Název a adresa školy:

Transkript

1 ROZVODNÁ ZAŘÍZENÍ 2 Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební Pardubice s. r. o., Černá za Bory 110, Pardubice Autoři: Jan Svatoň, Lenka Štěrbová AJ, Jan Bartoš NJ Název projektu: Inovace odborné výuky odborných oborů Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.28/

2 Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební Pardubice s. r. o., Černá za Bory 110, Pardubice Zřizovatel: Ing. Milan Randák, Jiránkova 2285, Pardubice název ŠVP: Elektrikář - silnoproud platnost ŠVP: od Délka a forma vzdělání: 3 roky v denním studiu Dosažený stupeň vzdělání: střední vzdělání s výučním listem Odborné cíle vzdělávání v předmětu rozvodná zařízení Cílem vyučovacího předmětu rozvodná zařízení je poskytnout žákům odborné vědomosti v oblasti pracovních metod a technologických postupů souvisejících s používáním nářadí, strojů a zařízení pro elektrikářské práce. Žáci se seznámí s přípravou a organizací pracoviště, stanovením spotřeby materiálu i počtu pracovníků, s potřebným nářadím, pracovními pomůckami a mechanizačními prostředky. Nejdůležitější učební látkou jsou pak znalosti z problematiky rozvodu elektrické energie, postupy a normy, které žák musí při elektrikářských pracích správně používat. Důraz je kladen na znalosti předpisů bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, protipožárních předpisů. Předmět Rozvodná zařízení je důležitým předmětem oboru. Je úzce mezipředmětově vázán na předměty technologie a odborný výcvik. Ve výuce jsou využívány i poznatky z všeobecně vzdělávacích předmětů, především matematiky, chemie a fyziky. Obsahem učiva 2. ročníku jsou tyto tematické celky: bezpečnost a ochrana zdraví při práci, hygiena práce, bytová výstavba, elektrický rozvod v průmyslu, rozvodná soustava, sítě nízkého napětí, transformační stanice, elektrická trakce, kabelové silové obvody a slaboproudá zařízení. 2

3 Obsah 1 Bezpečnost a ochrana zdraví při práci, hygiena práce, požární prevence Bezpečnost a ochrana zdraví při práci na elektrotechnických zařízeních + AJ Pracovně právní problematika BOZP + AJ Bezpečnost technických zařízení + AJ Způsoby provádění elektroinstalací v bytové výstavbě Základní ustanovení ČSN Hlavní domovní vedení, odbočky k elektroměrům Vedení za elektroměrem Elektrická zařízení v koupelnách, sprchách a umyvárnách Ochrana před nebezpečným dotykem, bezpečnost práce Elektrický rozvod v průmyslu a zemědělství Základní ustanovení ČSN Dimenzování elektrického rozvodu Bezpečnost práce na zařízení Způsoby uložení vodičů Určování prostředí Přípojnicový rozvod Používaný materiál pro rozvod Způsoby připojování spotřebičů: Připojování tepelných spotřebičů Připojování transformátorů Připojování usměrňovačů Připojování měřících přístrojů Elektrický rozvod ve zvláštním prostředí Základní ustanovení ČSN a ČSN Rozvodná soustava Cesta elektrické energie od výrobce ke spotřebiteli Druhy silnoproudých elektrických rozvodů Přenosová soustava Elektrické vlastnosti vedení R, C, L Sítě nízkého napětí Vodiče Izolátory

4 7.3 Konzoly Sloupy a stožáry Pomocný materiál Provedení přípojek, dimenzování a jištění Svodiče přepětí a jejich zemnění Veřejné osvětlení, způsob provedení, jištění a ovládání BP Příkaz B Transformační stanice Stožárové a vnitřní transformační stanice + AJ Bezpečnost práce, ochrana před nebezpečným dotykem Elektrická trakce Závislá a nezávislá trakce + NJ Proudové a napěťové soustavy Napájecí stanice a měnírny Trolejová vedení + NJ Kabelové silové rozvody Způsoby kladení kabelů, manipulace s nimi Druhy a provedení kabelů Konstrukce a použití kabelu Kabelové soubory a armatury BP při kabelových pracích Slaboproudá zařízení Domácí telefon a vrátný Signalizační zařízení, zvonky, gongy Nejiskřivá signalizace Hlásiče požáru, snímače pohybu Použití snímacích kamer Datové rozvody Místní rozhlas Použité zdroje informací

