MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BRNO 2007

MIROSLAV SUKOPČÁK

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Přídavné ochrany před nebezpečným dotykovým napětím Bakalářská práce

Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Škyřík, CSc. Sukopčák

Vypracoval: Miroslav Brno 2007

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Agronomická fakulta 2006/2007

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Řešitel : Studijní program : Obor :

Miroslav Sukopčák Zemědělská specializace Provoz techniky

Název tématu: Přídavné ochrany před nebezpečným dotykovým napětím Zásady pro vypracování: 1. Na základě studia literatury stanovit přehled výrobců a výrobků přídavných ochran v ČR 2. Princip ochrany zemněním a nulováním 3. Napěťové a proudové chrániče 4. Při zpracování práce řídit se instrukcemi k úpravě bakalářské práce vydaných děkanátem AF

Rozsah práce: 30 - 40 stran, grafy, tabulky, obrázky podle potřeby práce

Seznam odborné literatury: 1. 2. 3. 4.

Katalog Schneider Electric CZ : Systém Multi 9 Merlin Gerin. Praha 2004 Kříž,M.,: Dimenzování a jištění elektrických zařízení v praxi. Praha 1997 OEZ s.r.o.: Přístroje pro domovní rozvody. Letohrad 2004 Štěpánek,F.,: Proudové chrániče. Praha 1997

Datum zadání bakalářské práce: Termín odevzdání bakalářské práce:

prosinec 2005 duben 2007

Miroslav Sukopčák řešitel bakalářské práce

prof. Ing. Jan Mareček, DrSc. vedoucí ústavu

doc. Ing. Jan Škyřík, CSc. vedoucí bakalářské práce d

prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. děkan AF MZLU v Brně

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Přídavné ochrany před nebezpečným dotykovým napětím vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.

dne 19.března 2007 podpis diplomanta……………………….

Abstrakt : Cílem bakalářské práce je udělat přehled výrobců a výrobků přídavných ochran v ČR. Charakterizovat princip ochrany zemněním a nulováním. Studiem katalogových listů výrobců přídavných ochran získat přehled o základních typech napěťových a proudových chráničů. Z nich vytvořit přehled typů a výrobců napěťových. a proudových chráničů které jsou nejvíce rozšířeny na českem trhu. Seznámit s principem funkce napěťových a proudových chráničů. Obeznámit s jednotlivými typy a vysvětlit jejich specifické parametry, vlastnosti a rozdíl ve funkčních možnostech. Určit směr ve vývoji a obeznámit s novými trendy mezi výrobci přídavných ochran před nebezpečným dotykovým napětím. Obeznámit se s novinkami na trhu prostřednictvím internetových stránek výrobců. Výsledkem práce je přehled trhu a obeznámení se aktuálními možnostmi technického řešení přídavných ochran v rozvodech elektrických sítí. - přídavné ochrany - napěťový a proudový chránič - nebezpečné dotykové napětí Abstract : The purpose of this baccalaureate thesis is multifaceted. Firstly, to survey producers and products of electrical additional protections in the Czech Republic. It is intended to characterize the principle of electrical power network protection by grounding and resetting. Furthermore, it aims to study the producers' brochures of additional protection products and gain an overview of the standard types of voltage and earth leakage circuit breakers. To document the most widespread types of voltage and earth leakage circuit breakers and their producers on the Czech market. To explain the principles of voltage and earth leakage circuit breakers and how they function. To introduce individual types of circuit breakers and explain their specific parameters, properties and functional differences. To outline the direction of future developments and describe the new trends amongst the producers of additional protection from dangerous contact voltage. To learn about the new products on the market using the producers' web pages on the Internet. The outcome of this thesis is a market survey and an appraisal of the capabilities of the existing technical solutions of electrical additional protections in the mains of the electrical networks. - additional protections - voltage and earth leakage breaker - dangerous contact voltage

Obsah : Úvod .……....……….………….…………………..….………………………..……….6 Cíl ........…………….………………….…………..……..……………………………...6 Princip ochrany zemněním a nulováním ..……….……....……………….......…...….7 Napěťové chrániče ….....….……………………………….…………………………...8 Ochrana samočinným odpojením od zdroje napěťovým chráničem ......…......……8 Princip funkce ………………………..…………….…………………………………..8 Podmínky použití napěťového chrániče ……………...………………………………9 Proudové chrániče ..….………..…………………………………….……….……...10 Co je proudový chránič ……..………….……………………………………….……10 Použití ..…………..……………..……………………………………………………10 Ochranné působení ………………..……………………….…………………………10 Nebezpečný průtok proudu tělem …………...………………………………………11 Princip činnosti proudového chrániče ..…………....……………………………….13 Podmínky ochrany proudovými chrániči ……….…..……………………………..14 Povinné používání proudových chráničů ………..…………………………………15 Typy proudových chráničů …..………………………….…..…………………........16 Přehled výrobců a výrobků přídavných ochran v ČR ……....…..………………...17 Katalog přídavných ochran před nebezpečným dotykovým napětím …...………..18 Napěťové a proudové chrániče Merlin Gerin ……………..………………….…….18 Napěťová spoušť MSU pro kombinované chrániče: DPNNVigi a ID ...……….....23 Proudové chrániče OEZ ……………………………………………………………..27 Proudové chrániče BONEGA® se signalizací poruchy ….….……………………..30 Nové typy proudových chráničů společnosti Siemens …………….…….…………34 Závěr………………………………………………………………………………..….35 Seznam použité literatury ……………………………………………………………35 Seznam obrázků .…………………………………………………………….………..36

