Proč dojde po přerušení N vodiče k přepětí v obvodech?

[pavel Burda 133]

Proč dojde po přerušení N vodiče k přepětí v elektrických obvodech a dojde ke zničení přístrojů. V síti se objeví na PE napětí. Tento problém se mi nestal poprvé. Je to jen u sítí TN-C-S?




#117#


                                             
                                                 

[Jan Kelbich]

Vaše otázka mi připadá lehce zmatená, ale pokusím se to vysvětlit.

Pokud se přeruší vodič N (tzv. střední), napětí se na něj dostává z jiné fáze přes připojené spotřebiče. Především pokud je celková zátěž výrazně nesymetrická, posune se potenciál odpojeného středního vodiče obvykle do blízkosti potenciálu nejvíce zatížené fáze. Tak můžete mít potom v jednofázových zásuvkách (250 V, 16 A ~) přibližně 400 V (sdružené napětí soustavy). Vždy záleží na konkrétní situaci, celá věc je složitější, jde o tzv. fázorové výpočty. V extrémních případech se může dokonce vyskytnou i napětí větší než 400 V - např. pokud dojde v zátěži k rezonanci.
Napětí pak může poškodit 1f přístroje na 230 V, jelikož na takovéto přepětí nejsou konstruovány.

Trochu nechápu, jak jste se v otázce dostal od N k PE (ochranný vodič). Pokud odpojíte skutečně jen N, na PE se napětí nedostane. Na PE se může dostat napětí, pokud odpojíte N i PE před bodem rozdělění (a necháte je navzájem spojené) - bude tam zavlečeno právě z N (cestou L-spotřebič-N-bod rodělení-PE). To je také dobrý důvod, proč bod rozddělení přizemňovat.
Pokud odpojíte v síti TN-C vodič PEN, dostane se stejným způsoben napětí i na něj a z něj se pak přenese na ochranné svorky a neživé části spotřebičů.

Pokud by se napětí vyskytlo na odpojeném PE, pak to signalizuje nějaký vadný, nebo špatně zapojený spotřebič (např. PE místo N). Pokud je v obvodu chránič, měl by v takovém případě vybavit, aniž byste cokoliv odpojoval. Ostatně od toho tam je.

váš problém se tedy týká sítí TN-C, TN-S, i TN-C-S, popř. dalších sítí se středním vodičem.

[Radek Kroutil]

Mě se to stalo již taky a je to jednoduché.
Dám příklad ze své praxe  :-[
Ve zdroji technologie jsou např. tři zdroje PELV 230V/48V zapojené do hvězdy. Ze středu je vyveden N, tudíž jsou napájeny 230V. Pokud ale přeruším tento vodič, dostane se na zdroje napětí 400V a vždy dva shoří. Ty s nejmenším odporem.
Elektronika je rychlejší než jistič.... :'(
A v principu je takto zapojen každý rozvaděč

[Petr E.Liska]

Když už se tu probírá tohle téma, tak bych se přidal...
Šlo by udělat ochranu před zničením spotřebičů ve stylu něco jako omezovač napětí?
Klasické přepěťové ochrany se mi na to zdají příliš slabé a vyrábět něco silnějsího... no asi by to šlo, ale nevím, jestli to má cenu

Nebo by bylo jednodušší při poruše zkratovat všechny 3 fáze mezi sebou ať předřazené jištění "nahlásí" chybu?

Zjištění téhle poruchy by šlo udělat třeba měřit rozdíl napětí mezi umělým středem a Nkem...
(uvažuju domovní rozvod, max 3x25A)
PS: jsem bastlíř no...  ::)

[Hugo K.]

Určitě by to udělat šlo.S elektronickým vypínáním by to bylo i dostatečně rychlé.Divil bych se ,kdyby v časopisech typu AR už něco nevyšlo.
Ale k čemu vám to bude ?
Pokud se nebude jednat o plastovou škatuli s pár šroubkama ,s označením CE,projektant to prostě nezakreslí.Firma vyrábějící CErozvodnice vám to neosadí.Revizák nevydá kladné stanovisko.
Pokud si to osadíte sám a jednoho dne se někdo pomocí Vaší elektroinstalace rozhodne spáchat sebevraždu,koledujete si  o průšvih.

