Введение
Устройство для обнаружения электричества
Испытательный фонарь, испытательная лампа, тестер напряжения или сетевой тестер – это электронное измерительное оборудование, используемое для определения наличия напряжения в проверяемом оборудовании. Испытательный фонарь проще и дешевле, чем измерительный прибор, такой как мультиметр, и часто бывает достаточно для проверки наличия напряжения на проводнике. Правильно сконструированные испытательные фонари имеют функции для защиты пользователя от случайного поражения электрическим током. Бесконтактные тестеры могут обнаруживать напряжение на изолированных проводниках.
Двухконтактные световые приборы для испытаний
Испытательный светильник представляет собой электрическую лампу, соединенную с одним или двумя изолированными проводниками. Часто он выполнен в виде отвертки с лампой, подключенной между наконечником отвертки и одним проводом, выходящим из задней части отвертки. Подключив свободный провод к заземлению и касаясь наконечником отвертки различных точек в цепи, можно определить наличие или отсутствие напряжения в каждой точке, что позволяет выявлять простые неисправности и отслеживать их первопричину. Для работы с более высоким напряжением можно использовать статископ, состоящий из неоновой лампы, установленной на длинной изолирующей ручке, для обнаружения переменного напряжения 2000 вольт и выше. Для работы с низким напряжением (например, в автомобилях) обычно используется небольшая лампа накаливания низкого напряжения. Эти лампы обычно рассчитаны на работу при напряжении около 12 В; подключение автомобильного испытательного светильника к сетевому напряжению приведет к выходу лампы из строя и может вызвать короткое замыкание в приборе. Для работы с сетевым напряжением лампа обычно представляет собой небольшую неоновую лампу, включенную последовательно с соответствующим балластным резистором. Эти лампы часто могут работать в широком диапазоне напряжений от 90 В до нескольких сотен вольт. В некоторых случаях используются несколько отдельных ламп с резистивными делителями напряжения, расположенными таким образом, чтобы дополнительные лампы загорались при повышении приложенного напряжения. Лампы устанавливаются в порядке возрастания напряжения, создавая таким образом простую шкалу, дающую приблизительное представление об уровне напряжения. Лампы накаливания также могут использоваться при ремонте электронного оборудования, и опытный техник обычно может определить приблизительное напряжение по яркости свечения как грубому индикатору.
Безопасность
Ручная контрольная лампа неизбежно помещает пользователя вблизи токоведущих цепей. Случайный контакт с токоведущими проводами может привести к короткому замыканию или поражению электрическим током. Недорогие или самодельные контрольные лампы могут не обеспечивать достаточной защиты от повреждений с высокой энергией. Общепринятой практикой является подключение контрольной лампы к известной токоведущей цепи как перед, так и после проверки неизвестной цепи, чтобы убедиться в исправности самой контрольной лампы. В Великобритании рекомендации по конструкции и использованию контрольных ламп содержатся в руководствах, разработанных Управлением по охране здоровья и безопасности (HSE). Щупы должны быть хорошо изолированы, с минимальным открытым контактом токоведущих частей, оснащены защитными экранами для предотвращения случайного прикосновения и не должны оголять токоведущие провода в случае разрушения стеклянной колбы контрольной лампы. Для ограничения энергии, выделяемой при коротком замыкании, контрольные лампы должны быть оснащены токоограничивающим предохранителем или токоограничивающим резистором и предохранителем. Руководства HSE также рекомендуют процедуры для проверки работоспособности контрольной лампы. Если доступ к известной токоведущей цепи отсутствует, для подтверждения работоспособности лампы до и после проверки цепи используется отдельный проверочный прибор, обеспечивающий известное напряжение и достаточную мощность для зажигания лампы. Поскольку питание контрольной лампы поступает от проверяемой цепи, некоторые утечки с высоким импедансом могут быть не обнаружены при использовании данного типа неусиленного испытательного оборудования.
Одноконтактные неоновые испытательные огни
Недорогой тип индикаторной лампы контактирует только с одной стороной испытываемой цепи и полагается на паразитную ёмкость и ток, проходящий через тело пользователя, для замыкания цепи. Устройство может быть выполнено в форме отвертки. Кончиком тестера касаются проводника, который необходимо проверить (например, его можно использовать на проводе в выключателе или вставить в отверстие электрической розетки). Неоновая лампа требует очень небольшого тока для зажигания и, следовательно, может использовать ёмкость тела пользователя относительно земли для замыкания цепи. Индикаторные лампы типа отвертки очень дешевы, но не соответствуют требованиям конструкции британского стандарта UK GS 38. Если стержень (вал) оголён, существует опасность поражения электрическим током для пользователя, а внутренняя конструкция тестера не обеспечивает защиты от коротких замыканий. Выход из строя сети резисторов и лампы может привести к прямому металлическому контакту пользователя с испытываемой цепью. Например, вода, попавшая внутрь отвертки, может создать достаточный ток утечки для поражения пользователя электрическим током. Даже если внутреннее короткое замыкание не приведёт к смертельному удару током, полученный удар может вызвать падение или другую травму. Лампа не показывает значения ниже напряжения зажигания неоновой лампы и, следовательно, не может обнаружить некоторые опасные условия утечки. Поскольку для замыкания цепи используется ёмкость, потенциал постоянного тока не может быть надёжно определён. Если пользователь отвертки изолирован от земли и ёмкостно связан с другими находящимися поблизости под напряжением проводами, при проверке цепи под напряжением может возникнуть ложноотрицательный результат, а при проверке обесточенной цепи – ложноположительный. Ложноотрицательные результаты также могут возникать в ярко освещённых местах, где неоновое свечение трудно различить.