ÚVOD: Proudový chránič je mechanický spínací přístroj nebo kombinace přístrojů navržených tak, aby způsobily rozepnutí kontaktů, když proud protékající obvodem dosáhne určitého definovaného rozdílu.Proudový chránič vyhodnotí proud unikající mimo pracovní vodiče na kostru nebo zem. Proudový chránič nenahrazuje jistič chránící proti přetížení nadproudy. Napěťový chránič vřazuje mezi zdroj a elektrický předmět s chráněnými částmi vypínací element, ovládaný elektromagnetem. Jeho vinutí je provedeno tak, aby elektromagnet reagoval na určité napětí. Vyrábí se však také proudové chrániče kombinované. Tyto přístroje v sobě sdružují proudový chránič a současně jistič s tepelnou a zkratovou spouští. Napěťové a proudové chrániče zajišťují ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklému poruchou izolace. Lze je rovněž použít pro odpojení obvodů. Proudové chrániče pracují bez přídavného zdroje napájení.Dnešní kombinované proudové chrániče zajišťují odpojení obvodů,ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklého poruchou izolace, ochranu obvodů proti zkratům ,přetížení a reziduálnímu proudu. Proudové chrániče jsou určeny pro ochranu před nebezpečným dotykem živých i neživých částí(to jest nepřímý dotyk), nebo jako ochrana v případě poruchy mezi živou částí a neživou vodivou částí nebo ochranným vodičem samočinným odpojením od zdroje, může-li v případě poruchy vzniknout nebezpečí škodlivých patofyziologických účinků elektrického proudu na člověka v důsledku velikosti a trvání dotykového napětí.

CÍL: Stanovit přehled výrobců a výrobků přídavných ochran v ČR. Vysvětlit princip ochrany zemněním a nulováním. Vytvořit přehled známých typů napěťových a proudových chráničů. Obeznámit se s trendy mezi novými typy přídavných ochran před nebezpečným dotykovým napětím.

6

Princip ochrany zemněním a nulováním

Nulování Všechny neživé části jsou spojeny se středním (nulováním ) vodičem a zkratové proudy se při zkratu uzavírají přes fázový vodič, vadné místo v izolaci na kostru spotřebiče a nulováním vodičem zpět k transformátoru. Tento vodič se nesmí jistit, odpojovat se může pouze součastně s fázovými a musí mít stejný průřez jako fázové vodiče.. Vřazením vhodné pojistky do fázového vodiče se dosáhne toho, že se tato pojistka musí přerušit dříve než dotykové napětí dosáhne povolené hodnoty. Při ochraně nulováním je důležité, aby odpory v proudovém obvodu byly malé a aby poruchový proud byl větší než vypínací proud předřazené pojistky, čímž je zaručeno, že dojde k přetavení pojistky v případě poruchy.

Zemnění

Zemnění je ochrana podobná nulovaní, nikoliv ovšem stejná. Při ochraně zemněním jsou kostry el. zařízení, kterými protéká proud, pospojovány dalším (třetím) vodičem. Tento vodič je po určitých vzdálenostech (např. 20, 50, 100 nebo 150 m - udává to norma) spojen se Zemí. V případě, že dojde k porušení izolace a na kostru se dostane fázový vodič, uzavírá se ochranný obvod (o velmi malém odporu) sestávající z fázového vodiče, zemnícího vodiče a Země zpět k zemnícímu bodu transformátoru. Zemnící vodič se nesmí jistit a pro jeho průřez platí stejná pravidla jako pro nulový vodič při ochraně nulováním. Ochrana zemněním je obecně lepší než nulování ale dražší (kromě fázového vodiče a nulového vodiče je třeba ještě (třetí) zemnící vodič.

7

Napěťové chrániče

Ochrana samočinným odpojením od zdroje napěťovým chráničem Tento druh ochranného opatření mezinárodní norma neuvádí. Protože se však u nás používá byl tento druh ochrany do nové normy ČSN 33 2000-4-41 doplněn a je uveden jako národní příloha.

Obr.1. Schéma zapojení napěťového chrániče v síti TN resp. TT

Princip funkce: Napěťový chránič vřazuje mezi zdroj a elektrický předmět s chráněnými částmi vypínací element, ovládaný elektromagnetem. Jeho vinutí je provedeno tak, aby elektromagnet reagoval na určité napětí. Cívka elektromagnetu je jedním koncem připojena na chráněnou část, druhým je uzemněna. Vyskytne-li se na chráněné části proti zemi napětí dosahující úrovně nastaveni elektromagnetu, chránič odpojí chráněné zařízeni od zdroje.

8

Podmínky použití napěťového chrániče: 1. Napěťový chránič musí vypínat při překročení dotykového napětí. 2. Vypínací cívka ochranné spouště napěťového chrániče se připojuje jedním pólem ochranným vodičem PE na chráněnou část, druhým pólem k uzemňovacímu přívodu, popř. k ochrannému vodiči, vedoucímu k zemniči chrániče. 3. Ochranný vodič chrániče se spojí s neživými částmi jen těch zařízení, které musí být při poruše odpojeny napěťovým chráničem. Proti jiným neživým částem musí být ochranný vodič izolován. 4. Napěťový chránič musí vypínat všechny vodiče, které mají napětí, nebo na nichž může napětí vzniknout, buď přímo nebo nepřímo, působením v obvodu vypínací cívky jističe nebo jiného přístroje se zaručenou dobou vypnutí, vypínací schopností a zkratovou odolností, pokud bude dodržena maximální doba vypnutí O,2 s. 5. Ochranný vodič vedoucí k zemniči nebo uzemňovací přívod musí být vůči ochrannému vodiči PE chráněné části i všem cizím vodivým částem, které jsou s chráněnou částí zařízení vodivě spojeny, uložen izolovaně, aby cívka nebyla přemostěna. 6. Ochranné vodiče a uzemňovací přívody musí být chráněny před mechanickým poškozením. Průřezy ochranných vodičů musí být podle tab.1

Tab. 1. Průřezy ochranných vodičů pro napěťové chrániče 7. Zemnič chrániče musí být samostatný a musí být umístěn mimo oblast působení jiných zemničů, a to alespoň ve vzdálenosti 15 m. Na jeden zemnič může být připojeno více napěťových chráničů, není-li na závadu nežádoucí vypínání. 8. Zemní odpor zemniče napěťového chrániče nemá být větší než 200 Ω. 9. Ochrana napěťovým chráničem se nesmí použít u elektrického zařízení, které má menší přechodový zemní odpor než soustava s uzemněným uzlem.