5 1 BEZPEČNOST A OCHRANA ZDRAVÍ PŘI PRÁCI, HYGIENA PRÁCE, POŽÁRNÍ PREVENCE 1.1 Bezpečnost a ochrana zdraví při práci na elektrotechnických zařízeních + AJ Střídavý proud vzniká v elektrárnách ve střídavých generátorech. V rozvodech střídavého napětí ho získáme například ze zásuvky elektrické elektroinstalace. O časovém průběhu tohoto střídavého napětí se můžeme přesvědčit pomocí osciloskopu. V evropské energetice se používá střídavé napětí o frekvenci 50 Hz. Protože se v průběhu jedné periody mění směr napětí dvakrát, mění se i směr střídavého proudu a to stokrát za sekundu. Konstrukce alternátoru upravena tak, že cívka, v níž se indukuje střídavé napětí, je v klidu (tvoří tzv. stator) a otáčí se magnet (rotor). Odběr střídavého proudu je zajištěn pomocí pevných svorek. V energetice se požívají alternátory, které jsou zdrojem trojfázových střídavých proudů. Působení elektrického proudu na lidský organizmus Lidské tělo obsahuje velké množství vody, přesto klade průchodu elektrického proudu určitý odpor. Velikost odporu závisí na cestě, kudy proud prochází. Měřením bylo zjištěno, že lidské tělo klade v normálním prostředí odpor asi 2 kω. Uvedená hodnota je průměrná, protože každý jedinec je jiný. Z toho je patrné, že více ohroženi elektrickým proudem jsou lidé se sklonem k pocení nebo s jemnou pokožkou (ženy, děti). Vezmeme-li průměrnou reakci muže za 100 %, pak ženy reagují při 66 % hodnoty proudu, děti při 50 %. Kromě individuálních vlastností člověka bude při úrazu elektrickým proudem záležet na druhu proudu. Střídavý proud je z hlediska úrazu horší než proud stejnosměrný, nejnepříznivější je střídavý proud o kmitočtu do 500 Hz. Se zvyšováním kmitočtu nad Hz jsou účinky elektrického proudu na lidský organizmus méně nepříznivé a při frekvenci nad Hz se pronikavě snižují. Na mechanizmus úrazu střídavým elektrickým proudem o kmitočtu 50 Hz má vliv: 1. velikost proudu, který člověkem projde. Velikost protékajícího proudu lidským tělem vypočítáme podle Ohmova zákona. Bezpečná hranice práh odpoutání - se uvádí pro zdravého dospělého člověka v normálním prostředí u střídavého napětí 10 ma, pro stejnosměrné napětí pak 25 ma. Účinky velikostí trvale působícího proudu (ma): 1 ma práh vnímání elektrického proudu 1 8 ma podráždění v nervech, stoupání krevního tlaku 6 15 ma stahování svalů, vůlí lze zpravidla svaly uvolnit ma způsobuje tetanickou křeč, člověk se nemůže uvolnit 5

6 25 ma tetanická křeč dýchacího svalstva 60 ma nad 80 ma chvění srdeční komory (fibrilace), přechodná zástava srdce zpravidla trvalá zástava srdce 2. doba průchodu proudu, a to jak z hlediska trvání průchodu, tak i vzhledem k okamžité funkci srdce. Srdce je nejcitlivější na průchod elektrického proudu v okamžiku, kdy vypuzuje krev ze srdeční komory. Jedna srdeční perioda trvá 0,8 s. Vzhledem k tomu, že při průchodu proudu srdcem při prvním stahu snese člověk průchod proudu o velikosti 1 A, při druhém stahu pak hodnotu 0,1 A a dále pak hodnotu stále nižší, nezpůsobuje poměrně velký proud, který prochází jen 1s lidských tělem, většinou žádnou podstatnou újmu na zdraví. Otázky 1. Jak vzniká střídavý proud? 2. Jakým způsobem může působit elektrický proud na lidský organismus? 3. Jaké jsou účinky velikosti elektrického proudu na člověka a jaký vliv má na odpor lidského těla na proud? 1.2 Pracovně právní problematika BOZP + AJ Touto problematikou se zabývá Zákoník práce a další BP předpisy především Vyhl.50/78, která dělí pracovníky v elektrotechnice podle stupně dosaženého vzdělání a praxe Základní pojmy spojené s BOZP Elektrická zařízení (EZ) = všechna EZ určená pro výrobu, přenos, přeměnu, rozvod a užití elektrické energie Riziko = kombinace pravděpodobnosti a stupně možného zranění nebo poškození zdraví Elektrické riziko čeho = zdroj možného zranění nebo poškození zdraví působením elektrické energie z EZ na obsluhu nebo uživatele Obsluha a práce na EZ - zahrnuje všechny činnosti nutné k uvedení EZ do chodu, jeho ovládání, spínání, monitorování, údržbě (i neelektrických částí) Obsluha EZ - pracovní úkony spojené s provozem EZ, např. jeho spínání, ovládání (místní, dálkové nebo ústřední), regulování, monitorování, čtení údajů z trvale namontovaných přístrojů, synchronizování, prohlídka zařízení apod. 6

