Die Ader ist abgeklemmt, an beiden Enden mit nichts verbunden, und der Prüfer leuchtet trotzdem. Am Prüfer ist nichts falsch und an der Ader auch nicht: Ein Leiter, der neben einem spannungsführenden verläuft, ist kapazitiv an ihn gekoppelt, und die Spannung, die sich auf ihm aufbaut, ist echt. Unecht ist der Strom dahinter, denn die Kopplung liefert höchstens ein paar Mikroampere, genug, um den hochohmigen Eingang eines berührungslosen Prüfers anzusteuern, und nirgends genug, um Arbeit zu leisten. Die praktische Regel daraus ist kurz: Ein berührungsloser Prüfer sagt Ihnen, dass ein Leiter als spannungsführend behandelt werden muss, und er kann Ihnen nie sagen, dass ein Leiter tot ist. Das VD06 und die übrigen Prüfer unserer Reihe sind auf diese Regel gebaut, und diese Seite erklärt die Physik dahinter.
Alles hier ist gängige elektromagnetische Theorie, wie sie für Messgeräte gilt. Wenzhou Zhengyuan Electronic Co., Ltd. baut die unten genannten Prüfer und Multimeter im Werk in Wenzhou.
Was der Prüfer tatsächlich aufnimmt
Ein berührungsloser Spannungsprüfer hat eine Messelektrode in der Spitze und überhaupt keine galvanische Verbindung zum Leiter. Spitze und Leiter bilden die beiden Platten eines Kondensators, mit der Isolierung des Leiters und der umgebenden Luft als Dielektrikum. Eine Wechselspannung am Leiter treibt einen kleinen Wechselstrom über diese Kapazität in die Messelektrode, und die Eingangsstufe des Geräts macht aus diesem Strom den Piepton und das Licht. Zwei Folgen ergeben sich direkt daraus, dass dies ein Kondensator und keine Verbindung ist. Der Strom ist proportional zur Frequenz und zur Kapazität, bei 50 Hz liefern ein paar Pikofarad Kopplung also Mikroampere und keine Milliampere. Und die Empfindlichkeit hängt davon ab, wie viel Kapazität vorhanden ist, weshalb derselbe Prüfer auf einen Leiter frei in der Luft anders reagiert als auf einen, der an einem spannungsführenden Kabel anliegt.
Die andere Hälfte des Kreises ist die Referenz. Der Prüfer braucht einen Rückweg für diesen Strom, und den bekommt er über den Körper des Benutzers zur Umgebung. Deshalb ändert sich die Anzeige, wenn Sie Ihre Haltung ändern: Das Gehäuse fest zu umgreifen statt es mit der Fingerspitze zu berühren erhöht die Kopplung zu Ihrer Hand, und auf isolierendem Boden zu stehen oder isolierende Handschuhe zu tragen verringert den Rückweg und macht das Gerät weniger empfindlich, nicht empfindlicher. Deshalb gibt es auch Zweipolprüfer, bei denen der Rückweg eine eigene Leitung ist statt ein Mensch.
Warum ein abgeklemmter Leiter trotzdem als spannungsführend gilt
Nehmen Sie ein isoliertes Kabelstück, das an beiden Enden abgeklemmt ist, und führen Sie es ein paar Meter parallel zu einem spannungsführenden Leiter. Die beiden Leiter sind über Kapazität aneinander gekoppelt, und der floatende Leiter ist zugleich an alles um ihn herum gekoppelt, an Rohr, Bauwerk und Erde. Diese beiden Kapazitäten bilden einen Spannungsteiler, und die Spannung, die am floatenden Leiter erscheint, ist die anliegende Spannung multipliziert mit dem Verhältnis zwischen ihnen. In einer typischen Anlage ist die Kopplung zum spannungsführenden Leiter klein und die Kopplung zur Umgebung vergleichbar, die entstehende Spannung kann also ein erheblicher Bruchteil der Netzspannung sein, während der verfügbare Strom im Mikroamperebereich bleibt.
Diese Kombination aus einer echten Spannung ohne Energie dahinter ist das, was ein berührungsloser Prüfer erkennen soll, und deshalb kann das Gerät einen Leiter, der von einer niederohmigen Versorgung auf 230 V gehalten wird, nicht von einem unterscheiden, der von nichts als Kapazität in die Nähe von 230 V gehalten wird. Beide sehen für einen hochohmigen Eingang gleich aus. Dieses Phänomen heißt im Gewerbe Geister- oder Phantomspannung, und es tritt am häufigsten dort auf, wo Kabel in langen parallelen Gruppen laufen, im selben Rohr wie spannungsführende Leiter oder in metallischer Umhüllung, die selbst auf Potential liegt.
Die Messung, die es klärt: den Leiter belasten
Die Messung, die einen spannungsführenden Leiter von einem gekoppelten trennt, besteht darin, ihm gezielt Strom zu entziehen. Legen Sie eine Last zwischen den Leiter und eine bekannte Referenz oder nutzen Sie die Niederohmstellung eines Multimeters und lesen Sie die Spannung erneut. Ein Leiter, der von einer Versorgung gehalten wird, behält seine Spannung und fällt nur um den Betrag, den die Last zieht. Ein Leiter, der von kapazitiver Kopplung gehalten wird, bricht zusammen, weil die Kopplung Mikroampere liefern kann und die Last Milliampere oder mehr verlangt. Dieser Zusammenbruch ist der Beweis.
Ein Multimeter mit NCV-Funktion und Lo-Z-Bereich erledigt beide Schritte in einem Gerät, und diese Kombination steckt im XT802 und im DT6222: den Leiter berührungslos abfahren, um zu sehen, ob er Aufmerksamkeit braucht, und dann mit einer belasteten Messung bestätigen, bevor Sie Hand anlegen. Die beiden Funktionen beantworten zwei verschiedene Fragen, und keine ersetzt die andere.