9

Proudové chrániče Proudový chránič je ochrana před úrazem elektrickým proudem podle ČSN 33 2000-4-41

Co je proudový chránič : Proudový chránič mechanický spínací přístroj nebo kombinace přístrojů navržených tak, aby způsobily rozepnutí kontaktů, když reziduální proud dosáhne pracovní hodnoty za předepsaných podmínek. Reziduální (rozdílový) proud I∆ – efektivní hodnota výsledného vektoru součtu okamžitých hodnot proudů tekoucích hlavním obvodem proudového chrániče (primárním vinutím diferenciálního transformátoru). Jmenovitý reziduální pracovní proud I∆n – hodnota reziduálního pracovního proudu určená výrobcem

Použití: Proudové chrániče slouží jako ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí (to jest nepřímý dotyk), nebo jako ochrana v případě poruchy mezi živou částí a neživou vodivou částí nebo ochranným vodičem samočinným odpojením od zdroje může-li v případě poruchy vzniknout nebezpečí škodlivých patofyziologických účinků elektrického proudu na člověka v důsledku velikosti a trvání dotykového napětí. Při použití proudových chráničů s I∆n =30 mA se dosáhne doplňkové ochrany při nebezpečném dotyku živých částí (přímý dotyk) – jako doplňková ochrana v případě, že selžou ostatní ochranná opatření nebo v případě neopatrnosti uživatelů. Ochranné působení Zatímco přístroje s jmenovitým reziduálním pracovním proudem I∆n > 30 mA poskytují ochranu při nepřímém dotyku, při použití přístrojů s I∆n =30 mA je dosaženo i značné ochrany při náhodném přímém dotyku živých částí.

10

Obr. 2. Účinky elektrického proudu 50 Hz na člověka podle IEC 479 Oblast 1 - účinky nejsou obvykle patrné Oblast 2 - obvykle ještě nedochází k škodlivým fyziologickým účinkům Oblast 3 - obvykle ještě nenastává nebezpečí fibrilace srdečních komor Oblast 4 - může dojít k fibrilaci srdečních komor IM: proud procházející lidským tělem t: doba působení

Výše uvedený graf ukazuje rozsah působení proudu, rozdělený na oblasti podle fyziologických reakcí lidského těla při průtoku proudu. Nebezpečné jsou hodnoty proud/čas v oblasti 4, kdy může dojít k fibrilaci srdečních komor, což může vést až k úmrtí postiženého. Je zde také vyznačena vybavovací oblast proudového chrániče pro jmenovitý reziduální pracovní proud 10 a 30 mA. Střední doba působení (vybavovací doba) leží mezi 10 a 30 ms. V tomto případě tak není zdaleka dosaženo maximální přípustné doby odpojení podle DIN VDE 0664, resp. EN 61 008, IEC 1008 nebo ČSN 33 2000-4-41, která činí 0,2 s (200 ms) pro U0 = 400 V AC, 0,4 s pro U0= 230 V AC. Proudové chrániče pro jmenovitý reziduální pracovní proud 10 mA, resp. 30 mA poskytují spolehlivou ochranu, když při náhodném přímém dotyku živých částí protéká proud lidským tělem. Tak dokonalého účinku nelze dosáhnout žádným jiným srovnatelným způsobem ochrany.

Nebezpečný průtok proudu tělem V každém případě musí být při použití proudového chrániče chráněné části zařízení a spotřebičů odpovídajícím způsobem připojeny na ochranný vodič, popř. uzemněny.K průtoku proudu lidským tělem pak může dojít jen při souběhu dvou poruch nebo při náhodném dotyku s živou částí.

11

Obr. 3. Příklady náhodného přímého dotyku Dojde-li k přímému dotyku živých částí, určují velikost protékajícího tělového proudu převážně dva odpory: vnitřní odpor lidského těla RM a přechodový odpor stanoviště RSt. Pro předcházení nehod je třeba uvažovat nejnevýhodnější případ, tedy když se přechodový odpor stanoviště blíží nule. Odpor lidského těla závisí na dráze proudu. Měření prokázala např. při dráze proudu ruka/ruka nebo ruka/noha odpor asi 1000 Ω. Při dotykovém napětí 230 V AC vzniká pro dráhu ruka/ruka proud 230 mA.

Obr. 4. Zobrazení principu působení: dodatečná ochrana při přímém dotyku živých částí IM: proud procházející lidským tělem RM: vnitřní odpor lidského těla RSt: přechodový odpor stanoviště RA: zemní odpor celého uzemněného lidského těla 12

Obr. 5. Princip činnosti proudového chrániče

Princip činnosti proudového chrániče : Neživá vodivá část chráněného elektrického spotřebiče je uzemněna a v případě normálního bezporuchového provozu neprotéká uzemňovacím vodičem žádný proud. Součtovým proudovým transformátorem prochází všechny pracovní vodiče ( L1,L2,L3,N ) ke spotřebiči. Za normálních provozních podmínek je vektorový součet proudů ve všech pracovních vodičích roven nule a v sekundárním vinutí součtového transformátoru se neindukuje žádné napětí. Jestliže v chráněném spotřebiči dojde k poruchovému stavu ( např. k porušení izolace – a tedy k vniknutí nebezpečného napětí na neživou část spotřebiče ), začne protékat uzemňovacím vodičem proud, takže vznikne rozdíl mezi porovnávanými proudy. Tento rozdílový proud (reziduální proud – IA ) indukuje v sekundárním vinutí součtového transformátoru napětí, které za pomocí citlivého relé uvede v činnost spínací mechanizmus a dojde k rychlému odpojení porouchaného spotřebiče od zdroje. Proudový chránič je tedy prvek, který detekuje a reaguje pouze na rozdílový proud v pracovních vodičích obvodu a vypíná obvod při překročení hodnoty rozdílového proudu, pro který je chránič nastaven. Pokud dojde ke vzniku nadproudu v pracovních vodičích, proudový chránič na tuto skutečnost nereaguje. 13

Proudový chránič proto nejistí před nadproudy, které vzniknou přetížením resp.zkratem!! Ochrana před nadproudy se tedy musí zajistit předřazením pojistky nebo jističe. Z principu činnosti proudového chrániče však také vyplývá, že dojde-li u osoby k dvoupólovému dotyku mezi pracovními vodiči tak v tomto případě chránič nereaguje a tedy také nedojde k odpojení od zdroje. Také proto naše norma nedovoluje používat proudového chrániče jako základní ochranu živých částí před úrazem elektrickým proudem.