7 - při obsluze se osoby zásadně dotýkají jen těch částí, které jsou k tomu určené, za použití stanovených osobních ochranných prostředků (OOP) Pracoviště = ochranný prostor (OP) prostor obklopující živé části (bez ochranných opatření není zajištěna izolační hladina) Zóna přiblížení = vymezený prostor vně ochranného prostoru Jmenovité napětí soustavy UN (povolené vzdálenosti přiblížení) do 1 kv 200 mm 3 kv 1120 mm 6 kv 1120 mm 22 kv 1280 mm 35 kv 1370 mm Druhy práce na EZ: a) Pracovní činnost - možnost výskytu elektrického rizika b) Práce na EZ (elektrické práce) - zkoušení, měření, oprava, výměna, údržba, montáž a údržba c) Neelektrické práce - práce v blízkosti EZ, při kterých musí být dodrženy stanovené vzdálenosti s ohledem na napěťovou soustavu, druh práce, použité zařízení, kvalifikaci osoby (jedná se např. o tyto stavební a jiné práce: lešenářské, instalační, práce se stavebními stroji, výkopy, čištění, natírání) d) Práce pod napětím Osoba je ve styku s živými částmi, nebo zasahuje částmi těla nebo nářadím, zařízením a předměty, s kterými pracuje, do OP. Osoby musí být vhodně oblečeny, nemají mít na sobě kovové předměty (šperky, hodinky apod.) a musí mít OOP a vhodné pracovní pomůcky. Musí brát ohled na okolní prostředí, v místech s nebezpečím požáru a výbuchu se mohou tyto práce vykonávat až po vyloučení těchto vlivů. V případě blížící se bouřky nesmí být práce zahájeny ani prováděny (s výjimkou vnitřních prostor chráněných proti atmosférickým přepětím). Tyto práce mohou vykonávat: Osoby poučené nebo znalé, ale jen pod přímým dozorem pracovníků s vyšší kvalifikací. Některé práce však mohou vykonávat jen osoby speciálně vyškolené. Práce pod napětím vyžadují použití pracovních postupů obsahujících návod na udržování nářadí, výstroje, přístrojů v dobrém stavu, včetně jejich ověření před započetím prací. e) Práce v blízkosti živých částí Osoba je uvnitř zajištěného prostoru (ZP) nebo zasahuje částmi těla nebo nářadím, zařízením a předměty, se kterými pracuje, do zóny přiblížení, ale nezasahuje do OP (ochranného prostoru). Pro odstranění možného nebezpečí musí být zajištěna ochrana kryty, přepážkami, zábranami tak, aby nemohlo dojít k dotyku živých částí a nemohlo být zasaženo do OP. Před zahájením prací musí být osoby prokazatelně poučeny a také musí být definována hranice vymezeného prostoru pro práci. 7

8 f) Práce na zařízení bez napětí - po ověření měřením - splnění těchto požadavků: 1) odpojení (vypnutí) EZ 2) úplné oddělení EZ izolací nebo vzduchem 3) zabezpečení EZ proti opětnému zapnutí (použití vlastního zámku) 4) provedení uzemnění a zkratování EZ 5) provedení ochranných opatření proti živým částem v blízkosti EZ (potřebná fyzická vzdálenost dle napětí). Tyto práce mohou vykonávat: - osoby znalé a osoby poučené pod dozorem osoby znalé - osoby odpovědné za EZ (stav a provoz) - v souladu s předpisy musí být v každé organizaci tato osoba určená - osoby vykonávající činnosti na EZ (mohou podle náročnosti této činnosti vykonávat pracovníci s příslušnou kvalifikací) Otázky 1. Jaké druhy rizik jsou spojeny s elektrickými zařízeními? 2. Co si představíš pod pojmem obsluha elektrických zařízení? 3. Jaké zásady musí být dodrženy pro zajištění pracoviště? 1.3 Bezpečnost technických zařízení + AJ Každý elektrický předmět (EP), který je použit v elektrických zařízeních (EZ), musí splňovat podmínky pro bezpečný a trvalý provoz v EZ. Není proto možné používat náhodně zvolené vodivé nebo izolační součástky, které nejsou k tomuto účelu určeny nebo nemají platnou schvalovací značku pro použití v elektrotechnice. To znamená, že každý výrobce musí prokázat při novém uvedení EP na trh, že jeho výrobek splňuje všechny požadavky na něho kladené. Tuto skutečnost prokáže příslušným certifikátem od zkušebního elektrotechnického ústavu, který prověří vlastnosti EP a opatří je schvalovací značkou. Je třeba mít na paměti, že je na prvním místě při práci s elektrickou energií bezpečnost uživatele! Každé nedodržení technologických postupů nebo bezpečnostních předpisů může mít nedozírné následky jednak pro samotného odběratele, ale i na životnost celého EZ. Elektrikář musí být nejen vysoce odborně zdatný, ale i zodpovědný. Pokud se stane, že nevědomky, nebo náhodou svou činností ovlivní bezpečnostní nebo provozní vlastnosti EZ, je jeho lidskou a profesní povinností tuto skutečnost odstranit, nebo požádat o pomoc s řešením problému. Je třeba mít na paměti, že zatajené nebo provizorně opravené EZ se nemusí projevit v normálním provozu, ale za ztížených okolností (déšť, bouřka, mráz, vítr) se projeví určitě. Potom může vniknout mnohem větší problém s odstraněním závady, než kdybychom jí předešli. Schvalovací značky elektrických předmětů 8

9 Otázky 1. Definujte pojem elektrické předměty. 2. Jaký je účel schvalovacích značek na EP? 3. Vyjmenuj zásady pro práci na elektrických zařízeních. 9

