načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: Proudové chrániče -- 3., aktualizované vydání - František Štěpán

Proudové chrániče -- 3., aktualizované vydání

Elektronická kniha: Proudové chrániče -- 3., aktualizované vydání
Autor:

Třetí vydání této příručky aktualizuje předchozí druhé vydání a jsou do ní zapracovány nejdůležitější změny elektrotechnických předpisů, ke kterým od roku 2001 došlo. ... (celý popis)
Titul je skladem - ke stažení ihned
Médium: e-kniha
Vaše cena s DPH:  145
+
-
4,8
bo za nákup

hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%   celkové hodnocení
0 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: » IN-EL
Dostupné formáty
ke stažení:
PDF, PDF
Upozornění: většina e-knih je zabezpečena proti tisku
Médium: e-book
Jazyk: česky
ADOBE DRM: bez
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

Třetí vydání této příručky aktualizuje předchozí druhé vydání a jsou do ní zapracovány nejdůležitější změny elektrotechnických předpisů, ke kterým od roku 2001 došlo. Povinné používání proudových chráničů téměř ve všech instalacích nízkého napětí přineslo zásadní přelom v přístupu k zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem, zejména v případech, kde se předpokládá laická obsluha. Základem pro pochopení významu ochrany citlivými proudovými chrániči jsou výsledky výzkumů působení elektrického proudu na lidský organizmus. Zjištěné výsledky mají zásadní význam pro stanovení mezí bezpečného působení proudu a s tím úzce související definice vlastností proudových chráničů. V první polovině příručky je probrána většina dnes používaných typů s odkazy na příslušné výrobkové normy. Na tyto informace navazuje druhá část, kde jsou uvedena doporučení pro výběr vhodných typů a rovněž i přehled nejčastějších chyb v zapojení s vysvětlením příčin a návrhem řešení. Při znalosti typů chráničů a jejich charakteristik je možné poměrně rychle najít správné řešení a uzpůsobit jejich výběr podle konkrétní situace. Při správné volbě je možné splnit požadavky na co nejlepší bezpečnost a současně i odolnost proti nežádoucímu vypínání. V porovnání s doposud publikovanými materiály se zde věnuje poměrně velká pozornost výběru vhodných typů podle citlivosti na různé druhy proudů, což přímo souvisí s nárůstem elektrických zařízení, jakými jsou frekvenční měniče, záložní zdroje napájení, svářecí invertory a mnohé další, která obsahují usměrňovače a výkonové spínací prvky. Pozornost je věnována i situacím, kdy proudový chránič z principu emůže fungovat, jak by si uživatel představoval a je nutné zajistit ochranu jiným vhodným způsobem. Užitečnou částí této příručky je přehled nejčastějších chyb v zapojení, což uvítají všichni elektrotechnici. Nezapomnělo se ani na měření při revizích, spolehlivost a s tím související pravidelné testování funkce. V poslední části jsou soustředěny užitečné přílohy. Vzhledem k poměrně dlouhé době od zavedení nových elektrotechnických předpisů v polovině devadesátých let minulého století a s ohledem na pravidelné přezkušování elektrotechniků při kvalifikačních školeních by se dalo předpokládat, že je skoro zbytečné vysvětlovat základní principy a pravidla správného použití proudových chráničů a že má snad smysl věnovat se jen typům se speciálními vlastnostmi a novinkám. Reálná praxe je ovšem poněkud jiná. Často se stává, že potíže činí již samotný výběr citlivosti, vznikají problémy se zapojením a výběr vhodného typu podle dané aplikace je velkým problémem. Stačí vyslechnout diskuze elektrotechniků nebo navštívit jakékoli elektrotechnické diskusní fórum a z úrovně otázek a odpovědí je možné odhadnout skutečnou míru znalostí diskutujících. Autor příručky Ing. František Štěpán je renomovaným odborníkem na problematiku proudových chráničů celosvětového formátu. Příručka jen určena co nejširší odborné veřejnosti a své si v ní určitě najdou projektanti, revizní technici i studenti elektrotechnických oborů.

Zařazeno v kategoriích
František Štěpán - další tituly autora:
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

Ing. František ŠtěpánIng. František Štěpán

(třetí – aktualizované vydání)

(třetí – aktualizované vydání)

Proudové chrániče

Proudové chrániče

§

§

KNIéNICE

SVAZEK 98

www.iisel.com

Internetov ̋ InformaËnÌ SystÈm pro Elektrotechniky

iiSEL

iiSEL

®

®



Ing. František Štěpán

PROUDOVÉ CHRÁNIČE

(třetí – aktualizované vydání)

IN-EL, Pardubice, 2015

Mezinárodní firma FINDER s téměř 60tiletou tradicí výroby

elektrotechnických a elektronických přístrojů:

pro spínání: pro instalace budov:

– relé do plošných spojů – impulzně ovládané spínače

– průmyslová relé – soumrakové spínače

– vazební členy – pohybová čidla

– schodišt

,

ové automaty

pro ovládání a kontrolu: – spínací hodiny

– relé s nuceně vedenými kontakty – stmívače

– časová relé – modulární stykače

– elektroměry

– kontrolní a měřicí relé pro drážní aplikace

– snímače hladiny

– napájecí zdroje pro fotovoltaické aplikace

– přepět

,

ové ochrany

– polovodičová relé

Kontakt:

