Cvičenia · Selektivita ochrán

Cvičenia selektivity ochrán

Klasické chyby koordinácie: istič obvodu > hlavný istič, prúdový chránič s nesprávnou citlivosťou, RCBO bez zapojeného nulového vodiča. Simuluješ poruchu a animovane sleduješ, ktorá ochrana vypadne — a prečo je to nesprávne.

Simulátor poruchy — ktorá ochrana vypne?

Nakonfiguruj kaskádu, vyber poruchu a sleduj animovane, ktorá ochrana vypne

Hlavný (predradený)

Obvod (priradený)

Typ poruchy
SieťHlavný (predradený)Obvod (priradený)⚡Porucha na zemi

Nakonfiguruj ochrany a stlač „Simulovať poruchu“, aby si videl, ktorá vypne.

Kalkulačka tepelno-magnetického ističa (MCB)

Pracovný prúd → štandardný In, tepelná oblasť, magnetický prah (krivka B/C/D)

0.85 bežne v bývaní, 1.0 čisto odporová záťaž

C: 5–10×In — zásuvky, elektrospotrebiče

Pracovný prúd Ib

15,2 A

Istič In

16 A · C

Tepelná oblasť

18–23 A

Magnetický prah

80–160 A

Ib = P / (230 × 1) = 15,22 A

Štandardný In ≥ Ib: prvý rating ≥ 15,22 A → 16 A

Krivka C: magnetický prah = 5–10 × 16 = 80–160 A

Tepelná oblasť 1.13–1.45×In je konvenčné vypnutie pri preťažení (IEC 60898-1); magnetická spúšť je okamžitá, v pásme uvedenom vyššie.

Kalkulačka selektivity prúdových chráničov (RCD v kaskáde)

Porovnaj RCD za a pred → pomer IΔn, typ, verdikt podľa obr. 4.1/4.2 (V29)

Za (na obvode)

Typ hlavného (okamžitý)

Pred (hlavný)

Pomer IΔn

10,0×

Stupne IEC

2

✓ Selektívne

Selektívne: predradený typ „S“ s oneskorením nad všeobecným typom za ním, s pomerom ≥ 3 — ako na obr. 4.1/4.2; porucha na obvode vypne len RCD za ním.

Stupnica menovitých reziduálnych prúdov IΔn (čl. 4.1.5.2.4): 6 · 10 · 30 · 100 · 300 · 500 mA a 1 A; kalkulačka používa bežné stupne 10–1000 mA. Za zvyčajne 30 mA (zásuvky a spotrebiče ≤ 32 A, svetelné obvody v rodinných domoch — čl. 4.1.5.2.1 v znení Aktualizácií 2023; kúpeľne — čl. 7.1.3.5).

Kalkulačka skratu a vypínacej schopnosti

Predpokladaný Icc (Ik) zo skratovej impedancie vs Icn prístroja (V54)

Súčet impedancií slučky fáza-neutrál: zdroj + káble (tam a späť) po miesto poruchy. Skladajú sa vektorovo, nie sčítaním modulov: Z = √((ΣR)² + (ΣX)²), odpory s odpormi a reaktancie s reaktanciami — zdroj je prevažne induktívny, kábel malého prierezu prevažne odporový.

Bežný rezidenčný MCB: 6 kA

Predpokladaný Icc

575 A

Icc

0,58 kA

✓ Icn ≥ Icc

Ik3 = c × Un / (√3 × Zk), Zk na fázu · Ik1 = c × U0 / Zs, Zs slučka fáza-neutrál · c = 1.0

Ik = 230 / (0.4) = 575 A

Icc klesá so vzdialenosťou (impedancia rastie). Čl. 4.3.5.1: Icn ≥ Icc; ak Icn < Icc, pripúšťa sa len s vhodným predradeným prístrojom (zálohovanie/filiácia). Tu c = 1,0, teda Icc pri menovitom napätí — nie krycia hodnota: pre vypínaciu schopnosť sa počíta s c_max (1,1 pri sieťach s ±10 %), takže skutočný Icc môže byť asi o 10 % väčší. Validátor aplikácie (pravidlo V44) odhaduje MINIMÁLNY Icc na konci vedenia s faktorom 0,8 konvenčnej metódy: Icc_min = 0,8 × 230 / Zs, kde Zs = 0,35 Ω (zdroj) + Σ(2·ρ·L/S).

