INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH
ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ
A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
CZ.1.07/1.1.00/08.0010
ELEKTRICKÉ
STROJE A PŘÍSTROJE
Ing. BOHUSLAV SCHANDL
Ing. ALENA SCHANDLOVÁ
TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
ELEKTRICKÉ STROJE A PŘÍSTROJE
Autor: Ing. Bohuslav Schandl
Spoluautor: Ing. Alena Schandlová
Příručka vznikla na základě šetření mezi žáky (studenty) v listopadu a prosinci 2012 a na základě
diskuze mezi žáky a diskuze mezi přednášejícími.
V příručce jsou provedeny korekce, příp. doplnění textu u některých principů a předpisů.
1
Vnitřní elektrické rozvody
(ČSN 33 21 30)
Elektrický rozvod musí splňovat požadavky na bezpečnost osob, zvířat a věcí, spolehlivost,
hospodárnost, přehlednost.
Na jeden světelný obvod se smí připojit tolik svítidel, aby nebyla překročena proudová
hodnota jističe – toto platí i pro třífázové rozvody.
Vedení světelného obvodu se jistí pojistkami nebo jističi In 25A, musí mít takový průřez, aby
bylo jištěno proti přetížení i zkratu a současně nebyl úbytek napětí větší než 10 % (viz. ČSN a
ISO).
Zásuvkové obvody se zřizují pro připojení přes zásuvky, pevně lze připojit jednoúčelové
spotřebiče do celkového příkonu 1200 VA (cca 1,2 kW).
Na jeden zásuvkový okruh lze připojit max.10 zásuvkových vývodů. Celkový
instalovaný příkon nesmí překročit 3520 VA při 16 A, 2200 VA při 10 A jištění.
(Instalovaný výkon je numerickým součtem štítkových hodnot příkonu.)
Na jeden třífázový vývod lze připojit několik třífázových zásuvek na stejný jmenovitý proud.
Zásuvkové obvody se jistí jističi nebo pojistkami proti přetížení i zkratu.
Jistící prvek zásuvkového obvodu jistí pouze rozvod a nikoli spotřebič.
2
Jednotlivé jednofázové obvody musí být připojeny tak, aby všechny fáze sítě byly pokud
možno rovnoměrně zatíženy.
Spotřebiče, jejichž celkový instalovaný příkon přesahuje 3 kVA se zapojují třífázově.
Akumulátorová kamna se připojují pevně na samostatný třífázový obvod. Nesmí se
připojovat pomocí zásuvek.
Zásuvku u elektrického sporáku je možné připojit na sporákový obvod.
Elektrické přístroje a spotřebiče musí mít ochranu proti úrazu elektrickým proudem, aby
mohly být používány bez nebezpečí v domácnostech, provozech, školách apod.
Obr.1 Třídy ochran
3
Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Úraz elektrickým proudem může způsobit proud protékající tělem, nebo jde o důsledek
jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, elektromagnetického pole apod.
Napětí při závadách (porucha izolace)
Dotykové napětí Ud - je napětí, které může být mezi dvěma místy, kterých se člověk
může při závadě současně dotýkat (kovové předměty).
Krokové napětí - je rozdíl potenciálů mezi ekvipotenciálními plochami elektrického pole
kolem dotyku vodiče se zemí vzdálenými 1m (důležité u VVN).
4
Obr. 2 Dotykové a krokové napětí
Výše dovoleného dotykového napětí závisí nejen na účelu, k němuž je používáno a na prostředí, ale
takéI na době trvání poruchy. Čím je doba účinku dotykového napětí kratší, tím může být dotykové
napětí vyšší (max. 0,4 s).
Obr. 3 Dovolené dotykové napětí
5
Tab. 1 Meze bezpečných malých napětí jsou stanoveny s ohledem na členění prostorů
Střídavé sítě nn
Síť TN – C
Třífázová síť s uzemněným nulovým bodem, ochranný vodič současně plní funkci středního
vodiče (vodič PEN). Ochrana neživých částí před nebezpečným dotykovým napětím je
provedena spojením neživých částí s uzemňovacím bodem sítě ochranným vodičem. Dle ČSN
33 2000-4-41 se jedná o ochranu odpojením od zdroje. V síti TN-C, tedy v síti čtyřvodičové s
uvedenou ochranou je ochranný vodič označen PEN a všechny navazující vodiče (pokud
nedojde k rozdělení) je třeba označit PEN. Tím je jednoznačně definováno, že jde o
příslušnost k rozvodné soustavě TN-C a že tedy nedošlo nikde k rozdělení funkce tohoto
vodiče. Nezáleží na tom, zda se jedná o připojení trojfázového nebo jednofázového
spotřebiče. Rozdělení uvnitř spotřebiče nelze považovat za rozdělení.