Finder CZ, s. r. o., Radiová 1567/2b, 102 00 Praha 10

tel. 286 889 504, fax: 286 889 505

findernet.cz@findernet.com www.findernet.com

Text k inzerátu na první straně obálky

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


ISBN 978-80-87942-12-3

www.in-el.cz

Tel.: 466 303 032 E-mail: info@in-el.cz

IN-EL – partner všech elektrotechniků

Internetový informační systém pro elektrotechniky – iiSEL

®

:

– Legislativa – informace o nových legislativních předpisech,

– Technická normalizace – informace o nových technických normách,

– Bezpečnost a spolehlivost elektrických zařízení,

– Elektroenergetika,

– Bezpečnost práce,

– Veličiny, jednotky a jmenovité hodnoty,

– Názvosloví, zkratky, značky a jejich význam,

– Výrobky a materiály pro elektrotechniku,

– Vnitřní elektrické rozvody,

– Praktické pomůcky,

– Elektrická zařízení vn a vvn.

Diskusní fórum – komerční informační servis – odpovědi na odborné dotazy

Odborná způsobilost

Testy TIČR – odpovědi na aktuální otázky pro zkoušky a přezkoušení revizních

techniků

Odborné články a referáty

Záruka odbornosti, průběžná aktualizace – vše na

http://obchod.in-el.cz.

Pro uzˇivatele, kteří si zakoupí přístupové heslo.

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573

530 02 Pardubice

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


3

Proudové chrániče

(třetí – aktualizované vydání)

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


4

Třetí vydání této příručky aktualizuje předchozí druhé vydání a jsou do ní zapracovány

nejdůležitější změny elektrotechnických předpisů, ke kterým od roku 2001 došlo. Povinné

používání proudových chráničů téměř ve všech instalacích nízkého napětí přineslozásad

ní přelom v přístupu k zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem, zejména vpří

padech, kde se předpokládá laická obsluha. Základem pro pochopení významu ochrany

citlivými proudovými chrániči jsou výsledky výzkumů působení elektrického proudu nalid

ský organizmus. Zjištěné výsledky mají zásadní význam pro stanovení mezí bezpečného

působení proudu a s tím úzce související definice vlastností proudových chráničů.

V první polovině příručky je probrána většina dnes používaných typů s odkazy napřísluš

né výrobkové normy. Na tyto informace navazuje druhá část, kde jsou uvedena doporučení

pro výběr vhodných typů a rovněž i přehled nejčastějších chyb v zapojení s vysvětlením příčin

a návrhem řešení. Při znalosti typů chráničů a jejich charakteristik je možné poměrněrych

le najít správné řešení a uzpůsobit jejich výběr podle konkrétní situace. Při správné volbě je

možné splnit požadavky na co nejlepší bezpečnost a současně i odolnost proti nežádoucímu

vypínání. V porovnání s doposud publikovanými materiály se zde věnuje poměrně velká

pozornost výběru vhodných typů podle citlivosti na různé druhy proudů, což přímo souvisí sná

růstem elektrických zařízení, jakými jsou frekvenční měniče, záložní zdroje napájení, svářecí

invertory a mnohé další, která obsahují usměrňovače a výkonové spínací prvky. Pozornost

je věnována i situacím, kdy proudový chránič z principu nemůže fungovat, jak by si uživatel

představoval a je nutné zajistit ochranu jiným vhodným způsobem. Nezapomnělo se ani na

měření při revizích, spolehlivost a s tím související pravidelné testování funkce. V poslední

části jsou soustředěny užitečné přílohy.

Vzhledem k poměrně dlouhé době od zavedení nových elektrotechnických předpisů v po

lovině devadesátých let minulého století a s ohledem na pravidelné přezkušováníelektrotech

niků při kvalifikačních školeních by se dalo předpokládat, že je skoro zbytečné vysvětlovatzák

ladní principy a pravidla správného použití proudových chráničů a že má snad smysl věnovat

se jen typům se speciálními vlastnostmi a novinkám. Reálná praxe je ovšem poněkud jiná. Často

se stává, že potíže činí již samotný výběr citlivosti, vznikají problémy se zapojením a výběrvhod

ného typu podle dané aplikace je velkým problémem. Stačí vyslechnout diskuze elektrotechniků

nebo navštívit jakékoli elektrotechnické diskusní fórum a z úrovně otázek a odpovědí je možné

odhadnout skutečnou míru znalostí diskutujících.

Příručka jen určena co nejširší odborné veřejnosti a své si v ní určitě najdou projektanti,

revizní technici i studenti elektrotechnických oborů.

