Diskuse Elektrika.cz

Prax nám ukazuje, že najviac namáhaný je N vodič. Mám nejasno v tom, keď na 5 kolíkový vývod dám predlžovacím káblom prenosný rozvádzač po 3-och jednofázových zasuvkách ( každú na inú),  dodržím istenie na prierez  a dlžku vodiča, či mi to z hľadiska bezpečnosti udrží? Hlavne hudobné skupiny so sebou vozia takéto predlžovacie súpravy.

Vy jste to měřil?

Prax ukazuje akurát to, že prerušenie N má v tomto prípade oveľa horšie následky ako prerušenie niektorej z L. Zadajte to vyhladávania " vektorový součet " - pri rovnakom účinníku vo všetkých fázach a rovnakom prúde vo fázach je prúd cez N rovný 0 A. V prípade rozdielu tečie iba vyrovnávací prúd závislí na rozdielnosti záťaže, v praxi maximálne zhodný s prúdom Najzaťaženejše j L. Nikdy nie väčší. Preto sa v distribučných sieťach bežne používajú káble s o stupeň menším prierezom PEN napr. 3x50 + 35.

Není to jen jeden stupeň, u vyšších průřezů je průřez PEN až poloviční - např. kabel AYKY 3x 240 + 120.
Do určité míry to souvisí i s povinností přizemňování PEN, což situaci kolem možného přetížení PEN trochu vylepšuje.
Předpokladem správné funkce je použítí v soustavách TN, s uzemněným uzlem zdroje.

Toto je v praxi zpravidla pravda (tj. při stejném charakteru zátěže na jednotlivých fázích).
Lze však snadno vytvořit situaci, kdy bude N přetížený:

mezi L1 a N připojíte zátěž se silně induktivním charakterem (účiník = 0,5)
mezi L2 a N připojíte stejně velkou zátěž, ale se silně kapacitním charakterem (účiník = 0,5)
L3 nepřipojíte

a rázem vám vodičem N teče proud dvojnásobné velikosti, než fázovými vodiči.

Možná vám taková situace bude připadat příliš hypotetická. Navodím tedy situaci o něco pravděpodobněj ší:

mezi L1 a N připojíte zátěž s čistě induktivním charakterem (účiník = 0)
mezi L2 a N připojíte stejně velkou zátěž s čistě odporovým charakterem (účiník = 1)

výsledný proud vodičem N bude 1,93 násobek velikosti proudu fázovými vodiči.

To: Futk Tomáš
áno za tohto predpokladu by to bolo možné, v praxi sa zariadenia s tak mizerným účinníkom nevyskytujú - hlavne nie vo výkonoch ktoré by niečo znamenali. Taktiež táto úvaha predpokladá zaťaženie na 100 %,  v praxi
zvykne bývať rezerva.
Ale je pravda, že táto situácia môže nastať, nie však v takom rozsahu, ktorý by vodič nevydržal.
Tiež býva zvykom rozfázovať čo sa len dá čo najrovnomernej šie.

To ludovit kiss: Jak již zde bylo naznačeno, teoreticky to možné je, v praxi k přetížení dojde jen těžko, o to víc v případě rozvodů hudebních skupin.Dalo by se oponovat množstvím nesinusových průběhů vyšších harmonických frekvencí, pocházejících z množství spínaných zdrojů, el. předřadníků výbojek inteligentních světel a z činnosti triakových či tranzistorovýc h PWM stmívačů, avšak zde jde jen o velmi krátkodobá zatížení a velmi rozmanitou soudobost. I volné uložení kabelů má vliv na jejich dobré ochlazování. Jiná je však situace u velmi rozsáhlých osvětlovacích soustav pevných instalací s výhradně el. předřadníky.

Tu Fuk: Z hlediska teorie máte naprostou pravdu. Ale normy se tvoří na základě praxe a ne čistíé teorie. U 3f přívodů se jaksi automaticky předpokládá, že tyto fáze budou do jisté míry rovnoměrně zatěžovány a to i zátěží s podobným účiníkem. Když vememe v úvahu, že se navíc přívody navrhují s jakousi rezervou, je případ, který popisujete v podstatě nemožný.
A pokud někdo takové spotřebiče do instalace už navrhuje, pak je povinen už při návrhu s důsledky zapojení takových spotřebičů počítat a vodiče podle toho dimenzovat.