6
Tab. 2 Označení trojfázových soustav
Obr. 4 Síť TN - C
Funkce nulového (středního) a ochranného vodiče je v celé síti sloučena do jediného
vodiče (PEN)
7
Obr. 5 Síť TN - S
Obr. 6 Síť TN – C - S
8
Síť IT
Trojfázová síť izolovaná, popřípadě uzemněná přes impedance nebo průrazku, ochrana
neživých částí před nebezpečným dotykovým napětím je provedena odpojením od zdroje
samostatným uzemněním každého spotřebiče. (Síť může být úplně oddělena od země).
Obr. 7 Síť IT
Síť TT
Síť TT má jeden bod přímo uzemněný a neživé části připojených elektrických zařízení jsou
v této síti spojeny se zemniči nezávislými na zemničích sítě.
9
Ochrana za normálního provozu
Druhy ochran před nebezpečným dotykem živých částí (ochrana základní)
Ochrana izolací živých částí
Ochrana kryty nebo přepážkami
Ochrana zábranou
Ochrana polohou
Doplňková ochrana proudovým chráničem
Ochrana omezením ustáleného proudu a náboje
Ochrana izolací
-
funkční (pracovní) izolace zároveň chrání = základní izolace (lak, bavlna, atd.),
-
izolaci lze odstranit pouze jejím zničením,
-
musí vydržet trvalé provozní napětí i předpokládané přepětí (i atmosférickým vlivem),
-
izolace musí být odolná tepelným, mechanickým a chemickým vlivů, kterým je
vystavena,
-
zařízení musí být provedeno tak, aby nemohlo dojít ke zničení obou izolací současně.
10
Obr. 8 Uspořádání izolací na elektrickém předmětu třídy ochrany II.
1 – základní izolace, 2 – vnitřní kovová část, 3 – přídavná izolace, 4 – vnější kovová část,
5 – zesílená izolace
Ochrana kryty nebo přepážkami
-
ochrana IP2X (vodorovné plochy IP4X)
-
kryty a přepážky můžeme odstranit:
-
použitím klíče nebo nástroje,
-
po otevření samočinné odpojení – kryty a přepážky můžeme odstranit rukou, ale
musí se při tom elektrické zařízení samo vypnout,
-
za otevřeným krytem je další kryt nebo přepážka (IP2X).
11
Ochrana zábranou
-
zábrana není součást elektrického zařízení, můžeme ji odstranit bez použití nástroje,
-
zábrany musí být pevné a musí odolávat vnějším vlivům,
-
brání nahodilému dotyku živých částí (přiblížení k živým částem nebo nahodilý dotyk
nekrytých zařízení v běžném provozu nebo při práci),
-
nebrání úmyslnému dotyku,
-
zábranu je nutné označit výstražnou tabulkou.
-
pouze pro osoby s elektrotechnickou kvalifikací
12
Užívat zábran je možno pouze při splnění dalších podmínek:
-
vodivé zábrany musí být od živých částí dostatečně izolačně odděleny,
-
nevodivé zábrany musí mít dostatečnou izolační pevnost,
-
pokud je izolace na úrovni základní izolace, musí se u vodivých zábran uplatnit ještě
prostředky ochrany při poruše,
-
musí být zajištěna i odpovídající mechanická pevnost i odolnost proti odstranění,
-
tam, kde se pohybují osoby bez elektrotechnické kvalifikace, musí být zábrana pevná a
odstranitelná pomocí nástroje, vysoká a v určité vzdálenosti od elektrického zařízení.
Obr. 10 Různé druhy ochran živých částí
13
Ochrana polohou
-
umístění živých částí mimo dosah při normálním užívání.
Příkladem je vedení VVN a VN
Obr. 11 Ochrana polohou – zóny dosahu ruky v různých prostorech
S touto ochranou se setkáváme nejen v elektrických provozovnách přístupných
kvalifikovanému personálu, ale i u venkovních vedení a u elektrické trakce, což jsou zařízení
často v blízkosti míst přístupných veřejnosti.
Při uplatnění tohoto opatření je třeba pamatovat na to, že vzdálenost k živým částem může
být snížena předměty drženými v ruce, ale i předměty, které mohou pod elektrickým
zařízením pojíždět, nebo se s nimi může manipulovat.
Předmětu Elektrické stroje a přístroje se tento princip ochrany používá např.
při výkladu příkazu B.
