Pevně uzemněný neutrál, který zajišťuje jeho ochranné vypnutí, pomáhá chránit osobu před úrazem elektrickým proudem v nouzových situacích. To je možné díky vyrovnání potenciálu a provozu zařízení v okamžiku zvýšení proudu.
Musíte pochopit, že použití tohoto mechanismu v reálném životě, stejně jako u izolovaného neutrálu, je přísně regulováno zvláštními pravidly pro elektrické instalace (PUE).
Princip
Podle Pravidel je třeba tento pojem chápat jako spojení transformátoru (neutrálu generátoru) se zemnicím zařízením. Takže například, pokud mluvíme o třívodičové síti položené do obytného domu ze zdroje energie, neutrál bude distribuován přes panely s následným připojením zemnících obvodů elektrického zařízení domu. Obvod tohoto druhu neumožňuje instalaci tavných pojistek a zařízení, která mohou působit jako ničitelé integrity obvodu.
Pracovní nula je vodič pracující v tandemu s třetím drátem. Pomáhají vytvářet v domě napětí nezbytné pro provoz základních elektrických spotřebičů.
Podívejme se na příklad nouzové situace. V pračce vibrace způsobily odpojení fázového vodiče od bodu připojení, což vedlo k jeho kontaktu s kovovým tělem. Co se děje? Zkrat, při kterém proud rychle nabývá na síle. Práci udělá jistič – napájení se vypne. Osoba, která se náhodně dotkne drátu, nebude šokována, protože odpor R0 bude menší, než když proud prochází lidským tělem.
Pro efektivní provoz systému s pevně uzemněným neutrálem nebo izolovaným neutrálem (bez připojení k uzemňovacímu zařízení) je důležité v kritickém okamžiku znovu dodržovat Pravidla.
Výhody a nevýhody metody
Systém má klady i zápory.
Mezi výhody patří následující skutečnosti:
- Síť je nepostradatelná v procesu potlačování přepětí.
- Neutrál tohoto typu otevírá možnost použití zařízení s izolační úrovní, která zpočátku předpokládá fázové napětí.
- Nebude vyžadován žádný speciální ochranný obvod, k odstranění poruch mezi fází a zemí postačí konvenční nadproudové ochranné funkce.
Mezi nevýhody patří:
- Sítě s pevně uzemněným neutrálem jsou ohroženy poškozením a rušením v důsledku velkého proudového spojení se zemí.
- Po poškození se podavač porouchá.
- Při poškození v důsledku vytvoření vysokého dotykového napětí zůstává nebezpečí pro člověka.
Trochu o použití metody uzemnění s pevně uzemněným neutrálem: není zvolen pro vytváření podzemních nebo nadzemních sítí vysokého napětí v Evropě, ale aktivně se používá v distribučních sítích severoamerických zařízení. V případech slabého zdroje při zkratu je vhodné použít pevně uzemněný neutrál.
Co jsou systémy TN
TN budeme nazývat systémy využívající pevně uzemněný neutrál pro připojení ochranných a neutrálních funkčních vodičů. Důležitým bodem je, že v takových systémech musí být všechny elektricky vodivé části pouzdra připojeny k nulovému vodiči, který je zase připojen k nule.
Tento systém se vyznačuje připojením neutrálu k zemní smyčce v blízkosti trafostanice. Neutrál v tomto případě není uzemněn pomocí tlumivky pro potlačení oblouku.
V průmyslových podnicích jsou nejvhodnější čtyřvodičové třífázové sítě s pevně uzemněným neutrálním napětím 380/220 V se sekundárním vinutím sdruženým do hvězdy a pevně spojeným neutrálním bodem s uzemňovacím zařízením.
Motory, když jsou připojeny k fázím sítě, jsou napájeny lineárním napětím, zdrojem energie pro lampy je fázové napětí, když jsou zapojeny mezi nulový a fázový vodič. N-vodič má dvě role najednou – je to pracovní, nezbytný pro připojení jednofázových přijímačů, a zemnící vodič s připevněnými kovovými pouzdry instalací, které nejsou pod normálním napětím.
Pokud dojde k vynulování izolačního průrazu vinutí motoru, objeví se velký zkratový proud a spustí se ochranný mechanismus, v důsledku čehož bude motor odpojen od sítě. Pokud není kryt motoru uzemněn, poškození izolace vinutí povede k nebezpečné situaci, kdy se kryt dotýká země.
V případě jednofázového zkratu vůči zemi vůči zemi zůstává napětí na celých fázích stejné, takže izolace může být uspořádána se sklonem nikoli k lineárnímu, ale k fázovému napětí.
