Výbuch oblouku a úraz elektrickým proudem

Řekněme, že uživatel provádí měření proudu v signalizačních obvodech. Postup spočívá ve výběru pojistky s odpovídající proudovou hodnotou, zasunutí kabelů dimenzovaných pro proud v řádu mA nebo A do vstupních zdířek, rozpojení obvodu a provedení měření v sériovém zapojení. V sériovém obvodu je proud vždy stejný. Vstupní impedance v proudovém obvodu musí být dostatečně nízká na to, aby neměla vliv na proud v sériovém obvodu. Vstupní impedance na 10A svorkách měřicího přístroje Fluke je 0,01. Porovnejme ji se vstupní impedancí na napěťových kontaktech, tj. 10 000 000 ).

Pokud testovací kabely zůstanou v kontaktech pro měření proudu a následně dojde k jejich neúmyslnému připojení ke zdroji napětí, z nízké vstupní impedance se stane zkrat! Nezáleží na tom, že je volič přepnut na měření napětí. Kabely jsou stále fyzicky připojeny k obvodu s nízkou impedancí. Z tohoto důvodu je třeba kontakty pro měření proudu chránit pojistkami. Tyto pojistky jsou jediné zařízení, které stojí mezi nepříjemností vzniklou spálením pojistky a případnou katastrofou.

Používejte proto pouze multimetr se vstupy pro měření proudu chráněnými vysokoenergetickými pojistkami. Nikdy nenahrazujte spálenou pojistku nesprávnou pojistkou. Použijte pouze vysokoenergetické pojistky určené výrobcem. Takovéto pojistky jsou dimenzovány na napětí a jsou schopné bezpečně přerušit zkrat.

Pojistky chrání před nadproudem. Vysoká vstupní impedance svorek pro měření napětí a odporu zajišťuje malou pravděpodobnost vzniku stavu s nadproudem, pojistky proto nejsou nutné. Vyžaduje se však ochrana před přepětím. Zajišťuje ji ochranný obvod, který omezuje vysoké napětí na přijatelnou úroveň. Přepětí navíc zjišťuje obvod tepelné ochrany, který chrání měřicí přístroj až do odstranění přepětí a pak automaticky vrací přístroj do normálního provozu.

Nejobvyklejším přínosem je ochrana multimetru před přetížením v režimu měření odporu. Ochrana před přetížením s automatickou obnovou se tak zajišťuje pro všechny funkce měření po celou dobu, kdy jsou kabely ve vstupních svorkách pro měření napětí.

Přestože si většina lidí uvědomuje nebezpečí úrazu elektrickým proudem, jen málo jich ví, jak nízký proud a nízké napětí postačují ke vzniku smrtelného úrazu elektrickým proudem. Smrtelný úraz může způsobit už proud 30 mA. Podívejme se na účinek průtoku proudu „průměrným“ mužem s tělesnou hmotností 68 kg:

• při proudu zhruba 10 mA dochází k paralýze svalstva rukou, osoba tedy nemůže otevřít dlaně;
• při proudu zhruba 30 mA dochází k paralýze dýchacího svalstva. Osoba přestává dýchat, následky jsou často osudné;
• při proudu zhruba 75 až 250 mA, jemuž je osoba vystavena po dobu delší než pět sekund, dochází k ventrikulární fibrilaci, která způsobuje ztrátu koordinace srdečního svalu. Srdce již nemůže pracovat. Vyšší proudy mohou fibrilaci způsobit rychleji. Následky jsou často osudné.

Vypočítejme si tedy prahovou hodnotu pro „nebezpečné“ napětí. Přibližný odpor těla pod kůží od ruky k ruce napříč tělem je zhruba 1 000 . Napětí s hodnotou pouhých 30 V procházející odporem 1 000 vede k průtoku proudu 30 mA. Odpor kůže je naštěstí podstatně vyšší. Právě odpor kůže, zejména vnější vrstvy odumřelých buněk (keratocytů) nazývané též „rohovitá vrstva“, chrání tělo. Za mokra nebo v případě poškození kůže pořezáním se ale odpor kůže výrazně snižuje. Při napětí zhruba 600 V přestává kůže klást odpor. Dochází k průrazu vysokým napětím.

Cílem výrobců a uživatelů multimetrů je za každou cenu zabránit neúmyslnému styku s obvody pod proudem. Hledejte tak:

• měřicí přístroje a testovací kabely s dvojitou izolací;
• měřicí přístroje se zapuštěnými vstupními zdířkami a testovacími kabely s krytými vstupními konektory;
• testovací kabely s krytím prstů a neklouzavým povrchem;
• měřicí přístroje a testovací kabely vyrobené z kvalitních odolných nevodivých materiálů.

