Stiskněte "Enter" pro přeskočení obsahu

Jak funguje a jak zapojit proudový chránič

8

Další článek na internetu na téma jak funguje a jak zapojit proudový chránič. Jaký je princip proudového chrániče?

Protože je proudový chránič stále pro spoustu lidí zahalen tajemstvím a dalo by se i říci nepříjemná „krabička“ která furt „vypadává“, přináším článek o jeho principu, zapojení a jednoduchých podmínkách, které je třeba při montáži dodržet. Jde vcelku o jednoduché zařízení, které funguje úplně bez problému, pokud se správně zapojí a připojené spotřebiče jsou v pořádku. To že proudový chránič vypíná např. při zapnutí pračky, nebo čerpadla neznačí problém chrániče, ale pouze upozorňuje, že někde v instalaci je problém, který by mohl být i životu nebezpečný. Nezřídka se stává, že někdo chce vyměnit proudový chránič, protože furt vypadává, když se např. zapne pračka. Ovšem, když se pračka rozdělá, je v její elektronice voda a hrozí úraz. To opravdu není problém špatného chrániče!

Rozmontovaný proudový chránič

 

Princip funkce proudového chrániče

Princip proudového chrániče je jednoduchý – chránič měří unikající proud z obvodu. Zjednodušeně řečeno: všechen proud který jde z fáze do spotřebiče, musí jít „nulákem“ zpět do zásuvky. Pokud unikající proud překročí určitou mez (běžně 30 mA, 100 mA, 300 mA) chránič vypne a odpojí měřený obvod. Do chrániče se připojují všechny pracovní vodiče (tedy všechny fáze a střední nulový vodič, tzv. „nulák“). Ochranný vodič PE se nesmí připojit a vodiče PE a N se za chráničem nesmí spojit. Vodič PEN se v instalaci s chráničem neuvažuje, proto nelze použít proudový chránič v síti TN-C*. Za chráničem je vždycky síť TN-S.

Unikající proud se v běžných proudových chráničích vyhodnocuje součtovým transformátorem. Chrániče tedy reagují pouze na střídavý, nebo pulzující proud** (viz transformátor). Protože je proudový chránič velice citlivé zařízení a obsahuje komponenty, které mohou zalehnout, nebo se zmagnetizovat je nutné v určitých časových intervalech (udává výrobce) testovat testovacím tlačítkem. Toto tlačítko simuluje reálnou poruchu – uvnitř chrániče se zapojí pomocný rezistor tak, aby tekl určitý proud mimo měřený obvod. Chránič na tuto simulovanou poruchu musí zareagovat vypnutím.

* Chránič v této síti lze použít, ale je nutné zapojit pouze fázové vodiče. Svorka „N“ třífázového chrániče zůstane nepřipojena (musí to chránič umožňovat). Vodič PEN se v žádném případě nesmí rozpojovat! Za chráničem jsou pak jednotlivé fáze chráněny. Vodič PEN (zde už by se mohlo jednat o PE) samozřejmě již nelze použít jako pracovní vodič, ale pouze jako ochranný. Chránit lze tak pouze třífázové spotřebiče, bez pracovního středního vodiče („N“).

** Existují i chrániče reagující na stejnosměrný reziduální proud. Ale ty nejsou tak běžné. V roce 2019 se již i tyto chrániče postupně dostávají do elektroinstalací.

Chránič je možné též změřit revizním přístrojem, kterým jde většinou přesně změřit proud a čas nutný k vybavení chrániče.

Důležité parametry proudového chrániče tedy jsou:

