Prúdové chrániče III – jednosmerná zložka rozdielového prúdu
V prvej kapitole ste získali základný prehľad o prúdových chráničoch, o ich funkciách, dozvedeli ste sa aký vplyv majú na ich použitie v elektrických inštaláciách nízkeho napätia nové normy. Prúdové chrániče I – prehľad a použitie . Následne sme si rozdelili prúdové chrániče podľa požadovanej ochrany a podľa priebehu rozdielového prúdu. Prúdové chrániče II – delenie podľa ochrany a rozdielového prúdu . Akej problematike sa budeme venovať teraz? Zameriame sa na jednosmernú zložku rozdielového prúdu.
A hneď v úvode sa ponúka otázka: Prečo môže vyradiť jednosmerný rozdielový prúd z činnosti prúdové chrániče AC, A, F?
Tento princíp je znázornený na obr. 1. Je tu vidieť, ako jednosmerná zložka DC posunie nulu striedavého signálu AC, a to má za následok posun do inej časti magnetizačnej charakteristiky prúdového transformátora. Indukované napätie na sekundárnej strane toroidného transformátora bude mať výrazne nižšiu hodnotu alebo v krajnom prípade dôjde k posunutiu signálu do nasýtenej časti toroidného transformátora, kde bude indukcia takmer nulová.
Obr. 1: Znázornenie vplyvu jednosmerného rozdielového prúdu na vlastnosti prúdového chrániča
Vznik jednosmerných rozdielových prúdov je spojený s modernými spotrebičmi ako sú televízory, počítače atď., ich súčasťou sú spínané zdroje. V súčasnej dobe je tiež rozšírené LED osvetlenie, frekvenčné meniče pre ovládanie elektromotorov a podobne. Častou aplikáciou frekvenčných meničov pre plynulé ovládanie výkonu sú tepelné čerpadlá. Tie sú súčasťou spotrebičov, ako napr. moderné práčky, sušičky, umývačky riadu, …
Zo spotrebičov, ktoré uvádzame je zrejmé, že možnosť vzniku jednosmerného rozdielového prúdu v obvodoch je bežná. Preto je nutné v moderných inštaláciách používať prúdové chrániče, ktoré majú určitú odolnosť voči jednosmerným rozdielovým prúdom.
Ako bolo uvedené vyššie, sú z týchto dôvodov chrániče typu AC nevhodné a v niektorých krajinách dokonca zakázané, pretože nemajú žiadnu odolnosť voči jednosmerných rozdielovým prúdom. Prúdové chrániče typu A majú odolnosť voči jednosmerných rozdielovým prúdom do hodnoty 6 mA a prúdové chrániče typu F do 10 mA. Prúdový chránič typu F tiež vie správne reagovať na vyššiu frekvenciu poruchových rozdielových prúdov vznikajúcich za frekvenčným meničom. Na obr. 2 je znázornené, aké typy rozdielových prúdov na týchto zariadeniach vznikajú.
Obr. 2: Rozdelenie porúch na frekvenčnom meniči
1.1. PORUCHA V ČASTI 1 (PREDRADENÉ PRED FREKVENČNÝ MENIČ)
Medzi prúdovým chráničom a frekvenčným meničom vznikajú rozdielové prúdy striedavej frekvencie 50/60 Hz (viď obr. 3). Ochranu proti týmto čisto sínusovým rozdielovým prúdom zaisťujú všetky prúdové chrániče (typy AC, A, F a B). Riziková časť je odpojená pri dosiahnutí hodnoty vypnutia v rozsahu 0,5 až 1 IΔn.
Obr. 3: Priebeh rozdielového prúdu v mieste poruchy 1
1.2. PORUCHA V ČASTI 2 (VO FREKVENČNOM MENIČI)
Vo frekvenčnom meniči vznikajú prakticky hladké jednosmerné rozdielové prúdy (medzi vstupným usmerňovačom a výstupnou elektronikou, tj. v jednosmernom obvode, viď obr. 4). Spoľahlivé odpojenie v rozmedzí od 0,5 do 2 IΔn je zaistené pri použití univerzitného prúdového chrániča typu B. Prúdové chrániče typu AC, A a F nemôžu v týchto prípadoch ochranu zaistiť. Zariadenie nevypína, pretože rozdielový jednosmerný prúd nespôsobí žiadnu zmenu výstupného signálu súčtového transformátora prúdového chrániča. Hladký jednosmerný rozdielový prúd vedie k premagnetizácií materiálu transformátora a tým k zníženiu citlivosti prúdových chráničov typu AC, A a F, ako uvádzame na obr. 5, ktorý znázorňuje rozdiel medzi transformačným signálom bez a so superpozíciou rozdielového jednosmerného prúdu.
Obr. 4: Priebeh rozdielového prúdu v mieste poruchy 2
Obr. 5: označenie typu prúdového chrániča
1.3. PORUCHA V ČASTI 3 (PRIRADENÉ ZA FREKVENČNÝ MENIČ)
Medzi výstupnou svorkou frekvenčného meniča a motorom vznikajú striedavé rozdielové prúdy, ktoré sa frekvenciou a sínusovým priebehom líšia od frekvencie a sínusového priebehu vo vedení. Tieto prúdy predstavujú frekvenčné spektrum s rôznymi frekvenčnými zložkami (viď obr. 6). Môžu tiež vznikať konštantné jednosmerné rozdielové prúdy závislé na prevádzkovom režime frekvenčného meniča (napr. jednosmerná brzda alebo jednosmerný predhrievač). Prúdové chrániče typu AC a A sú pritom navrhnuté iba pre detekciu rozdielových prúdov pri 50/60 Hz. V týchto prípadoch je nutné použiť minimálne prúdový chránič typu F alebo B, B+
Obr. 6: Priebeh rozdielového prúdu v mieste poruchy 3
V ďalšej kapitole sa zameriame na rozdelenie prúdových chráničov podľa časovej závislosti vypínania a selektivity.
