Warsztat elektryka – narzędzia i przyrządy

Praca z instalacjami elektrycznymi wymaga narzędzi zapewniających bezpieczeństwo. Produkowane są dwa rodzaje narzędzi do prac elektrycznych – pod napięciem i bez niego.

Jednymi z najpopularniejszych narzędzi są szczypce o różnych funkcjach: obcinania, przytrzymywania i profilowania.

Szczypce składają się z głowicy ze szczękami i krawędziami tnącymi oraz rękojeści, między którymi znajduje się sprężyna zwrotna. Kształt głowicy, krawędzi tnących i sposób połączenia szczęk decydują o rodzaju prac, jakie można nimi wykonywać. Elektrykom i elektronikom najczęściej są potrzebne szczypce tnące z głowicami owalnymi, ostrołukowymi, wydłużonymi. Kształt ostrzy może zapewniać cięcie czołowe, kątowe, skośne i środkowe.

Szczęki szczypiec mogą być łączone ze sobą nakładkowo, z podcięciem lub wsuwane. Do połączeń szczęk są stosowane wkręty lub nity. Precyzyjny mechanizm połączenia szczęk minimalizuje tarcie i decyduje o dokładności ustawienia ostrzy względem siebie. Od proporcji między wymiarami głowicy a długością rękojeści zależy wielkość momentu tnącego. Dzięki sprężynie można szczypce łatwo utrzymać w dłoni. Stosowane są różne sprężyny: śrubowe, płaskie i wymienne. Zastosowany materiał, rodzaj obróbki cieplnej, dokładność wykonania krawędzi tnących i ich zbieżność decydują o łatwości i precyzji oraz liczbie cykli cięcia. Narzędzia mogą być polerowane, czernione, chromowane, aby zabezpieczyć je przed korozją. Wszystkie te czynniki wpływają na cenę narzędzia. Im większa jest przewidywana liczba możliwych do wykonania cykli cięcia, tym narzędzie jest droższe.

Dużą ofertę stanowią też szczypce do przytrzymywania podzespołów i przewodów w trudno dostępnych miejscach. Ich szczęki mają wydłużony, wąski kształt, są płaskie, półokrągłe (tzw. telefoniczne) lub okrągłe. Rodzaj użytej stali i jej obróbka cieplna decydują o trwałości narzędzia. Do produkcji narzędzi popularnych są stosowane zwykłe stale narzędziowe, lepsze mają składniki stopowe z dodatkiem magnezu, wanadu, chromu lub wolframu, wpływające na trwałość ostrzy. W najlepszych szczypcach szczęki są wykonywane metodą kucia, hartowania w oleju, co zapewnia ciągłość struktury wewnętrznej i dużą wytrzymałość. Sterowany numerycznie proces szlifowania krawędzi zapewnia dużą dokładność i powtarzalność krawędzi tnących. Niektórzy producenci podają w katalogach wartości współczynnika twardości, rodzaj stali i dane dotyczące obróbki cieplnej. Podawane jest także, jakie materiały można ciąć i ich średnice (np. przewody).

Narzędzia używane przez elektroników i elektryków służą najczęściej do cięcia przewodów miedzianych (Cu), miedziano-niklowych (CuNi), ze stali miękkiej (30 HRC) i twardej (50 HRC) oraz tworzyw, np. włókien kevlarowych, światłowodów.

Szczypce o twardości 53–56 HRC są zalecane do cięcia drutów miękkich (Cu, Cu-Ni) i o średniej twardości, a o twardości 60–64 HRC do materiałów twardych oraz bardzo twardych (drut fortepianowy, tzw. piano). Na przykład szczypce boczne do cięcia drutu przeznaczone do dużych obciążeń, np. firmy Högert, mają ostrza hartowane do wartości 58–63 HRC, wykonane z wysokogatunkowej stali stopowej chromo-wandowej odkuwanej matrycowo. Krawędzie tnące są hartowane indukcyjnie. Wyprofilowana rękojeść dwukomponentowa zapewnia wygodny chwyt.

W tej kategorii w szczególności należy zwrócić uwagę na tak zwane obcinaki zapadkowe, które wyposażone są w grzechotkę, umożliwiającą cięcie przewodów o znacznych średnicach, nawet do 100 mm. Dodatkowo bardzo ważne jest, aby narzędzie nie ściskało, a precyzyjnie cięło kabel bez uszkadzania jego struktury. Do cięcia przewodów splatanych o niewielkich średnicach lub z cienkiego drutu mogą służyć nożyce. Niektóre z tych narzędzi mają uchwyt do mocowania, który pozwala przypiąć je do pasa narzędziowego i zabezpiecza przed spadnięciem podczas prac wysokościowych. Dodatkowo część z nich ma w rękojeści wycięcia, które pozwalają zaciskać końcówki kabli.