Proto taky norma povoluje u větších průřezů (u distribučních kabelů) menší, až poloviční průřez PEN. Počítá s tím, že kabel bude 3 fázově zatěžován s jakousi rovnoměrností. Navíc, jak píše pan Hasala, je PEN po určitých délkách přizemňován, takže proud PEN teče částečně i zemí.

Však jsem taky psal, že se jedná spíše o teoreticky možnou, ne moc pravděpodobnou situaci. U rozvodu s více spotřebiči (navíc zapojenými s trochou rozmyslu) to nenastane, ale u jednoho prodlužováku někde na CzechTeku si to představit dovedu  >:D

Tam je více pravděpodobné přetížení kabelu celkově, než N vodiče. I tam jsou s ohledem na účiník zařízení podobná. Pravděpodobněj i se zde narazí na pochybné rozvodnice, čtyřžilové přívody a nedostatečné průřezy kabelů majitelů, které kromě výkonu zesilovačů pro subbasové sekce a v lepším případě i účinnost samotných repro nezajímá nic jiného. Čest stále přibývajícím výjimkám.  ;)

Dovolim si uviesť poznámku, že u nás sa už u nových distribučných vedení používajú káble s prierezom PEN zhodným s krajným vodičom.  Nárast prúdu PEN vodiča nie je spôsobený nevhodným účinníkom, ale najmä výraznejším podielom vyšších harmonických zložiek prúdov, a nakoľko násobky tretej harmonickej zložky sa uzatvárajú iba cez stredný vodič, môže dôjsť v niektorých prípadoch k jeho preťažovaniu.

K tomuto tématu doporučuji prostudovat článek Ing.Melena v Elektru č.12/2007 na straně 18. Zajímavé čtení.

Něco zajímavého máme též v ČSN 33 2000-4-473,  čl.473.3.2.1

473.3.2.1 Sítě TT nebo TN
  a) jestliže průřez středního vodiče se alespoň  rovná  nebo  je  rovnocenný průřezu fázových vodičů, není nutno střední vodič  vybavit  detekcí  nadproudu nebo odpojovacím prvkem pro tento vodič.
  b) jestliže průřez středního vodiče je menší než průřez fázových vodičů  je nutno vybavit střední vodič nadproudovou detekcí, přiměřenou k průřezu  tohoto vodiče: tento  nadproudový  prvek  musí  způsobit  odpojení  fázových  vodičů, nikoliv však nezbytně středního vodiče.
Nadproudový prvek u  středního  vodiče  nemusí  být  použit,  jestliže  jsou současně splněny tyto dvě podmínky:
  - střední vodič je chráněn proti zkratovým proudům ochranným prvkem pro fázové vodiče obvodu:
  - maximální proud, který pravděpodobně bude středním vodičem protékat je za normálního provozu zřetelně menší,  než  hodnota  dovoleného  proudu  v tomto vodiči.
POZNÁMKY
1 Této druhé podmínce je vyhověno, jestliže přenášený výkon je pokud možno rovnoměrně rozdělen mezi různé fáze, např. jestliže součet výkonů spotřebovaných ve spotřebičích napájených z každé fáze a středního vodiče (jako jsou svítidla a zásuvky) je mnohem nižší než celkový výkon přenášený tímto obvodem. Průřez středního vodiče by neměl být menší než příslušná hodnot předepsaná v kapitole 52 ČSN 33 2000-5-52 (IEC 364-5-52) (připravuje se)
2 V TN-C sítích, PEN vodič nesmí být nikdy přerušen

To je logické a jasné. Nevím zda jste článek četl, pojednává právě o harmonických a možném přetěžování vodiče PEN v paneláku vlivem 3. harmonické.

O průřezu vodiče N a vlivu harmonické složky se píše v ČSN 33 2000-5-523 ed.2 ,  příloha C.