Falschmeldungen: Kopplungsquellen, denen Sie begegnen
Parallelläufe sind der Regelfall, aber nicht der einzige. Elektronische Treiber und Dimmer erzeugen Schaltkurven mit Hochfrequenzanteil, und weil der gekoppelte Strom mit der Frequenz steigt, koppeln die Oberwellen, die ein Treiber auf seine Verdrahtung bringt, weit stärker als das 50-Hz-Netz. Frequenzumrichter tun auf der Motorseite dasselbe, wo die Kurve eine schnell geschaltete Näherung einer Sinuswelle ist. Ein Prüfer in der Nähe der Verdrahtung einer Leuchtstoffleuchte oder des Kabels zu einer gedimmten oder drehzahlgeregelten Last reagiert oft, wenn nichts spannungsführend ist. Auch Näheeffekte zählen: Ein Prüfer, der die Außenseite eines Rohrs berührt, in dem spannungsführende Leiter liegen, kann reagieren, auch wenn der Leiter, für den Sie sich interessieren, nicht der ist, den er hört.
Nichts davon ist ein Fehler. Es ist das Gerät, das sich wie konstruiert auf das vorhandene Signal verhält, und die Antwort auf all diese Fälle ist dieselbe wie auf Geisterspannung: durch Belasten bestätigen oder durch Kontakt mit einem für den Messort ausgelegten Messgerät bestätigen.
Falschnegativ: wenn er an einem spannungsführenden Leiter schweigt
Der gefährliche Ausfall ist der umgekehrte, und er hat mehr Ursachen, als Bediener erwarten. Geerdetes Metallrohr oder Panzerkabel schirmt den Leiter ab, und die Kapazität zwischen Leiter und geerdetem Schirm ist viel größer als die Kapazität zur Spitze des Prüfers, der Teiler legt also fast keine Spannung dorthin, wo das Gerät sie sehen kann. Dicke Isolierung hat aus geometrischen Gründen dieselbe Wirkung. Ein Prüfer mit schwacher Batterie kann seine Empfindlichkeit allmählich verlieren, ohne jeden Hinweis darauf, dass er nachlässt, bis er gar nicht mehr reagiert. Und der Rückweg über den Bediener schwankt: Handschuhe, isolierendes Schuhwerk und ein isolierender Boden verringern ihn alle, weshalb derselbe Prüfer zwei Personen beim Prüfen desselben Leiters unterschiedliche Antworten gibt.
Die allgemeine Lehre ist, dass ein schweigender Prüfer kein Beweis für einen toten Leiter ist und nie als solcher behandelt werden darf. Sein Schweigen bedeutet nur, dass dieses Gerät, so gehalten von dieser Person, in dieser Entfernung unter diesen Bedingungen kein Feld erkennt.
Wohin NCV in einer sicheren Arbeitsfolge gehört
Berührungsloses Prüfen ist ein erster Durchgang und gehört an den Anfang der Folge. Sein Wert sind Geschwindigkeit und Reichweite: Es sagt Ihnen, ob ein Leiterbündel Aufmerksamkeit verdient, bevor Sie etwas öffnen, es arbeitet durch Gipskarton und Isolierung, wo eine Sonde nicht hinkommt, und es fährt eine Gruppe von Adern schneller ab als jedes Kontaktverfahren. Was es nicht kann, ist Ihnen die Erlaubnis zum Anfassen zu geben. Der Beweis der Freischaltung ist eine Kontaktmessung der Spannung an den Leitern selbst, ausgeführt mit einem Messgerät, das für Kategorie und Spannung des Messorts ausgelegt ist; der Leitfaden zu Prüfertypen und Sicherheit legt fest, welches Gerät zu welchem Messort passt, und der Artikel zu den Messkategorien erklärt, warum die Einstufung am Messgerät mehr zählt als der Wert, den es anzeigt, wenn der Kreis spannungsführend ist.
So eingesetzt ergänzen sich die beiden Techniken ohne Überschneidung. Der Prüfer beantwortet, ob ein Kreis Aufmerksamkeit braucht; das Messgerät beantwortet, ob es sicher ist, daran zu arbeiten.
Sagen Sie uns, unter welchen Bedingungen Sie arbeiten
Das hier beschriebene Verhalten hängt vom Gerät ebenso ab wie von der Anlage, und die Empfindlichkeit ist eine Designentscheidung und keine einzelne Zahl: Ein Prüfer, der auf schwach gekoppelte Leiter anspricht, ist per Definition einer, der auch auf Störungen reagiert, und ein weniger empfindlicher ist ruhiger und übersieht dafür einen abgeschirmten Leiter. Welcher Kompromiss richtig ist, hängt von der Umgebung ab, in der der Prüfer eingesetzt wird, also von Hausinstallation, Industrieschrank oder umrichterlastigen Anlagen, und davon, ob der Bediener allein oder mit einem zweiten Gerät arbeitet. Bestellen Sie ein Muster und probieren Sie es an einer Anlage aus, die Sie kennen: ein spannungsführender Leiter, ein abgeklemmter, der daneben verläuft, und ein Kabel in geerdetem Rohr, und sehen Sie, bei welchem der drei Ihr jetziger Prüfer falsch liegt. Dann schicken Sie uns, was Sie gefunden haben, die Anlagen, an denen Ihre Kunden arbeiten, und die geplante Stückzahl. Unsere Ingenieure in Wenzhou antworten innerhalb von 24 Stunden und nennen den Stückpreis, sobald wir Ihre Zahlen haben.