen
Transportable Maschinen
Haushaltsmaschinen
64
Schutzleiter
Am Schutzleiter wird der Spannungsfall mit einem Messstrom
von 10 A Wechselstrom gemessen. Ist die Maschine bzw.
Anlage größer als 30 m, kann eine Schleifenwiderstandsmessung geeignet sein. Hierbei sind die Grenzwerte nach
DIN VDE 0100, Teil 610 (siehe Anhang) einzuhalten.
Grenzwerte:
Kleinster wirksamer Querschnitt
des Schutzleiters für den
zu prüfenden Zweig (mm2)
1,0
1,5
2,5
4,0
≥ 6,0
Maximaler, gemessener
Spannungsfall (V)
3,3
2,6
1,9
1,4
1,0
☞ Praxistipp!
• Sichtprüfung durchführen.
• Prüfspitzen gut leitend anschließen!
• Alle Schutzleiteranschlusspunkte gegen die PE-Klemme
prüfen.
Isolationwiderstand
Gemessen wird mit einer Prüfspannung von 500 V DC.
Der Isolationswiderstand ist zwischen den Leitern der
Leistungskreise und dem Schutzleitersystem zu messen, also
zwischen allen aktiven (spannungsführenden) Teilen und
Erde (PE).
Grenzwert:
> 1 MΩ
65
☞ Praxistipp!
• Alle Verbindungen der Leistungskreise prüfen, auch hinter
allpoligen Schaltern oder Schützen.
• Achtung bei elektronischen Bauteilen oder Geräten.
• Differenzstrommessung mit einer Leckstromzange!
Spannungsprüfung
Zwischen allen spannungsführenden Teilen und Erde (PE) ist
eine Spannungsprüfung mit einer Prüfzeit von 1 s durchzuführen. Die zu verwendende Prüfspannung muss mindestens
das 2-fache der Bemessungsspannung jedoch mindestens
1000 V Wechselspannung mit 50 Hz betragen. Die Leistung
muss 500 VA betragen.
☞ 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).
Grenzwert:
66
nach 5 s
nach 1 s
< 60 V
< 60 V (Maschinen mit Steckvorrichtungen)
3 – 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
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.
67
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
68
• 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.
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.
69
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.
70
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
71
Normenmessung
Die Messung nach Normen war früher kompliziert und vor
allem teuer. Dieses Problem ist durch den Fluke 434 elegant
gelöst. Dabei kommt es auf drei Normen an:
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.
EN 61000-4-30 (und Unternormen)
Sie beschreibt, wie das Messgerät intern die Daten erfassen
und protokollieren muss. Z.B. werden zur Oberschwingungsmessung jeweils 10 Perioden erfasst.
EN 50160
In dieser Norm ist die vom Energieversorger zu liefernde
Spannungsqualität festgelegt.
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.
72
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.
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.
73
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.
74
Kompensation von Oberschwingungen
mit aktiven Filtern
Oberschwingungen sind heute in unseren Netzen leider
allgegenwärtig. Doch mit aktiven Filtern lassen sie sich sehr
einfach beseitigen.
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.
75
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.
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.
76
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.
Verschleppte Ströme
Die häufig vorhandene TN-C oder TN-C-S Netzstruktur
bewirkt das Fließen von Betriebsströmen im PE und Potentialausgleichssystem und damit eine Verschleppung in Datenleitungen, Gebäudearmierungen, Rohrleitungen und sonstige
geerdeten Teilen.
77
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
• z.B. unmotiviert schwankende Datennetzbelastung
• unerklärlich reduzierter Datendurchsatz
• Zerstörungen von Schnittstellen und PC-Komponenten
• verfälschte Speicherinhalte, Cache- und BIOS-Zugriffsprobleme
78
• 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.
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.
79
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.
80
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.
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.
81
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 433/434 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 Potentialausgleichsystem 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.
82
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 %
Netzstrom I1
mge Aktives Netzfilter SineWave
Abb. 3.13: Ergebnis der Filterung
83
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 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.
84
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
enthalten einen zuschaltbaren Tiefpass, welcher exakt die
Grundschwingung des Frequenzumrichterausgangssignals
ausfiltert. Nunmehr muss der Anwender sich nicht mehr auf
Schätzungen der Antriebsparameter verlassen.
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
Tiefpass jedoch wird der für das Drehmoment relevante
85
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.
86
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
87
Abb 3.16b:
Messergebnisse am
Umrichterantrieb
- Ausgangsstrom
Abb 3.16c:
Messergebnisse am
Umrichterantrieb
- Ausgangsfrequenz
88
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
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
89
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.
90
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?
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.