Датчики напряжения без контакта
Усиленные электронные тестеры (неформально называемые тестерами напряжения, прозвонками или детекторами напряжения) работают, полагаясь исключительно на емкостный ток и, по сути, обнаруживают изменяющееся электрическое поле вокруг объектов, находящихся под переменным напряжением. Это означает, что для работы не требуется прямого металлического контакта с цепью. Пользователю необходимо прикоснуться к верхней части рукоятки, чтобы обеспечить заземление (через паразитную емкость к земле), после чего загорится светодиодный индикатор или сработает звуковой сигнал, если тестируемый проводник находится под напряжением. Дополнительная энергия для питания лампы и усилителя обеспечивается небольшой внутренней батареей и не проходит через тело пользователя. При поднесении устройства к проводнику под напряжением формируется емкостный делитель напряжения, состоящий из паразитной емкости между проводником и датчиком, а также между датчиком и землей (через тело пользователя). Когда тестер обнаруживает ток, протекающий через этот делитель, он указывает на наличие напряжения. Некоторые усиленные тестеры выдают более сильный сигнал (более яркий свет или более громкий звук), чтобы оценить относительную силу обнаруженного поля, что позволяет получить представление о местоположении объекта под напряжением. Другие тестеры предоставляют только простую индикацию наличия или отсутствия электрического поля. Профессиональные тестеры также оснащены функцией, подтверждающей работоспособность батареи и лампы. Детекторы напряжения предназначены для работы с сетевым напряжением или более низким напряжением (около 50 вольт). Тестер, предназначенный для обнаружения сетевого напряжения, может не показывать никаких признаков на схемах управления низкого напряжения, например, в дверных звонках или системах управления HVAC. В отличие от токоизмерительных клещей, которые обнаруживают изменение магнитных полей, эти детекторы могут использоваться даже при отсутствии тока в проводе, поскольку они обнаруживают переменное электрическое поле, излучаемое напряжением переменного тока на проводнике. Бесконтактный тестер, реагирующий на электрические поля, не может обнаружить напряжение внутри экранированных или бронированных кабелей (основное ограничение, обусловленное эффектом клетки Фарадея). Другое ограничение заключается в том, что напряжение постоянного тока не может быть обнаружено этим методом, поскольку постоянный ток не проходит через конденсаторы (в установившемся режиме), и тестер не активируется. Эти типы тестеров можно использовать для проверки последовательно соединенных гирлянд миниатюрных рождественских огней, чтобы определить, какая лампочка перегорела и разорвала цепь, из-за чего гирлянда (или ее часть) не горит. Наводя кончик детектора на контакт каждой лампочки, можно определить, подключена ли она хотя бы с одной стороны. Первая лампочка, которая не регистрируется, скорее всего, находится сразу после неисправной лампочки. (Перегоревшие лампочки могут показывать исправность, если присутствует шунтирующий обход, замыкающий цепь.) Перевернув вилку и вставив ее в розетку, вместо этого будет регистрироваться противоположный конец гирлянды или цепи.
Тест на емкость
Тестер розеток (или тестер гнезд) подключается к розетке и может выявлять некоторые типы ошибок в электропроводке. Конкретный тип ошибки отображается различными комбинациями трех индикаторов. К выявляемым ошибкам относятся перепутанные фаза и ноль, отсутствие заземления или нейтрали, а также другие. Однако ток утечки через варисторы, используемые в сетевых фильтрах для защиты от перенапряжений и подключенных между нейтралью и заземлением, может ошибочно указывать на наличие заземления.
Световые приборы для испытания непрерывности
Для проверки замыкания контакта или целостности цепи можно использовать лампу и батарею. Необходимо соблюдать осторожность и убедиться, что все цепи полностью обесточены перед использованием лампы для проверки целостности, иначе лампа выйдет из строя. Иногда фонарик (ручной фонарь) модифицируется в полевых условиях или выпускается на заводе с тестовыми проводами, чтобы его можно было использовать в качестве тестера целостности цепи.