Domovní automatizace

Typy proudových chráničů

Proudové chrániče za svých více než 60 let existence prokázaly, že jejich použití v instalacích nízkého napětí dramaticky snižuje riziko smrtelného úrazu elektrickým proudem. Z tohoto důvodu hrají proudové chrániče zásadní roli ve všech moderních nízkonapěťových instalacích, přičemž jimi poskytnutá úroveň ochrany nemůže být nikdy stejná, jako ochrana samotnými jističi nebo pojistkami. Zároveň se použití proudových chráničů osvědčilo i pro ochranu před požárem způsobeným zemními poruchami.

Rychlé odkazy:

Aplikační příručka proudových chráničů

Katalog instalačních přístrojů

Produktové stránky instalačních přístrojů

Jak zvolit typ proudového chrániče pro vaši aplikaci?

Výše uvedené reflektují i současné elektroinstalační normy, zejména soubor ČSN 33 2000, kde se s každou změnou rozšiřuje oblast povinného použití proudového chrániče jako doplňkové ochrany. Navzdory jasně definovaným aplikacím a jednotlivým obvodům, pro které mají být chrániče použity, už normy až na vyjímky zaostávají v jasné definici použitého typu, respektive použité citlivosti na druh reziduálního proudu daného proudového chrániče. Volba použitého typu proudového chrániče tak závisí na uvážení daného elektrikáře nebo projektanta, který by ale měl při výběru zohlednit uvažované spotřebiče a zátěže tak, aby byla ochrana daného obvodu proudovým chráničem spolehlivá.

Podívejte se na naše školení, kde vysvětlujeme základní vlastnosti proudových chráničů a rozdíly mezi jednotlivými typy, včetně doporučení pro zapojení proudových chráničů.

Jednotlivé typy proudových chráničů

Podle citlivosti na různé druhy reziduálních proudů se běžně proudové chrániče člení na typy AC, A, F a B. S rostoucími požadavky z praxe se tato škála postupně rozšiřuje a typy B mají ještě několik dalších variant. Pro jednoduchost dnes nebudeme uvažovat rozdělení chráničů do jednotlivých typů z hlediska časové závislosti vypnutí (typ S – selektivní, typ G - zpožděný o 10 ms, obecný typ), které norma nešťastně také označuje jako typy, nicméně časová závislost vypnutí nemá vliv na citlivost podle druhu reziduálního proudu proudového chrániče a občas tak dochází k pověstnému „míchání jablek s hruškami“.

Typy AC jsou určené jen pro střídavé reziduální proudy. Pulzující stejnosměrné (DC) složky reziduálního proudu mohou mít za následek snížení reakční citlivosti, nebo až zablokování jejich vybavení (podle normy ČSN EN 61008). Tyto proudové chrániče se používají v instalacích, kde se vyskytují pouze pasivní prvky (odpory, indukčnosti, kondenzátory), které vylučují vznik stejnosměrných proudů.

Typ A pro střídavé a pulzující stejnosměrné reziduální proudy, případně i za přítomnosti podílu malé hodnoty vyhlazeného stejnosměrného reziduálního proudu do 6 mA (podle normy ČSN EN 61008). Využívají se v obvodech se zařízeními obsahujícími polovodičové prvky, které mohou při poruše generovat reziduální proudy se stejnosměrnými složkami. Se zvětšující se komplexností domácích spotřebičů nalézají uplatnění zejména v domovních a podobných aplikacích.

Typ F jsou speciální variantou typu A s upravenou frekvenční charakteristikou, která zohledňuje citlivost na vysoké frekvence. Je možná přítomnost malé hodnoty vyhlazeného stejnosměrného proudu do 10 mA. S tímto typem se setkáváme teprve se zavedením normy ČSN EN 62423, vyd.2. (Předchůdcem je typ U, který byl uveden na trh již před mnoha lety, kdy ještě nebyla k dispozici definice vlastností typu F.) Tyto typy proudových chráničů nalézají uplatnění v obvodech s 1fázovými frekvenčními měniči, které lze v dnešní době nalézt i ve spotřebičích jako jsou pračky, myčky a sušičky.