91
4 – Thermografie –
Erkennen von Unsymmetrie und Überlasten
Einleitung
Wärmebildkameras
liefern
schnell und berührungslos Wärmebilder, mit denen Temperaturveränderungen festgestellt und
überhitzte Zonen (Hot Spots)
schnell gefunden werden. Fluke
Wärmebildkameras
arbeiten
vollständig radiometrisch, speichern die Werte aller Messpunkte und ermöglichen so eine
detaillierte Analyse. Verschiedene Wärmebildparameter können
so eingestellt werden, dass Temperaturunterschiede mit maximaler Deutlichkeit dargestellt
werden.
Wärmebildkamera Fluke Ti20
Wie funktioniert Thermografie?
Thermografie basiert auf dem Verfahren der Abstrahlung
langwelligen Infrarotlichtes jedweden Körpers oberhalb von
0° Kelvin. Die empfangene Strahlungsintensität wird zur
Auswertung in ein Falschfarbenbild übersetzt, welches vom
Anwender leicht interpretiert werden kann.
Die Abstrahlung einer Oberfläche wird durch das Emissionsvermögen charakterisiert, dieses hängt von der Beschaffen92
heit ab: Dunkle, matte Oberflächen strahlen nahezu alle
Energie als Infrarot ab, hochglänzende, spiegelnde Flächen
strahlen schlechter ab. Die Verspiegelung wirkt nämlich auch
nach innen und vermindert die Abstrahlung. Jeder kennt
das: diesen Effekt nutzt man z.B. bewusst bei Thermoskannen für Heißgetränke.
Neben der Emission spielt die Reflexion einer Oberfläche
eine Rolle, denn gewollt ist möglichst nur die Messung der
Eigentemperatur der Oberfläche, nicht die des Hintergrundes. Daher muss bei glänzenden Oberflächen beachtet
werden, was sich darin spiegeln kann.
Die Stärke einer Thermokamera macht auch die Bildanalyse aus. So viel zum
physikalischen
Hintergrund, für den Anwender
stellt sich die Arbeit mit
diesem innovativen Werkzeug ganz einfach dar: er
braucht die Kamera nur auf
die gewünschte Stelle richten und scharf stellen. Der
Temperaturbereich wird automatisch so eingestellt, dass ein
aussagekräftiges, zweidimensionales Bild der Temperaturverteilung entsteht.
Erkennen von Unsymmetrie und Überlasten
Mit Wärmebildern können offensichtliche Temperaturunterschiede im Vergleich zu den normalen Betriebsbedingungen
in industriellen Drehstromkreisen leicht identifiziert werden.
Techniker müssen nur den Temperaturgradienten der drei
Phasen nebeneinander betrachten, um Unsymmetrie oder
93
Überlast in einem einzelnen Leitungszweig schnell zu erkennen.
Schon eine kleine Spannungsunsymmetrie kann zu einer
Verschlechterung der Verbindung und damit einem Abfall der
Versorgungsspannung führen. Somit ziehen Motoren und
andere Lasten übermäßig viel Strom, liefern weniger Drehmoment (wobei die mechanische Belastung zunimmt) und
fallen früher aus. Bei einer starken Unsymmetrie kann eine
Sicherung durchbrennen, wodurch eine Phase ausfällt.
Deshalb verlangt die Norm EN 50160 auch den strengen
Grenzwert von 2% für Unsymmetrie.
Vorgehensweise
Nehmen Sie Wärmebilder aller Verteilungen und anderer
Anschlüsse mit hohen Lasten wie Antriebe, Trennschalter,
Steuerungen usw. auf. Wenn Sie hohe Temperaturen feststellen, untersuchen Sie Abzweigleitungen und Lasten entlang
des Stromkreises.
Überprüfen Sie die Unterverteilungen bei abgenommenen
Abdeckungen. Idealerweise sollten Sie Tests nur an warmgelaufenen Geräten im eingeschwungenen Zustand bei
mindestens 40 % der normalen Last vornehmen. So können
Sie Messwerte richtig einschätzen und mit den normalen
Betriebsbedingungen vergleichen.
Die Anschlüsse dieser Verdampferpumpe sind auf Phase 3 um über 50 °C heißer.
94
Auswertung
Phasen mit gleicher Last sollten gleiche Temperaturen aufweisen. Bei einer Unsymmetrie haben die Phasen mit der
höheren Last eine höhere Temperatur, da durch den höheren
Strom mehr Wärmeenergie erzeugt wird. Unsymmetrische
Last, Überlast, fehlerhafte Verbindungen und unsymmetrische Oberschwingungen erzeugen jedoch ein ähnliches Bild.
