Устройство и принцип действия
Основными структурными элементами, из которых состоит любой индикатор, являются:
- один или два металлических наконечника, если наконечник непосредственно касается оголенной токоведущей части, для определения наличия или отсутствия напряжения;
- световой, звуковой или цифровой индикатор, подающий сигнал при наличии электричества;
- корпус из изоляционного материала, содержащий неоновую лампочку, светодиод или светодиодную матрицу, а также может содержать электронную плату и гасящий резистор.
Принцип работы и конструкция указателей зависит от того, какой ток будет течь: активный или емкостный. Первый тип УН предполагает работу как с переменным током, так и с постоянным током до 1000 В. Второй тип предназначен для работы только с переменным током.
Обратите внимание на следующее! Лампа накаливания с присоединенными к ней проводами для проверки напряжения на проводах не является индикатором. Использование строго запрещено.
Конструктивно индикаторы могут иметь два корпуса с наконечниками, соединенными между собой проводником. При этом длина такого проводника не должна превышать 1 м, места его входа в корпус (ручки) обрамлены утолщением и имеют амортизирующие вставки.
Описание и принцип работы
Индикатор высокого и низкого напряжения представляет собой универсальный переносной прибор, предназначенный для определения напряжения на токоведущих проводах или клеммах отдельных электротехнических устройств (УВН 10, УНК, УВНК-10, БН-020022 Профипол Беннинг и др).
Это устройство необходимо, когда вы работаете в разных компаниях или когда на объект выезжают электрики. Основное отличие этого указателя от штатных манометров в том, что он поможет определить только наличие нагрузки, но не ее показатели, в отличие от моделей, устанавливаемых на DIN-рейку.
Фото — индикатор с цифровым дисплеем
В основном сейчас используются только блоки напряжения до 1000 вольт, такой индикатор может быть двухполюсным и однополюсным, у них похожая схема, но разное применение. При работе двухполюсное устройство должно быть подключено к двум токонесущим проводникам или контактам, а однополюсное – только к одному.
Следует знать, что двухполюсные указатели более точные, поэтому их называют высоковольтными и применяют при сложных работах.
Фото — ООН ПИН-90
Кроме того, есть еще и бесконтактная указка. Тестирование с его помощью производится без подключения к работающим терминалам. Это значительно повышает безопасность при обнаружении напряжения. Устройство оснащено цифровым дисплеем, и оно замечает не только наличие напряжения, но и его приблизительную величину благодаря магнитному полю.
Фото — однополюсная модель
Существуют переносные модели на аккумуляторах и варианты, требующие подключения к сети (например, индикатор напряжения или индикатор типа Контакт 55ЭМ, УВНУ-10 кВ СЗИП, ЭЛИН-1-СЗ ВЛ).
В первом случае питание осуществляется от двух и более аккумуляторов, реже от одного аккумулятора (это УВНК, УННО, УНК, ЭИ-9000/1, Дуспол цифровой ЛК, Ратон). Это позволяет использовать прибор на земле, при выезде или для ремонтных работ вне работающей электросети.
Фото — импортный UN DT-9902
Принцип работы устройства достаточно прост. При подключении к сети (при подключении к токоведущим частям) производится сравнение потенциалов. Это повышает или понижает сопротивление резисторов указателя.
Из-за этого индикатор, использующий наименьшую долю ампер, протекающих по проводам или клеммам, загорается или издает звуковой сигнал. Если индикатор молчит во время работы, нагрузки нет. В некоторых случаях наблюдается систематическое затухание сигнала — это значит, что в проводах была остаточная энергия.
Требования к индикаторам напряжения ГОСТ 20493-2001:
- Для приборов до 1000 вольт нагрузка на индикаторы не должна быть выше 90 В;
- Однополюсный прибор помещают в один корпус, а двухполюсный — в два, соединенных проводом;
- Любой индикатор наличия груза (бортовой, комби и др.) должен иметь три поверхности: рабочую, изолированную, определяющую и удерживающую;
- В некоторых моделях рабочая часть соединена с индикатором;
- Поверку показателей проводят каждый раз перед применением напряжением 2 кВ, при этом она длится не более одной минуты.