© IN-EL, spol. s r. o., Pardubice, 2015

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


5

Obsah

1. OBLASTI POUŽITÍ PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ 9

2. ÚČINKY ELEKTRICKÉHO PROUDU NA ČLOVĚKA 11

3. TYPY A CHARAKTERISTIKY PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ 19

3.1 Princip funkce proudového chrániče 19

3.1.1 Základní konstrukční části proudového chrániče20

3.2 Typy a konstrukce proudových chráničů 22 3.2.1 Proudové chrániče (RCD) 25 3.2.2 Proudové chrániče bez nadproudové ochrany (RCCB) 25

3.2.3 Proudové chrániče s nadproudovou ochranou (RCBO) 25

3.2.4 Proudové chrániče pro pohyblivou montáž (PRCD) 27

3.2.5 Proudové chrániče pro zabudování do instalační krabice (SRCD) 29

3.2.6 Hlídače reziduálního proudu (RCM) 29

3.2.7 Jistič zahrnující proudový chránič (CBR) 31

3.2.8 Stavebnicové proudové chrániče (MRCD) 31

3.3 Hlavní parametry proudových chráničů 34

3.4 Závislost na napájecím napětí 34

3.4.1 Proudové chrániče funkčně nezávislé na napájecím napětí 34

3.4.2 Proudové chrániče funkčně závislé na napájecím napětí 35

3.5 Zkušební zařízení (TEST) 36

3.6 Počet pólů 38

3.7 Odolnost proti zkratu a přetížení 38

3.8 Citlivost na různé druhy reziduálních proudů 41

3.9 Časová závislost vypnutí (vypínací charakteristiky) 46 3.10 Ochrana proti vnějším vlivům 50 3.11 Frekvence 50 3.12 Teplota okolního vzduchu 54 3.13 Značení 54 3.14 Proudové chrániče s vícenásobným nastavením 57 3.15 Provozní napětí 57 3.16 Požadavky předmětových norem na proudové chrániče 57

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


6

4. STUPŇOVÁNÍ OCHRAN A KVALIFIKACE OSOB 59

5. OCHRANA PŘI PORUŠE 61

5.1 Ochrana v sítích TT 61

5.2 Ochrana v sítích TN 62

5.2.1 Dotyková napětí při poruše 63

5.2.2 Rozdělení vodičů PE a N 64

5.2.3 Odpínání středního vodiče64

5.3 Ochrana v sítích IT 65

6. DOPLŇKOVÁ OCHRANA S PROUDOVÝM CHRÁNIČEM 69

7. OCHRANA PŘED NEBEZPEČÍM POŽÁRU 71

7.1 Ochrana před plazivými proudy 71

7.2 Ochrana proti sériovému oblouku 73

8. SELEKTIVITA A NEPŘERUŠOVANÉ NAPÁJENÍ 77

8.1 Selektivita proudových chráničů 77

8.2 Samočinné a dálkové zapnutí 79

9. HRANICE POUŽITELNOSTI PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ 83

9.1 Zkrat mezi pracovními vodiči 83

9.2 Ochrana před požáry v případech vzniku oblouku mezi

pracovními vodiči 84

9.3 Trvale unikající proudy 85

9.4 Přerušení vodiče PEN před proudovým chráničem 85

9.5 Vnější vlivy a nevhodné krytí 86

9.6 Odolnost proti rázovému proudu 86

10. PROVOZNÍ SPOLEHLIVOST A PRAVIDELNÉ TESTOVÁNÍ 87

10.1 Pravidelné testování 88

11. MĚŘENÍ PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ PŘI REVIZÍCH 91

11.1 Ověření charakteristik proudových chráničů 91

11.2 Příklad postupu ověřování proudových chráničů 92

11.2.1 Ověření mezních hodnot reziduálních proudů proudových chráničů 92

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


7

11.2.2 Ověření proudových chráničů se zpožděnou vypínací

charakteristikou (typ S, G aj.) 92

11.2.3 Ověření chráničů typů AC, A a B citlivých na různé druhy

reziduálních proudů 93

11.2.4 Měření impedance smyčky poruchového proudu 93

11.2.5 Ověření funkce kontrolního tlačítka 96

11.3 Měření speciálních typů 96

11.4 Měřicí přístroje 97

11.5 Lhůty pravidelných revizí 98

12. ZAPOJENÍ V INSTALACÍCH 99

12.1 Neúplný počet pracovních vodičů a nerovnoměrná zátěž 99

12.2 Sdružování obvodů za jedním proudovým chráničem 100

12.3 Koordinace se svodiči přepětí (EMC) 103

12.4 Použití proudových chráničů typů AC, A a B 105

12.4.1 Oblasti použití chráničů typu AC a A 107

12.4.2 Oblasti použití chráničů typu B 107

12.4.3 Proudové chrániče v obvodech s frekvenčními měniči110

12.4.4 Unikající proudy při vyšších frekvencích 111

13. NEŽÁDOUCÍ VYPÍNÁNÍ PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ 115

13.1 Chyby v zapojení 115

13.2 Trvalé unikající proudy 119

13.3 Rázové proudy v pracovních vodičích 120

14. POUŽITÍ PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ V JEDNOÚČELOVÝCH

ZAŘÍZENÍCH A VE ZVLÁŠTNÍCH OBJEKTECH 123

PŘÍLOHY

Příloha I Druhy sítí TN, TT a IT 128

Příloha II Zkratky 129

Příloha III Schématické značky 130

Příloha IV Příklad postupů ověřování proudových chráničů podle

ČSN 33 2000-6 131

LITERATURA 134

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


22 nových patentů

zkušenosti 5 generací

Acti 9

systém modulárního jištění

Vyzkoušejte výhody Acti 9

Dvojité svorky pro rychlé

zapojení dvou vodičů různého

průřezu i konstrukce.