10 2 ZPŮSOBY PROVÁDĚNÍ ELEKTROINSTALACÍ V BYTOVÉ VÝSTAVBĚ 2.1 Základní ustanovení ČSN 1. Bezpečnost osob, užitných zvířat a majetku Rozvodná zařízení (rozvaděče, spotřebiče, instalace) musí být provedena tak, aby bylo zabráněno náhodnému doteku živých částí, poškozování předmětů, ohrožení zdraví atd. 2. Provozní spolehlivost Je důležité dostat elektřinu ze vstupu (elektrárny) na výstup (odběratele) v požadované kvalitě (napětí, frekvence, sfázováno ), z toho definujeme stupně důležitosti spotřeby elektrické energie: I. stupeň V případě výpadku elektřiny může dojít k ohrožení života nebo velké ekonomické ztrátě. Elektřinu potřebujeme neustále (nemocnice), proto v těchto místech musíme používat náhradní zdroje elektrické energie (motorgenerátory, akumulátory). II. stupeň Při výpadku proudu nedochází k ohrožení života ani k velkým ekonomickým ztrátám, nepotřebujeme náhradní zdroj elektrické energie. III. stupeň Do třetího stupně patří všechny domácnosti, maloodběratelé, není zde třeba náhradní zdroj, protože vypnutá" elektrická energie neohrožuje lidské životy. 3. Přehlednost provozu Přehlednost je důležitá v elektrických stanicích, rozvodnách, nutné je i vhodné uspořádání velínů a dozoren, zejména co se týče signalizace na ovládacích pultech. 4. Přizpůsobitelnost elektrického zařízení V průmyslových provozech je důležité, aby stroje v průběhu pracovní doby mohly měnit svoji polohu (jeřáby). 5. Rychlé odstranění poruchy Poruchy (nežádoucí stav) narušují dodávky elektrického proudu, proto se používá ochrana, která má zajistit co nejrychlejší odpojení poškozené části (jističe) od elektrického rozvodu. 6. Hospodárnost provozu Hospodárnost provozu představuje účelné využité průřezu vodičů, jmenovitých výkonů stroje (odběru elektrické energie při správném účiníku). 7. Využívání opakovaných celků Využití typových sad přístrojů je mnohem ekonomičtější než vlastní výroba, nebo vývoj. Pro nižší spotřebu barevných kovů (vysoká cena mědi a hliníku)je dobré využívat průřez vodiče efektivně tak, aby odpovídalo jeho zatížení). 8. Estetika Požadavky na uložení rozvodů jsou různé v závislosti na typu objektu, do kterých se bude rozvod (kabely a vodiče) elektrické energie umisťovat. 10

11 9. Ohled na informační techniku Musíme zamezit působení nepříznivých vlivů a rušivých napětí při křižování a souběhu se sdělovacím vedení. Otázky 1. Vyjmenujte hlavní zásady pro návrh a provedení elektrických instalací. 2. Co může způsobit nedodržení vzdáleností při souběhu a křižování vedením sdělovacím a silovým? 3. Jak dosáhnete investiční a provozní úspornosti? 2.2 Hlavní domovní vedení, odbočky k elektroměrům Hlavní domovní vedení Od vstupních pojistek z hlavní domovní skříně (HDS) nebo ze skříně pro připojení objektu kabelem (například rozpojovací instalační skříň = RIS), vychází vedení k elektroměrové rozvodnici. Toto se nazývá hlavní domovní vedení,(hdv). Má být co nejkratší, a pokud možno bez přerušení; na venkovní straně objektu nebo na veřejně přístupných prostorech. Odbočky k elektroměrům U objektů s větším počtem bytů je hlavní domovní vedení provedeno jako stoupací vedení do jednotlivých podlaží s odbočkami k elektroměrům jednotlivých bytů. Úbytek napětí Vedení má mít stejný průřez po celé délce a má být dimenzováno tak, aby při největším soudobém zatížení oteplení vodičů nepřesáhlo dovolenou hranici pro daný typ vodičů (např. CYKY) a aby úbytek napětí nebyl větší než hodnota, kterou ukazují následující tabulky: 11

12 vedení mezi přípojkovou skříní a rozvaděčem (rozvodnicí) za elektroměrem Obvod Maximální úbytek napětí Světelný a smíšený 2% Jiný než světelný 3% vedení mezi rozvaděčem (rozvodnicí) za elektroměrem a spotřebičem Obvod Maximální úbytek napětí Světelný 2% Vařidla a topidla 3% Ostatní 5% Pokud by při dimenzování vedení, s ohledem na ostatní požadavky určující průřezy vedení, v některém úseku rozvodu vznikly větší úbytky napětí, než je uvedeno v tabulkách výše, lze to připustit, nesmí však překročit ve vedení od přípojkové skříně až ke spotřebiči tyto hodnoty (viz tabulka): Vývod Světelný 4% Topidla a vařidla 6% Ostatní 8% Maximální úbytek napětí Další požadavky na hlavní domovní vedení - nesmí vést výtahovou šachtou - musí být zajištěno proti nedovolenému odběru elektrické energie - instalace se obvykle provádí jednožilovými izolovanými vodiči uloženými v trubkách nebo kabelovým vedením - rozvod musí být proveden tak, aby případná výměna vodičů či kabelu mohla být provedena bez jakýchkoliv stavebních zásahů ( sekání ) - v objektech s nejvýše třemi odběrateli (byty) je možno provést odbočky k elektroměrům přímo z přípojnicové skříně - kromě odboček k elektroměrům, které měří odběr elektrické energie jednotlivým bytům, se umisťuje též odbočka k elektroměru, kterým se měří společné prostory v objektu (chodba) - odbočky od hlavního domovního vedení k elektroměrovým rozvodnicím se provádějí jako jednofázové nebo třífázové: jednofázové odbočky lze provést u zařízení do 5,5 kw soudobého příkonu bytu elektrizačního stupně A nebo se svolením příslušného rozvodného podniku i pro vyšší hodnotu příkonu 12