Somit müssen bei der Problemdiagnose die Ströme in allen
Phasen gemessen werden.
Hinweis: Ein ungewöhnlich kalter Stromkreis oder Leitungszweig kann auf den Ausfall eines Bauteils hinweisen. Die
Einführung regelmäßiger Inspektionswege, in die alle wichtigen elektrischen Verbindungen einbezogen werden, hat
sich bewährt. Speichern Sie alle aufgenommenen Bilder mit
der beiliegenden Software auf einem Computer und verfolgen Sie die Messwerte über einen längeren Zeitraum. So
haben Sie Bezugsbilder für einen späteren Vergleich. Mit
dieser Vorgehensweise können Sie bestimmen, ob ein heißer
oder kalter Bereich ungewöhnlich ist. Nach einem Eingriff
können Sie mit neuen Bildern feststellen, ob die Reparatur
erfolgreich war.
Weitere Maßnahmen
Prüfen Sie die Bemessung der Leiter und die momentanen
Lasten, um den Grund von Überhitzungen zu bestimmen.
Prüfen Sie Stromausgleich und Belastung aller Phasen mit
einem Multimeter mit Stromzange, einer Strommesszange
oder einem Netz- und Stromversorgungsanalysator. Prüfen
Sie Schutzeinrichtungen und Schaltanlagen auf der Spannungsseite auf Spannungsabfälle. Im Allgemeinen sollte die
Netzspannung nicht mehr als 10 % von der Nennleistung
abweichen. Mit z.B. dem Fluke 434 können Sie Aussagen
95
über die Systembelastung treffen und Oberschwingungen
erfassen.
Thermografie-Tipp
Thermografie wird überwiegend zum Aufspüren elektrischer
und mechanischer Anomalien eingesetzt. Entgegen der landläufigen Meinung ist die Temperatur eines Geräts, auch die
relative Temperatur, nicht der einzige Anhaltspunkt für einen
bevorstehenden Ausfall. Eine Reihe weiterer Faktoren sollte
berücksichtigt werden, wie z. B. Änderungen der Umgebungstemperatur und mechanische oder elektrische Lasten,
optische Anzeichen, die Bedeutung eines Bauteils, Erfahrungen mit ähnlichen Bauteilen, Ergebnisse anderer Tests usw.
Kurz gesagt entfaltet Thermografie den größten Nutzen in
einem umfassenden Programm zur Zustandsüberwachung
und vorbeugenden Instandhaltung.
Fluke Ti Wärmebildkameras –
für vielfältige Anwendungen
Die wegweisende Serie Fluke Ti sorgt dafür, dass Thermografie nicht mehr nur wenigen vorbehalten ist. Mit diesen
Wärmebildkameras für den rauhen Einsatz können sowohl
Elektriker als auch auch Service- und Wartungstechniker
thermografische Untersuchungen durchführen.
Thermografie wird für industrielle Wartungsanwendungen
immer wichtiger. Mit der neuen Wärmebildkamera Ti20
können Sie jetzt die umfassenden Diagnose- und Wartungsmöglichkeiten der Infrarot-Thermografie zur sicheren Erkennung potentieller Probleme nutzen. Die Kamera liefert
schnell und berührungslos Wärmebilder, mit denen überhitzte Zonen (Hot Spots) schnell gefunden werden.
96
Sie müssen die Kamera nur auf die gewünschte Stelle richten
und scharf stellen. Der Temperaturbereich wird automatisch
so eingestellt, dass ein aussagekräftiges, zweidimensionales
Bild der Temperaturverteilung entsteht. Die Kamera arbeitet
vollständig radiometrisch, speichert die Werte aller
Messpunkte und ermöglicht so eine detaillierte Analyse.
Verschiedene Wärmebildparameter können so eingestellt
werden, dass Temperaturunterschiede mit maximaler
Deutlichkeit dargestellt werden.
Anwendung einer Wärmebildkamera bei Messungen an dreiphasigen Installationen
97
5 – 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.
Die früheren Nachteile sind heute überwunden, stellen doch
die modernen Oszilloskope folgende Vorteile gegenüber:
98
• Einfachste Bedienung
• Vollautomatische Messfunktionen
• Gerät komplett erdfrei, auch im Netzbetrieb
• Potenziale der Eingangsmassen komplett galvanisch
gegeneinander getrennt
• Auch mobiler Einsatz jederzeit möglich: 4,5 Stunden Akkubetriebsdauer.
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.
99
Die ColorScopeMeter 190 C mit 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.
100
Die ScopeMeter-Serie 190 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 Minimum-, Maximum- und Mittelwerte
eines gewählten Parameters über einen Zeitraum von bis zu 8
Tagen mit einer Auflösung von 1 Minute aufzeichnet.