Podmínky ochrany proudovými chrániči Při instalaci proudových chráničů musí být splněny následující podmínky : a) Chráněné části musí být uzemněny na zemnič s odporem uzemnění nepřevyšující hodnotu RA= Udl/In kde Udl...dovolené trvalé dotykové napětí (V) I.n ...jmenovitý reziduální(rozdílový) proud(A) RA...nejvýše přípustný odpor uzemnění (Ω) b) Jako zemniče lze užít náhodného i strojeného zemniče. Zemnič může být společný pro více zařízení, nebo samostatný . c) Ochranné vodiče se dimenzují podle tabulky 2. d) Vodiče PE a N se však již nesmí za chráničem spojit. e) Chránič musí vypínat všechny pracovní vodiče chráněného obvodu. V sítích TN-S nemusí být vypínán střední vodič, jestliže je dáno zdrojem, že střední vodič je spolehlivě na úrovni potenciálu země. ( ČSN 33 2000-5-53 ). Z konstrukčního provedení proudových chráničů vyplývá, že chrániče vypínají okamžitě ( v čase ms ), jsou tedy výbornou ochranou tam, kde je velké nebezpečí úrazu elektrickým proudem.

14

Tab. 2. Dimenzování ochranných vodičů

Povinné používání proudových chráničů je uvedeno v příslušných předmětných normách, především v ČSN 33 2000, oddíl 7: ČSN 33 2000-7-701 Prostory s vanou nebo sprchou a umývací prostory ČSN 33 2000-7-702 Elektrická instalace plaveckých bazénů a fontán ČSN 33 2000-7-703 Místnosti se saunovými kamny ČSN 33 2000-7-704 Elektrická zařízení na staveništích a demolicích ČSN 33 2000-7-705 Elektrická instalace v zemědělských a zahradnických zařízeních ČSN 33 2000-7-706 Omezené vodivé prostory ČSN 33 2000-7-707 Požadavky na uzemnění v instalacích zařízení pro zpracování dat ČSN 33 2000-7-708 El. zařízení v karavanech a na jejich parkovacích místech v kempech

15

Typy proudových chráničů :

Podle závislosti na napájecím napětí : FI - nezávislé DI - závislé Podle počtu pólů : 2 - pólové 4 - pólové

Podle časové závislosti vypnutí na rozdílovém proudu : - pro všeobecné použití - nezpožděný - G s prodlouženým vypínacím časem zdola - zpožděný( min. 10 ms ) - S selektivní s prodlouženým vypínacím časem zdola ( min. 40 ms)

Podle citlivosti na různé druhy proudů : - AC citlivost na střídavý proud - A citlivost na střídavý a pulzující proud ( pulzující proud má hodnotu 0-0,006A ss v každé periodě ) - B citlivost na střídavý a pulzující ss proud a na ss rozdílové proudy, vzniklé při usměrňování Podle způsobu instalace chrániče : - provedení pro montáž do rozváděčů - přenosné chráničové adaptéry do zásuvek

Jak již bylo uvedeno proudový chránič nenahrazuje jistič chránící proti přetížení nadproudy. Vyrábí se však také proudové chrániče kombinované. Tyto přístroje v sobě sdružují proudový chránič a současně jistič s tepelnou a zkratovou spouští.

16

PŘEHLED VÝROBCŮ A VÝROBKŮ PŘÍDAVNÝCH OCHRAN V ČR : Běžně rozšířené typy proudových chráničů :

Typ AC, A Proudové chrániče typu AC se používají v běžných instalacích a jsou citlivé na sinusový průběh proudu. V instalacích s možností výskytu superponovaných stejnosměrných složek v průběhu proudu, vzniklých např. výskytem diod, tyristorů, triaků atd., se doporučuje použití proudových chráničů typu A, které tyto průběhy proudu spolehlivě vypínají a nemůže dojít k jejich oslepení.

Typ Asi Proudové chrániče typu Asi vhodně kombinují optimální ochranu osob a majetku s možností zajistit co nejméně přerušovanou dodávku elektrické energie. Použitím speciální konstrukce zajišťují ochranu a nepřerušovanou dodávku elektrické energie i v následujících případech:

- v instalaci se mezi fázovým a ochranným vodičem nachází odrušovací filtr generující vysokofrekvenční proud, který může způsobit nechtěné vybavení klasického proudového chrániče, příp. jeho oslepení, a tedy nevybavení v případě přímého, nepřímého dotyku či poruchy izolace, což může způsobit úraz nebo škody na majetku.

- při blízkém úderu blesku je instalace vystavena napěťové špičce, která vlivem kapacitance obvodu generuje přechodový reziduální proud, který může v závislosti na vzdálenosti instalace od úderu blesku vybavit klasický proudový chránič. Proudový chránič typu Asi se výborně hodí jako přístroj instalovaný před svodiči přepětí (300 mA, selektivní vybavení), kde zajistí nepřerušení dodávky elektrické energie z výše uvedených atmosférických důvodů.

- všechny kapacitance a reaktance rozmístěné v instalaci mezi fázovými vodiči a ochranným vodičem a dále přirozená kapacitance vodičů generují při každé náhlé změně napětí přechodový reziduální proud, který může vybavit klasický proudový

17

chránič. Náhlá změna napětí může být způsobena všeobecně jakýmkoliv elektrickým obloukem vzniklým v instalaci (spínání stykačů, odpínačů, záskoků zdrojů, vybavení jističů atd.). Proudové chrániče typu Asi jsou odolné proti nechtěnému vybavení v těchto případech. - stále více elektronických zařízení je vybaveno interferenčními filtry, které generují konstantní 50Hz reziduální proud od 0,5 do 1,5 mA na jeden přístroj. V případě umístění více přístrojů na jedné fázi dochází k součtu těchto proudů a případnému vybavení klasického proudového chrániče. Řešením je rozdělení přístrojů s filtry na více obvodů tak, aby v žádném z nich tento reziduální proud nepřesáhl 30 % jmenovitého reziduálního proudu příslušného proudového chrániče. Nicméně ukazuje se, že kromě této konstantní 50Hz složky tyto filtry generují také další znečištění instalace, které může způsobit nechtěné vybavení, případně oslepení klasického proudového chrániče.

