Das Testsubjekt liegt ruhig, während Mike Meisner die Elektroden anschließt. Er schließt die Tür zum Prüfraum für Spannungstransienten und schreitet zurück.
Anschließend drückt er auf den Knopf. 8000 Volt werden durch den Testgegenstand geleitet.
Es wird noch ruhiger. Er betätigt den Knopf erneut. Er wiederholt die positive Impulsprüfung zehn Mal, und versetzt der Testeinheit (UUT, unit under Test) zehn weitere negative Impulse. Wenn es all dies unbeschadet übersteht (es wird abgestreift und genauestens auf Beschädigungen untersucht), so hat die UUT die erste Hürde auf dem Weg zu einer Sicherheitsspezifikation für CAT III/1000V- oder CAT IV/600V-Umgebungen genommen.
Aber es stehen noch viele weitere Tests bevor. Bevor ein Fluke Produkt eine Spezifikation für Sicherheit und Leistung erhält, kann es immer wieder gebacken, tiefgefroren, in Wasser getränkt, in eine Staubwolke gepackt, mit Vibrationen erschüttert, auf den Boden geworfen und mit Strom geflutet werden.
Elektrotechnikern mögen einige Tests unnötig erscheinen. Bei den meisten Technikern ist es eher unwahrscheinlich, dass ihre Produkte den extremen Bedingungen standhalten müssen, für die Fluke Produkte geprüft wurden. Dies sind Bedingungen, wie sie Außendienstelektriker und die für die Werksinstandhaltung Verantwortlichen vorfinden. Alle Techniker erwarten jedoch unabhängig von ihrem Arbeitsplatz oder den Bedingungen, die sie vorfinden, dass ihre Messgeräte wie angegeben funktionieren.
Sicherheit ist ein zentrales Thema für Fluke. Das Unternehmen bietet umfassende Ressourcen und Informationen zur Sicherheit elektrischer Messungen an, darunter ein kostenloses Video zu sicheren Verfahren. Aus Sicherheitsgründen betätigen Meisner und sein Team im Produktanalyse- und Testlabor in Everett, Washington, weiterhin diese Knöpfe.
Sicherheit und Zuverlässigkeit
„Der Elektrotechniker interessiert sich wahrscheinlich mehr für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von allem, was sie messen“, sagt Meisner. „Unsere gesamten Tests dienen der Prüfung der Sicherheit und der Zuverlässigkeit der Geräte – ob für einen Prüftechniker oder einen anderen Produktbenutzer.“
Auch wenn die Gefahrenstufe für Techniker in CAT I- oder CAT II-Umgebungen geringer sein kann, spielt auch hier die Sicherheit eine große Rolle. Sicherheitsnormen, z. B. im Hinblick auf Schäden oder Gefahren durch Überspannungsimpulse aufgrund von Blitzen oder Spannungsspitzen werden aufgestellt, um die Sicherheit nicht nur in alltäglichen Situationen, sondern auch bei Eintritt des Unerwarteten zu gewährleisten.
Das Fluke-Produktbewertungslabor wird regelmäßig geprüft, um sicherzustellen, dass dieer Tests den von den nationalen und internationalen Behörden und Normen gestellten Anforderungen entspricht. Fluke arbeitet mit allen größeren anerkannten nationalen Prüflaboren (NRTLs) zusammen, darunter: CSA (Canadian Standards Association), Underwriters Laboratories (UL), TÜV (Technischer Überwachungsverein), VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) , und nimmt die Selbstzertifizierung für das CE (European Conformity)-Symbol vor. Die verschiedenen Normierungsinsitute erkennen die Kompetenz des Fluke Labors bei der Durchführung und Zertifizierung von Prüfungen an. Die Prüfverfahren werden im Detail erläutert und genauestens eingehalten. Sobald ein Produkt die entsprechenden Prüfungen durchlaufen hat, wird die Dokumentation zur Genehmigung und Registrierung an die zuständigen Behörden versandt. Weitere Informationen zu Sicherheitsnormen und elektrischen Messungen sowie den jeweils zuständigen Behörden können Sie dem Fluke Anwendungsbericht „Wer legt die Regeln für elektrische Prüfungen und Sicherheit fest?“ (.pdf) entnehmen.