Komunikační systém

pro řízení, monitoring

a měření koncových obvodů.

Jednoznačná indikace odpojení napájení.

Upínací zámečky z čela

přístroje usnadní montáž

na DIN lištu, bez nástrojů.

Zkracuje dobu výpadku.

Pro rozlišení vybavení přístroje

poruchou či vypnutí obsluhou.

www.schneider-electric.com/acti-9/cz

Inzerát Acti9 do p íru ky Proudo1 1Inzerát Acti9 do p íru ky Proudo1 1 29.6.2015 18:38:1929.6.2015 18:38:19

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


9

1. OBLASTI POUŽITÍ PROUDOVÝCH

CHRÁNIČŮ

Před samotným popisem jednotlivých typů proudových chráničů a jejich použití je dobré

uvést, že jejich povinné nebo doporučené použití je dáno ustanoveními jednotlivýchčlán

ků elektrotechnických předpisů. Jedná se o následující tři oblasti použití:

1. doplňková ochrana proudovým chráničem s citlivostí I∆∆n ≤ 30 mA (viz ČSN 33 2000-

4-41 ed. 2, čl. 411.1),

2. ochrana automatickým odpojením v případě poruchy(viz ČSN 33 2000-4-41 ed. 2, čl.

411.3.2),

3. ochrana před vznikem požáru od plazivých proudů proudovým chráničem s I∆∆n ≤300

mA (viz ČSN 33 2000-4-482, čl. 482.1.7).

Pozornost si zasluhuje zejména první z uvedených oblastí, tj. doplňková ochrana citlivým

proudovým chráničem, která přinesla největší změnu v nových instalacích nízkého napětí.Sa

motný princip diferenciální ochrany byl popsán již v roce 1928, tehdy zmíněn jako řešení pro

ochranu při dotyku s vysokým napětím. První skutečně funkční citlivé proudové chrániče pro

nízkonapět

,

ové instalace (100 mA) byly představeny v Německu začátkem čtyřicátých let. Od

poloviny padesátých let, kdy podmínky pro nové způsoby ochran všeobecně nazrály, se vEv

ropě objevilo hned několik firem, které zvládly sériovou výrobu proudových chráničů a byly

ochotné investovat prostředky do dalšího vývoje. Prvními zeměmi v Evropě, které v šede

sátých a sedmdesátých letech zavedly povinné používání citlivých proudových chráničů pro

dodatečnou ochranu osob, bylo Rakousko a Švýcarsko. Dnes se s povinností používat citlivé

proudové chrániče setkáváme téměř ve všech nových instalacích [19], a proto se jí v textu této

příručky věnuje největší pozornost.

Samostatnou oblastí je ochrana před požáry s použitím proudových chráničů s citlivostí do

300 mA. Její povinné zavádění v různých zemích, a od roku 2000 i u nás, znamenaloprokaza

telný pokles požárů. Přesto ale stále zůstává mnoho případů, kdy nevznikne žádný zemnípo

ruchový proud a proudový chránič proto nezareaguje. Pak je nutné se poohlédnout po jiných

opatřeních. Jednou z nových možností je přístroj pro obloukovou ochranu, který je vkombi

naci s chrániči nebo samostatně schopen vyhodnotit téměř všechny poruchy v instalaci, které

mohou způsobit požár. Této oblasti je proto věnována pozornost v kapitolách 8 a 9.

Delší dobu se zdálo, že v oboru proudových chráničů se vývoj jaksi zastavil. Veskutečnos

ti ale výrobci v posledních letech uvedli na trh mnoho nových nebo inovovaných typů, se

kterými se zajistí požadovaná vysoká bezpečnost před úrazem elektrickým proudem asoučas

ně se s jejich použitím významně omezí počet nežádoucích vypnutí. Tím se odstranila ioba

va, že s použitím citlivých proudových chráničů si sice vylepšíme bezpečnost, ale současně si

přidáme i starosti s výpadky napájení.

Základní parametry proudových chráničů přímo vycházejí z výsledků výzkumů působení

elektrického proudu na člověka, a proto je dobré znát důvody, proč je jejich používání tak

důsledně vyžadováno.

