Digitalmultimeter mit niedriger und hoher Eingangsimpedanz

05-27-2013 | Digitalmultimeter

Aus welchem Grund?

Die Digitalmultimeter der Serien Fluke 114, 116 und 117 verfügen über mehrere Funktionen, die elektrische Messungen einfacher, sicherer und zuverlässiger machen. In diesem Anwendungsbericht finden Sie Informationen über die Bedeutung von niedriger und hoher Eingangsimpedanz und Spannungserkennung und darüber, warum deren Integration in Ihr Multimeter eine gute Idee ist.

Impedanz – Grundlagen

Die meisten heute erhältlichen Digitalmultimeter zur Prüfung von industriellen, elektrischen und elektronischen Systemen verfügen über hochohmige Eingangskreise mit mehr als 1 Megaohm. Einfach ausgedrückt: wenn das Digitalmultimeter über einem Messkreis angebracht wird, hat dies nur eine geringe Auswirkung auf die Kreisleistung. Dies ist genau das, was bei den meisten Spannungsmessungen gewünscht wird und besonders wichtig für empfindliche Elektronik- oder Steuerkreise.

Ältere Geräte zur Fehlersuche wie analoge Multimeter und Magnettester verfügen im Allgemeinen über niedrigohmige Eingangskreise von ca. 10 Kiloohm oder darunter.

Diese Geräte lassen sich zwar von Phantomspannungen nicht täuschen, sie sollten jedoch nur zur Prüfung von Leistungs- oder anderen Kreisen verwendet werden, bei denen sich eine niedrige Eingangsimpedanz nicht negativ auswirkt bzw. die Kreisleistung verändert.

Das Beste aus beiden Bereichen

Über Multimeter mit niedriger und hoher Eingangsimpedanz können Techniker eine Fehlersuche bei empfindlichen elektronischen oder Steuerkreisen sowie Kreisen mit Phantomspannung durchführen und zuverlässiger bestimmen, ob sich Spannung in einem Kreis befindet.

Bei den Multimetern der Serien Fluke 114, 116 und 117 verlaufen die regulären Schalterpositionen für V AC und V DC mit hoher Impedanz. Verwenden Sie diese Schaltereinstellungen bei den meisten Szenarien für die Fehlersuche, vor allem aber bei empfindlichen elektronischen Lasten.

Die Fluke-Funktion für niedrige Impedanz wird als Auto-V/LoZ bezeichnet. Auto-V steht dabei für Automatik oder Volt. Diese Funktion bestimmt automatisch, ob es sich bei dem gemessenen Signal um Wechselspannung oder um Gleichspannung handelt, es wird die vorgeschriebene Funktion und der vorgeschriebene Bereich gewählt und es werden die richtigen Informationen angezeigt. LoZ steht für Low Impedance (Z). Bei dieser Funktion liegt eine niedrige Eingangsimpedanz am Testkreis vor. Hierdurch wird die Möglichkeit falscher Messwerte aufgrund von Phantomspannung verringert und die Genauigkeit bei der Prüfung erhöht, ob Spannung vorhanden oder nicht vorhanden ist. Verwenden Sie die Schalterposition Auto-V/LoZ des Digitalmultimeters, wenn Messwerte verdächtig sind (es könnten Phantomspannungen vorliegen) oder wenn geprüft wird, ob Spannung vorhanden ist.

Was sind Phantomspannungen und wo treten sie auf?

Phantomspannungen treten auf, wenn sich stromführende Stromkreise und stromlose Verkabelung in unmittelbarer Nähe befinden, wie etwa in gemeinsamen Kanälen oder Rohren. Bei diesem Zustand wird ein Kondensator gebildet und es entsteht eine kapazitive Kopplung zwischen der stromführenden und der benachbarten ungenutzten Verkabelung.

Wenn Sie die Multimeterkabel zwischen dem Leerlauf und dem Neutralleiter platzieren, wird der Kreis durch Hinzufügen des Multimeters geschlossen. Die Kapazität zwischen dem angeschlossenen heißen Leiter und dem schwebenden Leiter lässt einen Spannungsteiler zusammen mit der Eingangsimpedanz des Multimeters entstehen. Der entstandene Spannungswert wird daraufhin vom Multimeter gemessen und angezeigt.

Die meisten heute erhältlichen Digitalmultimeter verfügen über eine Eingangsimpedanz, die hoch genug ist, um die kapazitiv gekoppelte Spannung anzuzeigen und damit einen stromführenden Leiter vortäuscht. Das Messgerät misst aber die Spannung, die in den getrennten Leiter gekoppelt ist. Jedoch können diese Spannungen manchmal 80 % bis 85 % der „harten“ Spannung betragen. Wird dies nicht als Phantomspannung erkannt, opfert man bei der Fehlersuche bei Stromkreisproblemen Zeit, Energie und Geld.