Bei der Prüfung stehen zwei wesentliche Aspekte der Produktqualität im Vordergrund: die Sicherheit und die Zuverlässigkeit/Haltbarkeit. Die Produktsicherheit ist entscheidend. Während der Impulstestphase werden Fluke Multimeter wiederholten Hochspannungsstößen unterzogen, um zu prüfen, ob diese Spannungsspitzen aus Blitzen oder anderen Quellen ohne Schäden am Produkt oder Gefahren für die Anwender überstehen. Je höher die Spannungs- oder Messkreiskategorie, in der das Produkt verwendet wird, desto höher die angelegte Prüfspannung – bis zu 12.000 Volt für Produkte, die für CAT IV/1000V-Umgebungen entwickelt wurden (siehe Seitenleiste „Was besagt der jeweilige Test?“).
Im dielektrischen Test für Multimeterwerkzeuge ist die UUT in Aluminiumfolie eingewickelt. Die Spannung wird anschließend an alle Messklemmen des Produkts angelegt, um die inneren Komponenten mit der Prüfspannung zu fluten. Die Folie ist geerdet, um zu erkennen, ob die Spannung eine Lichtbogengefahr durch das Produktgehäuse oder an anderer zugänglicher Stelle verursacht.
Zerstörungstest
Bei der Prüfung wird kein Detail ausgelassen. Entscheidend ist, wie die Anzeige reagiert, wenn zwischen den Funktionen gewechselt wird. Wenn keine Sicherheit darüber besteht, welche Funktion aktiv ist, wenn der Schalter umgedreht wird, kann dies gefährlich sein. Wenn durch einen Knopf, der sich zwischen zwei Funktionen befindet, beide ausgelöst werden, ist dies ebenfalls riskant. Fluke Messgeräte sind so konzipiert, dass sie eindeutig von einer Funktion zur nächsten umschalten, die durch eine klare Lücke voneinander getrennt sind. Im Sicherheitslabor wird dafür gesorgt, dass ein Messgerät dem Benutzer keine mehrdeutige Anzeige liefert.
Das Bestehen dieser Tests ist wichtig, aber allein noch nicht ausreichend. Fluke nimmt anschließend Zerstörungstests an den Produkten vor. Hierzu wird eine noch höhere Spannung bei Impuls- und dielektrischen Prüfungen angelegt, bis etwas explodiert. Anschließend wird das Produkt auseinandergebaut, damit erkennbar ist, wie es dazu kam.
„Wenn unsere Berechnungen korrekt waren, sollten wir genau wissen, an welcher Stelle der Fehler auftrat“, so Meisner. „Wir bestätigen, dass die Konstruktion in der von uns vorgesehenen Art und Weise funktioniert.“
Mit einer weiteren Testbatterie wird sichergestellt, dass das Produkt die Erwartungen der Benutzer im Hinblick auf Haltbarkeit und Langlebigkeit erfüllt. Einige dieser Tests bilden die Grundlage für eine Zertifizierung. So übersteht das Industriemultimeter Fluke 28 II einen Sturz aus drei Metern Höhe und erfüllt die Schutzart IP 67 für Staub und Wasser. Das Messgerät hat die Staubschutzkammer von Fluke überstanden, in der acht Stunden lang Talkumpulver zirkuliert, und in dernen das Gehäuse des Messgeräts einem Vakuum von 20 Millibar ausgesetzt ist. Es muss zudem das ein Meter tiefe Eintauchen in den Fluke Wassertesttank überstehen. Auf jeden Test folgt eine genaue Überprüfung, um sicherzustellen, dass das Messgerät wie erwartet funktioniert, und kein Staub oder Wasser in das Gehäuse gelangt, was die Sicherheit des Messgeräts beeinträchtigen würde.