13 odbočky pro větší příkony se provádí jako třífázové jednofázové odbočky musí být do trojfázové sítě připojené tak, aby byl třífázový rozvod zatěžován stejnoměrně (každá fáze byla zatěžována stejnoměrně) Soudobost n = soudobost pro uvážený počet bytů ve skupině = soudobost pro nekonečný počet bytů n = počet bytů ve skupině 1. Popište HDV začátek, konec. 2. Popište význam a provedení HDV. 3. Jaká jsou pravidla umístění HDV? 4. Vysvětli význam soudobosti. Otázky 2.3 Vedení za elektroměrem Světelné obvody Světelné obvody slouží k osvětlení místností. Nejčastěji se svítidlo umisťuje na strop uprostřed místnosti, nebo podle požadavků na úroveň osvětlení. Ovládání (vypínače, přepínače) se umisťuje ke vchodu do místnosti, na straně kliky dveří. Další možnosti ovládání jsou omezeny pouze finančními prostředky investora. Současné technologie umožňuje nespočet možností viz inteligentní elektroinstalace. Ovládání svítidel K ovládání (spínání, vypínání, přepínání) svítidel slouží spínače, které se umisťují 1,2 m nad podlahou. Jmenovitý proud spínačů pro vnitřní osvětlení místností je 10 A. S výhodou platí pro domovní rozvody, protože můžeme použít Cu kabely s průřezem 1,5 mm 2. Jištění světelných obvodů je 10 A, norma však umožňuje jištění až 25 A za předpokladu, že této proudové zátěži bude odpovídat průřez kabelů a ovládacích prvků. Počet svítidel může být takový, aby nebyl překročen jmenovitý proud instalovaných svítidel. Proud vypočteme podle vztahu: Značky světelného vedení Vedení se značí nepřerušovanou čarou. I = P/U 13

14 Dílenský list RZ 2/1 popište jednotlivé řazení a použití vypínačů a přepínačů v předmětu odborný výcvik Počty svítidel v jednotlivých místnostech jsou uvedeny v následující tabulce: Místnost Minimální svítidel Obývací pokoj (12 až 20 m 2 ) 1 Obývací pokoj (více než 20 m 2 ) 2 Ložnice (menší než 12 m 2 ) 1 Ložnice (12 až 20 m 2 ) 1 Ložnice (více než 20 m 2 ) 2 Kuchyně 2 Koupelna 2 WC 1 Místnost pro zájmovou činnost 1 Místnost pro domácí práce 1 Chodba/hala 1 Sklep/komora 1 Terasa/obytná lodžie, atrium 1 počet 14

15 Zásuvkové obvody Zásuvkové obvody se používají k připojování přenosných elektrospotřebičů k rozvodné síti. Domovní zásuvky se umisťují v obytných místnostech 20 cm nad podlahu (měřeno od středu zásuvky). Značky zásuvkového vedení Zásuvkové vedení se značí přerušovanou čarou. Počet zásuvkových vývodů V budovách občanské zástavby se na jeden zásuvkový obvod smí připojit maximálně 10 zásuvek (dvojitá zásuvka se počítá jako jeden zásuvkový vývod, ale pokud jsou zásuvky ve vícenásobném "rámečku", počítají se samostatně). Jejich celkový příkon nesmí překročit VA při jištění 16 A a VA při jištění 10 A. Odbočování v zásuvkových obvodech se smí provádět pouze v ústřední svorkovnici. Počet zásuvkových vývodů se řídí využitím místnosti. Doporučené počty zásuvek na místnost jsou uvedeny v tabulce níže. Místnost Minimální zásuvek Obývací pokoj (12 až 20 m 2 ) 4 Obývací pokoj (více než 20 m 2 ) 5 Ložnice (menší než 12 m 2 ) 3 Ložnice (12 až 20 m 2 ) 4 Ložnice (více než 20 m 2 ) 5 Kuchyně 3 Koupelna 2 WC 1 Místnost pro zájmovou činnost 3 Místnost pro domácí práce 3 Chodba/hala 1 Sklep/komora 0 Terasa/obytná lodžie, atrium 1 počet Zásuvka v blízkosti elektrického sporáku může být připojena na sporákový obvod. Na světelný obvod smí být maximálně připojená jedna zásuvka v jedné místnosti. Zásuvka může být sériově zapojená s vypínačem. Zvláštní obvod má mít zásuvka pro automatickou pračku, protože je po spuštění pračky plně vytížená. Jištění a dimenzování, ale odpovídá běžnému zásuvkovému okruhu. 15

16 Jednofázové zásuvkové obvody se musí zapojovat odděleně od ostatních obvodů a musí mít vlastní jištění. Na jeden zásuvkový obvod může být maximálně připojeno 10 zásuvek. Na zásuvkový obvod lze pevně připojit jednoúčelový spotřebič do 2 kva. Zapojení zásuvek Zásuvky se zapojují třemi vodiči (krajní vodič hnědý, černý, šedý, neutrální = pracovní vodič světle modrý a vodič ochranný- zelenožlutý). Fázový vodič musí vycházet z jistícího přístroje (jistič, pojistka) do levé dutinky. Pracovní (střední) vodič naopak do pravé dutinky. Ochranný vodič (PE) se zapojuje na ochranný kolík zásuvky. Svorky u zásuvek pro připojování vodičů bývají zdvojené, aby bylo možno propojovat zásuvky průběžnými vodiči (tzv. smyčkování). Dvojitá zásuvka se považuje za jeden vývod, ale nesmí se zapojit do dvou různých obvodů a nesmí se přerušit jejich propojení. Jištění zásuvkových obvodů je 16 A při použití vodiče s průřezem Cu 2,5mm 2. Jednofázový jistič jednotlivé části: Nahoře zleva: přívod jističe, bimetalová ochrana proti přetížení, elektromagnetická spoušť proti zkratu Dole zleva: vypínací mechanismus, zhášecí komory, vývod jističe Jištění ostatních spotřebičů Třífázové kuchyňské sporáky se připojují přes přípojnicovou krabici. Spotřebič se připojuje přímo na svorky ohebnou šňůrou. 16