Необходимо помнить, что инструкции по технике безопасности требуют полной подготовки перед использованием устройства. В частности, необходимо надеть энергетический комплект, включающий диэлектрические перчатки и сапоги. Эти требования указаны для электроприбора, и они отличаются от показателей моделей УАЗ, ВАЗ и других автомобилей, кораблей и т.д.
Деление по типам
- По напряжению показатели напряжения делят до 1000 В и выше 1000 В. Для бытового применения обычно применяют низковольтные устройства до 1 кВ. Однако это все индикаторы высокого напряжения. По нормам ПУЭ (правил устройства электроустановок) переменное напряжение до 50 В и постоянное напряжение до 120 В безопасны для человека.
При неблагоприятных условиях (влага, токопроводящая пыль) переменном напряжении до 25 В и постоянном напряжении до 60 В. Показатели напряжения выше 1000 В применяются профессиональными электриками, для бытовых электрических сетей 220 В и 380 В их применение нецелесообразно. Например УВНУ-10 с удлинителем.
- По конструкции указатели напряжения до 1000 В делятся на однополюсные и двухполюсные. Первый вариант больше похож на индикаторную отвертку, чем на инструмент. Второй вариант предпочтительнее с точки зрения точности и гарантированного обнаружения опасного потенциала.
- По виду электрического тока: на переменный или постоянный. В бытовом использовании индикатор высокого напряжения постоянного тока не используется. Кроме того, большинство современных индикаторов универсальны.
- В зависимости от типа индикатора приборы могут быть неоновыми, светодиодными или цифровыми. В последнем случае значение напряжения можно определить с высокой точностью. Но это скорее услуга, чем необходимая функция.
- Способ применения: контактный или бесконтактный. Первый вариант предназначен для работы с открытыми токоведущими частями и гарантирует точное определение наличия потенциала. Бесконтактный метод используется для обнаружения скрытых проводов и не может гарантировать безопасность.
Общие принципы действия УНН (указателей низкого напряжения)
Для работы индикатора (независимо от типа) необходимо обеспечить протекание электрического тока по цепи прибора. При этом безопасность оператора стоит на первом месте. Двухполюсная конструкция исключает контакт между открытыми участками корпуса и токоведущими частями. А вот однополюсный индикатор напряжения работает только при касании вспомогательного электрода пальцем.
Следовательно, в конструкцию обязательно должна быть включена система ограничения тока на безопасном значении. После понижения порога тока прибор становится низковольтным индикатором вне зависимости от реального потенциала токоведущих частей.
- Двухполюсные указатели представляют собой типовую электрическую цепь, в которой ток протекает от фазы к нулевому (или заземляющему) проводнику электроустановки. Благодаря этому можно достоверно определить наличие потенциала и даже измерить напряжение на участке управления.
- Униполярные индикаторы используют индуктивные токи, протекающие через тело оператора, для срабатывания индикатора. Для работы достаточно наличия фазы на проверяемом элементе электроустановки или проводнике. Точность низкая, поэтому определить напряжение таким способом невозможно.
Требования к оборудованию
Для обеспечения безопасности и надежности такие устройства должны быть сертифицированы. Требования ГОСТа занимают не менее одной страницы текста, выделим самое главное:
- изолирующая оболочка прибора должна выдерживать напряжение, превышающее диапазон измерения;
- однополярный указатель выполнен только в одном корпусе, что исключает необходимость работы двумя руками;
- на одном конце указателя находится щуп для прикосновения к контролируемой части цепи, на противоположном конце — контактная площадка для прикосновения к пальцу оператора;
- двухполюсный указатель напряжения должен состоять из двух корпусов с одинаковыми указателями безопасности, соединенных гибким изолированным кабелем длиной 1 метр;
- открытая часть щупа не должна превышать длину, указанную для выбранного диапазона измерения;
- световой и (или) звуковой индикатор наличия потенциала должен быть четко различим при всех условиях измерения.
