Měření elektrických spotřebičů při revizích (8 - dokončení)

Měření elektrických spotřebičů při revizích (8 - dokončení)

Ing. Leoš Koupý,
Illko s. r. o.

8. Měřicí přístroje pro revize spotřebičů

Jak bylo již naznačeno v úvodní kapitole tohoto seriálu, není jeho cílem zabývat se kompletně prováděním kontrol a revizí elektrických spotřebičů, ale pouze částí týkající se měření. S měřením samozřejmě souvisí výběr vhodného měřicího přístroje. Moderní měřicí přístroje však dovedou nejen měřit požadované parametry spotřebiče, ale ve spojení s PC usnadní i vedení evidence spotřebičů a umožní zpracování a archivaci dokladů o revizi (viz kap. 7.1.2. v minulém čísle ELEKTRO). V této kapitole bude naznačeno, jak a podle čeho vybírat vhodný měřicí přístroj.

Od měřicího přístroje se očekává, že bude mít takové vlastnosti, které umožní ověřit bezpečnost elektrického zařízení alespoň v rozsahu požadovaném příslušnými normami a samozřejmě by měl být cenově přijatelný.

Jaké otázky je třeba si před nákupem měřicího přístroje zodpovědět, aby co nejlépe splňoval jak potřeby uživatele, tak i požadavky norem, a aby náklady na jeho pořízení a provoz odpovídaly jeho užitné hodnotě?

Kritéria výběru měřicího přístroje lze rozdělit do několika skupin.

8.1. Výběr podle potřeb
Nejdříve je třeba si ujasnit, jaký přístroj je pro plánované využití vhodný a je třeba si tedy zodpovědět následující otázky:

1. Jaké veličiny má přístroj měřit?

2. Revize čeho a v jakých podmínkách budou přístrojem prováděny?

3. Jaký komfort je od přístroje očekáván?

8.1.1. Požadavky ČSN na měřicí přístroj
Požadavky norem pro revize elektrických spotřebičů na měření jejich parametrů jsou v příslušných ČSN jednoznačně definovány a byly popsány v kapitole 1.2.2. (1. část seriálu, ELEKTRO č. 12/2003)

Revizemi elektrických spotřebičů se zabývají celkem tři normy. V mnoha případech se sice požadavky na měření překrývají (např. měření izolačního odporu), ale mnohdy jsou speciální (měření úbytku napětí na ochranu obvodu u strojů) a vyžadují pro provedení revize speciální měřicí přístroj.

ČSN 33 1600
Norma pro revize elektrického ručního nářadí požaduje měřit pouze spojitost vodiče PE a izolační odpor. Lze tedy teoreticky vystačit i se dvěma jednoduchými jednoúčelovými přístroji (měřičem izolací a měřičem malých odporů s parametry podle požadavku ČSN), nebo i s přístroji pro revize elektrických instalací.

V praxi ovšem u většiny moderního ručního nářadí nelze měřit izolační odpor, neboť obsahuje elektronické obvody (viz kap. 3.2.) a je nutné ověřit stav izolací měřením unikajících a dotykových proudů podle ČSN 33 1610.

ČSN 33 1610
Přístroji určenými pro revize spotřebičů podle této normy lze kontrolovat i ruční nářadí. Požadavky ČSN 33 1610 na měření unikajících a dotykových proudů jsou speciální a pro tato měření nelze využít přístroje určené pro jiné použití, např. pro revize elektrických instalací.

Je třeba si uvědomit, že ČSN 33 1610 je ryze česká norma, byť má evropské obdoby (např. německou VDE 0701), a proto ne všechny zahraniční přístroje splňují bezezbytku její požadavky. Před nákupem měřicího přístroje je tedy vhodné si jeho shodu s požadavky ČSN 33 1610 u prodejce či dovozce ověřit, a to nejen co se týče měřicích metod, ale i shodu s požadavky uvedenými v příloze E normy.

ČSN EN 60204-1
Norma pro revize elektrických zařízení strojů má na měření speciální požadavky, které se - s výjimkou měření izolačního odporu - s ostatními normami neshodují. Za určitých okolností však lze při periodických revizích elektrických zařízení strojů některé univerzální přístroje určené pro revize spotřebičů využít (viz kap. 1.2.3.).

