Co je impedance smyčky?

[Elektro laik]

Tento pojem je často v diskuzních příspěvcích. Jde lidem co se elektrikařinou neživí vysvětlit o co jde a v čem je nebezpečnost, když je vysoká?

[Jiří Schwarz]

A k čemu vám jako laikovi bude, že se dozvíte, že žádný zdroj elektrické energie není "ideální", ale že se zdroje chová jako kdyby to byl ideální zdroj, který je schopen dodat "nekonečně velký proud" bez poklesu napětí, v sérii s odporem. K tomu připočteme "odpor" vodičů, vložených komponentů (jističe, chrániče, případněš tlumivka RTO,...) a máme tedy "reálný zdroj energie"
Pokud je to u střídavé sítě, nehovoříme o odporu, ale o impedanci, protože se projeví kromě odporu i indukčnost

Pokud takový "reálný zdroj" zatížíme, výstupní napětí klesá, úbytek napětí se dá spočítat podle Ohmova zákona
Je jasné, že je dobře, aby byla impedance co nejmenší, aby byl minimální pokles napětí při zatížení.

[Jirka Š. Svejkovský]

Impedance (ve smyslu ochrany před úrazem el. proudem) je komplexní elektrický odpor poruchové smyčky.


Obvodech, kde se vyskytuje kapacitní a/nebo induktivní zátěž se nejedná o skalární veličinu, je definován jako komplexní číslo. Na vodorovné ose je reálná složka impedance, na svislé ose imaginární složka.


Velikost impedance je potom vektor Z = (X + iY) matematicky, Z = (R + jX) elektrotechnicky. V elektrotechnice se spíše používá goniometrický tvar komplexního čísla: Z = |Z|cos(fí) + j|Z|sin(fí)


|Z| je absolutní velikost vektoru, "j" je označení imaginární části (písmeno "i" z matiky se nepoužívá kvůli záměně s označením proudu). Cos(fí) je účinník, neboli kosínus úhlu, který svírá vektor impedance s osou X.


Poruchová smyčka je obvod, který vznikne při poruše. Patří do něj vinutí transformátoru, vodič L až k poruše (dotyk fáze s neživou částí - kovovým krytem přístupným dotyku) a ochranný vodič připojený k neživé části.


Podle Ohmova zákona je proud definován jako I = U/R (R si klidně nahraďte Z). Z uvedeného vyplývá, že čím vyšší odpor/impedance, tím nižší proud vodiči při poruše proteče.


Každý obvod je chráněn jističem nebo pojistkou. Aby při poruše jistící prvek vypnul včas, musí být poruchový proud dostatečně velký. To je dáno charakteristikou jistícího prvku.


Například jistič 16A s charakteristikou B vypíná zkrat dostatečně rychle až při proudu nad 80A. Při napětí 230V potřebujete impedanci Z = U/I = 230V/80A = 2,9 Ohm. Bude-li impedance vyšší, než tato hodnota, vypnutí se protáhne na vteřiny až minuty nebo k vypnutí nedojde vůbec. Na kovovém krytu pak zůstává nebezpečné dotykové napětí.


Je to vysvětleno velmi zhruba, záměrně jsem vynechal některé detaily.

[Zdeněk Pikhart]

 (jednicka)  dokonalá odpověď.

[Ján Pitoňák]

Veľmi pekne ste to napísal, p. Svejkovský,klobúk dole.
Iba ten cos(fi) impedancie by som nenazýval účinníkom. Ten sa skôr viaže k odoberaným výkonom, resp, k tokom výkonov. Nebudeme predsa hovoriť o účinníku pri skrate, resp. poruche že? 

[Martin H.]

Jde lidem co se elektrikařinou neživí vysvětlit o co jde a v čem je nebezpečnost, když je vysoká?

Executive summary:
Vysoká impedancia pribrzdí skratový prúd až tak, že nevládze vyraziť poistku. A keď nepovolí poistka, povolí niečo iné.