Kalkulačka impedancie slučky (Zs) & minimálny Icc

Zs z kábla → minimálny Icc na konci vedenia (vzorec validátora V44)

sieť + transformátor; 0,35 Ω je hodnota zámerne zvolená vysoko, na strane bezpečnosti pre MINIMÁLNY Icc (dlhá prípojka, koniec vedenia). Nepoužívaj ju pre vypínaciu schopnosť, kde rozhoduje maximálny Icc: pri 3–6 kA, ktoré stránka uvádza ako bežné na hlavnom rozvádzači, je zodpovedajúca impedancia rádovo 0,04–0,08 Ω.

jednoduchá dĺžka obvodu (×2 = slučka fáza + nulový vodič)

Odpor slučky kábla

0,432 Ω

Celková impedancia Zs

0,782 Ω

Minimálny Icc na konci

235 A

Zs = Z_zdroj + 2 × ρ × L / S · Icc_min = 0.8 × 230 / Zs

Zs = 0.35 + 2 × 0.027 × 20 / 2.5 = 0,782 Ω → Icc_min = 235 A

ρ = 0,027 (Cu) / 0,043 (Al) Ω·mm²/m: výpočtové hodnoty pre minimálny Icc, zhruba 1,5 × ρ pri 20 °C (vodič zohriaty ku koncu poruchy); faktor 0,8 = konvenčná metóda (napätie na začiatku poruchového obvodu sa berie ako 0,8·U0). Minimálny Icc musí presiahnuť HORNÚ hranicu magnetického pásma — 10 × In pri charakteristike C — jedinú, pri ktorej je okamžité vypnutie zaručené (podmienka Zs × Ia ≤ U0, čl. 4.1.4.1.10); rovnaký vzorec používa validátor v pravidle V44. Obidva predpoklady sa kumulujú zámerne: v čistej konvenčnej metóde faktor 0,8 nahrádza impedanciu na strane napájania (Z_zdroja = 0), kým impedančná metóda vychádza zo skutočnej impedancie zdroja. Tu vstupujú obidva, takže minimálny Icc vyjde nižší než podľa ktorejkoľvek metódy zvlášť — na strane bezpečnosti pre overenie vypnutia, ale neporovnateľný s tabuľkovými hodnotami.

Predpoklady výpočtu a oblasť použitia

  • Prahy B/C/D podľa IEC 60898-1 (B = 3–5×In, C = 5–10×In, D = 10–20×In); konvenčná tepelná oblasť 1.13–1.45×In
  • Selektivita prúdových chráničov: pred > za, pomer IΔn ≥ 3 (podmienka zo znenia čl. 4.1.5.2.8 z roku 2011, v roku 2023 z textu vypustená) a dvojice ako na obr. 4.1/4.2, na ktoré odkazuje platný článok: pred typ S 500 mA alebo všeobecný typ 300 mA nad všeobecným typom 100 mA a 30 mA (obr. 4.1), definované oneskorenie 1 A → typ S 300 mA → všeobecný typ 30 mA (obr. 4.2); validátor (V29) hlási chybu pri pred ≤ za, upozornenie pod 3 a informáciu pri dvojiciach mimo obrázkov. Časy vypnutia: všeobecný typ 40…300 ms, typ S 150…500 ms, podľa poruchového prúdu v porovnaní s IΔn (čl. 4.1.5.2.7)
  • Skratový prúd Ik3 = c·Un/(√3·Zk), kde Zk je impedancia na fázu, a Ik1 = c·U0/Zs, kde Zs je slučka fáza-neutrál, s napäťovým faktorom c = 1.0 (odhad; presná hodnota sa určuje podľa NTE 006/06/00, čl. 3.1.4.1)
  • Vypínacia schopnosť sa overuje Icn ≥ predpokladaný Icc (čl. 4.3.5.1, V54); pri reálnych projektoch validujte kompletným výpočtom skratu
Sprievodca

Selektivita ochrán — krok za krokom

Od dvoch spúští jedného ističa po koordináciu MCB/RCD a vypínaciu schopnosť.

A. Dve spúšte v jednom ističi

1

Tepelná spúšť — preťaženie

Bimetal sa ohrieva úmerne prúdu a ohýba sa, čím otvára kontakt. Pôsobí pomaly, pri malých a trvalých preťaženiach. Konvenčná oblasť vypnutia: 1.13–1.45 × In (IEC 60898-1).

2

Magnetická spúšť — skrat

Elektromagnet otvára kontakt okamžite, keď prúd presiahne prah (krivka B/C/D). Chráni pri skrate, kde prúd prudko vzrastie o desiatky násobkov.

HľadiskoTepelná (preťaženie)Magnetická (skrat)
PríčinaPreťaženie — príliš veľký, trvalý odberSkrat — porucha, náhly obrovský prúd
PrvokBimetal (ohrieva sa a ohýba)Elektromagnet (cievka)
RýchlosťPomalá (sekundy–minúty)Okamžite (≤ 0,1 s) — nad hornou hranicou pásma
Prah1,13–1,45 × InB 3–5 · C 5–10 · D 10–20 × In
PríkladPríliš veľa spotrebičov na tom istom obvodeFáza sa dotkne nulového vodiča alebo PE

Čl. 4.3.1.2 — I7-2011

„... zariadenia, ktoré chránia tak pri preťažovacích prúdoch, ako aj pri skratových prúdoch (ističe vybavené ochrannými relé proti nadprúdom a rýchlymi spúšťami pri skrate ...).“

B. Krivky B / C / D (IEC 60898-1)

KrivkaMagnetický prahTypické použitie
B3–5×InLED osvetlenie, dlhé obvody (malý Icc na konci)
C5–10×InZásuvky, elektrospotrebiče (rezidenčný štandard)
D10–20×InMotory, transformátory (veľké rozbehové prúdy)

Charakteristika čas–prúd (schematicky)

tepelná oblasť (preťaženie)magnetická oblasť (skrat)Prúd (× In)Čas vypnutia ↑1×2×3×5×10×20×BCD

Šikmá časť = tepelné vypnutie (čím väčší prúd, tým kratší čas); zvislý pokles = prah magnetického vypnutia. Tepelná vetva je pri B, C aj D prakticky rovnaká — na obrázku sú krivky mierne posunuté len preto, aby sa dali rozlíšiť. Medzi typmi sa líši magnetické pásmo: selektivita sa posudzuje podľa jeho dolnej hranice a zaručené okamžité vypnutie podľa hornej.

Magnetický prah = prah okamžitého vypnutia, ako násobok menovitého prúdu In. „Vyššia“ krivka (D) toleruje rozbehové špičky bez vypnutia.

C. Podmienka dimenzovania ochrany

1

Ochrana pri preťažení

Ib ≤ In ≤ Iz

Pracovný prúd Ib ≤ menovitý prúd ochrany In ≤ dovolený prúd kábla Iz. Ochrana sa musí „zmestiť“ medzi záťaž a kábel.

2

Konvenčný vypínací prúd

I2 ≤ 1.45 × Iz

I2 (prúd, ktorý isto vypne ochranu v konvenčnom čase) nesmie presiahnuť 1.45 × Iz, aby sa nepoškodila izolácia kábla.

Čl. 4.3.2.1.3 — I7-2011

„Ic ≤ IN ≤ Iadm“ — výpočtový prúd ≤ menovitý prúd zariadenia ≤ dovolený prúd vo vodiči.

D. Selektivita medzi ističmi v kaskáde

1

Magnetické pásma sa nesmú prekrývať

Pri skrate na obvode má vypnúť len istič za, nie aj hlavný. Podmienka: minimálny magnetický prah ochrany pred > maximálny magnetický prah ochrany za.

2

Rozdiel aspoň dva stupne

Pri ističoch je praktickým kritériom oddelenie magnetických pásiem: pri C nad C platí 5 × In_pred > 10 × In_za, teda In_pred > 2 × In_za (16 A za → 40 A pred). Aj vtedy selektivita platí len pod minimálnym magnetickým prahom predradeného prístroja — nad ním vypnú obidva. Pravidlo dvoch stupňov z čl. 4.3.7.1 je formulované pre poistky, nie pre ističe.

Čl. 4.3.7.1 — I7-2011

„V prípadoch, keď je v distribúcii zaradených viac ochranných zariadení do série, ich charakteristiky sa volia tak, aby bola zabezpečená selektivita ochrany. V prípade poruchy má pôsobiť ochrana najbližšia k nej, izolujúc len príslušnú časť, bez vyradenia celej inštalácie z prevádzky ...“

ElectroSchema overuje selektivitu medzi ističmi pravidlom V44: ak sa magnetické pásma prekrývajú a Icc (predpokladaný v rozvádzači alebo odhadovaný na obvode za) presiahne okamžitý prah pred, signalizuje súčasné vypnutie; ak sa pásma neprekrývajú, ale predpokladaný Icc v rozvádzači presiahne prah pred, signalizuje len čiastočnú selektivitu.

E. Selektivita medzi prúdovými chráničmi (RCD)

1

Všeobecný typ vs typ „S“

RCD všeobecného typu vypína bez oneskorenia (40–300 ms); typu „S“ je oneskorený (150–500 ms). Pre časovú selektivitu sa pred dáva typ „S“ (oneskorený), za typ všeobecný (okamžitý). Obr. 4.1 však ukazuje aj RCD všeobecného typu 300 mA nad RCD všeobecného typu 100 mA a 30 mA.

2

Pomer aspoň 3:1

IΔn_pred / IΔn_za ≥ 3

Menovitý reziduálny prúd pred musí byť ≥ 3 × prúd za (napr. 300 mA pred, 30 mA za → pomer 10). Tak malá porucha vypne len RCD za.

Art. 4.1.5.2.8 — I7-2011 (pôvodný text, nahradený v roku 2023)

„... selektivitu medzi zariadením typu „S“ a iným zariadením všeobecného typu v sérii možno považovať za dosiahnutú, ak pomer medzi ich príslušnými menovitými reziduálnymi rozdielovými prúdmi je aspoň 3.“

Aktualizácie 2023, bod 13, nahradili text tohto článku: „Ak sa montujú prúdové chrániče, selektivita sa podľa odporúčaní SR CEI 61200-53 dosahuje ako na obr. 4.1 alebo obr. 4.2.“ Pomer najmenej 3 pochádza z pôvodného textu z roku 2011. ElectroSchema overuje koordináciu RCD pravidlom V29 podľa schém z obrázkov: pred ≤ za → chyba, pomer pod 3 → upozornenie, dvojica, ktorá sa na obr. 4.1/4.2 nenachádza → informácia. Typ (všeobecný, „S“ alebo s definovaným oneskorením) sa berie z vlastností každého prístroja.

F. Skratový prúd a vypínacia schopnosť

1

Predpokladaný skratový prúd (Icc)

Ik3 = c × Un / (√3 × Zk) · Ik1 = c × U0 / Zs

Zk = skratová impedancia na fázu (zdroj + fázový vodič), pre trojfázový skrat; Zs = slučka fáza-neutrál, pre jednofázový — dve rôzne veličiny, nie to isté číslo. Čím je miesto poruchy ďalej, tým je impedancia väčšia a Icc menšie. Na konci vedenia musí minimálny Icc presiahnuť HORNÚ hranicu magnetického pásma (Ia = 5 × In pri charakteristike B, 10 × In pri C, 20 × In pri D), jedinú, pri ktorej je okamžité vypnutie zaručené — podmienka Zs × Ia ≤ U0 z čl. 4.1.4.1.10.