14
Omezení napětí
Tato ochrana v podstatě zajišťuje to, že při dotyku živé části nedojde k ohrožení dotýkajícího
se, protože živá část má z tohoto hlediska malé napětí, které nepřekročí hodnotu podle IEC
61201 (jinak se jedná o obvyklé hodnoty 12, 25, 50 V, jak jsou předepsány v příslušných
normách podle toho, o jaké vnější vlivy se při použití jedná).
Omezení ustáleného proudu a náboje
Ochrana omezením ustáleného proudu je založena na podmínce, že zdroj v takto chráněném
obvodu nesmí umožnit, aby hodnota ustáleného proudu mezi částmi současně přístupnými
dotyku překročila 3,5 mA AC nebo 10 mA DC. Pro elektrická zařízení, kterých je nutno při
jejich provozu se dotýkat rukou nesmí tato hodnota překročit 1 mA AC nebo 3 mA DC.
Při průchodu st. proudu tělem hrozí zástava srdce - velmi vážné nebezpečí. Je statisticky a na
pokusech doloženo, že pouze cca 10% zasažených osob po odstranění průchodu proudu
dokáže znovu samovolně rozběhnout srdce !!!
Ochrana omezením ustáleného náboje stanoví, že nahromaděný náboj mezi současně
přístupnými částmi nesmí překročit 50 µC. U částí, kterých je nutno při jejich provozu se
dotýkat rukou jen 0,5 µC.
15
Ochrana doplňkovou izolací
-
použití ochranných pomůcek (izolační rukavice, vypínací tyče),
-
vytvoření izolačního pracoviště (izolační koberce, apod.).
Řízení potenciálu
Je to prostředek ochrany při poruše. V případě zkratu v rozvodné síti prochází část
zkratového proudu nebo celý zkratový proud zemí. V místě, kde tento proud vniká do země,
je vysoké dotykové napětí a v jeho okolí značné krokové napětí.
Aby toto napětí neohrozilo např. personál elektrických stanic, nebo nezúčastněné osoby
v jejich okolí, provádějí se opatření. Jedním z nich je i vytvoření tzv. ekvipotenciálních prahů
v okolí nebezpečného místa (např. stožáru venkovního vedení), kterým se potenciál v jeho
okolí rozloží tak, že mezi jednotlivými body v okolí již nebezpečné napětí není.
Uvedený prostředek, kterým se eliminuje nebezpečí dotykových a krokových napětí se nyní
nazývá řízení potenciálu a norma tento prostředek ochrany zařazuje i mezi prostředky
ochrany základní. Existují totiž aplikace, kdy velký elektrický proud přechází do země i za
normálních provozních podmínek zařízení, sítě apod. Příkladem může být elektrická trakce,
která je zdrojem velkých proudů procházejících zemí i při normálním provozu zařízení.
16
Doplňková ochrana proudovým chráničem
-
při dotyku živé části dojde k odpojení,
-
pouze doplňková ochrana (zlepšuje předchozí způsoby),
-
uplatňuje se např. při proražení izolace nebo porušení krytu,
-
malý vybavovací proud (nesmí přesahovat 30 mA).
Obr. 12 Zapojení proudového
chrániče
17
Doplňková ochrana doplňkovou izolací
-
elektrické zařízení je vybaveno izolačním stanovištěm (izolační koberec) nebo se používají
ochranné pomůcky (vypínací tyče, izolační rukavice, galoše atd.),
-
pouze při přístupu pracovníků s kvalifikací vyšší než pracovníci seznámení.
-
nelze vytvořit u osob bez elektrotechnické kvalifikace
Obr. 13 Dva způsoby použití doplňkové izolace při práci s U
18
Ochrana v případě poruchy
Druhy ochran před nebezpečným dotykem neživých částí (ochrana
při poruše)
Ochrany při poruše se dosahuje pomocí těchto prostředků ochrany (pouze přehledově):
Přídavnou izolací
Ochrana použitím zařízení třídy ochrany II, nebo s rovnocennou izolací
Neuzemněným místním pospojováním
Nevodivým okolím
Jednoduchým oddělením obvodů
Řízením potenciálu
Samočinným (automatickým) odpojením od zdroje
Ochranným stíněním
Ochranným pospojováním
19
Obsah:
1) Vnitřní elektrické rozvody
str. 2
2) Ochrana před úrazem elektrickým proudem
str. 4
3) Střídavé sítě nn
str. 6
4) Ochrana za normálního provozu
str. 10
5) Ochrana v případě poruchy
str. 19
6) Obsah
str. 20
Děkujeme za připomínky ostatních vyučujících, za jejich čas a ochotu.
Jejich připomínky jsou zařazeny do tohoto inovovaného textu příručky.
20
Download

ELEKTRICKÉ STROJE A PŘÍSTROJE