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 20 MS/s (MegaSamples/s) speichert. Dadurch wird es
möglich Ereignisse von nur 50 ns Dauer zu erfassen, die mit
der 100-fachen Zoomfunktion deutlich dargestellt werden
können. Das Oszilloskop verfügt über einen 27500-PunkteSpeicher, der eine kontinuierliche Erfassung über bis zu 30
Stunden ermöglicht.
101
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.
102
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.
Abb. 4.5: Weiterführende Triggerfunktionen.
Links als Beispiel der Eye-Pattern eines Lasersignals von CD- und DVD-Playern.
Rechts Abgriff mit HF-Erdungshaken.
103
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.
104
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
• Arbeiten an hohen Spannungen sogar bis 1000 V
problemlos möglich
• echte Portabilität und lange Akkulaufzeit.
105
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 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 1.000 V sind wesentliche Eckdaten dieser OszilloskopFamilie. Dazu gehören auch Connect-and-View®-Triggerung,
Erfassung und Wiederholung der letzten 100 Schirmbilder
und einen ScopeRecord-Modus, der für die Serie 190 C jetzt
eine Speichertiefe von 27.500 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.
106
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.
107
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.
108
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
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 die109
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.
110
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
V
RTD
mA
V
Hz
V
SETUP
TC
RTD
7
8
9
4
5
6
1
2
3
0
.
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
V
RTD
mA
V
Hz
V
9
5
6
1
2
3
0
.
mA
SETUP
TC
RTD
8
4
CLEAR
RANGE
(ZERO)
ENTER
mA
V
RTD
CAT
30V
MAX
SOURCE
MEAS
30V
MAX
30V
MAX
300V
MAX
TC
111
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.
112
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
Zum Kalibrieren eines Instruments mit Druckeingang wird
Druck von einer externen Quelle (zum Beispiel von einer
113
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.
114
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
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.
115
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.
116
6 - Anhang
Rechtliche Vorschriften
Für die Sicherheit elektrischer Anlagen sorgen zwingende
gesetzliche Vorschriften:
• Energiewirtschaftsgesetz
• Betriebssicherheitsverordnung
• Arbeitsschutzgesetz
• Arbeitsstättenverordnung
• Gesetz über technische Arbeitsmittel, Gerätesicherheitsgesetz
• 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.
117
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 A2 (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.
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.
118
Übersicht der nationalen Bestimmungen
In den folgenden nationalen Bestimmungen und Vorschriften
sind entsprechende Prüfungen vorgeschrieben
in den deutschen Unfallverhütungsvorschriften
in den österreichischen Normen ÖNORM ÖVE E 8001/ÖVE E 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
119
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.
120
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.
§ 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.
(3) Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass Arbeitsmittel
nur benutzt werden, wenn sie für die vorgesehene Verwendung geeignet sind.
121
§ 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.
5) Bestimmung und Unterweisung geeigneter Personen,
welche die Prüfungen durchführen können.
6) Überprüfung der Wirksamkeit der Maßnahmen.
122
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
123
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
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.
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
124
wieder aufgebaut (zusammengeschaltet) werden. Hierzu
gehören z.B. Anlagen auf Bau- und Montagestellen (fliegende Bauten).
Wichtige DIN VDE-Bestimmungen
DIN VDE 0100, Teil 610
Errichten von Niederspannungsanlagen; Prüfungen, Erstprüfungen
DIN 50 110-1/VDE 0105,
Betrieb von elektrischen Anlagen
Teil 1, Teil 100
DIN VDE 0701,
Teil 1 und 240
Instandsetzung, Änderung und
Prüfung elektrischer Geräte
Teil 1: Allg. Anforderungen
Teil 240: Sicherheitsfestlegungen
für Datenverarbeitungs-Einrichtungen und Büromaschinen
DIN VDE 0702
Wiederholungsprüfungen an
elektrischen Geräten
(Ortsveränderliche Betriebsmittel)
DIN VDE 0113/EN 60204, Sicherheit von Maschinen
Teil 1
Elektrische Sicherheit von
Maschinen
Allgemeine Anforderungen
(Ortsfeste Betriebsmittel)
125
Übersicht weiterer „zur Zeit“
gültiger DIN VDE-Bestimmungen
Einige der hier aufgeführten Normen sind im DIN VDEVorschriftenwerk als „Auswahl für das ElektroinstallateurHandwerk“ 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 Elektroinstallationsbetrieben nach den Richtlinien des Bundes-Installateurausschusses.