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


10

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


11

2. ÚČINKY ELEKTRICKÉHO

PROUDU NA ČLOVĚKA

Od samého počátku používání elektrické energie bylo známo mnoho případů, kdy

poměrně malé napětí způsobilo smrt a naproti tomu byly známy i případy, kdy člověk přežil

krátkodobý dotyk s vysokým napětím několika tisíc voltů. Za účelem získání objektivních

výsledků se proto začaly provádět systematické výzkumné práce, které měly přinést odpověď

na mnoho otázek. Pokusy probíhaly nejdříve na mrtvých zvířatech. Na základě teoretických

a praktických pokusů byly provedeny experimenty i na živých organizmech a ze získaných

výsledků se potupně odvozovaly analogie pro člověka. Byly tak potvrzeny předpoklady, že

účinky elektrického proudu se projevují u každého člověka s různým výsledkem, a to vzávis

losti na dotykovém napětí, na velikosti procházejícího proudu, frekvenci a době působení.

Velkou měrou závisí i na podmínkách okolních vlivů, jakými je vlhkost, mokro, teplo atd.

Závěry výzkumů byly podrobně diskutovány na mezinárodní úrovni a zapracovány dodoku

mentu „Report IEC 479 Účinky elektrického proudu procházejícího lidským tělem“. Dnes

máme k dispozici druhé vydání i v české verzi jako ČSN IEC/TS 60479-1 Účinky proudu na

člověka a domácí zvířectvo – Část 1: Obecná hlediska (TS – technická specifikace) [1]. Zde

jsou shrnuty výsledky výzkumů působení střídavého proudu s frekvencí do 100 Hz a také

působení stejnosměrného proudu. Exaktní výsledky výzkumů slouží pro stanovení

bezpečnostních limitů a bezpečnostní normy se na tuto zprávu také odvolávají. Jedná se

zejména o základní bezpečnostní předpis ČSN EN 61140 ed. 2 Ochrana před úrazemelek

trickým proudem – Společná hlediska pro instalace a zařízení [18] a na něj navazující ČSN

33 2000-4-41 ed. 2:2007 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 4-41: Ochranná opatření

pro zajištění bezpečnosti – Ochrana před úrazem elektrickým proudem [19]. Naprosto jasná

vazba je pak na normy pro proudové chrániče, jejichž vlastnosti přímo vycházejí ze zjištěných

výsledků (vypínací časy, citlivost, frekvence). Vedle zmíněné části 1 jsou k dispozici i další

pokračování tohoto souboru norem, které si všímají různých průběhů proudů, vysokých

frekvencí a rovněž i závěrů souvisejících se zasažením bleskem. Jedním ze základních zjištění

při působení střídaného proudu bylo, že impedance těla člověka je nižší, než odpor při působení

stejnosměrného proudu. Dále bylo prověřeno, že s narůstající frekvencí impedance klesá a ženej

nebezpečnější je frekvence střídavého proudu okolo 50 Hz, což je právě frekvence nízkona

pět

,

ové sítě. Impedance těla se mění i s tím, je-li pokožka suchá nebo vlhká a dále je závislá i na

velikosti dotykového napětí. S rostoucím napětím impedance těla klesá. Protože není možné

stanovit stejné podmínky pro všechny možné případy, většinou se berou v úvahu fyziologické

vlastnosti těla u 90 % lidské populace. Závislost impedance na napětí má tvar klesající křivky. Se

zohledněním všech rizik se jako výchozí hodnota obvykle bere impedance těla ZT = cca 1 000 Ω.

Nejnebezpečnější je průchod proudu z levé ruky do obou nohou, kdy hlavní část tělového

proudu zasahuje srdce. Správná funkce srdce je řízena elektrickými vzruchy ajakýko

liv vnější zásah může vést k jeho zástavě nebo k neřízenému kmitání srdečních komor, neboli

k fibrilaci. Pro posouzení rizika vzniku fibrilace srdečních komor se používá faktor proudu

procházejícího srdcem (F), který umožňuje přibližný výpočet proudů Ih pro jiné dráhy, než

nejnebezpečnější případ z levé ruky do chodidel:

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


12

Faktor proudu procházejícího srdcem je třeba považovat za odhad nebezpečíodpovídajícího různým drahám proudu, ale poskytuje velmi dobrý obraz o riziku.

Příklad: Při proudu 250 mA z jedné ruky do druhé (F = 0,4) je stejná pravděpodobnost

vyvolání komorové fibrilace srdce jako při proudu 100 mA z levé ruky do obou chodidel

(F = 1).

Obr. 1 Vnitřní dílčí impedance Ziplidského těla (končetiny, hlava) [1]

Ih = F/Iref,

kde:

Iref proud procházející tělem dráhou z levé ruky do chodidel,

Ih proud procházející tělem pro dráhy,

F faktor proudu procházejícího srdcem.