17 Kombinovaný sporák připojujeme pomocí zástrčky a zásuvky samostatným obvodem jištěným 16 A jističem s průřezem Cu 2,5mm 2. Podobným způsobem se mohou připojit tělesa akumulačních kamen, která se nesmí připojit na zásuvku, ale pevným nasvorkováním. Obvody pro napájení akumulačních kamen se provádějí obvykle jako samostatná vedení k jednotlivým tělesům. Napájecí vodiče a jistící prvky odpovídají příkonu těles. Pokud je na jeden obvod připojen větší počet akumulačních kamen, musí jištění i průřez napájecích vodičů odpovídat celkovému příkonu. Obvody, ve kterých jsou zapojena akumulační kamna, se zapínají spínacími hodinami nebo hromadným dálkovým ovládáním (HDO). Akumulační kamna pracují na principu ukládání tepelné energie z tepelných těles do keramických materiálů. Modernější typy mají řízený odběr tepla pomocí dvou rychlostních ventilátorů spínaným bytovým čidlem. Přímotopná tělesa se zapojují samostatnými vývody, jištěnými podle příkonu. Mohou být připojeny pomocí zástrčky a zásuvky. Pro připojování pohyblivých, převozných či přenosných spotřebičů se používá trojfázových zásuvek, do kterých se zmíněné zařízení zapojí pomocí zástrčky na ohebné šňůře. Trojfázových zásuvek může být i více na jednom obvodu. Musí být ale dimenzovány na stejný jmenovitý proud. Sdružené obvody Střední vodič se dimenzuje jako krajní vodiče. Jednotlivé fáze musí být stejně zatíženy. Pojistky nebo jističe musí být uspořádány do trojic příslušejících danému sdruženému obvodu a jako takové musí být označeny (obvod a spotřebič, např. svítidlo). Až k rozbočení k jednotlivým spotřebičům, např. svítidlům, musí vést všechny vodiče v jednom kabelu, trubce, atd. Do sdruženého obvodu se montují jen takové spínací přístroje (jističe, stykače, vypínače, atd.), kterými lze současně zapnout i vypnout všechny tři fáze, za tímto spínacím přístrojem lze namontovat přístroje umožňující vypínat jednotlivé fáze. U jednotlivých fází sdruženého obvodu lze provádět rozbočení v samostatné krabici (rozvodce). Otázky 1. Popište provedení světelných obvodů. 2. Popište provedení zásuvkových obvodů. 3. Popište provedení samostatných obvodů. 4. Popište provedení třífázových obvodů. 5. Popište připojení přímotopů. 6. Jak velký příkon smíte zapojit na zásuvkový obvod jištěný 16 A? 17

18 2.4 Elektrická zařízení v koupelnách, sprchách a umyvárnách xxx 18

19 ELEKTROINSTALACE V KOUPELNÁCH A SPRCHOVÝCH KOUTECH (Stručný výtah z ČSN ) Klasifikace zón v koupelnách a sprchách Požadavky na elektroinstalace jsou založeny na rozměrech čtyř zón: zóny 0, 1, 2 a 3. Rozměry se měří s ohledem na stěny, dveře, pevné příčky, stropy a výklenky, které účinně vymezují rozsah zóny. Zóna O: je vnitřní prostor koupací nebo sprchové vany. V prostoru se sprchou bez vany je zóna O vymezena podlahou a rovinou o výšce 0,05 m nad podlahou. V tomto případě platí: a) kde je sprchová hlavice snímatelná a může se s ní při použití pohybovat v horizontální rovině, jsou svislé hranice zóny O shodné se svislými hranicemi prostoru navrženého pro to, aby jej zaujímala sprchující se osoba; b) kde sprchová hlavice není snímatelná, je zóna O ohraničena svislou plochou (plochami) s poloměrem 0,60 m od sprchové hlavice. Zóna 1 je ohraničena: a) horní rovinou zóny O a vodorovnou rovinou ve výšce 2,25 m nad podlahou b) svislou plochou (plochami) obalující koupací nebo sprchovou vanu a zahrnuje prostor pod koupací nebo sprchovou vanou tam, kde je tento prostor přístupný bez použití nástroje nebo svislou plochou (plochami) obalující prostor navržený pro sprchování, a to pro sprchu bez vany a se snímatelnou sprchovou hlavicí, která se může při použití pohybovat v horizontální rovině nebo svislou plochou (plochami) s poloměrem 0,60 m od sprchové hlavice, a to pro sprchu bez vany a s nesnímatelnou sprchovou hlavicí. Zóna 2 je ohraničena: a) svislou plochou (plochami) na vnější straně zóny 1 a rovnoběžnou svislou plochou (plochami) vzdálenou 0,60 m vně od zóny 1 b) podlahou a vodorovnou rovinou ve výšce 2,25 m nad podlahou Dále tam, kde je strop výše než 2,25 m nad podlahou, je zónou 2 prostor nad zónou 1 až ke stropu nebo do výšky 3m, je-li výška stropu vetší. Zóna 3 je ohraničena: a) svislou plochou (plochami) na vnější straně zóny 2 a rovnoběžnou svislou plochou (plochami) vzdálenou 2,4 m vně od zóny 2 b) podlahou a vodorovnou rovinou ve výšce 2,25 m nad podlahou Dále tam, kde je strop výše než 2,25 m nad podlahou, je zónou 3 prostor nad zónou 2 až ke stropu nebo do výšky 3 m, je-li výška stropu vetší. Zóna 3 také zahrnuje prostor pod koupací nebo sprchovou vanou, který je přístupný pouze s použitím nástroje. 19