„Wir haben viele Tests durchgeführt, um herauszufinden, wie es so konstruiert werden kann, dass es bis zu einem Meter Tiefe wasserbeständig ist“, erklärt Meisner zum Messgerät 28 II. „Wir mussten viel über Dichtungen lernen und darüber, wie wir sie in die Konstruktion integrieren können.“
Jeder Test wird präzise konzipiert und kalibriert, damit die Anforderungen der jeweiligen Norm erfüllt werden. Ein Beispiel ist der Testaufbau für die Prüfung der Wasserbeständigkeit. „Bei IP-Prüfungen müssen wir beispielsweise die Durchflussraten für jedes dieser beiden Produkte festlegen“, ergänzt Meisner. „Diese wird meist in Litern pro Minute angegeben. Ein Liter entspricht dem Inhalt eines Würfels mit einer Seitenlänge von jeweils 10 cm. Wir können den Durchfluss mit einem Messschieber kalibrieren.
Sicherheit als Wissenschaft
Ein bestimmtes Volumen an Wasser, das durch eine Dripbox oder x Meter durch eine Öffnung oder eine genau ein Meter tiefe Wassersäule fließt, sorgt für Testbedingungen, die den Anforderungen internationaler Normen entsprechen. FAbfalltests werden mit einer im Labor gefertigten Fallplattform durchgeführt, über die die zu testende Einheit aus einer präzisen Höhe fallengelassen wird, sodass sie beim Aufprall auf eine Holzplatte mit genau der vorgeschriebenen Dichte die erforderliche Geschwindigkeit erreicht. Die Testeinheit wird auf die Mindestbetriebstemperatur abgekühlt, aus der angegebenen Entfernung fallengelassen, sodass alle sechs Seiten dem Stoß ausgesetzt sind, und anschließend auf Risse und sonstige Schäden untersucht.
„Man muss die erforderlichen wissenschaftlichen Grundlagen erklären können“, fügte Meisner hinzu. „Man muss einem Prüfer die Prüfmethode erklären können.“ Elektrotester wie solche, die den Impuls und die dielektrischen Tests ausführen können, werden so kalibriert, dass deren Genauigkeit den entsprechenden Kalibrierungsnormen entspricht.
Das Fluke-Labor dient als Einrichtung für denie überwachten Instandhaltungstest (SMT, Supervised Maintenance Test) für die CSA, die die hier durchgeführten Prüfungen anerkennt. „Die Prüfungen finden viermal pro Jahr statt“, erklärt Meisner. „Die Prüfer erkennen, dass wir wissen, wie die Tests durchzuführen sindfunktionieren. Sie erkennen die Genauigkeit unserer Messergebnisse an, da unsere Messgeräte,. Labortestbedingungen und Testmethoden kontrolliert sind.“
Nach der Genehmigung der Ergebnisse durch die CSA kann Mike Meisner, sofern erforderlich, den CSA-Bericht an UL, den TÜV oder den VDE senden, die ggf. die vorliegenden Ergebnisse anerkennen und ihre Zertifikate ausstellen oder weitere Prüfungen durchführen. Das System kann so funktionieren, da alle Institutionen die gleichen internationalen Sicherheits- und Prüfnormen befolgen.
Prüfungen außerhalb des Fluke Labors sind nur für wenige Produkte erforderlich. Das Industriemultimeter Fluke 27 II/Fluke 28 IIhat zusätzliche Test mit anschließender Zertifizierung durch die United States Department of Labor, Mine Safety and Health Administration (US-Behörde für Minensicherheit, MSHA) durchlaufen,und das eigensichere Echteffektiv-Multimeter Fluke 87V Ex Intrinsically Safe True RMS Multimeter wurde auf die Nutzung in explosionsgefährdeten Umgebungen gemäß der ATEX-Richtlinie der Europäischen Union zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen geprüft.
Sämtliche bei Fluke und in anderen Laboren durchgeführte Prüfungen werden anhand einiger NRTL-Symbole auf der Rückseite von Fluke Testprodukten zusammengefasst: CSA, UL, TÜV, CE. Für Benutzer sind dies vermutlich die wichtigsten Symbole, seitdem sie Lesen und Schreiben gelernt haben.
Mike Meisner formuliert es so: „Alle unsere Sicherheitstest werden in diesem kleinen Kennzeichen zusammengefasst.“