Typ B pro všechny druhy reziduálních proudů, tj. střídavé, pulzující stejnosměrné a vyhlazené stejnosměrné reziduální proudy (norma ČSN EN 62423). Stejnosměrné reziduální proudy se mohou vyskytovat v průmyslových a komerčních instalacích, kde se používají frekvenční měniče, fotovoltaické elektrárny a další zařízení s výkonovými polovodičovými prvky. Pokud jde o frekvenci, jejich funkce je zaručena až do 1 kHz v rámci předepsaných tolerancí. Jsou určeny pro všeobecné použití v aplikacích, kde může vznikat riziko výskytu stejnosměrného reziduálního proudu. Například pro ochranu připojovacích míst pro nabíjení elektromobilů dle ČSN 33 2000-7-722.

Typ Bfq pro všechny druhy reziduálních proudů s upravenou vypínací charakteristikou a frekvenčním rozsahem do 50 kHz. Jsou odolné proti vybavení vlivem unikajících proudů v obvodech s výkonnými frekvenčními měniči (podle normy ČSN EN 62423, vyd. 2). Tento typ je určen zejména pro aplikace s 3fázovými frekvenčními měniči.

Typ B+ pro všechny typy reziduálních proudů, navíc mají upravenou vypínací charakteristiku podle požadavků na ochranu před požáry s vypínacím reziduálním proudem do 420 mA, pro frekvenci do 20 kHz. Hodí se zejména pro stranu střídavého napětí ve fotovoltaických aplikacích.

Podívejte se na naše školení, ve kterém vysvětlujeme, který typ proudového chrániče je vhodný pro jakou aplikaci.

Návod pro volbu konkrétního typu proudového chrániče dává také norma ČSN 33 2000-5-53 ed.2 – Výběr a stavba elektrických zařízení – Spínací a řídicí přístroje. V příloze A této normy jsou zobrazeny možné poruchové proudy v sítích s polovodičovými prvky a jim odpovídající typy proudových chráničů.

Konstrukční rozdíl mezi proudovým chráničem typu AC a A

Základním rozdílem mezi typy AC a A je v použitém materiálu jádra součtového proudového transformátoru. U typu A je použit materiál s nižší remanencí (Obrázek 1), což má za následek zachování činnosti typu A i při výskytu podílu malé hodnoty hladkého stejnosměrného proudu (do 6 mA). U typu AC vlivem působení stejnosměrného proudu může dojít k posunu pracovního bodu na hysterezní křivce do míst, kdy dojde k nasycení magnetického materiálu a činnost proudového chrániče se stane nespolehlivou (Obrázek 2).

Switching-current-limits-for-different-types-and-forms-of-currents.jpg

Omezení nežádoucích vypínání u typu A

Moderní spotřebiče s elektronikou dnes téměř výlučně využívají spínané zdroje. Ty ovšem generují rušení a proto musí být dostatečně odrušeny. Přitom se uplatní nejen vliv velikosti svodového proudu, ale také jeho forma. Protože se nejedná o krátkodobý jev, ale o setrvalý stav, dochází někdy k nežádoucímu vypínání proudového chrániče, kterým je u nás většinou typ AC. Instalace zpožděného typu mnohdy nepřinese žádné zlepšení. V některých případech, kdy je trvalý unikající proud těsně nad hranicí vybavovacího proudu chrániče, je možné situaci zlepšit náhradou typu AC za typ A. Vysvětlení, proč tomu tak je, najdeme v odlišné definici vybavovacího proudu pro typ AC a A, jak je uvedeno v tabulce 1. Typy A mají pro pulzující průběhy proudů posunutou hranici vybavovacích proudů (podle formy proudu až o 40 % vyšší). Pokud velikost svodového proudu odrušovacích filtrů a parazitních kapacit v instalaci překročí vybavovací proud chrániče typu AC, náhrada za typ A může pomoci. Nicméně pořád se jedná o situaci, kdy je i typ A velmi blízko svému vybavovacímu proudu. Obecně platí pravidlo, že trvalý unikající proud spotřebičů v obvodu by neměl překročit 30% jmenovitého reziduálního proudu proudového chrániče (I△ ≤ 30% I△n ). Proto je potřeba posoudit každou situaci individuálně a pokud to jde, rozdělit problémové spotřebiče do různých okruhů.