Plné znenie:
==> Pán Svejkovský

[Fuk Tomáš]

Iba ten cos(fi) impedancie by som nenazýval účinníkom. Ten sa skôr viaže k odoberaným výkonom, resp, k tokom výkonov. Nebudeme predsa hovoriť o účinníku pri skrate, resp. poruche že? 

V tom bych s Vámi nesouhlasil. Nevím, jak ve slovenštině, ale v češtině je účiník (s jedním n) slovní pojmenování veličiny cos() a tok výkonu to popisuje u zkratované elektropřípojky stejně jako třeba u motoru.

[Lubomír Jindra]

Jde lidem co se elektrikařinou neživí vysvětlit o co jde a v čem je nebezpečnost, když je vysoká?

V případě určité poruchy nedojde k vypnutí jistícím prvkem v předepsaných časech. V případě bytových okruhů to jsou 0,4s. Větší impedance (odpor) smyčky (obvodu fáze-ochranný vodič) = delší čas.


Kvízová otázka:  ;)

Co udělá revizní technik, když ve výrobní hale za provozu naměří moc velkou impedanci ochranné smyčky zásuvkového okruhu 230V 0,98Ohm? (zjednodušeně - neberme v úvahu koeficienty)

[Jirka Š. Svejkovský]

Co udělá revizní technik, když ve výrobní hale za provozu naměří moc velkou impedanci ochranné smyčky zásuvkového okruhu 230V 0,98Ohm? (zjednodušeně - neberme v úvahu koeficienty)

Pokud předpokládám jištění 16A/B, není impedance 0,98 Ohm vysoká a je to OK (i s koeficientem vychází 1,9 Ohm).

Jinak nahlásím údržbě, zapíšu do deníku údržby, prostě oznámím. Revizi vystavím až po nápravě.

[Lubomír Jindra]

Pokud předpokládám jištění 16A/B, není impedance 0,98 Ohm vysoká a je to OK (i s koeficientem vychází 1,9 Ohm).

Jinak nahlásím údržbě, zapíšu do deníku údržby, prostě oznámím. Revizi vystavím až po nápravě.

(doh) Omlouvám se, už mi to včera v noci nemyslelo, oprava:

Co udělá revizní technik, když ve výrobní hale za provozu naměří moc velkou impedanci ochranné smyčky zásuvkového okruhu 230V 2,98 Ohm? (zjednodušeně - neberme v úvahu koeficienty)
;)

[Jirka Š. Svejkovský]

Ještě taky dělám to, že se příčinu snažím najít a odstranit. Většinou stačí někde v krabici nebo zásuvce povolit a dotáhnout šroubek.

[Ján Pitoňák]

V tom bych s vámi nesouhlasil. Nevím, jak ve slovenštině, ale v češtině je účiník (s jedním n) slovní pojmenování veličiny cos() a tok výkonu to popisuje u zkratované elektropřípojky stejně jako třeba u motoru.

To že cosf fi impedancie bude popisovať tok výkonu pri skrate, je jedná vec, nie však prioritná, je to iba dôsledok. (o tom som sa zmienil tiež.) Nemôžem však s vami súhlasiť, že každý cos fi by sa mal nazývať účinníkom. Ak nie v matematike, tak minimálne v iných fyzikálnych odboroch by sa musel tento pojem používať. Ja som sa s tým však zatiaľ nikde inde okrem elektrotechniky nestretol.

ho dáva do súvisu iba s výkonmi.
Viem, že ste veľký odborník aj vo fyzike, tak možno by ste nám tu vedel uviesť nejaký príklad.  


Taktiež Wikipedia:

[Lubomír Jindra]

Co udělá revizní technik, když ve výrobní hale za provozu naměří moc velkou impedanci ochranné smyčky zásuvkového okruhu 230V 2,98 Ohm? (zjednodušeně - neberme v úvahu koeficienty)
;)

Změří znovu večer když stroje neběží, napětí bude 240V  ;)

[Fuk Tomáš]

Nemôžem však s vami súhlasiť, že každý cos fi by sa mal nazývať účinníkom.