Pro výchozí revize strojů je však vždy nutné použít speciální přístroj k tomu určený.

8.1.2. Požadavky na měřicí přístroj z hlediska očekávaného použití
Při výběru měřicího přístroje je vhodné si ujasnit, revize čeho a v jakých podmínkách budou přístrojem prováděny. Velká část zvláště levnějších přístrojů je uzpůsobena pouze k měření spotřebičů s pohyblivým jednofázovým přívodem a měření jakýchkoliv jiných spotřebičů neumožňuje buď vůbec nebo se značnými obtížemi. Má-li tedy přístroj sloužit i pro revize pevně připojených nebo trojfázových spotřebičů, je vhodné se zajímat, jak je připojení takových spotřebičů k přístroji při měření vyřešeno.

Měření unikajících proudů u pevně připojených spotřebičů je obvykle proveditelné pomocí klešťového miliampérmetru, který lze k některým měřicím přístrojům připojit, nebo jej lze, i když za nemalou cenu, koupit i jako samostatný přístroj. Musí však měřit proudy s rozlišením nejméně na desetiny miliampéru (0,1 mA).

Měření unikajících proudů trojfázových spotřebičů lze realizovat jen pomocí speciálních trojfázových adaptérů (jako příslušenství je dosud dodáváno pouze k měřicímu přístroji REVEX 2051).

Některé přístroje umožňují vykonávat i měření na zdravotnických spotřebičích a přístrojích, ovšem provádění revizí ve zdravotnictví lze doporučit pouze zkušeným revizním technikům znalým této problematiky.

8.2. Výběr podle ceny
Cena bývá často při nákupu rozhodující, ale u tohoto sortimentu, který není běžným spotřebním zbožím, je třeba pečlivě zvážit, jestli levnější přístroje budou pro plánované použití stačit, zda vyhovují příslušným normám, jak je zajištěný a co stojí servis, kalibrace apod. Nízká cena by neměla být rozhodujícím kritériem.

Naopak drahé přístroje mohou být drahé nikoliv pro svou vyšší užitnou hodnotu, ale často se platí tzv. značka nebo doplňkové funkce, které se v praxi málo využívají a bez kterých se lze obejít.

Je třeba důrazně varovat před nákupem podezřele levných přístrojů bez průvodní dokumentace, například z bazaru. Nabízí-li se koupě staršího, již používaného přístroje, je třeba k němu vyžadovat alespoň platný kalibrační list s co nejčerstvějším datem kalibrace a pokud možno i návod k obsluze s technickými parametry výrobku.

8.3. Výběr podle technických parametrů
Aby přístroj splňoval nejen požadavky uživatele, ale i požadavky ČSN, je třeba prostudovat jeho technické parametry. Výběr přístroje podle jeho technických parametrů je důležitější, než výběr podle ceny, neboť nebude-li přístroj splňovat požadavky uživatele na měření a zároveň požadavky ČSN kladené na revizní přístroje, může se zdánlivá úspora při nákupu levného přístroje obrátit ve ztrátu. Není proto vhodné se bezezbytku spolehnout na ujištění prodejce, že přístroj lze pro revize použít a je lépe si jeho technické parametry prostudovat a posoudit.

8.3.1. Jakým normám by měl přístroj pro revize elektrických zařízení odpovídat?
Je zřejmé, že přístroj pro provádění revizí musí splňovat podmínky příslušných ČSN, a to jednak obecných norem, podle kterých musí být konstruován a jednak musí umožnit měření parametrů revidovaného elektrického zařízení takovým způsobem a v takové kvalitě, jak to požadují příslušné speciální normy pro revizi měřeného elektrického zařízení.

Aby mohl být měřicí přístroj uveden na trh v České republice, nesmí především jeho provoz ohrozit bezpečnost obsluhy nebo jiných osob, zvířat nebo věcí. Toto musí zajistit jeho shoda s bezpečnostními normami, především s ČSN EN 61010-1 (bezpečnostní požadavky na elektrická měřicí, řídicí a laboratorní zařízení) nebo s jejími evropskými ekvivalenty.