20 Bezpečnost Ochrana před úrazem elektrickým proudem Kde se používá SELV s jakýmkoliv jmenovitým napětím, zabezpečí se ochrana před přímým dotykem: a) přepážkami nebo kryty poskytující stupeň ochrany nejméně IPXXB (přídavné písmeno B znamená ochranu před dotykem prstem, zkouší se článkovým zkušebním prstem o průměru 12 mm, délky 80 mm), b) Izolací schopnou odolávat zkušebnímu napětí 500 V střídavého proudu po dobu 1 minuty. Doplňující pospojování Místní doplňující pospojování musí spojit všechny neživé části upevněných zařízení v zónách 0, 1, 2 a 3 a ochranné vodiče zásuvek s následujícími cizími vodivými částmi v zónách 0, 1, 2 a 3: - s kovovými trubkami napájejícími zařizovací předměty a s kovovými trubkami odpadů (např. voda, plyn), - s kovovými trubkami systémů ústředního vytápění a úpravy vzduchu, - s přístupnými kovovými stavebními prvky (pozn. např. kovové dveřní zárubně, okenní rámy a podobné prvky se nepovažují za stavební prvky budovy), - s ostatními vodivými předměty, které jsou náchylné k přivedení potenciálu. Aplikace ochranných opatření před úrazem elektrickým proudem V zóně O je dovolena pouze ochrana pomocí SELV se jmenovitým střídavým napětím nepřevyšujícím 12 V nebo stejnosměrným napětím bez zvlnění nepřevyšujícím 25 V, jehož zdroj je instalován mimo zóny 0, 1 a 2. Ochrana zábranou, nevodivým okolím, neuzemněným místním pospojováním a polohou se nedovolují. Výběr a stavba elektrických zařízení Zóna O - musí zde být použit stupeň ochrany minimálně IPX7 nebo 44, jestliže zařízení není značeno v IP kódu - elektrické rozvody musí být omezeny na ty, které jsou nezbytné pro napájení pevných elektrických zařízení umístěných v této zóně - nesmějí se zde instalovat žádné spínače nebo příslušenství - může zde být instalováno pouze upevněné zařízení používající elektrický proud, které může být umístěno pouze v zóně O, a musí vyhovovat podmínkám této zóny Zóna 1 - musí zde být použita ochrana IPX4 nebo A, jestliže zařízení není značeno v IP kódu s tou výjimkou, že nad nejvyšší úrovní jakékoliv nesnímatelné sprchové hlavice může být použito IPX2 nebo 4, není-li zařízení značeno v IP kódu - ve všech případech, kde se mohou vyskytnout proudy vody určené pro čištění v komunálních lázních, musí být ochrana IPX5 nebo A, není-li zařízení značeno v IP kódu - musí zde být pouze elektrické rozvody, které jsou nezbytné pro napájení pevných elektrických zařízení umístěných v zónách 0 a 1 20

21 - nesmí se tu instalovat žádné spínače ani příslušenství, s výjimkou spínačů SELV, které jsou napájeny jmenovitým střídavým napětím nepřesahujícím 12V nebo stejnosměrným nepřevyšujícím 25 V; zdroj tohoto napětí nesmí být instalován v zónách 0, 1 a 2 - mohou tu být instalována pouze tato elektrická zařízení: ohřívače vody, sprchová čerpadla a jiná upevněná elektrická zařízení, která mohou být účelně umístěna pouze v zóně 1 (napájecí obvod musí být vybaven doplňkovou ochranou proudovým chráničem s vybavovacím proudem do 30 ma) Zóna 2 - musí tu být použita ochrana IPX4 nebo mohou být použity pouze ty elektrické rozvody, které jsou nutné pro napájení elektrických zařízení umístěných v zónách 0, 1 a 2 a v té části zóny 3, která je pod koupací nebo sprchovou vanou - nesmí zde být instalovány žádné spínací prvky, příslušenství obsahující spínače nebo zásuvky, výjimku tvoří spínače zásuvek obvodů SELV, jednotky napájející holicí strojky, které vyhovují ČSN IEC 742, kapitola 2, oddíl 1 - mohou tu být instalovány elektrická zařízení, která jsou dovolena v zóně 1 a dále svítidla, ventilátory, otopná zařízení a jednotky pro vířivé vany za předpokladu, že jejich napájecí obvody budou vybaveny proudovým chráničem s vybavovacím proudem do 30 ma. Druhy ochran 2.5 Ochrana před nebezpečným dotykem, bezpečnost práce 1. preventivní bezpečné napětí (viz tabulka bezpečných napětí níže) galvanické oddělení obvodů (vytvoření virtuální země např. pomocí oddělovacího transformátoru) ochrana zábranou, (umístění do uzavřené rozvodny, oddělení plotem a podobně) ochrana polohou (např. umístěním na stožár) 2. poruchová fungují v poruchovém nebo nebezpečném stavu zařízení základní ochrana = automatické odpojení od zdroje prostřednictvím jističů, pojistek a proudových chráničů, přepěťové ochrany, odpojovače a odpínače řízené poruchovými stavy Ochrana proti přímému a nepřímému dotyku Ochrana malým napětím (dle ČSN ) SELV - neuzemněné obvody PELV - uzemněné obvody Ochrana omezením náboje Ochrana proti zasažení elektrickým proudem za normálních podmínek (ochrana proti přímému dotyku) ochrana pomocí izolace částí pod napětím ochrana pomocí zakrytí nebo zapouzdření ochrana pomocí zábrany 21