Ten článek jsem nečetl, časopis neodebírám. Ale z logiky věci se v něm muselo určitě stavět na tom ustanovení. O těch harmonických je pěkné povídání na:
http://elektro.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=2953

Situace není tak jednoduchá,jak se na první pohled zdá.Vliv 3.harmonické je neoddiskutovat elný.Ale je zde horší problém-většina moderních elektronických spotřebičů užívá napájení ze sítě pomocí tzv.spínaných zdrojů.Ty bez vyjímky obvykle na vstupu užívají můstkový usměrňovač,který je navržen nejen na velikost pracovního proudu a síť.napětí,ale obvykle je i lehce předimenzován-a to je o.k.Ale úhel otevření diod není 90°,to jen teoreticky.Z principu funkce křemíkové diody na ní zůstává úbytek napětí 1,2 až 1,5 V v propustném směru-u můstku pak 2x více,tedy 2,4 až 3 V.A to je stejnosměrná složka,která se ve středním vodiči nesčítá vektorově,ale algebraicky.A ejhle,ss složka pak může převýšit i proud ve dvou fázích i za jinak běžných poměrů při zatěžování jednotlivých fází.No a usměrňovačem jsou také osvětlovací výbojky ať už pro veřejné nebo místní osvětlování... A přizemněním vodiče N (PEN) jen tu stejnosměrnou složku zavlečeme do země,v pak škodí jako tzv.bludný proud (uzavírají se neurčité proudové dráhy jednak mezi uzly distribučních traf,jednak mezi jednotlivými uzemněními např.osvětl.st ožárů,skříní,rozvaděčů atd.1Ampér ss proudu rozpustí za rok cca 10 kg železa;u st proudu je to asi jen 1 kg.Když máte v zemi potrubí chráněné proti korozi např.asfaltoju tovým obalem,který bude jen "malonko"poškozen na ploše 1 cm2,za jak dlouho se rozpustí kousek oceli z potrubí při 1 A ?A problém úniku plynu,vody,atd.je na světě dříve než se nadějete.Žádná teorie vám nespočítá,jak velké a v jakých směrech budou působit bludné proudy v konkrétním místě,proto naše ŠN zavedly tzv.korozní průzkum už v r.1964 a nyní ho EU objevila a nechala zapracovat do nových norem....což třeba stavaři velkomyslně přehlížejí a brání se "novotám".Praktikuji v této oblasti jen 28 let.

Příspěvek k přetěžování středního vodiče vlivem 3.harmonické i vyšších harm.kmitočtů je neoddiskutovat elný.Významným podílem však přispívá i nultá harmonická,tedy DC složka.Kde se v síti bere?Převážná část moderních elektronických spotřebičů používá tzv.spínaných zdrojů (beztransformát orových-to však není přesné,obsahují transformátor s feritovým jádrem a pracují v kmitočtech řádu jednotek až desítek kHz).Takový zdroj má na vstupu můstkový usměrňovač,v něm jsou střídavě otevírány vždy dvě a dvě diody,z hledicka procházejícího proudu řazeny seriově.Křemík ová dioda má v propustném směru úbytek napětí 1,1 až 1,5 V.Je tedy celkový úbytek napětí v rozmezí 2,2 až 3 V.Každý takový zdroj tedy generuje DC napětí až 3 V a proud,daný odběrem spotřebiče.Ten to DC proud samozřejmě teče i středním vodičem,ale v něm se nesčítá vektorově (to DC proud neumí),ale algebraicky.No a máme proudově přetížený střední vodič na světě.To ovšem dokáže každý usměrňovač,třeba stuťová a sodíková i metalhalogenid ová výbojka (vy starší si jistě vzpomenete na svá školní léta,když nás učili o výkonových rtuť.usměrňova čích v měnírnách...)Takže v osvětlovacích rozvodech s výbojkami máme podobný problém.Situac e je trochu vylepšena povinným přizemňováním vodičů PEN.Tím zemněním se část DC proudu odvede do země...a je klid.Jenomže není,tyto DC proudy tečou zemí mezi uzly jednotlivých distribučních traf ,rozvodnic,atd. jako tzv.bludné proudy (DC i AC).Taková 1 A DC proudu teče nejen zemí,ale dle Kirchoffova i Ohmova zákona využije sníženého odporu např.uzemnění,kovových (byť izolovaných) potrubí.Tam,kde tento proud do kovového zařízení vstoupí se nec neděje,ale při výstupu každá ampéra dle Faradayových elektrochem.zá konů rozpustí asi 9,8 kg železa.A hned máme problém,který se řeší dle ČSN přes 40 let....Protože však žádná teorie neumí říci,kudy bludný proud v konkrétním místě poteče a jak bude velký,musí se i podle harmonizovanýc h norem provést tzv.korozní průzkum.Ale to je již jiná kapitola...