Dále musí přístroj splňovat požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu (EMC), tzn. odolnost přístroje vůči vnějším elektromagnetickým rušivým vlivům a naopak rušení, které přístroj sám produkuje musí být v tolerancích daných příslušnými normami.

Soulad parametrů přístroje s obecnými normami by měl zajistit výrobce nebo u dovážených výrobků posoudit dovozce a tuto shodu deklarovat vydáním „prohlášení o shodě“, nově potom značkou CE. Jestliže výrobce či dovozce neuvede seznam příslušných norem v průvodní dokumentaci k přístroji, například v návodu k použití, není na škodu vyžadovat při nákupu přístroje od prodejce prohlášení o shodě se seznamem norem, podle kterých byla shoda posuzována. Toto platí především pro výrobky se zemí mimo EU. Jinak postačí mít od prodejce potvrzené ujištění (např. na faktuře), že prohlášení o shodě bylo vydáno.

Z hlediska použití přístroje pro elektrorevize je ovšem důležité, aby přístroj splňoval požadavky příslušné normy pro provádění revizí daného elektrického zařízení. Pro některá, při elektrorevizích prováděná měření, předepisují parametry měřicího přístroje normy ČSN EN 61557 (zařízení ke zkoušení, měření nebo sledování prostředků ochrany). Jde o řadu norem 1 až 8 upravujících požadavky na konstrukci, přesnost, dokumentaci a zkoušení měř. přístrojů pro revize. Jednotlivé části souboru se zabývají následující problematikou:

1. všeobecné požadavky
2. izolační odpory
3. impedance smyčky
4. odpor uzemnění, ochranného spojení a vyrovnání potenciálu (přechodové odpory)
5. zemní odpor
6. proudové chrániče v sítích TT a TN
7. sled fází
8. monitorování izolačního odporu v izolovaných sítích (hlídače izolace)

Uvede-li tedy výrobce například u měřiče impedance smyčky v technických parametrech, že odpovídá normě ČSN EN 61557 část 3, lze jej, samozřejmě pouze v rámci deklarovaných pracovních podmínek, při revizi použít.

Pokud přístroj měří veličiny, jejichž měření normy ČSN EN 61557 neupravují, je třeba hledat požadované parametry přístroje v normě, která toto měření vyžaduje (např. měření unikajících proudů podle ČSN 33 1610).

8.3.2. Jak se orientovat v technických podmínkách?
Součástí průvodní dokumentace přístroje musí být jeho technické parametry, které jsou obvykle uvedeny v návodu k použití a na základě kterých je možné se rozhodnout, zda přístroj bude vyhovovat zamýšlenému použití. Vysvětleme si tedy význam alespoň základních pojmů, se kterými se lze v technických podmínkách setkat.

Kategorie přepětí
Kategorie přepětí udává, jaké impulsní přepětí musí přístroj vydržet, a jaké byly kladeny požadavky na jeho konstrukci (vzdušné a povrchové vzdálenosti „silových„ obvodů od ostatních obvodů a na vnější povrch krytu přístroje apod.). U revizních přístrojů určených pro měření v sítích 230 V / 400 V to musí být minimálně CAT II nebo CAT III, tj. impulsní přepětí 2 500 V nebo 4 000 V.

Stupeň znečištění
Stupeň znečištění udává, s jakým znečištěním izolací počítali konstruktéři přístroje, aby byl zajištěn jeho bezchybný a bezpečnost neohrožující provoz.

Stupeň znečištění 1 znamená, že přístroj lze provozovat pouze tehdy, pokud případné znečištění izolací přístroje nezhorší jejich izolační vlastnosti. Je-li uváděn stupeň znečištění 2, znamená to, že přístroj je konstruován tak, že je počítáno s běžným znečištěním izolace neovlivňujícím izolační odpor, nebo jeho snížením při kondenzaci vodní páry.

Revizní přístroje musí být konstruovány se stupněm znečištění 2.

Krytí
Stupeň krytí udává, jak kryt přístroje zajišťuje ochranu proti vniknutí cizích předmětů a vody dovnitř. Stupeň krytí vyjadřují písmena IP a dvojčíslí, kde první číslo udává ochranu před vniknutím cizích těles a druhé ochranu před vniknutím vody. Pro revizní přístroje je minimální požadované krytí alespoň IP20.

