Projektování automatizovaných systémů

Projektování automatizovaných systémů Osvald Modrlák, Petr Školník, Jaroslav Semerád, Albín Dobeš, Frank Worlitz

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Druhy sítí Síť TN-C Síť TN-S Síť TT Síť IT


Síť TN-C zapojení obvodů L1 L2 L3 PEN

zásuvka zástrčka pro spotřebič 1. třídy spotřebič 1. třídy

3 fázový motor


Síť TN-C – provedení ochrany a princip působení Propojení kostry spotřebiče s ochranným vodičem soustavy PEN

L PEN

Ip

Působení ochrany

Společný pracovní a ochranný vodič PEN

Jištění spotřebiče

1.

průraz na kostru

2.

poruchový proud – Ip. Impedance poruchové smyčky Zs - je dána cestou proudu Ip

3.

přerušení obvodu


Síť TN-S zapojení obvodů L1 L2 L3 N PE

zásuvka zástrčka pro spotřebič 1. třídy spotřebič 1. třídy

3 fázový motor


Síť TN-S – provedení ochrany a princip působení L N P E

Ip

Propojení kostry spotřebiče s ochranným vodičem soustavy PE

Působení ochrany

Rozdělení vodiče PEN na PE a N

Jištění spotřebiče

1.

průraz na kostru

2.

poruchový proud – Ip. Impedance poruchové smyčky - je dána cestou proudu Ip- Z

3.

přerušení obvodu


Podmínky pro ochranu v sítích TN 1.

Uzemnění zdroje nesmí být větší než 5 Ω (výjimečně 15 Ω).

2.

Celkový zemní odpor musí být menší než 2 Ω.

3.

4.

Vodič PE se musí zemnit (Rmax=15 Ω): * u venkovního rozvodu po 500 m a na konci vedení * u přípojkových skříní a hlavních rozvaděčů * u dočasných rozvaděčů * na konci odboček, je-li delší než 200 m Vodiče PEN a PE se nesmějí jistit.

5.

Vodiče PEN a PE musí být správně dimenzovány.

6.

Při vypínání se vodiče PEN a PE musí rozpojovat jako poslední a spínat jako první.

7.

U zásuvek, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 20 A a které jsou užívány laiky, musí být provedena doplňková ochrana citlivými chrániči I∆ ∆ ≤ 30mA (výjimky – zásuvky pro počítače, ledničky, mrazničky)


Podmínky pro ochranu v sítích TN 8.

Impedance poruchové smyčky musí být tak malá, aby poruchový proud vypnul obvod v dostatečně rychlém čase: Zs*Ia≤U0

kde: Zs je impedance smyčky, která zahrnuje zdroj, pracovní vodič k místu poruchy a ochranný vodič mezi místem poruchy a zdrojem. Ia proud, který zajistí samočinné vypnutí ochranného prvku v předepsaném čase U0 jmenovité fázové napětí sítě Hodnoty dovolené impedance závisí na jistícím prvku a poruchové smyčky jsou udány v tabulkách. Pro zvýšení bezpečnosti se často požaduje: Znam≤(2/3)*Zdov


Použití proudového chrániče v síti TN chránič

L1 L2 L3 N

PEN

PE

chránič

ANO

chránič

NE

ANO


Tabulka přípustných impedancí smyček v síti TN pro pojistky, jističe a chrániče

Ochranný přístroj

Požadovaný vypínací proud (t ≤ 0,4 s)

Nejvyšší přípustná impedance při měření všeobecně

pro In = 16 A a pro I∆n = 30 mA

Pojistka (gG) gG)

cca 8 × In

Zs≤( ≤(2/3*U 2/3*U0)/(8*In)

(0,67* 0,67*230) 230)/128 = 1,2 Ω

Jistič (B)

5 × In

Zs≤( ≤(2/3*U 2/3*U0)/(5*In)

(0,67* 0,67*230) 230)/80 = 1, 1,9 9 Ω

Chránič

jmenovitý vybavovací proud

Zs≤( ≤(2/3*U 2/3*U0)/Id

(0,67* 0,67*230) 230)/0,03 = 5 111 Ω


Síť TT – zapojení obvodů, provedení ochrany a princip působení L N

Jištění spotřbiče

Propojení kostry spotřebiče se zemí (zemničem) Působení ochrany

Střední vodič je pouze pracovní Svorka ochranného vodiče

Ip

1. průraz na kostru PE

2. poruchový proud – Ip. Impedance poruchové smyčky Zs - je dána cestou proudu Ip 3. přerušení obvodu


Podmínky pro ochranu v sítích TT 1. 2.