Nic takového jsem přece netvrdil, a pokud jste to takto pochopil, tak se omlouvám za příliš stručnou formulaci.

Účiník je pojem používaný, alespoň pokud vím, pouze v elektrotechnice.
Tady ale jsme na elektrotechnickém fóru a diskutujeme o elektrotechnickém tématu, takže používání tohoto pojmu je zcela na místě, ne? Tak, jak byl tento pojem použit kol. Svejkovským, je to naprosto v souladu s definicí, tj. prvním odstavcem odkazovaného hesla ve Wikipedii (dovolil jsem si upřesnit tam poslední větu toho 1. odstavce, která byla poněkud zavádějící).

[Jirka Š. Svejkovský]

Ono to souvisí s tím, že se účiník (ano, s jedním n) přenáší do výkonu z Ohmova zákona:

P = I² x Z (chybí mi tu nadtržítka, nahradil jsem je podtržítkama)

A máte tam ten účiník. Je to stejná velikos úhlu, tudíž se jedná o stejnou veličinu.

Účiník, účinník, účinost, účinnost ... závidím anglicky mluvícím technikům jejich prower factor.

[Ján Pitoňák]

Ono to souvisí s tím, že se účiník (ano, s jedním n) přenáší do výkonu z Ohmova zákona:

P = I² x Z (chybí mi tu nadtržítka, nahradil jsem je podtržítkama)

A máte tam ten účiník. Je to stejná velikos úhlu, tudíž se jedná o stejnou veličinu.

Účiník, účinník, účinost, účinnost ... závidím anglicky mluvícím technikům jejich prower factor.

Namiesto "P" by ste mal vo vašom vzťahu pre komplexný výkon uviesť zdanlivý výkon "S".
"P" bude iba jeho reálna zložka.
Napriek tomu v tomto vašom prípade "Z" nie je impedancia vedenia, ale impedancia záťaže. Ibaže by ste chcel počítať straty na vedení. Vtedy však nezvykneme hovoriť o účinníku (s dvoma n na Slovensku a s jedným v Čechách). Akokoľvek je to analogické, tento výraz, teda účinnik sa v tomto význame v praxi nepoužíva. Mali by sme totiž dva rôzne účinníky, a to by mohlo byť veľmi zavádzajúce.
A u anglického "Power Factor" (nie Prower) spojitosť s výkonom vyplýva už priamo z jeho názvu.

[Jirka Š. Svejkovský]

Snažím se opravit jednu chybu a seknu tam druhou. :(

Vysvětloval jsem pojem v obecné fyzikální rovině. Z tohoto úhlu pohledu se vedení chová jako spotřebič. Směr vektoru celkové impedance je stejný jako směr vektoru výkonu. Další pitvání moc pochopení nepřispěje.

Pozn.: P s čarou není úplně totéž co S. Je to vektor.

[Ján Pitoňák]

Vysvětloval jsem pojem v obecné fyzikální rovině. Z tohoto úhlu pohledu se vedení chová jako spotřebič. Směr vektoru celkové impedance je stejný jako směr vektoru výkonu. Další pitvání moc pochopení nepřispěje.

Vedenie sa z určitého pohľadu naozaj chova aj ako spotrebič. Chcel som však upozorniť na to, že by sme museli vždy hovoriť o dvoch rôznych účinníkoch. Ja som však zatiaľ nikde nepočul hovoriť o účinníku vedenia.   
Ale súhlasím, ďalšie pitvanie je už zbytočné.

Pozn.: P s čarou není úplně totéž co S. Je to vektor.

Záleží, čo si za P s čiarou predstavujete. Ja za vektor považujem totiž S s čiarou, a za P považujem  iba jeho reálnu hodnotu.