Katalog přídavných ochran před nebezpečným dotykovým napětím : Domae proudový chránič - Merlin Gerin

Obr. 6. proudový chránič Domae

Obr. 7. schéma chrániče Domae

18

Funkce : Proudové chrániče Domae zajišťují ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklému poruchou izolace. Lze je rovněž použít pro odpojení obvodů. Proudové chrániče Domae pracují bez přídavného zdroje napájení a jsou určeny především pro použití v bytových a podobných instalacích současně s ostatními přístroji Domae.

Popis : Typ AC : Proudové chrániče typu AC se používají v běžných instalacích a jsou citlivé na sinusový průběh proudu.

Technické údaje : v souladu s normou: ČSN EN 61008 počet pólů: 2 a 4 jmenovitý proud In: 25 a 40 A jmenovitý reziduální proud I n: 30 a 300 mA jmenovité napětí Un (AC 50 Hz): 230/400 V tolerance jm. napětí: -15 %, +10 %; jmenovitá podmíněná zkratová odolnost Inc: 10 kA s předřazenou pojistkou 100 A odolnost proti rázovému proudu (8/20 µs): 250 A typ vybavení: mžikové – vybavení bez časové prodlevy mechanická trvanlivost: 5 000 spínacích cyklů připojení: svorka pro tuhé vodiče do 35 mm2 způsob připojení: přívod z kterékoliv strany bez vlivu na vlastnosti a parametry utahovací moment svorky: 3,5 Nm instalace: na lištu DIN pomocí dvoupolohové západky krytí: IP 20, z čela přístroje IP 40; teplota: -provozní: -5 ºC až +40 ºC; - skladovací: -40 ºC až +80 ºC; tropikalizace: třída 2 (relativní vlhkost 95 % při 55 ºC);

19

Multi 9 DPNNVigi kombinovaný proud. chránič - Merlin Gerin

Obr. 8. Multi 9 DPNNVigi

Kombinované proudové chrániče DPNNVigi zajišťují: - ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklého poruchou izolace dle ČSN EN 61009 - ochranu obvodů proti zkratům a přetížení dle ČSN EN 60 898 - odpojení obvodů. Ochrana proti reziduálnímu proudu Kombinované proudové chrániče DPNNVigi Typ AC h, A, Asi h Vypínací schopnost 6000 dle ČSN EN 60 898

Kombinované proudové chrániče DPNNVigi pracují bez přídavného zdroje napájení. Úplná vertikální selektivita kombinovaných proudových chráničů DPNNVigi je zajištěna, pokud jmenovitý reziduální proud a typ vybavení nadřazeného proudového chrániče či spouště chrániče jsou o 1 stupeň vyšší než u přiřazené spouště chrániče. Technické údaje v souladu s normou: ČSN EN 60 898, ČSN EN 61009 počet pólů: 1P + N jmenovitý proud In: 4 až 40 A (30 ºC) jmenovitý reziduální proud In:30 a 300 mA jmenovité izolační napětí Ui: 440 V jmenovité impulzní výdržné napětí Uimp:4 kV (1,2/50 µs) jmenovité napětí Un (AC 50/60 Hz): 230 V

20

maximální pracovní napětí Uemax: 240 V AC vypínací schopnost dle ČSN EN 60 898 provozní vypínací schopnost:Ics = 6 000 A třída selektivity (omezení proudu): 3 vypínací charakteristiky: B, C sepnutí kontaktů: mžikové, nezávislé na rychlosti pohybu ovládací páčky odolnost proti rázovému proudu (8/20 µs) typ AC: 250 A typ A, Asi: 3 kA typ vybavení: mžikové, bez časové prodlevy elektrická trvanlivost: 20 000 spínacích cyklů krytí: IP20, z čela přístroje IP40

teplota : referenční: 30 ºC provozní: – typ AC: -5 ºC až +40 ºC – typ A, Asi: -25 ºC až +40 ºC skladovací: -40 ºC až +60 ºC tropikalizace: třída 2 (relativní vlhkost 95 % při 55 ºC) seizmická odolnost (vibrace) dle ČSN EN 60 068: v souladu příslušenství: pomocný kontakt OF signalizační kontakt SD univerzální kontakt OF + OF/SD napěťové a podpěťové spouště MX + OF MN, MNs, MNx, MSU

21

Multi 9 ID proudový chránič - Merlin Gerin

Proudové chrániče ID zajišťují ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklého poruchou izolace. Lze je rovněž použít pro odpojení obvodů. Proudové chrániče ID pracují bez přídavného zdroje napájení.

Obr. 9. Multi 9 ID proudový chránič

technické údaje : v souladu s normou: ČSN EN 61008 počet pólů: 2 a 4 jmenovitý proud In : typ AC: 25 až 100 A typ A: 25 až 63 A typ Asi: 25 až 80 A jmenovitý reziduální proud In: 10 až 500 mA jmenovité napětí Un (AC 50/60 Hz): 230/400 V tolerance jm. napětí: -15 %, +10 % jmenovitá podmíněná zkratová odolnost Inc: 10 kA s předřazenou pojistkou 100 A jmenovitá zapínací a vypínací schopnost Im: 2,5 kA odolnost proti rázovému proudu (8/20 µs) typ AC: – 250 A – 3 kA pro typ sy typ A, Asi: – 3 kA – 5 kA pro typ sy

22

typ vybavení: mžikové – vybavení bez časové prodlevy selektivní sy – časové zpoždění 60 ms umožňuje selektivní vybavení přiřazených chráničů mechanická trvanlivost: 20 000 spínacích cyklů krytí: IP20, z čela přístroje IP40 provozní teplota: typ AC: -5 ºC až +40 ºC typ A, Asi: -25 ºC až +40 ºC skladovací teplota: -40 ºC až +80 ºC tropikalizace: třída 2 (relativní vlhkost 95 % při 55 ºC) odolnost proti vibracím dle ČSN EN 60 068 otřesy: 3 g nárazy: 15 g příslušenství: pomocné kontakty OFs (povinný), OF signalizační kontakt SD univerzální kontakt OF + OF/SD napěťové a podpěťové spouště MX + OF MN, MNs, MNx, MSU