Нормы безопасности едины для всей территории Российской Федерации. Ни один субъект, будь то Москва или любой областной центр, не имеет права смягчать требования к производству или использованию такого оборудования.
Рассмотрим работу основных типов индикаторов напряжения.
Двухполюсная конструкция
Высоковольтный индикатор с двумя измерительными контактами работает по принципу фиксации прохождения тока на участке цепи. Внутренняя цепь сравнивает разность потенциалов между точкой измерения и землей (или нейтралью). Если порог срабатывания превышает установленное значение, срабатывает индикация.
Исполнение может быть различным, в зависимости от назначения: только индикация, поиск поломки, измерение точного значения напряжения, установка диапазона (220 В, 380 В). В качестве примера на иллюстрации показана электрическая схема устройства, определяющего наличие фазы в измеряемом участке и примерный порог напряжения.
Сложные интегрированные элементы отсутствуют, поэтому такая указка надежна и безотказна в любых условиях эксплуатации. Если измерения проводятся на улице, при ярком свете — параллельно световой индикации (в данном случае это светодиодный элемент) добавляется звуковая индикация.
При добавлении в измерительную схему модуля измерения напряжения мы получаем одномодовый мультиметр, предназначенный для безопасного измерения высокого напряжения.
Это интересно: В качестве индикатора высокого напряжения можно использовать и обычный мультиметр. Однако потребуется время, чтобы подготовиться (установить правильный режим измерения). Да и с безопасностью не все так гладко: специализированные устройства проходят строгую сертификацию.
Пользоваться таким устройством несложно: пассивный контакт на соединительном проводе подводится к заземляющей (нулевой) шине электроустановки. Затем коснитесь потенциальной точки измерения измерительным контактом.
Преимущества:
- высокая точность измерений, при необходимости можно расширить функционал;
- возможность работы с высоким напряжением без дополнительных средств защиты оператора;
- обеспечена защита оператора: нет прямого контакта с открытыми участками тела.
Недостатки:
- более высокая стоимость;
- счетчик довольно громоздкий.
Читайте также: Как работает двухтарифный счетчик электроэнергии и выгодно ли это?
Однополюсная конструкция
Электрический ток протекает между фазой (точкой измерения) и контуром заземления, который обеспечивает тело человека (оператора). Внутри устройства находится простая электрическая схема, состоящая из неоновой лампы и резистора. Сопротивление выбирают таким образом, чтобы электрический ток не превышал значения, безопасного для человека.
При этом сила тока должна обеспечивать надежную работу индикатора. Для неоновой лампы достаточно нескольких сотых миллиампер, чтобы схема работала стабильно.
Как использовать такой указатель? Прибор держат в одной руке, палец кладут на задний контакт. Затем измерительный щуп прикладывают к токоведущей части электроустановки. При наличии потенциала загорается контрольная лампа.
Интересно, что различные «продвинутые» транзисторные и светодиодные схемы не так надежны, как простая неоновая лампа и графитовый резистор. Высокий процент ложных срабатываний не позволяет использовать такое устройство в профессиональных целях.
Преимущества:
- дешевизна устройства;
- эффективность его использования;
- возможность работать одной рукой.
Недостатки:
- низкая точность и надежность;
- нет расширенного функционала;
- потенциально опасно: есть контакт между открытыми участками тела и измерительной частью прибора.
Бесконтактный указатель напряжения
При наличии прямого доступа к разомкнутым контактам провода или электроустановки легко произвести замеры напряжения. И как определить потенциал (хотя бы его наличие) в скрытых проводах?
Для этого есть бесконтактные индикаторы (не путать с силовыми клещами).
Такие указатели работают не напрямую с электрическим током, а с электромагнитным полем, возникающим вокруг проводника. По сути, это трансформатор без сердечника, или дроссель.