  • Počet pólů chrániče
    • V podstatě existují pouze dva druhy – dvoupólový a čtyřpólový. U dvoupólového jsou to svorky pro fázi a střední vodič (N), u čtyřpólového jsou to tři svorky pro fáze (L1, L2, L3) a pro střední nulový vodič (N). Vodič N by se měl odpojovat jako poslední, aby nedocházelo v síti k nebezpečnému kolísání napětí. Vstupní svorky chrániče by měly být zapojeny všechny, aby byla zaručena správná funkce testovacího tlačítka. U výstupních svorek je to jedno – třífázový chránič bude reagovat i pokud budou na výstupu připojeny např. fázové vodiče bez N. Podstatné je, že chránič zareaguje na unikající proud, který se nevrací přes chránič.
  • Maximální proud IN
    • Je to maximální proud, který může proudovým chráničem procházet = na tento proud má dimenzované kontakty. Protože běžný chránič nemá nadproudovou, nebo zkratovou spoušť je tuto hodnotu nutné zajistit jiným zařízením, jako jsou jističe a pojistky. Jednoduše řečeno – maximálně takto velkým jističem lze chránič předjistit, aby nedošlo k jeho poškození. Běžné hodnoty u domovních chráničů jsou 16, 25, 40, 63 A. Existují však i jiné hodnoty, nebo lze chráničovým modulem dovybavit i velké jističe na stovky ampér.
  • Vypínací schopnost (podmíněný zkratový proud)
    • Je to stejně jako u jističů a pojistek maximální proud, který je schopný chránič bezpečně vypnout. V domovních instalacích stačí většinou 6 kA, protože takto velké proudy zde stejně nemůžou vzniknout (velká vzdálenost od transformátoru, malé průřez vodičů atd.). Samozřejmě, pokud je dům blízko trafostanice a je použito silné vedení, může proud nastoupat až k této výši. Běžné hodnoty jsou 6000 a 10000 A. Přístroje s odolností 10 kA jsou uvnitř tak nějak „poctivější“.
  • Vypínací reziduální proud IΔn
    • Je to maximální unikající proud při kterém musí chránič vypnout. Běžné hodnoty jsou 10, 30, 100 a 300 mA. Často bývá proud o něco menší než jmenovitá hodnota. Potom třeba 30 mA chránič vypíná již při 25 mA.
  • Typ chrániče
    • Typ AC – chránič reaguje pouze na střídavé reziduální proudy. Stejnosměrné pulzující proudy snižují citlivost tohoto přístroje. Nejlevnější a častá varianta v domovních rozvodech. Tento typ nedoporučuji, protože může dojít k jeho znefunkčnění přípojením spotřebiče např. s jednocestným usměrňovačem.
    • Typ A – chránič reaguje jak na střídavé (typ AC), tak i stejnosměrné pulzující reziduální proudy s DC složkou do 6 mA. Reaguje tedy i na malé jednocestně usměrněné proudy – regulace výkonu oříznutím jedné periody střídavého signálu diodou např. u fénů, levných horkovzdušných pistolí, levné spínané zdroje apod. Tento chránič je lepší a spolehlivější varianta.
    • Typ F – Reaguje stejně jako chránič A na střídavé a pulzující reziduální proudy (s DC složkou do 10 mA). Navíc je citlivý na vysokofrekvenční reziduální proudy s frekvencí do 2 kHz.
    • Typ B – Typ chrániče reagující mimo jiné na stejnosměrné reziduální proudy. Tento typ chrániče je drahý a není běžné se s ním setkat (rok 2018).
    • Dále existují chrániče, které umí reagovat na vysokofrekvenční reziduální proudy – značení si většinou vytvoří výrobce sám.
  • Charakteristika chrániče
    • Pro všeobecné použití (bez zpoždění) – Vypínají téměř bez zpoždění. Jedná se o běžný typ chrániče.
    • Chránič se zpožděním (označení „G“) – Tento typ chráničů vypíná se zpožděním alespoň 10 ms. Díky zpoždění reaguje omezeně na reziduální proudy způsobené např. při zapnutí velkých spínaných zdrojů se vstupním filtrem (nabíjení kondenzátorů proti zemi).
    • Selektivní proudový chránič (označení „S“) – Má ještě větší zpoždění než typ G. Zpoždění je minimálně 40 ms. Používají se většinou jako hlavní chrániče, nebo při „jištění“ velkých spínaných zdrojů.
  • Ostatní
    • Na chrániči dále bývá zobrazena minimální provozní teplota přístroje – vločka s vepsanou teplotou (některé chrániče mají citlivou mechaniku vyhřívanou proti zatuhnutí a korozi).
    • Poblíž testovacího tlačítka bývá informace o nutnosti testování chrániče tlačítkem. Rozmezí bývá jedna kontrola za měsíc až rok. Časté jsou půlroční kontroly.
Čelní strana proudového chrániče s vysvětlenými popisky