Uzel zdroje a neživé části jsou spojeny se zemí. Hodnota zemního odporu u spotřebičů je RA≤50/IA

kde RA odpor uzemnění 50 (25) hodnota dotykového napětí v daném prostoru IA poruchový proud, který způsobí vypnutí v daném čase 3. Při použití jističů a pojistek nelze krátkou dobu vypnutí splnit. U dlouhé doby vypnutí (5 sekund) vychází zemní odpor velmi malý a je nereálný. 4. V těchto případech je nutné použít chránič (t≤200 ms), kdy za proud IA dosazujeme rozdílový proud chrániče. 5. Spolehlivost ochrany závisí na půdních podmínkách, které nejsou v průběhu období konstantní.


Síť IT princip ochrany L1 L2 L3

Is

svodové kapacity motory jsou uzemněny 1. průraz Svodový proud je malý – soustava pracuje bez omezení !


Síť IT princip ochrany L1 L2 L3

Ip 2. průraz

1. průraz Poruchový proud musí odpojit vadné spotřebiče !


Síť IT působení a podmínky 1. průraz *

postiženým obvodem prochází svodový proud, který je malý a soustava může pracovat bez vypnutí.

*

z izolované soustavy se stane soustava uzemněná

*

napětí proti zemi vzroste na sdruženou hodnotu

*

porucha musí být signalizována

*

při vhodné příležitosti je porucha odstraněna

2. průraz *

postiženým obvodem prochází poruchový (zkratový) proud, který způsobí vznik nebezpečného dotykového napětí => postižené spotřebiče musí být odpojeny v dostatečně rychlém čase


Síť IT působení a podmínky Neživé části se chrání uzemněním, musí platit: RA*Id ≤ 50 kde

RA 50 (25) Id

odpor uzemnění dovolené dotykové napětí v daném prostoru poruchový proud

Způsob uzemnění jednotlivých částí 1.

jednotlivě – velikost poruchového proudu je omezena zemními odpory. Doba odpojení t ≤ 5 sekund.

2.

po skupinách (například u podružného rozvaděče) – velikost poruchového proudu je omezena impedancí poruchové smyčky. Platí:

Zs = 3.

3 *U 0 2* Ia

společné (hlavní pospojování) – stejné jako v bodě 2


Doplňková ochrana proudovým chráničem Chránič je vhodnou doplňkovou ochrannou ve většině případech (pozor na tepelné spotřebiče !), zejména v domácnostech, ve školách, …. V normě předepsaných případech se musí použít. Působí spolehlivě jak při poškození základní ochrany (kryt), tak i pro případ poruchy. Hlavní výhodou je rychlost odpojení (do 200 ms) a velká citlivost.

Podmínka:

pro ochranu lze použít chrániče s maximálním rozdílovým proudem 30 mA a nesmí mít zpožděnou funkci.


Působení chrániče – poškození krytu

I3 Za normálního stavu platí I1 = I2 V případě dotyku na živou část se uzavře přes zem rozdílový proud I3, neplatí I1=I2. Proudový chránič ;tento rozdíl vyhodnotí a odpojí obvod v dostatečně rychlém čase.


Odpor těla je Zt=2kΩ

I3

Fázové napětí U0=230 V

Odpor fázového vodiče od zdroje – ke spotřebiči je Zo=0,3 Ω Odpor uzemnění zdroje je Rz=5Ω

U0 230 It = = = 0,115 A Z L1 + Z t + Rz 2000 + 5 + 0,3

Chránič vypne v t<200ms ⇒ nedojde k úrazu elektrickým proudem


Účinky proudu na organismus

115 mA 200 ms

Bezpečný střídavý proud

3,5 mA


Působení chrániče - porucha

I3

Za normálního stavu platí I1 = I2 V případě průrazu na neživou část se uzavře přes zem (ochranný vodič) rozdílový proud I3, neplatí I1=I2. Proudový chránič tento rozdíl vyhodnotí a odpojí obvod v dostatečně rychlém čase.


Zdroj:

ČSN 33 2000-4-41 edice 2 Michal Kříž Příručka pro zkoušky elektrotechniků Václav Honys Ochrana před úrazem elekřinou PŠIS Stručný výtah z normy ČSN 33 2000-4-41 edice 2

Materiál je určen pouze pro studijní účely

Projektování automatizovaných systémů

Recommend Documents