Tab. 1 Faktor proudu procházejícího srdcem F pro různé dráhy proudu lidským tělem [1]

Faktor

Dráha proudu

proudu

procházející

tělem F

Z levé ruky do levého chodidla, pravého chodidla nebo do obou chodidel 1,0

Z obou rukou do obou chodidel 1,0

Z levé ruky do pravé ruky 0,4

Z levé ruky do levého chodidla, pravého chodidla nebo obou chodidel 0,8

Ze zad do pravé ruky 0,3

Ze zad do levé ruky 0,7

Z hrudi do pravé ruky 1,3

Z hrudi do levé ruky 1,5

Ze zadku do levé ruky pravé ruky nebo do obou rukou 0,7

Z levé nohy do pravé nohy 0,04

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


13

Zásadní posun v kvalitě ochrany před úrazem elektrickým proudem přišel až s nástupem

používání citlivých proudových chráničů. První typy se začaly objevovat v instalacích v pa

desátých letech dvacátého století, nejprve pro ochranu neživých částí a o několik let později

byly k dispozici i citlivé typy (35 mA). Dlouho však panovaly pochybnosti o schopnostech

těchto nových přístrojů skutečně zachránit život člověka, který se přímo dotkne fázového

napětí. Pro potvrzení opodstatněnosti používání citlivých proudových chráničů podstoupil vosm

desátých letech profesor Gottfried Biegelmeier z Rakouska sérii pokusů na vlastním těle.

Konstrukci proudových chráničů na vědecké úrovni se věnoval po mnoho let a byl autorem

několika patentů v této oblasti (nejznámější je patent na typ G z roku 1957, později v roce 1988

na proudový chránič s vysokou spolehlivostí). Celosvětově je znám jako jeden z evropských

průkopníků ve výzkumu působení elektrického proudu na člověka. Sám se postupně vystavil

působení střídavého elektrického proudu při napětí od 25 do 220 V. Pomocí tehdydostup

ných nejmodernějších měřicích metod byly zaznamenány všechny potřebné údaje (viz obr. 2).

Pro vypnutí napájení byly použity proudové chrániče s citlivostí 10, 30 a 100 mA. Protože

takovéto pokusy doposud nebyly provedeny nikde na světě, muselo být vyloučeno každé

nebezpečí. Pro případ selhání byly pro jistotu použity vždy dva proudové chrániče v sérii.

Rovněž byly stanoveny postupy první pomoci za přítomnosti zkušeného lékaře. Z vý

zkumů prováděných jak Evropě, tak i v Americe bylo známo, že nejnebezpečnější reakcí

organizmu člověka při zásahu elektrickým proudem je fibrilace srdečních komor, což jsou

Obr. 2 Snímek z experimentůpro

fesora Biegelmeiera súčin

ky elektrického proudu na

vlastním těle [3, 4]

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


14

Obr. 3 Celková impedance

ZT pro dráhu proudu

mezi oběma rukama

s velkou plochou

kontaktního povrchu

pro střídavá

dotyková UT = 25 až

700 V, 50/60 Hz v

různých podmínkách

(vztaženo k 50 %

populace) [1]

nekoordinované stahy svalových vláken srdečních komor, kdy srdce přestává plnit svoji

funkci. Elektrokardiograf znázorňoval případné nepravidelnosti průběhu elektrických

vzruchů srdce. V obzvlášt

,

nepříznivých případech může dojít k průchodu až tří půlvln (tj. 30

ms), než proudový chránič vypne. Pro krajní případ vzniku fibrilace srdce byl připraven

vysokonapět

,

ový defibrilátor. Řízeným proudovým rázem z vysokonapět

,

ového zdroje spřes

ně definovanou hodnotou energie dojde k zastavení rozkmitaného srdce a posléze i kobno

vení jeho normální funkce (obvyklá energie výboje je kolem 300 Joulů). Pokusům asistoval

zkušený lékař, který měl připraveny oživovací preparáty, kromě jiného se počítalo i s krajní

možností, kterou je zástava srdce. Pro tento případ byla připravena injekce do srdce.

První série pokusů byly prováděny se suchýma rukama. Proud protékal od levé do pravé

ruky a dotykové napětí bylo v jednotlivých pokusech zvyšováno z 25 až na 220 V. Registrační

přístroje přitom zaznamenávaly průběhy napětí a proudu po celou dobu pokusu.

Měření bylo provedeno se suchýma rukama s pomocí válcových elektrod, proud procházel mezi

oběma rukama. Dotykové napětí bylo 200 V, počáteční odpor těla byl R0 = 1 550 Ω, počáteční

impedance těla byla Zt= 666 Ω. Počáteční proudový ráz provázely silné a bolestivé pocity abez

děčné svalové reakce v rukách, ramenou a nohách. Ačkoliv byla hlavní dráha proudu meziruka

ma, došlo k nadzvednutí těla, což dokazovalo, že byly aktivovány i svaly nohou. Dále bylo

ověřováno, jakým způsobem dochází ke změně odporu těla při změně vlhkosti pokožky. Před

měřením byly ruce po dobu 1 minuty ponořeny do čisté vody. Měření přinesla nečekaně malý

rozdíl v odporu těla se suchýma a mokrýma rukama. V obou případech se odpor těla snižoval

s narůstajícím dotykovým napětím. Jestliže jsou ruce mokré, je naměřená hodnota odporu těla při

malých napětích pod hranicí 300 Ω. Dalšího snížení odporu těla bylo dosaženo máčením rukou

v roztoku vody a kuchyňské soli, což odpovídá vodivosti mořské vody. Při malých napětích jsou

účinky proudu přibližně dvakrát silnější než se suchýma rukama. Rovněž svalové reakce byly

mnohem silnější.