Szczypce do ściągania izolacji

Najprostsze szczypce do ściągania izolacji mają śrubę regulacyjną średnicy drutu od 0,5 do 10 mm. Automatyczne szczypce dopasowują się do średnicy przewodu, nie uszkadzając go. Stosowane są do przewodów jednożyłowych lub wielożyłowych o średnicy od 0,008 do 10 mm. Siła cięcia może być dostosowana do cięcia twardych izolacji, a obcinak tnie druty miedziane i aluminiowe. Niektórymi modelami szczypiec wykonuje się cztery czynności: przytrzymuje, ściąga izolacje, tnie i zaciska końcówki.

Noże do kabli

Noże w szczególności przeznaczone są do ściągania izolacji ze wszystkich dostępnych w handlu kabli o przekroju okrągłym. Podawane są całkowita długość narzędzia oraz długość ostrza. Kołnierz zabezpieczający przed ześlizgiwaniem się ręki oraz antypoślizgowy, ergonomiczny uchwyt, dopasowany do kształtu dłoni, wyróżniają profesjonalne narzędzia. Najlepsze mają rękojeść dwukomponentową izolowaną wg norm VDE (norma izolacji IEC 60900, DIN EN609000). Ostrza wykonywane są ze specjalnej narzędziowej stali hartowanej olejowo lub stali chirurgicznej. Mogą być wymienne, a ich grzbiet jest izolowany tworzywem sztucznym, zapewniającym ochronę przed zwarciem.

Szczypce do zaciskania konektorów

Produkowane są zaciskacze do różnych rodzajów konektorów. Mogą być sprzedawane w zestawach z asortymentem konektorów dla elektryków samochodowych, do elektrycznego sprzętu domowego lub elektrotechniki ogólnej.

Ergonomia – komfort pracy

Kształt rękojeści i jej pokrycie mają duże znaczenie dla komfortu pracy przy wielokrotnym wykonywaniu tej samej czynności. Ciągły nacisk rękojeści na dłoń może być przyczyną zmęczenia, a nawet uszkodzenia nerwu środkowego dłoni. Producenci szczypiec stosują różne pokrycia rękojeści zmniejszające te niekorzystne zjawiska. W najtańszych są stosowane pokrycia z tworzywa PCV, do najlepszych opracowano specjalny kształt rękojeści i materiały je pokrywające, uwzględniając rodzaj prac. Rękojeści najlepszych narzędzi są tak ukształtowane, aby kciuk i palce ułożyły się w prawidłowej pozycji na rękojeści. Pokrycie rękojeści gąbczastym tworzywem dodatkowo zwiększa powierzchnię styku dłoni z rękojeścią, zmniejszając nacisk jednostkowy. Odpowiednia konstrukcja szczypiec może zmniejszyć wysiłek dłoni o 20 proc. Pokrycie rękojeści może być jednolite lub składać się z dwóch materiałów antypoślizgowych, stykających się z palcami i dłonią.

Wkrętaki, czyli śrubokręty

Wkrętak składa się z rękojeści i trzonu zakończonego grotem. Przy doborze wkrętaka trzeba zwrócić uwagę na rodzaj stali, konstrukcję grota i rękojeści.

Podobnie jak w szczypcach w profesjonalnych wkrętakach stosuje się wysokogatunkową stal, aby osiągnąć dużą trwałość narzędzia i przenoszenie dużych momentów. W profesjonalnych wkrętakach trzon jest wykonywany ze stali stopowej chromowo-wanadowo- molibdenowej, całościowo hartowany do twardości powyżej 50 HRC. 

Trzon wkrętaków ma kształt okrągły lub sześciokątny, zazwyczaj jest niklowany lub chromowany, rzadziej czerniony. Grot może być czerniony (oksydowany), niklowany lub chromowany i pokryty różnymi powłokami: nasypem diamentowym, wolframowo-karbidowym lub nacinany laserowo. Pokrycia i obróbka laserowa zwiększają powierzchnię tarcia narzędzia z gniazdem wkrętu i redukują tzw. efekt wyślizgiwania się (come-out). Kształt grota stanowi o nazwie wkrętaka i jego przeznaczeniu. Najczęściej stosowane są groty do śrub z rowkiem, typu Phillips, Torx, Pozidriv, sześciokątnych.