[Jan Kelbich]

To Petr E.Liska : Udělal by to učitě šlo, asi celkem jednoduše, ale rozhodně ne zkratem - to je dost "divočárna". Normálně místo toho stykačem popř. nějakým polovodičovým prvkem (SSR) všechny fáze odpojit nebo aktivovat pomocnou vypínací cívku namontovanou na jističi. V AR něco takového bylo pro ochranu motorů. Bude to ale reagovat i na výpadek fáze - k tomu to půvdně taky bylo.
Jinak by taky šlo "fixovat" střední vodič pomocí dostatečně dimenzovaného autotransformátoru - musí být jádrového typu, vinutí do hvězdy, zapojit všechny fáze i střední vodič. Ale zase tam mohou téct nějaké vyrovnávací proudy při případné nesymetrii sítě, a ty mohou trochu topit.

[Fuk Tomáš]

... vždy dva shoří. Ty s nejmenším odporem...

Nejsou to spíš ty s největším odporem? Na těch se totiž udělá vyšší napětí...

[Petr E.Liska]

To Petr E.Liska : Udělal by to učitě šlo, asi celkem jednoduše, ale rozhodně ne zkratem - to je dost "divočárna". Normálně místo toho stykačem popř. nějakým polovodičovým prvkem (SSR) všechny fáze odpojit nebo aktivovat pomocnou vypínací cívku namontovanou na jističi.

"Divočárna" ten zkrat je, ale napadlo mne to jako možná minimalizace ztrát na spínacích prvcích (možná 400A na 50milisekund - téměř bez chladiče)
Průchozí SSR na odpojení by mohly být rozumě rychlé (16A trvale - možná 75W tepla).
Pomocná vypínací cívka na jističi... jak rychlou to má odezvu? (přiznávám, nepátral sem po tom, takže nevím, jestli se to uvádí)

Jinak by taky šlo "fixovat" střední vodič pomocí dostatečně dimenzovaného autotransformátoru - musí být jádrového typu, vinutí do hvězdy, zapojit všechny fáze i střední vodič. Ale zase tam mohou téct nějaké vyrovnávací proudy při případné nesymetrii sítě, a ty mohou trochu topit.

S tím autotransformátorem to zní zajímavě, jen to bude větší a těžší...
Možná už by bylo srovnatelné řešení mít 3f trafo D/Y a dělat si místně síť TN-S. :)
Ale to už je rozměrově trochu jinde...

[Rozmahel Vladimír]

Toto téma se tady již řešilo.
http://diskuse.elektrika.cz/index.php/topic,1364.15.html

[Václav 3]

to Petr Liška:

Nejsprávnější bude  udržovat rozvody v takovém stavu, aby nemohlo k této závadě dojít a provést řádné přizemnění PEN.

Z řešení elektronickou cestou připadá v úvahu jako nejschůdnější použití nějakého obvodu, který by hlídal rozdíl napětí mezi N a PE nebo pomocným zemničem pro tento účel zřízeným a následně aktivoval shazovací cívku jističe.

Použití jakýchkoliv transformátorů představuje dlouhodobě dost značnou spotřebu navíc protože musí být dimenzovány na maximální možný odběr.

[Fuk Tomáš]

...
Použití jakýchkoliv transformátorů představuje dlouhodobě dost značnou spotřebu navíc protože musí být dimenzovány na maximální možný odběr.

... nemluvě o zábavě s jističi při jejich připojování  :D

[Martin H.]

Z řešení elektronickou cestou připadá v úvahu jako nejschůdnější použití nějakého obvodu, který by hlídal rozdíl napětí mezi N a PE nebo pomocným zemničem pro tento účel zřízeným a následně aktivoval shazovací cívku jističe.

Iba nahlas rozmýšľam, "CE" značku to mať nebude: 1kOhm odpor medzi pomocnou referenčnou zemou a N výstupom prúdového chraniča. V normálnej prevádzke zanedbateľný zvod. Pri 15 až 30V rozdielu vznikne chybový prúd 15 až 30mA, ktorý vypne chránič. Odpor dimenzovať na niekoľko Wattov a chrániť tepelnou poistkou.

[Petr E.Liska]

Děkuji všem za odpovědi a náměty.

to Petr Liška:
Nejsprávnější bude  udržovat rozvody v takovém stavu, aby nemohlo k této závadě dojít a provést řádné přizemnění PEN.