Napěťová spoušť MSU pro kombinované chrániče: DPNNVigi a ID Zapojení : Modul MSU snímá přepětí související s přerušením středního vodiče, jež může být způsobeno: - přítomností vyšších harmonických frekvencí; - vadným připojením; - nehodou při provozu nebo revizi. Vznik napětí vyšších, než jsou pracovní napětí u nízkonapěťových instalací, způsobí

23

poruchu zařízení vlivem: - vzrůstu teploty (snížení životnosti); - průrazem izolace (nebezpečí požáru); - ohrožení bezpečnosti a ochrany uživatelů(zátěž není napájena, ale na fázovém vodiči je napětí). To vedlo k vyvinutí specializované napěťové spouště, která vybavuje jističe nebo proudový chránič v případě detekce přepětí vlivem přerušeného středního vodiče a zabraňuje jeho opakovanému sepnutí do doby, než napětí opět poklesne na pracovní hodnotu. Tato spoušť umožňuje trvalé sledování co možná nejblíže citlivým zátěžím a oblastem.

Obr. 10. schéma Pokud dojde k přerušení nulového vodiče, jak je naznačeno, domy 2 a 3 jsou napájeny soustavou s umělým středním vodičem, vytvořeným sítí za místem poruchy. Fázové napětí je pak distribuováno v poměru impedancí a může dosahovat vysokých hodnot. Při normálním provozu je každá zátěž (Z1,Z2, Z3) napájena fázovým napětím, pokud dojde k přerušení středního vodiče, zátěže (Z2 a Z3) budou sériově zapojeny a napájeny sdruženým napětím U12 rovným 400 V. Pak existují dvě možnosti: 1. je-li Z2 = Z3, nedojde k přepětí a na svorkách zátěže je 230 V 2. není-li Z2=Z3, dojde k přepětí a podpětí.

24

Obr. 11. Napájení zátěže fázovým napětím

Obr. 12. vypínací charakteristika

Multi 9 ID 100/125A proudové chrániče - Merlin Gerin

Obr. 13. Multi 9 ID 100/125A Funkce : Proudové chrániče ID zajišťují ochranu osob proti přímému i nepřímému dotyku a ochranu majetku proti požáru vzniklému poruchou izolace. Lze je rovněž použít pro odpojení obvodů. Proudové chrániče ID pracují bez přídavného zdroje napájení. Ochrana proti reziduálnímu proudu Proudové chrániče ID 100/125 A Typ AC h, A, Asi h Vybavení mžikové, selektivní sy 25

technické údaje : v souladu s normou: ČSN EN 61008, VDE 0664 počet pólů: 4 jmenovitý proud In: 80 až 125 A jmenovitý reziduální proud In: 30 až 500 mA jmenovité napětí Un (AC 50 Hz): 230/400 V tolerance jmenovitého napětí: -15 %, +10 % jmenovitá podmíněná zkratová odolnost Inc: 10 kA s předřazenou pojistkou 125 A jmenovitá zapínací a vypínací schopnost Im: 10 In odolnost proti rázovému proudu (8/20 µs) typ AC: 250 A typ A, Asi: 3 kA typ sy: 3 kA typ vybavení: mžikové – vybavení bez časové prodlevy selektivní sy – časové zpoždění 60 ms umožňuje selektivní vybavení přiřazených chráničů mechanická trvanlivost: 5 000 spínacích cyklů připojení: svorka pro tuhé vodiče do 50 mm2 a ohebné vodiče do 35 mm2 utahovací moment svorky: 3,5 Nm instalace: na lištu DIN krytí: IP20, z čela přístroje IP40

teplota : provozní: – typ AC: -5 ºC až +40 ºC – typ A, Asi: -25 ºC až +40 ºC skladovací: -40 ºC až +80 ºC tropikalizace: třída 2 (relativní vlhkost 95 % při 55 ºC) odolnost proti vibracím dle ČSN EN 60 068 otřesy: 5 g nárazy: 20 g

26

Proudové chrániče OEZ: LFI - Proudové chrániče s nadproudovou ochranou (10kA)

Obr. 14. LFI technické údaje : Počet pólů:

2

Vypínací charakteristiky : B, C Typ:

A

Jmenovité napětí:

230 V a.c.

Jmenovitý proud:

6 ÷ 25 A

Jmenovitý reziduální proud: 0,03 A Jmenovitá frekvence: 50/60 Hz Rázová odolnost (8/20 µs): 250 A Vypínací schopnost (ČSN EN 60 898):

10 kA

Jmenovitý podmíněný zkratový proud Připojovací průřez

25 mm2

Teplota okolí -25 ÷ +45 °C

LFE - Proudové chrániče s nadproudovou ochranou (6kA)

Obr. 15. LFE

27

technické údaje :

Počet pólů

2

Vypínací charakteristiky Typ

B, C

AC

Jmenovité napětí

230 V a.c.

Jmenovitý proud

6 ÷ 16 A

Jmenovitý reziduální proud 0,03 A Jmenovitá frekvence 50/60 Hz Rázová odolnost (8/20 µs)

250 A

Vypínací schopnost (ČSN EN 60 898)

6 kA

Jmenovitý podmíněný zkratový proud Připojovací průřez

25 mm2

Teplota okolí -5 ÷ +45 °C

OFI - Proudové chrániče (10kA)

Obr. 16. OFI

technické údaje : Počet pólů:

2, 4

Vypínací charakteristiky Typ

A, A/G, A/S

Jmenovité napětí:

230/400 V a.c.

Jmenovitý proud:

16 ÷ 80 A

Jmenovitý reziduální proud: 10 ÷ 500 mA Jmenovitá frekvence: 50/60 Hz Rázová odolnost (8/20 µs): 0,25 ÷ 5 kA

28

Vypínací schopnost: (ČSN EN 60 898) Jmenovitý podmíněný zkratový proud: Připojovací průřez:

10 kA

1 ÷ 25 mm2

Teplota okolí: -25 ÷ +45 °C

OFE - Proudové chrániče (6kA)

Obr. 17. OFE technické údaje :

Počet pólů:

2, 4

Vypínací charakteristiky Typ:

AC

Jmenovité napětí:

230/400 V a.c.