Pánové, co to tady plácáte za nesmysly?
Jakou souvislost má napěťový úbytek na diodě nebo na jakémkoli jiném prvku UVNITŘ obvodu zapojeného mezi L a N s napětím mezi N a PE? Absolutně žádnou!

Stejnosměrnou složku proudu do vodiče N zanášejí jenom takové zátěže, které mají asymetrický odběr v kladné a záporné půlvlně napájecího napětí - typicky jednocestné usměrňovače (což se používá jen u velmi malých odběrů v řádu 0,1A) a trochu i výbojky (viz např. http://www.fm.tul.cz/kel/subjects/rac/pr01.pdf).
Aby došlo k přetížení N vodiče takovýmto stejnosměrným proudem, musely by být ve všech fázích půlvlnně napájené zátěže s odběrem srovnatelným s max. zatížením fázového vodiče, což je v normální instalaci nesmysl.

Bohužel článek který jsem uvedl je na tři strany a tak o něm diskutovat bez přečtení je obtížné. Ale v kostce:
Problematika 3.harmonické je uvedena na výpočtu pro hypotetický panelák, kde se uvažuje s nějakým příkonem sestav počítačů atd. které produkují harmonické. Výpočet bere normou dovolenou max.velikost harmonického proudu vztaženou k příkonu spotřebiče jako skutečnou, příklad je navíc zjednodušen uvažováním symetrické zátěže a cosFí=1.
Je vypočteno, že proud při takové konfiguraci je ve středním vodiči 1,35x větší než ve fázovém. Toto je připomínáno ve vztahu k pravidelné revizi a měření proudu středního vodiče, kdy je nutno použít MP měřicí skutečnou efektivní hodnotu proudu.
Myslím si, že když by se takto mělo uvažovat, tak pouhé měření při revizi nic neříká, protože v době revize nemusí být špičky odběru. Jedinou cestou by pak dle mého soudu byla montáž " hlídače proudu v PEN " nebo HDV jistit o stupeň níž protože skutečné poměry mohou být horší.
TO: Fuk
Podle Vašich příspěvků bych vás hodnotil na znalce takové problematiky. Zajímal by mne váš názor. Elektro 12/2007 si však musíte koupit.  :D
Momentálně nejsem u skeneru. Snad někdo jiný...

článek Ing.Melena v Elektru č.12/2007 na straně 18.

Když mi ho někdo naskenuje (nemusíte ho tu vyvěšovat, OSA by se zlobila, stačí mailem) tak se rád podělím o názor.

Neviem ako páni Tesar a Zubr, prišli na to že mostíkové usmerňovače spôsobujú jednosmernú zložku prúdu v nulovom vodiči, ale evidentne sa obidvaja páni poznajú, alebo boli spolu školení,  nakoľko ich príspevky sú takmer rovnaké. Ak uvažujeme koľko je v súčasnosti v sieti pripojených spotrebičov s mostíkovými usmerňovačmi, tak to by sme už museli mať s jednosmernou zložkou prúdu v neutralnom vodiči veľmi veľký problém. Táto spomínaná DC zložka prúdu by mala určite vplyv aj na činnosť distribučného transformátora . Pravdepodobne by sa jednosmerným prúdom presýcovalo aj jadro trafa. To už ani nehovorím o negatívnych elektrochemick ých účinkov jednosmerného prúdu, ktoré sú všeobecne známe najmä pri jednosmernej trakcii, a s ktorými máme problém v distribučných sieťach v blízkosti železníc, a kvôli ktorým sa napr. u plynovodov používa katodická ochrana.