Souhlasím, ale ve starším paneláku v podnájmu poměrně špatně realizovatelné. Uvažoval jsem sice udělat v prodlužovačkách síť TT s lokálním pospojováním na radiátor UT + chránič, ale zatím sem se neodhodlal...

Zatím přemýšlím o kompromisním řešení - chránit jen několik vybraných spotřebičů "obětovanou" ochranou - obousměrné transily na odhadem 400Vdc (spínané zdroje mají kondenzátory na stejné napětí), 10kusů paralelně (s chladičem a tepelnou ochranou) k spotřebičům a to celé jištěno slabým jističem (zatím tu mám na pokusy 2A/C).
Představuju si, že pokud bude přerušený PEN a v plovoucí hvězdě budou spotřebiče se srovnatelným odběrem, tak to u mne udrží ještě přípustné napětí. Když bude rozvážení větší (třeba někdo zapne konvici), tak po chvilce topení transilů vypadne jistič nebo tepelná ohrana.
Zároveň by to mohlo fungovat jako poslední stupeň ochrany proti přepětí.

[Václav 3]

Uvažoval jsem sice udělat v prodlužovačkách síť TT s lokálním pospojováním na radiátor UT + chránič, ale zatím sem se neodhodlal...

Co tím získáte? Napětí mezi N a L bude kolísat stejně, kam máte uzemněné kryty spotřebičů problém neřeší a síť TT tímto způsobem neuděláte.  Použit pospojování na radiátor jako vodič N nemůžete, protože by mohlo dojít k zavlečení nebezpečného napětí na celý systém ústředního topení.

Jak jsem napsal v minulém příspěvku, jediné korektní řešení problému je oprava vadného spoje vodiče PEN, což bude asi někde ve stoupačkových svorkovnicích, čili mimo váš byt. Obraťte se na majitele objektu (ve Vašem případě asi prostřednictvím uživatele bytu) a žádejte zjednání nápravy. Tento stav je nebezpečný nejen pro spotřebiče, ale i pro obyvatele domu.

Zatím přemýšlím o kompromisním řešení - chránit jen několik vybraných spotřebičů "obětovanou" ochranou - obousměrné transily na odhadem 400Vdc (spínané zdroje mají kondenzátory na stejné napětí), 10kusů paralelně (s chladičem a tepelnou ochranou) k spotřebičům a to celé jištěno slabým jističem (zatím tu mám na pokusy 2A/C).

Kondenzátory vstupního usměrňovače spínaného zdroje jsou na 400V proto, že na nich je za běžného provozu kolem 320V (nabíjí se na špičkové napětí, což je Uef krát odmocnina ze dvou), takže až vám stoupne síťové napětí ke 400V, budete na nich mít kolem 560V, což vám stejně nevydrží a nejspíš explodují.

Jistič C2A je nevhodný svou pomalejší charakteristikou, lepší by byly skleněné pojistky s charakteristikou FF (velmi rychlé, vypínací schopnost 1500A), ale musíte počítat s proudovými rázy při zapínání zdrojů s těmi již zmíněnými kondenzátory, takže hodnota bude muset být vyšší.

[Petr E.Liska]

Co tím získáte? Napětí mezi N a L bude kolísat stejně, kam máte uzemněné kryty spotřebičů problém neřeší a síť TT tímto způsobem neuděláte.  Použit pospojování na radiátor jako vodič N nemůžete, protože by mohlo dojít k zavlečení nebezpečného napětí na celý systém ústředního topení.

Sem chtěl použít ze sítě jen L+N a lokální PE připojit na radiátor (+ chránič na pracovní vodiče). Myslel jsem, že bych si pomohl od měnícího se napětí na PE(N) při větších odběrech.

Jak jsem napsal v minulém příspěvku, jediné korektní řešení problému je oprava vadného spoje vodiče PEN, což bude asi někde ve stoupačkových svorkovnicích, čili mimo váš byt. Obraťte se na majitele objektu (ve Vašem případě asi prostřednictvím uživatele bytu) a žádejte zjednání nápravy. Tento stav je nebezpečný nejen pro spotřebiče, ale i pro obyvatele domu.