Phantomspannung tritt am häufigsten bei durchgebrannten Sicherungen in Unterverteilungen, nicht verwendeten Kabelführungen oder der Verkabelung in vorhandenen Kanälen, offener Erdung oder Neutral bei Abzweigleitungen mit 120 V oder in Platinengehäusen auf, bei denen Steuerkreise mit 120 V zur Steuerung der Funktionen von Fertigungsstraßen oder Förderbändern verwendet werden. Ein Teil der Phantomspannung kann von der heißen zur offenen Seite über eine durchgebrannte Sicherung gekoppelt werden. Beim Bau und der Verkabelung von Gebäuden kommt es häufig vor, dass die Elektriker zusätzliche Leiter für spätere Zwecke in die Kabelkanäle legen. Diese Leiter werden erst angeschlossen, wenn sie gebraucht werden, unterliegen jedoch einer kapazitiven Kopplung. Handelt es sich hier um Steuerkreise, so befinden diese sich in der Regel neben nicht verwendeten Steuerkabeln, was potenziell zu einer Messung von Phantomspannung führt.

Prüfung auf vorhandene oder nicht vorhandene Spannung

In der Regel verwendeten die meisten Elektriker und Instandhaltungstechniker bisher Magnettester, um zu prüfen, ob Stromkreise stromführend waren oder nicht. Aufgrund ihrer niederohmigen Schaltkreise lassen sich Magnettester nicht von Phantomspannung täuschen.

Diese Tester waren in der Vergangenheit angemessen aber sie entsprechen heute kaum noch den Sicherheitsnormen IEC 61010 oder den gegenwärtig geltenden rechtlichen Anforderungen. Sie sollten nicht für die Fehlersuche in dreiphasigen Unterverteilungen mit hoher Energie oder zur Prüfung verwendet werden, ob ein Schaltkreis stromführend ist oder nicht.

Wählen Sie bei Multimetern mit niedriger und hoher Eingangsimpedanz die Funktion Auto-V/LoZ. Diese Funktion arbeitet mit einer niedrigen Eingangsimpedanz im Bereich von 3 Kiloohm. Wenn die Kabel an einem Leerlauf mit einer Phantomspannung angebracht werden, sorgt die niedrige Eingangsimpedanz dafür, dass die Phantomspannung abgeleitet wird und das Messgerät einen Wert nahe null Volt anzeigt, was bedeutet, dass keine Spannung vorliegt.

Werden die Kabel jedoch an einer stromführenden Schaltung angebracht, misst der Eingang das Vorhandensein von „harter“ Spannung und zeigt die tatsächlich vorhandene Spannung an.

Berührungslose Spannungserkennung

Das Digitalmultimeter Fluke 117 verfügt außerdem über VoltAlert™, einen integrierten berührungslosen Spannungsprüfer. Die oben am Messgerät über dem LCD-Display angebrachte Fühlschaltung erkennt vorhandene Wechselspannung, es ertönt ein Warnton und eine rote LED-Signalleuchte oben in der Mitte des LCD-Displays wird aktiviert.

Der Spannungsprüfer verfügt über zwei Empfindlichkeitseinstellungen bei der Spannungserkennung von Wechselstrom. Die Einstellung „Lo“ kann an bündig montierten Wandbuchsen, Stromleisten, bündig montierten Industriesteckdosen und verschiedenen Netzkabeln verwendet werden. Die Einstellung „Hi“ ermöglicht Wechselspannungserkennung an anderen Arten von versetzten Stromanschlüssen oder Buchsen, bei denen die vorhandene Wechselspannung im Innern des Anschlusses zurückversetzt ist. Der VoltAlert™-Detektor funktioniert mit der Einstellung „Hi“ in Anwendungen mit unisolierten Drähten mit Spannungen ab 24 V.

Mit dieser Funktion können Techniker schnell erkennen, ob Bedienfelder, Schaltschränke oder Maschinen ordnungsgemäß geerdet sind. Wird Wechselspannung gemessen, dann sollte der Problemlöser die Funktion Auto-V/LoZ verwenden, um vor Arbeitsbeginn herauszufinden, ob es sich bei der gemessenen Spannung um Phantomspannung oder um „harte“ Spannung handelt.

Zusammenfassung

Aufgrund der gegenwärtigen Vielzahl und Komplexität der in den meisten Gebäuden vorgeschriebenen Prüfverfahren bietet ein Messgerät mit niedriger und hoher Eingangsimpedanz dem Problemlöser oder Techniker höhere Flexibilität in seinem Arbeitsumfeld. Dies ist wichtig, wenn es um reguläre Anwendungen oder um Messungen geht, wie einfache Spannungsprüfungen oder die Fehlersuche bei empfindlichen elektronischen Schaltkreisen. Außerdem steigert der Spannungsprüfer die Effizienz und bietet eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme vor Arbeiten an Schaltschränken oder in Umgebungen, in denen Spannung vorliegen könnte.