V článku http://elektro.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=2953
ktorý uviedol pán Doležal, sa uvádza všeobecne, že vyššie harmonicke sa v neutrálnom vodiči neodčítajú. Dovolím si upozorniť, že toto všeobecne platí iba pre tripple harmonické (3,6,9,...),  nie pre všetky.     

Sekci zmiňovaného článku o 3. harmonické v paneláku jsem prostudoval, a mám k tomu toto:
1) autor se podle mne spletl při výpočtu proudu 1. harmonické jednou fází (str. 20 uprostřed) - ta odmocnina u 3 tam nemá co dělat. Výkon se dělí mezi 3 fáze. Autor však opomněl započíst vliv 3. harmonické na zatížení fázového vodiče. Mně tedy vychází skutečný efektivní proud jednou každou fází 45,2 A.
Proud středním vodičem autor spočítal správně, a tedy v onom modelovém případě teče středním vodičem 1,85 - násobek proudu fázovým vodičem. To vypadá na první pohled hrůzostrašně, ALE

2) autor úmyslně volí účiník 1, protože při této hodnotě vycházejí nejdramatičtěj ší výsledky, a volí mezní výši podílu 3. harmonické. Nevím, nakolik jsou takové hodnoty reálné.

3) autor zvolil jako typický byt vybavený PC pracovištěm + TV s příkonem 1.123 W. Zřejmě je placen ČEZem  :D
Typické domácí osazení je podle mne PC 200W + TV 100W. Moje Pentium IV 2,4 GHz s 19" LCD a 600VA UPS žere při browsení po Internetu 160W. Největší úlet je ta autorova UPS 600W - typická PC UPS je 600VA/400W a její vlastní spotřeba je cca 15W (při dobíjení vybitých baterek cca 25-30W). Tím pádem skutečný proud 3. harmonické středním vodičem nebude 83,38A, ale cca 25A.
Jedná se o 40-bytový objekt. Když budu uvažovat každý byt s přípojkou 1x20A, tak to máme 267A každá fáze. Nevím, jaká se pro projekt přípojky paneláku uvažuje současnost, ale i kdybych zvolil 60%,  tak to znamená dimenzovat přípojku na 3x 160A.
Ve srovnání s tím těch 25A proudu "navíc" už tak dramaticky nevypadá. K mírnému přetížení středního vodiče by dojít mohlo, ale to by se museli domluvit všichni obyvatelé a cíleně zapnout všechny pračky, myčky na jedné fázi, aby vybudili velký proud středním vodičem. Nemluvě o tom, že panelák se 40 byty už je věžák, kde se nevaří na plynu, ale na elektrice, a tedy dimenzování přípojky i rozložení ohmických zátěží mezi fáze bude ještě příznivější.

4) autor uvádí, že v jeho modelovém příkladě ve středním vodiči RMS měřák neukáže skutečnou hodnotu efektivního proudu, ale o 39% méně. Netuším, jak k tomu dospěl, a ani to nesedí s jeho čísly.
V jeho modelovém případě poteče středním vodičem čistě sinusový proud o frekvenci 150 HZ (proud první harmonické je totiž nulový vďaka (lehni, robote!) rozložení zátěže mezi 3 fáze),  a tedy sebepitomější měřák, pokud nebude mít problém s frekvencí 150 Hz, musí ukázat správnou hodnotu.
Samozřejmě, v reálném životě tam bude i nějaký nenulový proud 1. harmonické, a tedy požadavek na True-RMS měřák je oprávněný.

Závěrem - u paneláků bych řekl, že mírně přetížit střední vodič by cíleným atakem uživatelů bylo možné. V reálném životě, pokud je jen trochu rozumně rozdělena zátěž mezi fáze, nikoli.
Jiná situace ale může být u kancelářských budov. Tam by asi nějaké záznamové měření True-RMS proudu středním vodičem v průběhu typického pracovního dne dávalo smysl.