126
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 444
Elektrische Anlagen von Gebäuden - Schutz gegen
elektromagnetische Störungen
DIN VDE 0100, Teil 540
Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen
bis 1000 V, Auswahl und Errichtung elektrischer
Betriebsmittel - Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter
DIN VDE 0105,
Teil 1, T. 100
Betrieb von elektrischen Anlagen
DIN VDE 0105, Teil 15
Besondere Festlegungen für landwirtschaftliche
Betriebsstätten
DIN VDE 0100, Teil 710
Errichten von Niederspannungsanlagen Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen
besonderer Art - Teil 710: Medizinisch genutzte Bereiche
DIN VDE 0108 komplett
Starkstromanlagen und Sicherheitsstromversorgung in
baulichen Anlagen für Menschenansammlungen
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
DIN VDE 0165, Teil 1
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete
Bereiche - Elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten
Bereichen
DIN VDE 0185, Teil 1
Blitzschutzanlagen - Allgemeine Grundsätze
127
Bestimmung
Bezeichnung
DIN VDE 0185, Teil 2
Blitzschutzanlagen - Risiko-Management: Abschätzung
des Schadensrisikos
DIN VDE 0276,
Teil 1000
Starkstromkabel - Strombelastbarkeit, Allgemeines
DIN VDE 0470, Teil 1
Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)
DIN VDE 0701, Teil 1
Instandsetzung, Änderung und Prüfung elektrischer
Geräte , Allgemeine Anforderungen
DIN VDE 0702
Wiederholungsprüfungen an elektrischen Geräten
DIN VDE 0800, Teil 1
Fernmeldetechnik - Allgemeine Begriffe, Anforderungen
und Prüfungen
DIN VDE 0800, Teil 2
Fernmeldetechnik - Erdung und Potentialausgleich
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
Kabelverteilersysteme für Ton- und Fernsehfunk-Signale
- Sicherheitsanforderungen
DIN EN 50160
Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen
DIN EN 50173-1
Informationstechnik - Anwendungsneutrale
Kommunikationskabelanlagen - Teil 1: Allgemeine
Anforderungen und Bürobereiche
128
Tabellen mit Werten zur Beurteilung von ÜberstromSchutzeinrichtungen, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen
(RCDs), Erdungswiderständen, Leiterquerschnitten.
Tabelle 1: TN-Systeme Auszug aus DIN VDE 0100 Teil 610:
2004-04
Die folgende Tabelle NA. 1 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
• Niederspannungsicherungen nach Normen der Reihe DIN
VDE 0636 (VDE 0636) der Charakteristik gG
• Leitungsschutzschaltern nach DIN VDE 0641-11 (VDE 0641,
Teil 11) u.
• Leistungsschaltern mit einstellbarem Abschaltstrom, eingestellt auf z.B. 5 In, 10 In, 12 In
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) Ia
Zs
Ia
Zs
(5 s) (5 s)
(0,4 s) (0,4 s)
A
A
A
2
9,2 25,00 16
14,38
4
19 12,11
32
7,19
6
27
8,52 47
4,89
10 47
4,89 82
2,80
16 65
3,54 107
2,15
20 85
2,71 145
1,59
25 110
2,09 180
1,28
32 150
1,53 265
0,87
35 173
1,33 295
0,78
40 190
1,21 310
0,74
50 260
0,88 460
0,50
63 320
0,72 550
0,42
80 440
0,52
100 580
0,40
125 750
0,31
160 930
0,25
Ia = 5 In
Zs
Ia = 10 In
Zs
Ia = 12 In
(Charakt. B)
(Charakt. C)
(Charakt. K)
A
A
20
40
60
100
160
200
250
320
350
400
500
630
A
24
48
72
120
192
240
300
384
420
480
600
756
960
1200
1440
1920
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
11,5
5,75
3,83
2,30
1,44
1,15
0,92
0,72
0,66
0,58
0,46
0,36
Zs
9,58
4,79
3,19
1,92
1,20
0,96
0,77
0,60
0,55
0,48
0,38
0,30
0,24
0,19
0,16
0,12
129
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.
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.
130
Tabelle 2: 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 610; 2004-04 (Tabelle NA.3)
Erdungswiderstand
Maximal zulässiger
Erdungswiderstand,
gemessen an Körpern
von Betriebsmitteln
Bemessungsdifferenzstrom
RA bei
IN
10 mA
30 mA
100 mA
300 mA
500 mA
UL = 50 V
5000
1666
500
166
100
UL = 25 V
2500
833
250
83
50
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.