Základní chyba měření
Udává, s jakou přesností nebo-li nejistotou měří přístroj při tzv. referenčních podmínkách. Tento údaj je důležitý pro kalibraci přístroje.

Referenční podmínky
Jde o souhrn vnějších podmínek (teplota, relativní vlhkost vzduchu, napájecí napětí apod.), při kterých přístroj měří v toleranci dané tzv. základní chybou měření. Kalibrační středisko při těchto referenčních podmínkách zjišťuje, zda přístroj dosahuje přesnosti definované základní chybou měření.

Pracovní podmínky
Jde o souhrn vnějších podmínek (teplota, relativní vlhkost vzduchu, napájecí napětí apod.), při kterých lze přístroj provozovat. Mimo pracovní podmínky nelze přístroj použít neboť měření proběhlo za podmínek, kde již není definována přesnost měření a nelze tedy zjistit, nakolik se naměřený údaj liší od skutečné hodnoty měřené veličiny. Navíc hrozí i poškození přístroje při jeho provozu, např. napěťový průraz izolací při vysoké vlhkosti ovzduší.

V definovaných pracovních podmínkách přístroj dosahuje přesnosti udané tzv. pracovní chybou měření a jde tedy o údaj důležitý pro uživatele.

Pracovní chyba měření
Udává, s jakou přesností měří přístroj při tzv. pracovních podmínkách. Pracovní chybu stanoví výrobce tak, že základní chybu zvětší o souhrn nepříznivých účinků vnějších podmínek na přesnost měření. Pracovní chyba tedy nemůže být menší, než základní chyba měření. Při vyhodnocení měření je třeba vždy počítat s údajem zhoršeným pracovní chybou měření.

Jde o velice důležitý údaj, bez kterého je v praxi přístroj těžko využitelný, neboť bez něj nelze stanovit toleranční pásmo, ve kterém se nachází skutečná (pravá) hodnota měřené veličiny.

Měřicí rozsah
Je to rozsah měření, ve kterém je přístroj schopen zobrazit měřenou veličinu. V tomto rozsahu přístroj obvykle měří s přesností definovanou pracovní chybou přístroje.

Jmenovitý rozsah
Tento údaj udává, v jakém rozsahu procentuální podíl absolutní hodnoty pracovní chyby z naměřené hodnoty vztažený k této naměřené hodnotě nepřesahuje velikost požadovanou příslušnými ČSN. Smysl tohoto požadavku norem tkví pravděpodobně v tom, aby k měření příslušných veličin při revizích byl použit přístroj s dostatečnou přesností a lze si jej vysvětlit například tak, že při použití přístroje k měření veličiny podle určité normy musí mezní hodnoty této veličiny stanovené normou být měřitelné uvnitř jmenovitého rozsahu. V praxi to znamená, že přístroj, který je vyhovující pro měření podle určité ČSN, nemusí svojí přesností při jiných revizích stačit.

Uveďme si příklad: Měřič izolací s jmenovitým rozsahem 1,00 až 100,00 MW (stanoveným podle ČSN EN 61 557) je použit k revizi spotřebiče - ručního nářadí podle ČSN 33 1600. Pro toto měření je přesnost přístroje vyhovující, neboť mezní hodnoty izolačního odporu stanovené normou jsou 2, 5, a 7 MW a jsou tedy měřitelné uvnitř jmenovitého rozsahu přístroje. Nemusí však již stačit pro měření spotřebičů podle ČSN 33 1610, protože tam se již vyskytují například u spotřebičů tř. I a III mezní hodnoty nižší. Pro revizi takových spotřebičů je tedy třeba použít přesnější měřicí přístroj.

U přístrojů pro revize spotřebičů ovšem situaci poněkud komplikuje nejednoznačnost ustanovení přílohy E v ČSN 33 1610, neboť v E.1 (Všeobecné požadavky) je stanoven maximální procentuální poměr pracovní chyby a měřené hodnoty na ± 10 %, ovšem v E.2 a E.3 je k měření povoleno použít přístroj odpovídající ČSN EN 61 557, kde je tento poměr stanoven na ± 30 %. To ovšem vede k možnosti stanovit rozdílně jmenovitý rozsah přístroje.