Vnitřek proudového chrániče s popisem jednotlivých částí

Možné průběhy reziduálního proudu a typy chráničů, které na ně reagují

Možné provozní stavy proudového chrániče

Proudový chránič a obvod okolo chrániče může mít různé provozní stavy. Alfou a Omegou každého proudového chrániče je jeho bezchybné zapojení. Na přívodu chrániče je vhodné zapojit všechny vodiče – ač to není pro samotnou funkci vždy nutné, je potřeba mít aktivní testovací tlačítko, které je napájeno ze dvou vodičů – buď mezi dvěma fázemi, nebo mezi fází a středním nulovým vodičem (N) – viz fotka výše.

Střední vodiče (N) za proudovými chrániči se nesmí spojit mezi sebou, ani s vodičem PE. Dochází pak někdy k pravidelnému, někdy k nahodilému vypínání chráničů. Tyto poruchy se velice špatně hledají.

Pro maximální zjednodušení budou poruchy vysvětleny na jednofázovém proudovém chrániči – je jednodušší na vysvětlení, neboť jsou zde pouze dva vodiče, kterými teče proud. I když je šipka pouze jedním směrem, proud teče chráničem střídavý. U třífázového chrániče je princip úplně stejný. Na vývodu třífázového chrániče nemusí byt připojen střední vodič (N), nebo všechny fázové vodiče, neboť nejsou principiálně nutné. Důležité je správné uzemnění napájeného zařízení.

Pokud je proudový chránič zapojen bezchybně a je pravidelně testován zaručuje spolehlivou funkci.

Bezchybné zapojení proudového chrániče

Pokud dojde k porušení izolace na chráněném zařízení (může být způsobené mechanickým poškozením izolace, vlhkostí, zuhelnatěním svorkovnice apod.) odchází část proudu mimo proudový chránič. Pokud je proud dostatečně velký, proudový chránič zareaguje vypnutím.
Pokud se jedná o přetížení, nebo zkrat (proud překročí jmenovitého proudu předřazeného jističe), tak i tento jistič vypne. Zkratová spoušť jističe obyčejně vypíná rychleji než chránič.

Porucha izolace na přístroji chráněném proudovým chráničem

Pokud je na zařízení porucha a je poškozen vodič PE (a zařízení se nedotýká vodivých částí – např. mikrovlnná trouba) je na krytu zařízení nebezpečné dotykové napětí. Chránič však nezareaguje, protože neexistuje proud, který by unikal mimo obvod za chráničem. Nastává velice nebezpečný stav. Z tohoto důvodu je nutná pravidelná revize elektroinstalace, která odhalí poškozené vodiče PE.

Poškozený vodič PE v obvodu s proudovým chráničem

Pokud se krytu pod napětím (neživé části = část která běžně není pod napětím, ale při poruchovém stavu se na ní může objevit napětí) dotkne osoba, dostane ránu elektrickým proudem. Síla rány je závislá na citlivosti osoby (některé osoby jsou velice citlivé na elektrický proud!), směru a velikosti procházejícího proudu. Procházející proud je závislý na mnoha okolnostech – vodivost podložky, vodivost kůže, oblečení, vzdušná vlhkost apod. Chránič tedy při dotyku nemusí a často ani nevypne!

Člověk s propocenými ponožkami, děravými botami, na mokré zemi a s citlivějším srdcem může při dotyku krytu pod napětím levou rukou (blíže k srdci) zemřít. Naopak, za suchého počasí, na gumové podlaze a se ztvrdlou kůži na rukách nemusí ani k zaregistrování rány dojít.