131
7 - Produktinformation
Empfehlungsliste für die Werkstattgrundausrüstung
Unser Vorschlag für den Meister:
1) Spannungsprüfer Fluke T120
Zweipoliger Spannungsprüfer bis min. 600 V nach DIN VDE
0682, Teil 401, DIN EN 61243-3.
2) DMM Fluke 112
Spannungs- und Strommesser für Gleich- und Wechselspannung bis ca. 600 V, Gleich- u. Wechselströme bis 10 A nach
DIN VDE 0411/IEC 61010
3) Digitale Strommesszange Fluke 321
Strommesszange bis ca. 400 A nach DIN VDE 0411/IEC 61010
4) Gerätetester Fluke 6500 mit Speicher
Prüfgerät mit automatischem oder manuellem Prüfablauf zur
Prüfung ortsveränderlicher Geräte nach Instandsetzung oder
Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0701/0702, BGV A3
5) Installationstester Fluke 1653 nach DIN VDE 0100
Führt alle elektrischen Installationstests aus, einschließlich
Spannung und Frequenz, Isolationswiderstand, Durchgang,
Schleifenimpedanz, Auslösezeit und Auslösestrom von
FI/RCD, Erdungswiderstand und Drehfeld
132
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
Gegenpotential
• 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
133
Fluke LVD1
• Berührungsloser Spannungsprüfer mit zwei
Empfindlichkeitsstufen
• Erkennt Wechselspannungen von 40 V bis 300 V
• Blaues Licht bedeutet, dass Sie sich der
Spannungsquelle nähern
• Rotes Licht bedeutet, dass Sie die Spannungsquelle gefunden haben
• Mit vielseitigem Clip zur Befestigung an einer
Hemdtasche, an einer Kopfbedeckung oder sogar
an der Tür eines Schaltschranks
Spannungsprüfer Fluke LVD1
VoltAlert™ 1AC II
Der Spannungstester Fluke VoltAlert ist einfach zu
bedienen. Sie müssen nur mit der Messspitze eine
Klemmleiste, eine Steckdose oder ein Kabel berühren. Wenn die Messspitze rot leuchtet und das
Gerät piept, liegt Spannung an.
Elektronischer Spannungsprüfer
VoltAlert™ 1AC II
• Das Gerät zeigt den Zustand der Batterie und der
Schaltkreise kontinuierlich mit einem doppelten
Blinken an.
• Höchste Sicherheitsspezifikation: CAT IV 1000 V
• Spannungstest ohne Berührung eines Leiters
oder Kontakts
• Betriebsbereich: 200 - 1000 V AC
• Batterien: 2 Alkali-Batterien vom Typ AAA
Fluke T5-600/T5-1000
Spannungs-, Durchgangs- und Stromtester Fluke T5-600 und T5-1000
134
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
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
135
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
Digitalmultimeter Fluke 175
Fluke 177
wie FLUKE 175 jedoch mit 0,09% Grundgen. (DC),
Hindergrundbeleuchtung
Digitalmultimeter Fluke 177
Fluke 179
wie FLUKE 175 jedoch mit 0,09% Grundgen. (DC),
Hindergrundbeleuchtung, Temperaturmessung
Fluke 179
136
Fluke 321 und 322
Die Strommesszangen Fluke 321 und 322 dienen
zur Überprüfung von Schaltkreisen, Schaltern,
Sicherungen und Kontakten auf die Anwesenheit
von Laststrom, Wechselspannung oder Durchgang.
Diese kompakten und robusten Strommesszangen
eignen sich ideal für Strommessungen bis zu
400 A in beengten Schaltschränken.
Modell 322 bietet außerdem die Möglichkeit zur
Messung von Gleichspannungen und hat auch
eine höhere Auflösung für Ströme unter 40 A.
Die Bandbreite für Wechselstrom- und Wechselspannungsmessungen beträgt 50 - 400 Hz.
Strommesszange der Serie 320
Fluke 333/334/335/336/337
Strommesszange der Serie 330
Die Strommesszangen der Serie 330 sind genau
die richtigen Strommesszangen für Ihre
Anforderungen. Schlankes Gehäuse und konische
Zangenform erleichtern Messungen in beengten
Räumen. Die Bedienelemente sind so angeordnet,
dass die Strommessungen mit einer Hand
durchgeführt werden können.
Weitere Merkmale zur einfachen Bedienung sind
eine große Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung
(außer beim Modell 333) und eine praktische
Display Hold-Taste zum Einfrieren der Messwerte
auf der Anzeige. Der Einschaltstrom von Motoren,
Beleuchtungsanlagen usw. lässt sich einfach mit
der Einschaltstrom-Funktion (bei den meisten
Modellen) messen.