Použití typů AC v jiných zemích

Na limity použitelnosti proudových chráničů typu AC a jejich „morální zastaralost“ pro moderní elektrické instalace již reagovalo mnoho evropských zemí. Ve svých modifikacích harmonizačního dokumentu HD 60364 (národních obdobách naší ČSN 33 2000) již zakazují pro obecné účely použití proudového chrániče typu AC, a jako minimální úroveň ochrany požadují použití typu A. Mezi tyto země mimo jiné patří:

Švýcarsko
Německo
Dánsko
Finsko
Nizozemsko
Norsko
Rakousko
Irsko (nezakazuje typ AC, ale nedoporučuje jej)

Zapojení proudových chráničů v instalacích

Základní zásady pro instalaci proudových chráničů jsou:

chráničem musí procházet všechny pracovní vodiče, které jsou nutné pro funkci spotřebiče
pracovní vodiče za proudovým chráničem se nesmí spojovat s pracovními vodiči za jiným proudovým chráničem
chráněné neživé části musí být uzemněné pomocí ochranného vodiče
chráničem nesmí procházet ochranný vodič
rozdělení vodiče PEN v síti TN-C na samostatné vodiče PE a N se musí provést před proudovým chráničem – nutný přechod sítě TN-C na síť TN-C-S)
vodiče PE a N za proudovým chráničem se nesmí znovu spojit (toto je příčina častých problémů s nežádoucím vypínáním)
před uvedením do provozu se musí chránič vyzkoušet, včetně ověření oddělení PE a N vodičů

Neúplný počet pracovních vodičů

Některé třífázové spotřebiče nevyžadují pro svoji funkci střední vodič (asynchronní motory), případně jsou navrženy jen pro provoz na dvě fáze. Pro některé elektrotechniky pak vyvstává otázka, jestli vlivem chybějícího N vodiče nebude docházet k nežádoucímu vybavování proudového chrániče. Odpověď je jednoduchá, pokud v obvodu za proudovým chráničem nevznikl reziduální proud, pak počet zatížených vodičů nemá na funkci proudového chrániče žádný vliv.

Nicméně v zapojeních s neúplným počtem vodičů je nutné zapojit vodiče do svorek tak, aby byla zachována funkce zkušebního obvodu (TEST). Univerzálním řešením je zapojení všech vstupních svorek na všechny pracovní vodiče soustavy a na výstupní svorky je pak možné zapojit jen požadovaný počet vodičů - viz. příklady vpravo. Doporučená zapojení proudových chráničů je možné najít v katalogu instalačních přístrojů v technické části.

Závěr

Výše uvedené skutečnosti potvrzují, že použití proudových chráničů typu AC v nových instalacích v domovních a podobných aplikacích se nejeví jako ideální řešení. Tyto chrániče mají své limity použitelnosti – jsou vhodné pro obvody s pouze pasivními prvky, které se ale v praxi bez elektronických prvků vzhledem k pokročilosti moderních spotřebičů téměř nevyskytují. Trendem napříč Evropou je odklon od typu AC k typu A, který nabízí vyšší funkční spolehlivost. Zároveň za určitých podmínek přináší omezení nežádoucích vypínání v obvodech s vyššími harmonickými způsobenými elektronickými spotřebiči.

Eaton je společnost zabývající se inteligentním řízením energie, jejímž cílem je zlepšovat kvalitu života a chránit životní prostředí pro obyvatele na celém světě. Řídíme se naším závazkem podnikat správně, pracovat udržitelně a pomáhat našim zákazníkům hospodařit s energií ─ dnes i v budoucnu. Využíváním globálních trendů růstu elektrifikace a digitalizace urychlujeme přechod naší planety na obnovitelnou energii a pomáháme řešit nejnaléhavější světové výzvy v oblasti řízení energie.