Jmenovitý proud:

25 ÷ 63 A

Jmenovitý reziduální proud: 30 mA, 300 mA Jmenovitá frekvence: 50/60 Hz Rázová odolnost (8/20 µs): 250 A Vypínací schopnost: (ČSN EN 60 898) Jmenovitý podmíněný zkratový proud: Připojovací průřez:

6 kA

1 ÷ 25 mm2

Teplota okolí: -5 ÷ +45 °C

29

Proudové chrániče BONEGA® se signalizací poruchy :

PEP-10 PCH (10 kA) DO 63 A

Obr. 18. PEP-10 PCH (10 kA) DO 63 A

technické údaje :TNÍ PARAMETRY Jmenovitá podmíněná zkratová odolnost: 10 000 A Max. předřazená pojistka proti zkratu: 63 A gG Bezpečnostní signalizace stavu kontaktů: optická signalizace skutečného stavu kontaktů (nezávislé na poloze páčky) pomocí červeného/zeleného terčíku s průhledným krytem Ochrana proti mezifázovému zkratu: ochrana proti mezifázovému zkratu při vidlicovém propojení několika přístrojů mezi sebou přes hlavičkovou svorku je řešena pomocí izolačních přepážek. Stupeň krytí ze všech stran pro samotný chránič (vyšší ochrana obsluhy) IP 20 pro samostatný chránič (ze všech stran) - svou konstrukcí chrání před nebezpečným dotykem prstem a před vniknutím cizích malých předmětů, před vniknutím vody je bez ochrany (proti vodě je třeba ochranu řešit až vlastní konstrukcí skříně rozvaděče) IP 40 pro vestavěný chránič - svou konstrukcí chrání před nebezpečným dotykem i nástrojem a před vniknutím cizích velmi drobných předmětů, před vniknutím vody je bez ochrany (proti vodě je třeba ochranu řešit až vlastní konstrukcí skříně rozvaděče) 30

Montážní teplota: - 20ºC až +55ºC Upevnění chrániče: a) rychloupínacím unikátním patentním mechanismem (plastová západka s aretací v krajních polohách) na nosnou DIN lištu EN 50022 o šířce 35 mm s rozdílnou tloušťkou b) na rovnou plochu pomocí dvou šroubů c) chránič má ze spodní strany blokaci proti náklápění na DIN liště při dotahování svorek (svislá stabilizace přístroje na DIN liště) Vyjmutí z DIN lišty: z řady již propojených přístrojů pomocí vidličkové nebo hřebenové propojovací lišty lze chrániče vyjmout bez nutné celkové demontáže propojovací lišty (max. s mírným průhybem lišty v případě horního propojení), umožňuje to vysunutí unikátního pomocného patentního mechanismu Elektroinstalační materiál BONEGA® Počet pólů: 2, 4 Typ: AC Jmenovité proudy: 0-6, 0-10, 0-13, 0-16, 0-20, 0-25, 0-32, 0-40, 0-63 A Jmenovitý reziduální proud IÄn: 30, 100, 300 mA Jmenovité napětí: 2P 230 V 50/60 Hz 4P 230/400 V 50/60 Hz Příslušenství: signalizační kontakty, podpěťové spouště, napěťové spouště Provozní teplota okolí: - 30şC až +60şC (- 5 ºC až +40 ºC podle nařízení ČSN EN 60898) Kalibrační teplota: +30 ºC podle ČSN (po dohodě lze i jinak) Funkčnost při 50 i 60 Hz: ano PROVOZNÍ PARAMETRY Kontakty: mžikové spínání kontaktů zamezující opalování kontaktů (prodlužujíce elektrickou i mechanickou životnost chrániče) Testování: každého kusu při výrobě Odvod tepla: odvětrání „komínovým efektem“ pomocí drážek mezi jednotlivými moduly (zvyšuje provozní stabilitu a spolehlivost) Životnost mechanická: >= 1 000 cyklů (zapnutí a vypnutí) 31

Životnost elektrická: >= 1 000 cyklů (zapnutí a vypnutí) Vyráběny podle normy: ČSN EN 61 008 UŽIVATELSKÉ A OBCHODNÍ PARAMETRY: Signalizace poruchy : pomocí středové polohy páčky

Chráněná signalizace stavu kontaktů: zakrytí průhledným krytem proti nežádoucímu mechanickému zablokování zvenčí a zamezení neoprávněným reklamacím Kontrola konečným uživatelem: testovacím tlačítkem 1x za 6 měsíců Platné patenty (počet): ano (1) Popis - patent 1: vypínací mechanizmus Skladovací teplota: – 40°C až + 85°C Průmyslová ochrana: chránič je chráněn jako průmyslový vzor

Obr.19. Schéma PEP-10 PCH (10 kA)

PEP-15 PCH (10 kA) DO 100 A

Obr. 20. PEP-15 PCH (10 kA) DO 100 A BON EGA® 32

Bezpečnostní signalizace stavu kontaktů: optická signalizace skutečného stavu kontaktů (nezávislé na poloze páčky) pomocí červeného/zeleného terčíku s průhledným krytem Ochrana proti mezifázovému zkratu: ochrana proti mezifázovému zkratu při vidlicovém propojení několika přístrojů mezi sebou přes hlavičkovou svorku je řešena pomocí izolačních přepážek. Stupeň krytí ze všech stran pro samotný chránič (vyšší ochrana obsluhy) IP 20 pro samostatný chránič (ze všech stran) - svou konstrukcí chrání před nebezpečným dotykem prstem a před vniknutím cizích malých předmětů, před vniknutím vody je bez ochrany (proti vodě je třeba ochranu řešit až vlastní konstrukcí skříně rozvaděče) IP 40 pro vestavěný chránič - svou konstrukcí chrání před nebezpečným dotykem i nástrojem a před vniknutím cizích velmi drobných předmětů, před vniknutím vody je bez ochrany (proti vodě je třeba ochranu řešit až vlastní konstrukcí skříně rozvaděče) Montážní teplota: - 20ºC až +55ºC Upevnění chrániče: a) rychloupínacím unikátním patentním mechanismem (plastová západka) na nosnou DIN lištu EN 50022 o šířce 35 mm s rozdílnou tloušťkou b) na rovnou plochu pomocí dvou šroubů c) chránič má ze spodní strany blokaci proti naklápění na DIN liště při dotahování svorek (svislá stabilizace přístroje na DIN liště) Krytí svorek: IP 20 Max. dotahovací moment svorek: 4 Nm Počet pólů: 2, 4 Typ: AC Jmenovité proudy: 0-63 A, 0-80 A, 0-100 A Jmenovitý reziduální proud IÄn: 30, 100, 300 mA Jmenovité napětí: 2P 230 V 50/60 Hz 4P 230/400 V 50/60 Hz Příslušenství: signalizační kontakty, podpěťové spouště, napěťové spouště, atd. Provozní teplota okolí: - 30ºC až +60ºC Kalibrační teplota: +30 ºC podle Funkčnost při 50 i 60 Hz: ano Kontakty: mžikové spínání kontaktů zamezující opalování kontaktů (prodlužujíce elektrickou i mechanickou životnost chrániče) 33