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


15

Při dalších měřeních protékal proud z levé ruky do obou nohou. Jako elektrody pro nohy

sloužily vložky do bot z měděného plechu, jak je patrné z popisu měřicího pracoviště naobráz

ku 2. Tento způsob průchodu elektrického proudu je obzvlášt

,

nebezpečný, protože největší část

tělového proudu prochází přes srdce. Proto byla činnost srdce při pokusech kontrolovánapo

mocí elektrokardiografu. Díky tomu bylo možné zjistit, ve které fázi srdeční činnosti se vliv

působení elektrického proudu projevuje nejvíce. Okamžik zapnutí proudu byl náhodný a nebyl

řízen podle průběhu srdeční činnosti. Proudové rázy přitom často zasahovaly i do zranitelné fáze

srdce (vulnereabilní fáze). Na obrázku 4 je tato zranitelná vlna znázorněna jako T-vlna, která

trvá přibližně 200 ms.

Poznámka:

Z doby trvání T- vlny vychází požadavek starších německých předpisů na vypínací časyprou

dových chráničů sloužící k doplňkové ochraně osob, podle kterých musí proudové chrániče

vypínat do 200 ms, přestože mezinárodní předpisy uvádějí vypínací časy 300 ms (při I∆n).

Toto je rozdíl, se kterým se setkáváme například i v českých katalozích německých výrobců,

kteří stále uvádějí údaj podle starších norem. Pro selektivní typ je shoda mezi IEC a předpisy

VDE s mezním časem vypnutí do 500 ms (při I∆n).

Provedené pokusy v zásadě potvrdily předpoklad, že hlavní podíl na impedanci těla majípři

bližně stejnou měrou jak ruce, tak i nohy (viz obr. 1). Profesor Biegelmeier přestál beznásled

ků na zdraví téměř 500 proudových rázů. Tím se jednoznačně potvrdilo, že citlivé proudové

chrániče jsou schopné ochránit před smrtelnými úrazy i při přímém dotyku s částí pod

napětím, o čemž se do té doby vedly nekonečné diskuze. To byl také jeden z rozhodujících

momentů pro definitivní uznání doplňkové ochrany citlivým proudovým chráničem při

přímém dotyku osoby s částí pod napětím.

Pravděpodobnost vzniku fibrilace srdce závisí na velikosti tělového proudu a také na

okamžiku, kdy začne proud procházet. Spadá-li začátek působení proudu do citlivé části

srdeční periody (T-vlna, cca 0,2 sekundy), je vysoká pravděpodobnost vzniku fibrilace. Tato

situace je znázorněna na obrázku 4. Nedojde-li vnějším zásahem k přerušení proudu a knásled

né defibrilaci srdce (úderem, vn defibrilátorem), zastaví se oběh krve a během několika minut

Obr. 4 Záznam průběhu EKG (elektrokardiogramu) lidského srdce při zasažení elektrickým

proudem

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


16

dochází k nevratným změnám v organizmu, zejména v mozkové tkáni. Protéká-li proud tělem

déle než 0,8 s, tj. doba průchodu proudu je delší než 1 srdeční perioda, je T-vlna zasažena

úplně, což významně zvyšuje riziko zástavy krevního oběhu a následné smrti.

Na obr. 5 jsou uvedeny smluvené zóny účinnků střídavého proudu na člověka. Nazákla

dě těchto závislostí byly zavedeny všechny meze bezpečných proudů v nízonapět

,

ovýchin

stalacích.

Označení AC1 až AC4 vyjadřuje zóny působení střídavého proudu (angl. Alternating

Current). Křivky a, b a c vyjadřují hranice pro různé účinky proudu:

– křivka a je mez vnímání (brnění, píchání – ČSN stanovuje 0,5 mA),

– křivka b je mez uvolnění, kdy se zasažený člověk už nemůže sám o své vůli pustitpřed

mětu pod napětím (ČSN 33 2000-4-41 ed. 2 stanovuje 3,5 mA),

– křivka c1 je tzv. hranicí bezpečnosti. Mohou se objevit patofyziologické účinky, jako je

zástava srdce, zástava dýchání, popáleniny nebo jiná poškození na buněčné úrovni.

Pravděpodobnost komorových fibrilací se zvyšuje s intenzitou proudu a dobou jeho trvání.

Uvedené křivky posloužily jako základ pro stanovení mezí vypínacích časů citlivýchprou

dových chráničů, které vypínají dříve, než by mohlo dojít ke vzniku fibrilace srdce.

Obr. 5 Smluvené zóny čas/proud účinků střídavých proudů (15 až 100 Hz) na osoby pro

dráhu proudu odpovídající dráze z levé ruky do chodidel [1] a porovnání smeze

mi vypínacích časů proudových chráničů I∆n = 30 mA

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


17

Praktické závěry výzkumů jsou:

– proudy v rozmezí 10 až 30 mA nevedou sice ke smrti, ale při jejich delším působenído

chází ke křečím svalů, potížím při dýchání atd.,

– proudy s hodnotami nad 30 mA mohou být i smrtelné, pokud nedojde k rychlému

odpojení od zdroje; proudy blížící se hodnotě 500 mA způsobí smrt, procházejí-li déle

než cca 0,5 s,

– proudy nad 500 mA bývají smrtelné i při krátkých dobách průchodu. Tomuto stavu jenut

né v každém případě zabránit (to znamená, že například ve stísněných prostorách s vodivým

okolím se musí použít bezpečnostní oddělovací transformátor s bezpečným napětím).