*neměl jsem mračícího se smajlíka. Proto ten úsměv 🙂

Dotyk osoby a neživé části pod napětím

Pokud se za chráničem propojí střední vodič („nulák“) s ochranným vodičem („kostrou“) a to buď chybnou montáží, nebo poruchou izolace, dochází k tomu, že se všechen proud nevrací do sítě. Existuje nějaký unikající proud, který vypne chránič. Unikající proud ale protéká pouze, pokud je spotřebič zapnut. Chránič je tedy možné zapnout a mít zapnutý, dokud nedojde ke spuštění spotřebiče s poškozeným, nebo špatně zapojeným středním vodičem.

Unikající proud se liší podle impedancí jednotlivých vodičů. Proudový chránič může tedy vypínat zcela pravidelně, zdánlivě nahodile, nebo pokud je kontakt se zemí špatný, tak vůbec.

Častá závada v instalacích, kde zasahuje tzv. kutil domácí. Pokud se vyrobí dvoužilová prodlužovačka (propojí se v ní PE a N) dochází potom po zapnutí přístroje k vypadávání chrániče. Správné zapojení prodlužovačky naleznete v článku Zapojení zásuvek, prodlužovaček atd.

Chybně zapojený obvod za chráničem

Pokud je proudový chránič špatně zapojený nastává situace, kdy všechen proud neprochází chráničem tam i zpět. Většinou chyba nastává chybným zapojením středního vodiče. Fázové vodiče vedou většinou přes jističe k jednotlivým přístrojům. Střední vodiče těchto zařízení je potřeba sloučit v samostatné svorkovnici a připojit na výstup chrániče. Chybným zapojením i jednoho vodiče vznikne stav kdy může vypínat „nahodile“ více chráničů.

K tomuto stavu také dochází při svépomocné úpravě elektroinstalace. Kdy neznalá osoba např. připojí světlo ke světelnému okruhu, ale střední vodič použije ze zásuvkového (protože to je třeba blíž). Práce na elektrickém zařízení je vyhrazená práce, kterou smí provádět pouze osoba s dostatečnou kvalifikací!

Špatně zapojený obvod proudového chrániče

Pokud nastane za proudovým chráničem nadproud, nebo zkrat mezi pracovními vodiči, teče všechen proud přes chránič tam i zpět. Neexistuje tedy žádný unikající proud – proud teče fázovým vodičem do zařízení a středním vodičem zpět do sítě. Pro chránič to není poruchový stav. Chránič nevypne.

Obvod je tedy nutné chránit jinými jistícími přístroji – pojistkami, jističi, nebo chráničem s nadproudovou ochranou (zařízení, které kombinuje proudový chránič a jistič).

Zkrat na zařízení za proudovým chráničem

Velmi častá chyba zaviněná šetřením na nesprávném místě – jeden centrální chránič na celý byt, nebo dům. Téměř každé elektrické zařízení má nějaký malý unikající proud. Spousta zařízení má spínané zdroje, které jsou (pokud jsou kvalitní) vybaveny síťovými filtry. Tyto filtry mají bohužel už z principu své funkce nějaký malý unikající proud. Pokud se za jeden chránič připojí více takovýchto zařízení dochází k vypínání proudového chrániče.

Teoretický případ z novostavby: Všechno zařízení nové – téměř nulový unikající proud. V domě jsou 4 počítače, každý řekněme s 5 mA unikajícího proudu. Celkově tedy 20 mA. Při zhoršení izolačního stavu např. ve venkovním svítidle (způsobené vlhkostí) stoupne unikající proud svítidla také na 5 mA. Pokud by byly okruhy rozděleny na jednotlivé chrániče nic by se nestalo. Ale protože jsou všechny přístroje připojené na jednom chrániči, může docházet k jeho vypínání, protože 25 mA je již hraničních.

Instalaci je tedy vždy vhodné rozdělit alespoň na několik proudových chráničů – typicky chránič pro jednotlivá patra, koupelny, dílnu, kotelnu a venkovní obvody. Vypnutím jednoho chrániče potom nezůstane celý dům bez elektřiny.

Připojení více zařízení na jeden proudový chránič

Zdroj fotky: Wikimedia.org

  1. Anonym Anonym
    19.6.2019 - 10:04:21

    Petře, díky Vašemu článku o správném zapojení proudového chrániče se mi podařilo napravit chybu elektrikáře, která mohla stát někoho z mé rodiny život (venkovní vířivka). Vřelé díky!