Pokud některé z výše uvedených údajů v technických podmínkách chybí, je třeba si je od výrobce nebo dovozce přístroje vyžádat. Není-li v nich uvedena základní chyba a referenční podmínky, mohou nastat problémy při kalibraci přístroje. Chybí-li pracovní chyba, nelze s ním prakticky měření provést, neboť není možné stanovit, s jakou nejistotou bylo měření provedeno a nelze tedy měření vyhodnotit.

Není-li v technických podmínkách uveden jmenovitý rozsah měření, lze jej stanovit z udané pracovní chyby, pokud jsou známy požadavky příslušné normy na maximální relativní pracovní chybu měření. Pro veličiny, jejichž měření upravují normy řady ČSN EN 61557 je maximální povolený poměr pracovní chyby k naměřené hodnotě ± 30 %. Je-li známa pracovní chyba přístroje je možno vypočíst spodní hranici jmenovitého rozsahu ze vzorce:

D_jm = 100 × rMR / (rprac - rMH)

kde D_jm je hledaná spodní hranice jmenovitého rozsahu, rMR je vypočtená pracovní chyba z měřicího rozsahu (udaná v jednotkách příslušné veličiny), rprac je maximální, příslušnou normou povolená pracovní chyba měření, rMH je pracovní chyba přístroje z měřené hodnoty.

Horní hranice jmenovitého rozsahu je vždy totožná s horní hranicí měřicího rozsahu.

Příklad: Je-li v technických podmínkách měřiče izolací s měřicím rozsahem 0,10 MW až 19,99 MW uvedena pracovní chyba měření ±(5% z MH + 5 D), vypočte se spodní hranice jmenovitého rozsahu:

D_jm = 100 × 0,05 MW/(30 % - 5 %) = 0,20 MW

Jmenovitý rozsah přístroje tedy je 0,20 MW až 19,99 MW

8.3.3. Mechanické provedení a konstrukce přístroje
Při posuzování technických parametrů je vhodné vzít také v úvahu mechanické provedení a praktičnost konstrukce přístroje.

Je třeba zvážit konstrukční provedení přístroje z hlediska jeho odolnosti proti nešetrnému zacházení. I když přístroj na první pohled nevypadá robustně, jsou moderní plasty natolik houževnaté, že mechanické poškození krytu nárazem nebo pádem je spíše výjimečné. Zranitelné a při ulomení obtížně opravitelné jsou různé držáky hrotů, závěsných popruhů nebo panty otevíratelných krytů apod. Na nárazy jsou poměrně choulostivé měřicí systémy analogových (ručkových) přístrojů.

Hlavní pozornost je pak třeba při posuzování vnějšího vzhledu věnovat praktičnosti provedení přístroje a zvážit, co může při jeho používání vadit. Představme si (nebo i vyzkoušejme), jak bude přístroj v praxi používán. Bude přístroj provozován zavěšený na krku, nebo bude při měření někde položený? Jak je při měření vidět na displej? Je dostatečně čitelný i v přítmí? Jsou při měření volné ruce na držení hrotů? Jak je to se spouštěním měření, nechybí nám tzv. „třetí ruka„? Dostanou se hroty i do méně přístupných míst? Jaká je váha přístroje a jeho rozměry?

8.4. Spolehlivost provozu
Spolehlivost provozu je další kritérium, které je při výběru přístroje velmi důležité. Vždyť měřicí přístroj je pracovním prostředkem, a je tedy v zájmu uživatele, aby spolehlivě sloužil a nemusel být často v opravě.

8.4.1. Poruchovost přístroje
Jak je to s poruchovostí přístroje se nejlépe zjistí dotazy u kolegů vlastnících vybraný přístroj, popřípadě u servisní organizace, pokud není zároveň prodejcem přístrojů. Je vhodné si u několika uživatelů zjistit jejich zkušenosti s provozem vybraného přístroje, jaké mají zkušenosti s přístupem prodejce nebo výrobce k řešení technických problémů apod. Spokojenost uživatelů vytypovaného přístroje je jednou z nejlepších referencí, kterou lze dostat.