Ten PEN vadný není, impedance sítě vychází na asi 1,5Ohmu ("měřeno" multimetrem a rychlovarnou konvicí).

Kondenzátory vstupního usměrňovače spínaného zdroje jsou na 400V proto, že na nich je za běžného provozu kolem 320V (nabíjí se na špičkové napětí, což je Uef krát odmocnina ze dvou), takže až vám stoupne síťové napětí ke 400V, budete na nich mít kolem 560V, což vám stejně nevydrží a nejspíš explodují.

Ty transily mají koleno charakterisky okolo 400V stejnosměrných, (asi 280V střídavých), takže by měly zabrat dříve.
Před zapojením na síť stejně vyzkouším praktické chování na autotransformátoru, pak se uvidí...

Jistič C2A je nevhodný svou pomalejší charakteristikou, lepší by byly skleněné pojistky s charakteristikou FF (velmi rychlé, vypínací schopnost 1500A), ale musíte počítat s proudovými rázy při zapínání zdrojů s těmi již zmíněnými kondenzátory, takže hodnota bude muset být vyšší.

Ok, jistič jsem tam chtěl dát kůli tomu, že se dá při výpadku rychle nahodit... Ale ty pojistky budou rychlejší a z hlediska této ochrany asi lepší.
Proudový náraz při připojování zdrojů na síť zatím řeším softstartem (termistor+přemosťovací relé)

[Jirka Š. Svejkovský]

Ten PEN vadný není, impedance sítě vychází na asi 1,5Ohmu ("měřeno" multimetrem a rychlovarnou konvicí).

;D  (jednicka)

Jenom by mě zajímalo, jakým způsobem jste změřil přesný odpor spirály RK při dané teplotě.

[Václav 3]

Sem chtěl použít ze sítě jen L+N a lokální PE připojit na radiátor (+ chránič na pracovní vodiče). Myslel jsem, že bych si pomohl od měnícího se napětí na PE(N) při větších odběrech.
Ten PEN vadný není, impedance sítě vychází na asi 1,5Ohmu ("měřeno" multimetrem a rychlovarnou konvicí).

Vaše snaha použít jako PE uzemnění na radiátor spolu s chráničem může ve vašem případě sice znamenat zvýšení bezpečnosti osob, což je jistě velice užitečné, ale nepomůže vám ochránit před poškozením přístroje.

Kde jste naměřil (spočítal) hodnotu 1,5 Ohmu, na přívodu do bytu? Ona to není hodnota zas až tak malá a nemusí znamenat, že PEN je v pořádku. Záleží jak vypadají rozvody sítě v domě a v obci, jak daleko je distribuční transformátor, jak je dimenzovaný. Vnitřní odpor sítě se v městské zástavbě na úrovni bytové rozvodnice pohybuje většinou maximálně kolem 0,5 Ohmu, což je třikrát méně, než jste vypočítal. Pokud jste měřil v některé zásuvce v bytě, může být výsledek ovlivněn stavem vnitřních rozvodů.

Máte přívod do bytu jednofázový nebo třífázový? V případě 3F přívodu se dá dobře zkontrolovat stav PEN tím, že se změří napětí ve všech třech fázích proti N (PEN) a pokud je v jedné fázi napětí vyšší, mělo by být v jiné nebo v obou zbývajících menší, což potom znamená, že střední vodič (N nebo PEN) plave, tj. že je někde přechodový odpor.


to kolega Svejkovský:
Myslím, že měřil protékající proud, což by mohlo být na orientační měření dostatečně přesné a pokud by použil hodnotu odporu studené spirály, která bude menší než za tepla, byl by potom vnitřní odpor sítě naopak ještě větší než spočítaný a potvrzoval by chybu v PEN.

[Petr E.Liska]

Jenom by mě zajímalo, jakým způsobem jste změřil přesný odpor spirály RK při dané teplotě.

Odpor topné spirály znát nepotřebuji, měřím U(naprázdno), U(zatížené) a zatěžovací proud. Impedance sítě by pak měla být deltaU/I.
Pokud vezmu do úvahy přesnost použitého multimetru (je to hračka za 200Kč), tak změna odporu topné spirály způsobená ohřátím je zanedbatelná. Mimo jiné proto jsem uváděl hodnotu se slůvkem _asi_ .