Testování: každého kusu při výrobě Odvod tepla: odvětrání „komínovým efektem“ pomocí drážek mezi jednotlivými moduly (zvyšuje provozní stabilitu a spolehlivost) Životnost mechanická: >= 1 000 cyklů (zapnutí a vypnutí) Životnost elektrická: >= 1 000 cyklů (zapnutí a vypnutí) Vyráběny podle normy: ČSN EN 61 008 Signalizace poruchy pomocí středové polohy páčky Chráněná signalizace stavu kontaktů: zakrytí průhledným krytem proti nežádoucímu mechanickému zablokování zvenčí a zamezení neoprávněným reklamacím Kontrola konečným uživatelem: testovacím tlačítkem 1x za 6 měsíců Platné patenty (počet): ano (1) Popis - patent 1: vypínací mechanizmus Skladovací teplota: – 40°C až + 85°C Průmyslová ochrana: chránič je chráněn jako průmyslový vzor

Nové typy proudových chráničů společnosti Siemens : Proudové chrániče a vliv korozivních látek : v některých provozech životnost proudových chráničů nesplňuje naše očekávání. Jednou z velmi častých příčin je znečištění okolní atmosféry, jinými slovy výskyt škodlivých plynů, které ve spojení s vlhkostí vzduchu zapříčiňují korozi kovových částí spínacích přístrojů a tím jejich nevratné poškození. Pro tento případ vyvinula firma Siemens proudové chrániče řady Sigres se zvýšenou ochranou proti vlivu korozivních látek. Nejde pouze o poškození viditelné pouhým okem, jako jsou například zkorodované svorky. Mnohem horší následky má koroze vnitřních částí, která ohrožuje funkčnost a vede až k výměně poškozených přístrojů. Pokusy o řešení tohoto problému pouhým zvýšením stupně ochrany krytím u rozváděčů jsou často příčinou dalšího zhoršení podmínek pro provoz instalovaných přístrojů a použití temperovaných rozváděčů, popřípadě různých vysoušecích systémů, zvyšuje finanční nároky na výrobu a provoz rozváděčů.

34

ZÁVĚR : Trendy ve vývoji přídavných ochran před nebezpečným dotykovým napětím směřují k z lepšení bezpečnosti provozu a bezporuchovosti chráničů za pomocí detekcí poruch a zlepšení kvality použitých materiálů . Běžně jsou napěťové a proudové chrániče ve variantách jako kombinované chrániče v spojení s jističi nebo pojistkami. Převažuje trend pro univerzálnost chráničů použitelných pro rozdílné aplikace. Nové speciální proudové chrániče omezují počet nežádoucích vypnutí (rázově odolné) a umožňují selektivní řazení. Rázová odolnost je standardně 8/20 µs. Na trhu se začínají objevovat také chrániče pro náročnější aplikace, jako jsou provozy se zvýšenou vlhkostí a tudíž i nežádoucí faktory podporující korozi jsou řešeny například pomocí topné jednotky, která udržuje vyšší teplotu ochranného obvodu oproti teplotě okolí a tým podporuje vysoušení, které potlačuje nežádoucí vplyvy vysoce korozivního prostředí. Novým směrem se také jeví chrániče s kompletní diagnostikou elektrické sítě a kontrolou a diagnostikou technického stavu a funkčností chrániče.

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY : 1.Katalog Schneider Electric CZ : Systém Multi 9 Merlin Gerin. Praha 2007 2.Dostupné na Internetu: http://www.schneider-electric.cz/ 3.Kříž Michal : Dimenzování a jištění elektrických zařízení v praxi. Praha, IN-EL, 2002 4.OEZ s.r.o.: Přístroje pro domovní rozvody. Letohrad 2004[online] Dostupné na Internetu: www.oez.cz 5.Změny v elektroinstalacích [online] Dostupné na Internetu: http://www.etm.cz/index.php?art=110 6.Katalog BONEGA 2007 [online] Dostupné na Internetu : ww.bonega.cz/elektro/download/PDF/Katalog.pdf a www.bonega.cz/elektro/chranice.htm

35

Seznam obrázků : Obr.1. Schéma zapojení napěťového chrániče v síti TN resp. TT Obr. 2. Účinky elektrického proudu 50 Hz na člověka podle IEC 479 Obr. 3. Příklady náhodného přímého dotyku Obr. 4.Zobrazení principu působení: dodatečná ochrana při přímém dotyku živých částí Obr. 5. Princip činnosti proudového chrániče Obr. 6. proudový chránič Domae Obr. 7. schéma chrániče Domae Obr. 8. Multi 9 DPNNVigi Obr. 9. Multi 9 ID proudový chránič Obr. 10. schéma Obr. 11. Napájení zátěže fázovým napětím Obr. 12. vypínací charakteristika Obr. 13. Multi 9 ID 100/125A Obr. 14. LFI Obr. 15. LFE Obr. 16. OFI Obr. 17. OFE Obr. 18. PEP-10 PCH (10 kA) DO 63 A Obr.19. Schéma PEP-10 PCH (10 kA) Obr. 20. PEP-15 PCH (10 kA) DO 100 A

36