    Martin

    Peťan: Pro větší klid bych kontaktoval revizního technika a nechal zkontrolovat třeba konkrétní zásuvku. Existuje měřák, který změří reziduální proud a dobu vypnutí chrániče.

  2. Honza Honza
    29.7.2019 - 17:20:34

    Dobrý den. Je u 3f chrániče vlivný fázový posun?
    Resp. bude správně fungovat, když do všech fází na vstupu půjde jedna fáze? Např. roztrojím jednu přívodní fázi do třech vstupů na chrániči.
    Děkuji

    Peťan: Důležité je, aby „to co jde tam, šlo i zpět“. Takže když všechny tři fáze budou na druhé straně používat stejnou „nulu“, která půjde taky přes chránič, tak to bude OK. Ale toto zapojení bych nedoporučoval, kvůli nestandardnosti – buď použít tři fáze, jednu fázi na jeden vstup, nebo použít 1f chránič.

    • Honza Honza
      29.7.2019 - 20:31:57

      Děkuji za odpověď. Používám 1f elektrocentrálu (30A) jako záložní zdroj pro barák. Když jsem zkoušel 3f centrálu, měl jsem problém vybalancovat odběr na všech 3f a docházelo k podpětí, resp. přepětí na fázích a rozhození frekvence. Tu současnou 1f mám roztrojenou do 3f za elektroměrem a přepínám 3-pólovým přepínačem sítí pouze L1+L2+L3 (1-0-2 mezi ČEZ nebo centrálou). Z centrály používám jen L+N, PE nikoliv. N z centrály je připojený bez přepínání na PEN od ČEZu.
      Je to takto v pořádku?
      Děkuji…

  3. Ren Ren
    24.8.2019 - 03:06:58

    Jestli jsem tu na strankach pri uceni daval dobry pozor, pochopil jsem konecne zapojeni ve skrini u nas ve sklepe! Vypada takhle: (viz obrázek) Na te liste/svorkovnici se potkavaji prichozi stredni s ochrannymi vodici z jednotlivych vnitrnich okruhu a dohromady s chranicem mi z toho celeho sla hlava kolem. Ale ono je to vlastne jednoduche, je to misto, kde se meni TN-C na TN-S a jsou tam tri okruhy za jednim chranicem, kazdy jisteny zvlast. Celou dobu jsem si podle chabych stredoskolskych vzpominek myslel, ze je to nejak spatne zapojene, ale naopak. Tak jsem se uklidnil, zrejme to nikoho nezabije.:-)

    Zarazilo me ale, ze i s proudovym chranicem muze dojit pri zavade k urazu az smrti, myslel jsem, ze jeho hlavni smysl je prave to, aby doslo k jeho vybaveni NEZ dojde ke zraneni osob.

    Peťan: Podle obrázku je to zapojeno dobře. Chránič sice vypadne při malým unikajícím proudu, ale záleží na konkrétní osobě. Někdo je na elektřinu citlivější. Dále taky nemusí být dosaženo ani těch 30 mA, tak chránič nevypadne.

    • Ren Ren
      26.8.2019 - 14:57:17

      Rozumim. Kazdopadne diky moc za srozumitelne a informacne nabite stranky, vracim se sem casto.

  4. Radovan Radovan
    15.10.2019 - 09:33:53

    Dobrý den, poopravil bych úvodní odstavec článku a to že označení středního vodiče je pouze ve stejnosměrných obvodech. Ve střídavých obvodech je barevně značený vodič světle modrý označován jako nulový vodič. Žádný jiný, tedy ani střední vodič ani pracovní vodič. Pouze nulový vodič.

  5. Radovan Radovan
    15.10.2019 - 10:16:20

    Nakreslený obrázek je z principu funkce proudového chrániče sice dobře, ale jinak je špatně nakreslený. A to situace u zásuvky, kde Nulový vodič (z pohledu na zainstalovanou zásuvku ) je na PRAVÉ straně a fázový vodič je na LEVÉ straně a ochranný vodič musí být uprostřed na hrotu v horní části zásuvky.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.