Простейшие указатели реагируют на переменное магнитное поле. При обнаружении срабатывает схема, собранная на триггерах, и на индикатор (светодиодный элемент) подается напряжение. Для усиления эффекта обнаружения параллельно включается звуковой сигнал.
Разумеется, ни о каких измерениях напряжения не может быть и речи. Также наличие электромагнитного поля зависит от многих факторов, в том числе от наличия рядом с проводником заземляющей шины. Иными словами, качественно (по требованиям ПУЭ) проложенный электрический кабель бесконтактным щупом не обнаружится.
Важно: Использовать такую указку в качестве детектора скрытого провода нельзя, дистанция обнаружения 1-2 см на открытом воздухе.
Преимущества:
- простота использования: не нужно искать открытые контакты;
- безопасность: отсутствие контакта с токоведущими частями.
Недостатки:
- в реальности прибор не гарантирует даже 50% результата.
Исходя из принципа работы такого индикатора, чем сильнее ток в кабеле, тем выше вероятность обнаружения потенциала. Следовательно, если прибор не включен, кабель питания не будет активно формировать вокруг себя электромагнитное поле. При этом потенциал на фазном проводе присутствует, а опасность поражения электрическим током сохраняется.
Важно: если вы планируете использовать такой индикатор, в любом случае перед началом работы следует проверить отсутствие напряжения на открытых участках обычным контактным прибором.
Перед использованием любого измерительного прибора убедитесь, что у вас есть сертификат безопасности.
Прибор высокого напряжения (более 1 кВ)
Такие устройства могут быть как однополюсными, так и двухполюсными: УВН — 10, УВН — 80 и аналогичные модели. Например, можно рассмотреть высоковольтный индикатор печи 10.
С его помощью осуществляется фазировка силовых трансформаторов на электростанции и кабелей, рассчитанных на работу от переменного тока частотой f = 50 — 60 Гц и U = 6 — 10 кВ.
Существует несколько версий этого устройства, которые имеют:
- импульсная световая индикация с самоконтролем (УВНУ-10 СЗ);
- те же параметры плюс блок питания (УВНУ — 10 СЗ ИП);
- фазовый индикатор, световая импульсная индикация плюс фазовая трубка, ИП отсутствует (УВНУ — 30 СЗ ТФ);
- те же параметры, что и у предыдущей модели, плюс ИП (УВНУ — 10 СЗ ИП ТФ);
- ФН с ИП контактно-бесконтактный (УВНУ — 10 СЗ ИП КБ);
- индикация фаз, блок питания, фазовая трубка, двухполюсная (УВНУ — 10 СЗ ИП КБ ТФ).
Несмотря на обилие индикаторов, рассчитанных на разные напряжения и виды тока, все они должны периодически проходить испытания в специальных лабораториях.
Испытания указателя
Лабораторные испытания проводятся организациями, имеющими на это специальную лицензию. Для проведения проверки собирается схема, в которую включается индикатор высокого или низкого напряжения.
УНН проверяют на состояние изоляции, величину индикации напряжения. Также проверяют работу при повышенном напряжении, при этом измеряя ток. Напряжение, плавно возрастающее от нулевого значения, доводят до превышения рабочего напряжения на 10 % и выдерживают в течение 1 мин.
Схема электроустановки для испытания изоляции кузова и кабеля УНН до 1000 В
УВН испытывается, начиная с рабочей части, с натяжением наконечника и резьбового соединения. При напряжении индикатора выше 35 кВ рабочую часть не проверяют, а проверяют только состояние изолирующей части и рукоятки.
Достигнутые результаты документируются и протоколируются. На допущенном к применению изделии устанавливается отметка штампом, где указывается дата очередной поверки.
Вольтметры и индикаторы служат для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при проведении работ, они также могут таить в себе опасность.
Хранение, правильное использование и ежедневный визуальный осмотр должны выполняться теми, кто непосредственно использует указатель. Запрещается использовать устройство, если срок испытания истек, а также если оно подвергалось механическим воздействиям в результате падения или удара.