Příklad:

Pracovník na stavbě uchopil rukou prodlužovací kabel s poškozenou izolací a nebyl schopen

se sám pustit. Při tomto dotyku s fázovým vodičem a při uvažované hodnotě impedance těla

ZT = 1 000 Ω tělem protéká proud cca 230 mA. Nedojde-li k rychlému vyproštění neboodpo

jení proudu, postižená osoba zemře.

Na obrázku 6 jsou uvedeny konvenční (smluvené) zóny účinků stejnosměrných proudů

na člověka. Popis účinků proudu pro jednotlivé zóny (DC-1, DC-2 atd.) odpovídá účinkům

střídavého proudu (viz obr. 5). Porovnáním s podobnými křivkami pro střídavý proud

vychází, že hodnoty stejnosměrného tělového proudu mohou být přibližně čtyřikrát vyšší,

než nastane fibrilace srdce.

Vedle uvedených závislostí působení střídavého proudu s frekvencí podle obrázku 5(frek

vence od 15 do 100 Hz) a působení stejnosměrného proudu podle obrázku 6, které jsou v praxi

nejdůležitější, byla podrobněji prozkoumána i oblast působení střídavých proudů s vyššími

frekvencemi, se kterými se setkáváme zejména v průmyslových instalacích. Na obrázku 7 je

Obr. 6 Konvenční zóny čas/proud účinků stejnosměrných proudů na osoby pro podélnou

dráhu proudu směřujícího od chodidel do levé ruky

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


18

uvedena závislost hranice vzniku fibrilace srdce pro vyšší frekvence, která vychází z údajůuvedených v ČSN IEC/TS 60479-2 [2]. Závislosti jsou uvedeny pro frekvence do 1 kHz a pro vyšší

frekvence se meze odvozují pomocí lineární extrapolace (viz dále kapitola 3.11, tabulka 6).

Toho se využívá při definici vlastností nových provedení proudových chráničů, přičemž dnes

dostupné typy pracují s frekvencemi do 20 kHz a některé speciální typy až do 1 MHz.

Meze vypínacích proudů chráničů s citlivostí 30 mA musí ležet pod uvedenou křivkou meze

fibrilace srdce. Průběhy frekvenčních charakteristik speciálních typů uvádí výrobci ve svékatalogové dokumentaci.

Poznámka:

Na první pohled by se zdálo, že čím vyšší citlivost, tím lépe. Z dlouholeté praxe však jednoznačně

vyplývá, že velmi citlivé chrániče jsou velmi náchylné k častému vypínání vlivem unikajících

proudů, ale ani přínos ke zvýšené bezpečnosti není příliš velký. Při dotyku člověka se živou částí

prochází tělem proud, který je omezen pouze impedancí těla a proudový chránič reaguje až za

určitý čas (10 až 30 milisekund). V okamžiku dotyku se živou částí dostane člověk plnouelektrickou ránu a je téměř jedno, zda je použit proudový chránič s citlivostí 10 nebo 30 mA, protože

v obou případech prochází tělem člověka stejně velký proud. Pokud však někdo trvá na citlivosti

chráničů 10 mA, není problém je koupit.

Obr. 7 Meze komorových fibrilací pro různé frekvence a meze vypínacích časů

proudového chrániče I∆n = 30 mA [2]

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice


19

3. TYPY A CHARAKTERISTIKY

PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ

Rozdělení typů a definice parametrů proudových chráničů jsou uvedeny ve výrobkových

normách [12 až 17]. Základní vlastnosti jsou uvedeny na potisku pomocí parametrů a symbolů.

Při jejich znalosti máme k dispozici všechny potřebné informace. V následujících částech této

kapitoly se zaměříme na vlastnosti a jednotlivá provedení. S využitím těchto informací je možné

vybrat vhodný typ pro příslušnou aplikaci. To je předmětem kapitol 12 a 13.

3.1 Princip funkce proudového chrániče

Pro vysvětlení začneme s popisem nejpoužívanějšího typu proudového chrániče podle

obrázku 8, který představuje typ pro všeobecné použití, bez vestavěné nadproudové

ochrany, bez zpoždění, nezávislý na napájecím napětí.

Každý proudový chránič má tři základní konstrukční části – součtový proudovýtrans

formátor, vybavovací relé a spínací mechanizmus. Pro správnou funkci proudového

chrániče musí součtovým transformátorem procházet všechny pracovní vodiče (L1, L2,

L3, N, případně alespoň počet vodičů potřebný pro správnou funkci spotřebiče).

Pro zjednodušení popisu je uvedena sít

,

TT, analogicky platí i pro ostatní druhy sítí.

Obr. 8 Zapojení a činnost proudového chrániče

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, 530 02 Pardubice




       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist