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)
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, stupne, verdikt V29
Za (na obvode)
Typ hlavného (okamžitý)
Pred (hlavný)
Pomer IΔn
10.0×
Stupne IEC
2
✓ Selektívne
Selektívne: pred > za, pomer ≥ 3 a ≥ 2 stupne na stupnici IEC — porucha na obvode vypne len RCD za. (Pred typu „S“ oneskorený = odporúčaný pre časovú selektivitu.)
Štandardná stupnica IΔn: 10 · 30 · 100 · 300 · 500 · 1000 mA. Za obvyklo 30 mA (zásuvky, kúpeľne — čl. 4.1.5.2.1).
Kalkulačka skratu a vypínacej schopnosti
Predpokladaný Icc (Ik) z impedancie slučky Zs vs Icn prístroja (V54)
Súčet impedancií: zdroj + káble po miesto poruchy
Bežný rezidenčný MCB: 6 kA
Predpokladaný Icc
575 A
Icc
0.57 kA
✓ Icn ≥ Icc
Ik = c × Un / (√3 × Zs) trojfázový · Ik = c × U0 / Zs jednofázový · c = 1.0
Ik = 230 / (0.4) = 575 A
Icc klesá so vzdialenosťou (Zs rastie). Čl. 4.3.5.1: Icn ≥ Icc; ak Icn < Icc, pripúšťa sa len s vhodným prístrojom pred (zálohovanie/filiácia). Tu c = 1.0 (Icc maximálny v origine, pre vypínaciu schopnosť); validátor aplikácie (pravidlo V44) odhaduje MINIMÁLNY Icc na konci vedenia faktorom 0.8 (EN 60909): Icc_min = 0.8 × 230 / Zs, so 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; rezidenčne obvykle ≈ 0,35 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 pri 70 °C; faktor 0.8 = EN 60909 (minimálny skratový prúd). Minimálny Icc musí presiahnuť magnetický prah MCB, aby vypol okamžite — presne to overuje pravidlo V44.
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 (V29): pred > za, pomer IΔn ≥ 3:1 a minimálne 2 stupne na stupnici 10/30/100/300/500/1000 mA; pred typu „S“ oneskorený sa odporúča pre časovú selektivitu, ale NEvstupuje do verdiktu V29 (čl. 4.1.5.2.7, 4.1.5.2.8)
- Skratový prúd Ik = c·Un/(√3·Zs) trojfázový / c·U0/Zs jednofázový, 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
Selektivita ochrán — krok za krokom
Od dvoch spúští jedného ističa po koordináciu MCB/RCD a vypínaciu schopnosť.
A. Dve spúšte v jednom ističi
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).
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.
| Hľadisko | Tepelná (preťaženie) | Magnetická (skrat) |
|---|---|---|
| Príčina | Preťaženie — príliš veľký, trvalý odber | Skrat — porucha, náhly obrovský prúd |
| Prvok | Bimetal (ohrieva sa a ohýba) | Elektromagnet (cievka) |
| Rýchlosť | Pomalá (sekundy–minúty) | Okamžitá (< 10 ms) |
| Prah | 1,13–1,45 × In | B 3–5 · C 5–10 · D 10–20 × In |
| Príklad | Príliš veľa spotrebičov na tom istom obvode | Fáza 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)
| Krivka | Magnetický prah | Typické použitie |
|---|---|---|
| B | 3–5×In | LED osvetlenie, dlhé obvody (malý Icc na konci) |
| C | 5–10×In | Zásuvky, elektrospotrebiče (rezidenčný štandard) |
| D | 10–20×In | Motory, transformátory (veľké rozbehové prúdy) |
Charakteristika čas–prúd (schematicky)
Šikmá časť = tepelné vypnutie (čím väčší prúd, tým kratší čas); zvislý pokles = okamžité magnetické vypnutie pri prahu krivky. „Vyššia“ krivka (D) má magnetický prah viac vpravo → toleruje rozbehové špičky.
Magnetický prah = prah okamžitého vypnutia, ako násobok menovitého prúdu In. „Vyššia“ krivka (D) toleruje rozbehové špičky bez vypnutia.
C. Podmienka dimenzovania ochrany
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.
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
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.
Rozdiel aspoň dva stupne
Prakticky musí byť medzi menovitými prúdmi po sebe idúcich ochrán aspoň dva štandardné stupne (napr. 16 A za → 40 A pred). Ak Icc na obvode presiahne okamžitý prah pred, vypnú oba — strata selektivity.
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 ...“
E. Selektivita medzi prúdovými chráničmi (RCD)
Všeobecný typ vs typ „S“
RCD všeobecného typu vypína bez oneskorenia (40–300 ms); typu „S“ je oneskorený (150–500 ms). Pre selektivitu sa pred dáva typ „S“ (oneskorený), za typ všeobecný (okamžitý).
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.
Čl. 4.1.5.2.8 — I7-2011
„... 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.“
F. Skratový prúd a vypínacia schopnosť
Predpokladaný skratový prúd (Icc)
Ik = c × Un / (√3 × Zs) · Ik_mono = c × U0 / Zs
Zs = impedancia poruchovej slučky (zdroj + káble). Čím je miesto poruchy ďalej, tým je Zs väčšie a Icc menšie. Na konci vedenia musí minimálny Icc aj tak presiahnuť magnetický prah MCB, inak vypnutie už nie je okamžité.
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 ...“
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?
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) = ?
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 = ?
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 = ?
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)?
Stupne na stupnici IEC
RCD za 30 mA, RCD pred 300 mA. Koľko stupňov je medzi nimi na štandardnej stupnici IΔn?
Skrat a vypínacia schopnosť
Jednofázový obvod, U0 = 230 V, Zs = 0,115 Ω. Aký je predpokladaný Icc (A)?
Diskusia
Komentáre sú pred zverejnením moderované. Tvoj e-mail sa verejne nezobrazuje.