Należy zwrócić uwagę na ukształtowanie rękojeści. W profesjonalnych rozwiązaniach cylindryczny kształt rękojeści o mniejszej średnicy umożliwia łatwe i szybkie dokręcanie oraz odkręcanie śrub. Dobrana długość rękojeści zapewnia właściwe ułożenie palców do szybkiego i precyzyjnego obracania wkrętakiem. Grot wkrętaka może mieć końcówkę magnetyczną, przytrzymującą wkręt, co ułatwia jego wkręcanie.

Narzędzia do pracy pod napięciem

Do prac pod napięciem do 1000 V prądu zmiennego i 1500 V prądu stałego stosuje się narzędzia specjalnie zabezpieczone, spełniające normy bezpieczeństwa. Każde narzędzie w procesie produkcyjnym jest testowane. W teście elektrycznym po 24-godzinnym zanurzeniu i wysuszeniu sprawdza się pod napięciem 10 kV przez 3 minuty prąd upływu między metalem i nasadką. Prąd musi być mniejszy niż ustalona granica. Test penetracji polega na ogrzewaniu i chłodzeniu narzędzia i próbie przebicia elektrycznego przy napięciu 5 kV przez 3 minuty. Test przylegania materiału izolacyjnego na rękojeści daje gwarancję, że po 168 godzinach przechowywania narzędzia w temperaturze 70 °C i przy obciążeniu 50 kg rękojeść nie ulegnie rozłączeniu z narzędziem. Testem na wysoką temperaturę, polegającym na działaniu płomienia na izolację, sprawdza się palność materiału izolacyjnego. Testem udarowym bada się, czy po przechowywaniu narzędzia w temperaturze 25 °C nie będzie pęknięć w nasadce. Każde narzędzie jest oznakowane wartością dopuszczalnego napięcia i datą produkcji. Stosowany przez niektórych producentów trójkolorowy (trzy warstwy) system ostrzegawczy informuje o zmianach właściwości narzędzia. Kolor pomarańczowy lub czerwony zapewnia o ochronie maksymalnej, pojawienie się warstwy zielonej informuje o konieczności zmiany narzędzia, a żółta nakazuje przerwanie jego użytkowania. Trzony wkrętaków są pokrywane tworzywem izolującym, jedynie odsłonięty jest fragment 15 lub 18 mm narzędzia.

Oznakowania, normy i certyfikaty

Oznakowanie „GS” informuje, jak sprawdzono narzędzie pod względem bezpieczeństwa pracy, jest znakiem zdefiniowanym przez przepisy prawne dotyczące technicznego wyposażenia miejsca pracy oraz produktów konsumenckich. Ponieważ większość certyfikatów związanych z narzędziami dla elektryków pochodzi z Niemiec, GS to skrót od „Geprüfte Sicherheit”, czyli po polsku „sprawdzone bezpieczeństwo”. Może być umieszczony na narzędziach wyłącznie w formie wyznaczonej przez organizację przeprowadzającą certyfikację, np. TÜV Rheinland. Jest to pomocne przy świadomym wyborze bezpiecznych i niezawodnych narzędzi dla elektryków, które nie zawierają substancji szkodliwych.

Popularny jest też niemiecki certyfikat VDE – Verband der Elektrotechnik, stowarzyszenia technicznego, które zrzesza ponad 35 tys. członków i swoją renomą potwierdza znakomitą jakość narzędzi dla profesjonalistów. Instytut Kontroli Zrzeszenia Elektryków Niemieckich ma zagwarantować dotrzymanie norm zarówno narzędzi, jak i bezpieczeństwa zgodnie z wieloma unijnymi rozporządzeniami.

Narzędzia oznakowane podwójnym trójkątem są dodatkowo sprawdzane i każde z nich wytrzymuje napięcie 1000 V (napięcie zmienne), zgodnie z normą EN 60900, zwaną inaczej normą IEC 60900:2004. Wszystkie narzędzia kontrolowane według tej normy muszą być wyraźnie oznaczone. Wymagane są takie informacje jak nazwa producenta, model i typ narzędzia, rok produkcji, znak podwójnego trójkąta i dodatkowo napis „1000 V”.

Narzędzia elektryczne

W pracach elektrycznych przydatne są próbniki w ykrywania napięcia w instalacji, mierniki wielofunkcyjne i wykrywacze kabli w ścianach.