Pevně uzemněný neutrál je tedy neutrál generátoru nebo transformátoru, který je připojen k uzemňovacímu zařízení.
Hlavní výhodou jeho použití je schopnost zabránit vznícení elektrického vedení automatickým odpojením poškozené oblasti od sítě. Navíc v případě zkratu mezi nulovým vodičem a poškozenou fází a odpovídajícím zvýšením proudu se sepnou proudová relé, čímž se sníží riziko zranění na minimum.
Co je to pevně uzemněný neutrál, jaký je jeho princip fungování a rozsah použití. Klasifikace sítí s pevně uzemněným nulovým transformátorem.
Pevně uzemněný neutrál je součástí napájecího systému pro spotřebitele, je zaměřen na bezpečné používání sítí do 1000 voltů, které se nejčastěji používají v každodenním životě a ve výrobě jako zdroj standardních hladin nízkého napětí – 0,38 kV , 0,22 kV a méně. Neutrál je společným bodem připojení hvězdicových vinutí u zdrojů energie, kterými jsou transformátory nebo generátory. Pokud je tento bod spojen se zemí, získáte síť s pevně uzemněným neutrálem. V nulovém bodě dochází k vyrovnání potenciálu, což je velmi výhodné pro dodávání elektřiny do jednofázových i třífázových zdrojů.
Návrh a princip činnosti sítí s pevně uzemněným neutrálem
Princip činnosti zdrojů elektrické energie, zejména snižovacích transformátorů, je založen na zákonu vzájemné indukce a přenosu energie magnetickým jádrem. V tomto případě primární vinutí nemusí mít neutrální vodič, na rozdíl od sekundárního, kde jeho připojení k nule pomocí vodiče s nízkým odporem, který lze přirovnat k nulové hodnotě, bude účinným prostředkem ochrany osoby. před zasažením napětím nebezpečným pro jeho život a zdraví.
Hlavním rysem sítí s pevně uzemněným neutrálem je vzhled nejen lineárního, ale také fázového napětí. Podívejme se, co to je a jak se od sebe liší pomocí jednoduchého schématu zapojení jako příkladu.
Fázové napětí je potenciál mezi jedním z vodičů vedení a nulovým bodem spojeným se zemí, to znamená pevně uzemněným. Síťové napětí je potenciální rozdíl mezi dvěma svorkami vedení, to znamená L1 a L2, L1-L3 nebo L2-L3, nazývá se také sdružené. Takové zdroje elektrické energie v domácích podmínkách mají společnou hodnotu napětí ve tvaru 380 V – lineární a 220 – fáze. Síťové napětí je větší než fázové napětí o √3, tj. o 1,72.
Hlavním úkolem takového systému však není pouze přenášet napětí dvou hodnot ke spotřebitelům s různým počtem fází v jednom napájecím systému, ale také chránit lidi v případě poruchy izolace a výskytu napětí v bodech. které normálně nemají nebezpečný potenciál. V obytných budovách je to:
- kryty všech domácích spotřebičů, které vedou elektrický proud, tj. vyrobené z oceli nebo jiného vodivého kovu;
- kovové konstrukce rozvaděčů a rozvodných zařízení;
- ochranný plášť kabelů.
Aby byla zajištěna bezpečnost, musí být všechny výše uvedené prvky uzemněny, v tomto případě bude nebezpečí použití napětí a použití domácích spotřebičů v sítích s pevně uzemněným neutrálem minimální. Navíc je pro takové obvody vyžadováno rovnoměrné rozložení jednofázové zátěže.
Vysvětlení pro figuríny
Snižovací rozvodna, ve které je transformátor instalován, má vlastní zemnící smyčku. Je propojena ocelovými pneumatikami a tyčemi do jednoho zemnícího obvodu. Kabel obsahující čtyři žíly je položen spotřebitelům v elektrickém panelu z rozvodny. Pokud spotřebitel potřebuje napájení z třífázového obvodu 380 V, musí být připojen ke všem vodičům. V jednofázové síti 220 V bude napájení napájeno z nulového vodiče a z jedné z fází. Ochrana osob v jednofázových a třífázových obvodech, pokud není k dispozici zemnící systém, by měla být prováděna pomocí speciálních proudových chráničů (RCD), které se spouštějí malým únikem na nulu, přičemž spotřebitel spolehlivě odpojí od síť.
Klasifikace sítí s pevně uzemněným neutrálem
Moderní napájecí systém má standardní označení, kde je kromě pracovního nulového vodiče i ochranný, který určuje stupeň ochrany.