2

Vypínacia schopnosť: Icn ≥ Icc

Ochranný prístroj musí byť schopný prerušiť maximálny skratový prúd vo svojom mieste (Icn ≥ Icc). V bývaní je Icc na hlavnom rozvádzači obvyklo 3–6 kA → MCB s Icn ≥ 6 kA.

Čl. 4.3.5.1 — I7-2011

„Vypínacia schopnosť musí byť aspoň rovná predpokladanému skratovému prúdu v mieste inštalácie ... pripúšťa sa menšia vypínacia schopnosť, ak je pred ním inštalované iné ochranné zariadenie s potrebnou vypínacou schopnosťou ...“

ElectroSchema overuje Icn ≥ Icc pravidlom V54: ak Icn < Icc, signalizuje chybu (alebo upozornenie, ak existuje zálohovanie pred podľa výnimky z čl. 4.3.5.1).
Úroveň 1 · Vedené

Cvičenia — vyber správnu možnosť

Prejdeš každý krok výberom správnej odpovede. Zle? Skúsiš znova.

Tepelno-magnetický — zásuvkový obvod

Zásuvkový obvod je chránený ističom 16 A, krivka C.

Krok 1: Čo robí tepelná spúšť ističa?

Selektivita — dva ističe v kaskáde

Hlavný: 40 A krivka C (magnetický prah 200–400 A). Obvod: 16 A krivka C (magnetický prah 80–160 A).

Krok 1: Prekrývajú sa magnetické pásma oboch ističov?

Selektivita — prúdové chrániče v kaskáde

Za: RCD 30 mA všeobecného typu. Pred: RCD 300 mA typu „S“ (oneskorený).

Krok 1: Aký je pomer IΔn pred / za?

Čo dáš na hlavný — 3 obvody

Rozvádzač s 3 obvodmi, každý s RCD 30 mA: zásuvky 16 A/C, osvetlenie 10 A/B, kúpeľňa 16 A/C. Vyberáš hlavnú ochranu (pred).

Krok 1: Aký hlavný RCD dáš, aby bol selektívny voči tým 30 mA za?

Úroveň 2 · Vedený výpočet

Cvičenia — počítaš každý krok

Teraz zadávaš hodnotu každého kroku ty. Pri chybe máš nápovedy.

Istič — vyber In a magnetický prah

Spotrebič 4400 W (jednofázový, cos φ = 1), chránený MCB krivka C.

Krok 1: Pracovný prúd Ib = P / (230 × cos φ) = ?

A

Selektivita prúdových chráničov — pomer

RCD za 30 mA a RCD pred 300 mA.

Krok 1: Pomer IΔn pred / za = ?

×

Skrat — Icc klesá so vzdialenosťou

Jednofázový obvod (U0 = 230 V). Na rozvádzači Zs = 0,1 Ω; na konci vedenia Zs = 0,46 Ω.

Krok 1: Icc na rozvádzači: Ik = U0 / Zs = ?

A

Minimálny In na hlavnom MCB

Obvod za 16 A krivka C; hlavný tiež krivka C. Maximálny magnetický prah za = 10 × 16 = 160 A.

Krok 1: Minimálny In hlavného (5 × In > 160), vybraný zo štandardnej série = ?

A
Úroveň 3 · Samostatné

Cvičenia — priama odpoveď

Vyriešiš sám a zadáš konečnú odpoveď. Riešenie krok za krokom je dostupné v prípade potreby.

Magnetický prah — krivka B

Istič In = 25 A, krivka B (3–5×In). Aký je MINIMÁLNY magnetický prah (A)?

A

Stupne na stupnici IEC

RCD za 30 mA, RCD pred 300 mA. Koľko stupňov je medzi nimi na štandardnej stupnici IΔn?

trepte

Skrat a vypínacia schopnosť

Jednofázový obvod, U0 = 230 V, Zs = 0,115 Ω. Aký je predpokladaný Icc (A)?

A

Diskusia

Komentáre sú pred zverejnením moderované. Tvoj e-mail sa verejne nezobrazuje.