Bei den Modellen 336 und 337 beträgt die Bandbreite für Wechselstrommessungen 10-400 Hz,
für Wechselspannung 20-400 Hz. Bei den anderen
Modellen 50-60 Hz für beide Messgrößen.
Alle Modelle bekommen Sie mit dreijähriger
Gewährleistung.
137
Fluke 1653
Installationstester Fluke 1653
Der Installationstester Fluke 1653 prüft die Sicherheit von elektrischen Anlagen in privaten,
kommerziellen und industriellen Anwendungen.
Mit seiner Hilfe kann festgestellt werden, dass die
ortsfeste Installation sicher und korrekt installiert
wurde und die Anforderungen der DIN VDE 0100
erfüllt werden.
Führt alle elektrischen Installationstests aus,
einschließlich:
Spannung und Frequenz, Isolationswiderstand,
Durchgang, Schleifenimpedanz, Auslösezeit von
FI/RCD-Schutzschaltern, Auslösestrom von
FI/RCD-Schutzschaltern, Erdungswiderstand,
Drehfeld
Fluke 6200
Gerätetester Fluke 6200
• Manuelles Prüfgerät zur Prüfung ortsveränderlicher Geräte nach Instandsetzung oder Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0701/0702,
BGV A3 (früher: BGV A2, VBG 4)
• Messung des Schutzleiter- und Berührungsstromes nach dem Differenzstromverfahren
• Start jeder Messfunktion über eine Taste. Keine
Menüs und keine komplizierten Tastenkombinationen!
• Voreingestellte Grenzwerte für Gut/Schlecht
ermöglichen Zeitersparnis
• Großes Display mit Hintergrundbeleuchtung zum
einfachen Ablesen
Fluke 6500 mit Speicher
Gerätetester Fluke 6500 mit Speicher
138
wie Fluke 6200, jedoch mit folgenden zusätzlichen
Eigenschaften:
• 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
Fluke 43B
Einphasiger Netz- und Stromversor-
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.
gungsanalysator Fluke 43B
Fluke 433/434
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 433 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.
139
Fluke 51 II/52 II/53 II/54 II
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 Ti20
Die einfache Lösung zum Erkennen von Problemen
und Vermeiden ungeplanter Stillstandzeiten
• Liefert sofort Wärmebilder, mit denen überhitzte
Zonen (Hot Spots) schnell gefunden werden
• Messung der Wärmestrahlung zur detaillierten
Temperaturanalyse und Aufspürung kritischer
Komponenten
• Komplettlösung mit Fluke InsideIR-Software für
Analysen, Berichte und Inspektionsrouten
• Großer LCD-Farbbildschirm für eine
übersichtliche Darstellung des Bildes mit Daten
und Routenanweisungen
Wärmebildkamera Fluke Ti20
Fluke 61/62/63/65/66/68
Ziel anvisieren, Taste drücken und Temperatur
ablesen!
Die Infrarot-Thermometer der Fluke Serie 60 sind
die idealen professionellen Diagnosewerkzeuge
für berührungslose, schnelle und präzise
Temperaturmessungen. Diese tragbaren Geräte
eignen sich hervorragend zur Messung der
Oberflächentemperatur von schwer erreichbaren
Oberflächen, zum Beispiel von rotierenden Teilen,
spannungsführenden Leitern oder gefährlich
heißen Objekten wie elektrischen Motoren und
Schalttafeln sowie Heiz- und Lüftungsanlagen.
Infrarot-Thermometer der Serie 60
140
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
141
Fluke 192/196/199
ScopeMeter® der Serie 190
Geschwindigkeit, Leistungsfähigkeit und
Analysefunktionen.
Die ScopeMeter der Serie 190 sind für anspruchsvollere Anwendungen konzipiert. Es sind portable
Hochleistungs-Oszilloskope mit Spezifikationen,
wie sie sonst nur bei Tischgeräten der Spitzenklasse zu finden sind. Mit einer Bandbreite bis zu
200 MHz, einer Abtastrate bis zu 2,5 GS/s bei
Echtzeit-Sampling und einer Speichertiefe von
27.500 Punkten pro Kanal eignen sich diese
Geräte ideal für Ingenieure und Techniker, die alle
Fähigkeiten eines Hochleistungs-Oszilloskops in
einem tragbaren und batteriebetriebenen
Instrument benötigen.
• Zwei Kanäle mit 60, 100 oder 200 MHz Bandbreite
• Abtastrate bis zu 2,5 GS/s pro Kanal bei EchtzeitSampling
• Wahl zwischen einem hochauflösenden Farbdisplay (Serie 190C) oder einem Schwarz-WeißDisplay (Serie 190B)
• NEU! Hohe Auflösung der Signalform mit 3.000
Datenpunkten pro Kanal
• Automatische Connect & View™ Triggerung plus
eine große Auswahl an manuellen Triggermodi
• Digitale Nachleuchtdauer zur Analyse von
komplexen dynamischen Signalformen.