Dalším spotřebičem, který se u nás začíná rozmáhat, jsou klimatizace. Ty laciné s neregulovaným výkonem asi problém s vyššími harmonickými nedělají, ale u té lepší kategorie s kompresorem napájeným přes měnič bych si tím tak jist nebyl. Ale zase, typický obyvatel paneláku, když už si nějakou koupí, si pořídí tu lacinou.

Děkuji za reakci. Mně se zdály počáteční podmínky započteného výkonu taky dost vysoké, měřený odběr sestavy PC mám stejný jako Vy. Nevím jaká je skutečná úroveň harmonických od daných zařízení. 40 bytů na jedné stoupačce ja cca od 10 pater nahoru, je to tedy problém vyšších budov a kancelářského charakteru. K přetěžování středního vodiče by mělo docházet nějak lineárně po délce vzhledem k poču přibývajících pater a nejvyšší namáhání je v dolní části, myšleno od přívodu.
Mne tam zaujala ta poznámka o RT a jeho odpovědnosti za toto.

Nejsem (a nejspíš nikdy nebudu) RT, takže se na tu otázku podívám trochu z nadhledu.
Kdo jiný, když ne RT, by měl zkontrolovat, zda není střední vodič přetěžován, pokud tu nějaké indicie jsou?
Nevím, jestli to požaduje nějaký předpis - to ať posoudí znalci norem, třeba pan Beláň,
ale podle mne nazrává doba, kdy by RT měl majiteli rizikového objektu (=výšková kancelářská budova) takové měření doporučit s tím, že do revizní zprávy bude jinak muset uvést "doporučené měření zátěže středního vodiče nebylo požadováno" nebo tak nějak.
Chápu, že to může být vnímáno jako pruzení ze strany RT, ale to už je úděl všech, kteří se vydali na životní dráhu kontrolního orgánu...
Ale znovu podotýkám, nejsem znalec předpisů a je to soukromý názor.

Ano mám stejný názor, pouhé měření při revizi neřekne nic, tady už potom pouze měřit trvale s indikací nebo jistit o stupeň níž.

A nebo u nových instalací tuplovat vodič N v HDV přivázáním stahovačkami k páteřnímu 3L+N+PE kabelu dalším modrým drátem stejného průřezu, jako N ve stávajícím kabelu.

U nového zařízení by měl projektant počítat s takovou možností automaticky dle nových ČSN. Problematické jsou stávající budovy.

Nevidím to tak černě, protože:

Nemyslím si že by kterýkoliv RT měl v praxi možnost smysluplně zkontrolovat při pravidelné revizi zda je přetěžován střední vodič. Ve skutečnosti případ přetíženého středního vodiče v paneláku nenastane a nebo nastane na tak krátkou dobu že nemá smysl se tím zabývat. Jiná situace nastane u nových objektů kde budou použity prvky tzv.inteligent ní instalace. Tam by se o tuto problematiku měl zajímat už projektant.

Jinak docela by mě zajímalo jak provést kontrolu za provozu např. v takovém paneláku. Součinnost obyvatel je nulová takže by to chtělo dát na přívod nějaké záznamové zařízení min.na rok aby se porovnaly hodnoty při všech předpokládanýc h provozních stavech. Z toho bych měl roční graf a po vyhodnocení bych mohl konstatovat zda nebezpečí hrozí nebo nehrozí a to jen za předpokladu že nenastane změna charakteru odběrných zařízení. Tak nevím, zní to celé jako nesmysl co?

To je pravda, ale norma z r.1994 harmonické neřeší.
To řeší už uvedená ČSN 33 2000-5-523 ed.2 ,  příloha C z r.2004. Tam jsou v informativní příloze dle č.523.5.3 stanoveny přepočítací součinitele proudů podle procentuelního obsahu 3. harmonické ve fázovém proudu.
Do 15% se nic neděje
do 33% je koef.0,86 fázového proudu / myšleno zvýšení proudu /
nad 33% do 45% se dimenzuje na proud středním vodičem 0,86
nad 45% se dimenzuje podle 100% proudu středním vodičem.
U nové instalace to jde naprojektovat, u stávající by měly být k dispozici výsledky měření za delší čas a podle toho se rozhodnout.