Próbniki napięcia
Wkrętakowe próbniki napięcia to proste narzędzia do pomiaru napięcia w gniazdku, na przewodach i urządzeniach elektrycznych. Napięcie pokazywane jest przez efekt świetlny – zapalenie się neonówki na w górnej części wkrętaka lub przy bardziej zaawansowanych konstrukcjach – na wyświetlaczu LCD, a sam próbnik bardziej przypomina nowoczesne termometry niż klasyczny śrubokręt. Wynik pomiaru pokazywany jest po bezpośrednim dotknięciu przewodu lub w wypadku niektórych modeli – w niewielkiej odległości od źródła napięcia. Wskaźnik napięć P-1 marki Sonel pokazuje nie tylko napięcie, obecności fazy i wynik badania ciągłości obwodu, ale również biegunowości, kolejności wirowania faz, umożliwia też test wyłącznika RCD. Podstawowa wielkość – napięcie – wskazywana jest z wykorzystaniem diod LED.

Profesjonalne mierniki wielkości elektrycznych
Przeznaczone są do profesjonalnych pomiarów napięcia prądu, pomiarów izolacji, rezystancji, faz itp. Mierniki wielofunkcyjne najnowszej generacji pozwalają na wykonanie wszystkich pomiarów w instalacji elektrycznej zgodnie z normą PN-EN 61557. Umożliwiają zmierzenie impedancji pętli zwarcia, parametrów wyłączników RCD, rezystancji izolacji, rezystancji uziemienia, ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych. Mierniki profesjonalne wyróżniają rozbudowane funkcje pomiaru uziemień, możliwość pomiaru natężenia oświetlenia, rejestracja i analiza parametrów sieci. Część profesjonalnych przyrządów pozwala na zapis w pamięci kilkudziesięciu tysięcy wyników w formie łatwej informacji z możliwością wprowadzenia adresu pomiaru, a nawet nazwiska klienta. Do wprowadzania danych można wykorzystać klawiaturę na ekranie. W najnowszych modelach dane zapisywane na urządzeniu można przesyłać do komputera PC przez kabel USB lub bezprzewodowo przez Bluetooth.

Dla elektryków ważne jest, w którym miejscu instalacji przyrząd może być bezpiecznie użytkowany. Klasyfikacja CAT (kategoria) przyrządu definiuje, w którym miejscu instalacji może on być bezpiecznie użytkowany. Informacja ta jest zazwyczaj umieszczana na przyrządzie między zaciskami pomiarowymi i jest oznaczona jako CAT II, CAT III lub CAT IV. CAT I nie jest już w zasadzie używana, ponieważ nie znajduje praktycznego zastosowania.

Kategoria CAT definiuje poziom przepięć, dla jakich przyrząd został skonstruowany, aby nie uległ uszkodzeniu. Przepięcia zmieniają się co do amplitudy i czasu trwania w zależności od źródła przepięć. Przepięcia wytwarzane w sieciach o dużej energii są bardziej niebezpieczne niż przepięcie na odseparowanym kablu, ponieważ mogą być dostarczane większe prądy w wypadku wystąpienia stanów nieustalonych. Przepięcia mogą mieć amplitudę kilku kV, ale ich czas trwania jest zazwyczaj bardzo krótki, może wynosić tylko 50 mikrosekund. Przepięcie samo z siebie powoduje niewielkie uszkodzenia. Jednakże gdy wystąpi ma szczycie amplitudy sinusoidy napięcia sieciowego, może zainicjować łuk (zwarcie obwodu), który trwa aż do końca okresu. W wypadku systemu CAT IV prąd zwarcia może przekraczać 1000 A. Generuje to setki kilowatów energii cieplnej w małej przestrzeni w ciągu kilku milisekund, powodując wybuch, możliwość spowodowania oparzeń, pożaru lub eksplozji. Przyrządy przeznaczone dla danej kategorii mają wystarczające odległości między krytycznymi podzespołami w celu zapobiegnięcia powstaniu łuku od inicjującego przebicia, pochodzącego z przepięcia.

Wykrywacze przewodów

W pracach elektrycznych pomocne są przyrządy ułatwiające wyszukiwanie przewodów elektrycznych, profili metalowych w ścianach. W zależności od typu urządzenia można nimi penetrować przestrzeń na różnych głębokościach i w różnych materiałach, z jakich wykonane są ściany. Odczytu wyniku pomiaru dokonuje się za pomocą diod lub na ekranie LCD.