- L – fázový vodič;
- N – pracovní nula;
- PE – ochranný nulový vodič;
- PEN – pracovní a nulový vodič jsou vyrobeny z jednoho drátu.
V obvodech se zdrojem energie, který má pevně uzemněný neutrál, je několik podsystémů:
- TN-C. U tohoto systému jsou nulový a ochranný vodič z rozvodny organizovány jedním vodičem, v blízkosti přijímače je jeho pouzdro (nebo jiné uzemněné prvky) připojeno k tomuto kombinovanému vodiči – nazývá se to uzemnění. Toto je zastaralý systém, byl používán ve starých domech během SSSR, ale nyní se nepoužívá pro domácí spotřebitele, protože je nebezpečný. Takový systém má významnou nevýhodu, protože pokud se PEN vodič přeruší na cestě od napájecího transformátoru k napájecímu přijímači, objeví se na uzemněných krytech zařízení nebezpečný potenciál. Používá se pouze k ochraně průmyslových spotřebitelů (probráno níže v další části).
- TN-S. Má větší procento bezpečnosti v nouzových situacích. Toho je dosaženo oddělením ochranného a pracovního vodiče po celé délce přívodního vedení, od transformátoru až po elektrický rozvodný panel (ke konečnému spotřebiteli). Avšak vzhledem k tomu, že je nutné používat kabelové produkty s pěti jádry, což značně zvyšuje náklady na instalaci a rozpočet na organizaci napájení spotřebitele, není tento systém vždy používán.
- TN-CS. Tento uzemňovací systém je v naší době nejběžnější. U tohoto systému jsou nulový a ochranný vodič po celé délce vedení spojeny do jednoho kombinovaného vodiče PEN. Na vstupu do objektu je tento vodič rozdělen na ochranný PE a nulový N, které jsou následně rozvedeny ke spotřebitelům (bytům). U tohoto systému, pokud vodič PEN vyhoří do bodu oddělení, objeví se na uzemněných krytech elektrických spotřebičů nebezpečný potenciál. Aby se tomu zabránilo, provádí se opakované uzemnění vodiče PEN po celé délce vedení a na vstupu do objektu a jsou kladeny zvýšené požadavky na mechanickou ochranu tohoto vodiče.
- TT. Tento systém uzemnění se praktikuje v případě, že systémová linka TN-CS je v nevyhovujícím technickém stavu a ochranné uzemnění v ní zajištěné neposkytuje dostatečnou bezpečnost. Tento zemnící systém umožňuje instalaci samostatné zemnící smyčky u spotřebitele, zatímco vodič PEN elektrické sítě se používá pouze jako nulový vodič N.
Důležité vědět
Pro napájení jednofázových a třífázových spotřebičů v průmyslu i v domácích podmínkách se používá tzv. uzemnění, což je „prý“ účinný způsob, který zajistí automatické vypnutí elektroinstalace nebo její části, při kterém dojde k došlo ke zkratu. Při uzemnění v obvodech s pevně uzemněným nulovým vodičem jsou všechny kovové části a pouzdra elektrického zařízení připojeny k nulovému vodiči. Jak tato ochrana funguje? Faktem je, že při jakémkoli zkratu na těle přejde obvod do zkratového režimu, proud v obvodu jističe se velmi zvýší a nouzový úsek je odpojen od sítě.
Výhodou takového systému je úspora nákladů na ochranné uzemňovací vedení a také snížení nákladů na kabelové výrobky, protože jednofázové a třífázové elektrické přijímače mohou být připojeny ke stejnému obvodu.
Nevýhodou pevně uzemněného neutrálu, organizovaného podle principu ochranného uzemnění, však lze nazvat nedostatečnost zajištění ochrany člověka v případě poruchy izolace na těle elektrického zařízení během přerušení neutrálního vodiče, který je zároveň ochranný. A to je velmi důležitý bod – nulování je nebezpečné ochranné opatření, takže by se v žádném případě nemělo organizovat doma!
Moderní napájení je stále zaměřeno spíše na bezpečnost, a proto vyžaduje instalaci proudového chrániče a samostatného ochranného uzemňovacího obvodu, kterým půjdou do země i ty nejmenší svodové proudy, aniž by došlo k ohrožení člověka.
Nyní víte, co je to pevně uzemněný neutrál, jaký je jeho princip fungování a v jakých sítích se používá. Pokud máte nějaké dotazy, můžete se jich zeptat v komentářích pod článkem!