8.4.2. Zajištění a cena servisu
Zajištěnost a cena servisu je jedno z nejdůležitějších kritérií hlavně u dražších přístrojů. Vzhledem k tomu, že složitější opravy moderních přístrojů již z velké části není možné provádět jinde než u výrobce, je dobré se zajímat především o přístup dovozce k servisu, a to nejen k opravám, ale i k poradenské službě. Mnoho problémů může být vyřešeno i po telefonu nebo e-mailem po vzájemných konzultacích zákazník - dovozce - výrobce. Vyžaduje to ovšem dostatečnou odbornou erudovanost pracovníků servisu.

U zahraničních přístrojů je poměrně drahá a dlouhá už doprava přístroje na opravu a zpět, a proto většinou i cena servisu a náhradních dílů. Rozsáhlejší oprava může být někdy i srovnatelná s cenou nového přístroje. Také lhůty oprav v zahraničí bývají poměrně dlouhé především díky složité cestě k výrobci a zpět. V tom je velká přednost českých výrobků. Případné potíže s přístrojem lze konzultovat přímo s výrobcem a doba a cena opravy bude výhodnější minimálně o dopravu k výrobci a zpět.

K servisu patří i zajištění kalibrací, problémy mohou nastat hlavně u přístrojů, u nichž výrobce použil netradiční nebo technicky ne příliš zdařilá řešení, takže je kromě výrobce nedokáže nikdo zkalibrovat. Vzhledem k tomu, že pro provádění revizí lze použít pouze přístroj s platnou kalibrací, je vhodné vyžadovat k přístroji kalibrační list již při nákupu.

Přístup prodejce (dovozce) k zajištění servisu lze zjistit dotazy u kolegů, posouzením úrovně české dokumentace, návodů, technickou zdatností pracovníků prodejce apod.

Vhodné je orientovat se na rozšířené značky přístrojů a zavedené dovozce s dobrou pověstí nebo na české výrobky, u nichž je servis u výrobce snadno dosažitelný.

8.5. Shrnutí
Z uvedeného výkladu vyplývá, že před pořízením měřicího přístroje je vhodné věnovat značnou pozornost jeho pečlivému výběru. Je třeba si především ujasnit, k jakému účelu by měl sloužit, jakým normám tedy musí odpovídat a jaké technické parametry jsou od něj očekávány. Je vhodné uvážit praktičnost vytypovaného přístroje pro zamýšlený účel, představit si jak bude v praxi používán.

Potom je třeba zvážit poměr mezi jeho užitnou hodnotou a cenou a do cenových kalkulací zahrnout i potenciální budoucí náklady na údržbu, kalibrace a servis. Zdánlivá cenová úspora při nákupu přístroje se později může vymstít, např. na drahém a nekvalitním servisu.

Teprve tehdy, až se uváží všechna pro a proti je vhodné se rozhodnout pro konkrétní měřicí přístroj. Vždyť jeho pořízení není malá ani krátkodobá investice.

Závěr

Tímto končí seriál článků o měření při revizích elektrických spotřebičů, se kterým se čtenáři setkávali na stránkách časopisu téměř celý rok.

Účelem seriálu bylo osvětlit alespoň obecně problematiku měření spotřebičů při jejich revizích, neboť zvláště měření moderních elektronických spotřebičů může být záležitostí natolik komplikovanou, že i zkušený revizní technik si s ní bez podrobnějších znalostí o problematice měření a konstrukci spotřebiče poradí jen obtížně. Ideální by samozřejmě bylo, kdyby výrobci přímo v návodu k použití spotřebiče stanovili metodiku a postup jeho revize, ovšem až na výjimky to zatím žádný výrobce v návodu neuvádí.

Závěrem bych rád poděkoval čtenářům za trpělivost při čtení seriálu, za jejich dotazy, připomínky a náměty a popřál jim úspěchy při mnohdy nesnadné a zodpovědné práci, jakou jsou revize elektrických spotřebičů.

Oprava
Na obr. 12 (ELEKTRO č. 2) se vyskytla chyba, na kterou upozornil čtenář - majitel přístroje REVEX 2051, jenž je na obrázcích použit pro demonstraci jednotlivých měření. Při měření izolačních odporů spotřebičů tř. II, které obrázek znázorňuje, má být měřicí šňůra s hrotem správně připojena do levé horní zdířky označené jako „Přístupná část„.