Následuje několik stručných vysvětlivek, jak používat princip kategorií při každodenní práci:
• obecně platí, že čím blíže stojíte ke zdroji napájení, tím vyšší je číslo kategorie a větší nebezpečí vystavení přechodovým jevům;
• platí i poučka, že čím vyšší je zkratový proud možný v daném bodě, tím vyšší je číslo kategorie CAT;
• jinými slovy, čím vyšší je impedance zdroje, tím nižší je číslo kategorie CAT. Impedance zdroje je jednoduše celková impedance, včetně impedance kabeláže mezi bodem, na němž provádíte měření, a zdrojem napájení. Tato impedance tlumí přechodové jevy.

Závěrem, pokud máte zkušenost s aplikací zařízení pro tlumení přechodného přepětí (TVSS, Transient Voltage Surge Suppression), jistě chápete, že takové zařízení instalované v rozvodné skříni musí mít vyšší kapacitu řízení energie než podobné zařízení nainstalované přímo u počítače. Podle terminologie kategorií CAT patří přepěťová ochrana TVSS na rozvodné skříni do kategorie CAT III, počítač je pak zátěž připojená k zásuvce a tedy zařízení kategorie CAT II.

Jak vidíte, princip kategorií není nijak nový ani exotický. Jedná se jen o rozšíření běžných principů vycházejících ze zdravých úvah, které profesionálové pracující s elektřinou používají každý den.

Existuje jeden scénář, který často plete ty, kdož se pokoušejí aplikovat kategorie do reálných situací, neboť v jediném zařízení se často vyskytuje více než jedna kategorie. Příklad: u kancelářského zařízení mezi stranou napájení 120 V/240 V a zásuvkou se jedná o kategorii CAT II. Elektronické obvody však patří do kategorie CAT I. V řídicích systémech budov, například v ovládacích panelech osvětlení, nebo v průmyslových řídicích zařízeních, například u programovatelných ovladačů, se běžně vyskytují v těsné blízkosti elektronické obvody (CAT I) i napájecí obvody (CAT III).

Jak si počínat v těchto situacích? Jako ve všech reálných situacích použijte zdravý rozum. V tomto případě to znamená použít měřicí přístroj určený pro vyšší kategorii. Ve skutečnosti nelze realisticky očekávat, že by lidé neustále opakovali proces stanovení kategorií. Co je však realistické a co se důrazně doporučuje, je vybrat multimetr určený pro nejvyšší kategorii, v níž by se pravděpodobně používal. Jinými slovy, odchylka má směřovat ve prospěch bezpečnosti.

Za bezpečnost zodpovídají všichni, ale ve výsledku je ve vašich rukách. Žádný nástroj nemůže sám o sobě zaručit bezpečnost. Nejvyšší úroveň ochrany zajišťuje kombinace správného přístroje a bezpečného pracovního postupu. Následuje několik tipů, které vám mohou pomoci při práci.

Pracujte na odpojeném obvodu vždy, kdy je to možné. Provádějte správné blokovací/odpojovací postupy. Pokud tyto postupy nejsou stanoveny nebo se nevyžadují, předpokládejte, že je obvod pod proudem.

U obvodu pod proudem pracujte s ochrannými pomůckami:

• používejte izolované přístroje;
• používejte bezpečnostní brýle nebo obličejový štít;
• používejte izolované rukavice, sundejte si hodinky a šperky;
• stůjte na izolované podložce;
• používejte nehořlavý oděv, ne běžný pracovní úbor.

Při měření na obvodech pod proudem:

• nejprve připojte uzemňovací svorku, teprve pak připojte vodič pod proudem. Nejprve sejměte testovací kabel z vodiče pod proudem, až pak z uzemňovacího vodiče;
• pokud je to možné, měřicí přístroj zavěste nebo položte. Zkuste se vyhnout tomu, abyste jej drželi v ruce, snížíte tak vystavení těla vlivům přechodových jevů;
• použijte metodu tříbodového testování, zejména při zjišťování, zda je obvod bez proudu. Nejprve otestujte známý obvod, o kterém víte, že je pod proudem. Pak otestujte cílový obvod. Nakonec znovu otestujte známý obvod pod proudem. Tímto postupem lze ověřit, zda měřicí přístroj pracoval správně před i po měření;
• použijte starý elektrikářský trik – mějte jednu ruku v kapse. Zmenšuje se tak pravděpodobnost, že dojde k uzavření obvodu přes hrudník a srdce.

Stanislav Přibyl

Fluke
stanislav.pribyl@pram.cz
www.fluke.cz