• Automatische Erfassung und Wiedergabe von
100 Bildschirmanzeigen
Fluke 123/124
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.
Industrie ScopeMeterTM Serie 120
142
8 – 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, MΩ = Megaohm = 106, GΩ = GOhm = 109, TΩ =
TeraOhm = 1012
Teile der Einheit: mΩ = Milliohm = 10-3, µΩ = Mikroohm = 10-6
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).
Berührungsspannung
Diejenige Spannung, die zwischen gleichzeitig berührbaren Teilen während eines Isolationsfehlers auftreten kann. Grenzwert in normalen Anlagen 50 V, für besondere Anforderungen (z.B. Landwirtschaft) 25 V.
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 oder mit dem Differenzstromverfahren 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.
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 (VBG 4)]
Unfallverhütungsvorschriften für elektrische Anlagen und Betriebsmittel der Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik
143
CEN
Europäisches Komitee für Normung
CENELEC
Europäisches Komitee für elektronische 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.
Differenzstrom
Dies ist nach DIN VDE 0701/0702 ein Messverfahren zur Bestimmung des Schutzleiter- oder
Berührungsstromes. Dieser wird durch eine Summen-Strommessung aller aktiver Leiter (L1L2-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 elektrotechnische 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
144
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.
Ex-Schutz
Explosionsschutz
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.
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.
Hz
SI-Einheitenzeichen für Frequenz. Die Einheit ist benannt nach dem Physiker Heinrich Hertz
(1857-1864).
Vielfache der Einheit: kHz = Kilohertz = 103 Hz, MHz = Megahertz = 106 Hz, GHz = Gigahertz
109
ISO
International Organization for Standardization
Isolationsmessung
Eine Messung des Isolationswiderstandes zwischen den aktiven Teilen (L1-L2-L3-N) und
dem Schutzleiter (PE) in einer Anlage, in einem Gerät oder in einer Maschine. 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.
145
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
Messkreiskategorie
Eine Beschreibung finden Sie im Anhang an die Begriffserklärungen.
N
Neutral-Leiter (früher MP genannt)
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.
OTDR
Optical Time Domain Reflectometer (optisches Laufzeitmessgerät)
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.
Potentialausgleich
(Potentialausgleichsschiene) Verbindet zentral leitfähige Teile wie z.B. metallene Rohrsysteme, Hauptpotentialausgleichsleiter, Hauptschutzleiter, Haupterdungsleiter, Fundamenterder,
Blitzschutzerder, Erder von Antennen und Fernmeldeanlagen, Metallkonstruktionen,
Anlagen und Gerüste.
Prüfung auf Spannungsfreiheit
Auch Ableitstrom im Betrieb genannt, wird ermittelt durch eine Strommessung nach DIN
VDE 0701, Teil 240 von leitfähigen Teilen eines Prüflings gegen Erde. Grenzwert nach DIN
VDE 0701, Teil 240 ist 0,25 mA. Diese Messung ist ähnlich der Messung des Berührungsstromes.
146
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: Schutz mittels Schutzleiter
Schutzklasse II: 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 oder mit dem Differenzstromverfahren. Die direkte Messung kann angewandt 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.
147
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, mV = 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, mW = Mikrowatt = 10-6 W
ZVEH
Zentralverband der Dt. Elektrohandwerke e.V.
ZVEI
Zentralverband Elektrotechnik- und ElektronikIndustrie
148
Messkreiskategorien
Für Messkreiskategorie wurde in der früheren Ausgabe der DIN VDE 0411-1:1994 der
Begriff Überspannungskategorie verwendet.
Messkreiskategorie I
Die Messkreiskategorie I ist gültig für elektrische Betriebsmittel, die in Geräten eingesetzt
werden, in denen nur geringe Überspannungen auftreten können, wie z.B. innerhalb
Geräten nach dem Eingangstrafo.
Messkreiskategorie II
Die Messkreiskategorie 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).
Messkreiskategorie III
Die Messkreiskategorie III beinhaltet zusätzlich zur Kategorie II elektrische Betriebsmittel,
an die besondere Anforderungen bezüglich Sicherheit und Verfügbarkeit gestellt werden.
Beispiele: Hausinstallationen, Schutzeinrichtungen, Steckdosen, Schalter... .
Messkreiskategorie 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
I
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
innerhalb
Geräten nach
dem Eingangstrafo
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,...
149
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