22 ochrana pomocí bezpečné vzdálenosti Doplňkovou ochranou je použití proudového chrániče (RCD - Residual protective device, neboli diferenciální proudová ochrana). V současnosti je pro běžné domácí rozvody použití proudového chrániče podle normy "ČSN ed. 2" povinné pro všechny obvody nad 10A. Ochrana proti zasažení elektrickým proudem při poruše (ochrana proti nepřímému dotyku nebo též nouzová ochrana) ochrana pomocí automatického odpojení od sítě - v síti TN - v síti TT - v síti IT ochrana pomocí vyrovnání potenciálů ochrana pomocí ochranné izolace ochrana pomocí nevodivého povrchu místnosti (izolační koberce a podložky) ochrana pomocí neuzemněného místního vyrovnání potenciálu (například pojízdné lávky na vedeních velmi vysokého napětí, nebo odizolované plošiny na servisních vlacích českých drah) ochrana pomocí oddělení obvodů Terminologie ochrany Druhy ochran 1. základní základní izolace, přepážky a kryty, zábrany, ochrana polohou, omezení napětí, omezení ustáleného dotykového proudu 2. ochrana při poruše přídavná izolace, ochranné pospojování, ochranné stínění, samočinné odpojení od zdroje, jednoduché oddělení (obvodů), nevodivé okolí 3. zvýšená ochrana - zesílená izolace, ochranné oddělení obvodů, zdroj omezeného proudu, ochranná impedance 4. doplňková ochrana zvýšená ochrana Úraz elektrickým proudem může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem nebo důsledkem jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, elektrického nebo elektromagnetického pole. Na velikost nebezpečí a následky úrazu má i přímý dopad působení vnějších vlivů, které je základem pro rozdělení prostředí. Druhy prostředí 1. normální - obyčejné; studené; prašné (je-li prach nevodivý a nehořlavý) - svým charakterem zabraňuje vzniku úrazu elektrickým proudem 2. nebezpečné - horké, vlhké (i přechodně), prašné (je-li prach vodivý a nehořlavý se zvýšenou korozní agresivitou), s otřesy, venkovní, prostory s mechanickým poškozením, s vodivým okolí - prostory, v nichž je působením vnějších vlivů buď přechodné, nebo stálé nebezpečí úrazu elektrickým proudem 22

23 3. zvlášť nebezpečné - mokré, s extrémní korozní agresivitou - prostor, ve kterém se nebezpečí úrazu mimořádně zvyšuje nepříznivými poměry (voda, kotle a kovové nádrže, těsné prostory s kovovými hmotami, zdravotnická zařízení nebo prostory, kde platí zvláštní předpisy určité způsoby ochrany - působením nepříznivých okolností a vnějších vlivů se nebezpečí úrazu elektrickým proudem zvětšuje U elektrických zařízení také rozlišujeme tzv. druhy dotykových částí elektrických zařízení: 1. živá část - část zařízení určená k vedení proudu, nebo je s takovou části vodivě spojena - všechny vodiče vedoucí síťové napětí, kontakty, svorky, pojistkové a žárovkové objímky apod. 2. přístupná část - vodivá část zařízení, kterého se můžeme při běžném provozu dotknout a která v sobě neskrývá nebezpečí úrazu elektrickým proudem, protože na ní není nebezpečné napětí a je od živých částí oddělena izolací - při poruše nebo vodivém překlenutí této izolace se však na těchto částech může objevit nebezpečné napětí - například elektronické obvody oddělené od sítě oddělovacími transformátory, kovové kostry a kryty přístrojů, napájecí zdroje, kovové páčky a knoflíky, hřídele ovládacích prvků apod. 3. neživá část - část zařízení, která není určená k vedení proudu a normálně na ni není napětí - části mohou dostat napětí při nahodilé poruše Dovolené bezpečné malé napětí (dotykové) živých a neživých částí u zařízení do V s ohledem na členění prostorů Prostředí Při dotyku částí Bezpečná malá napětí Bezpečné malé napětí živých živých částí (V) střídavá částí (V) stejnosměrné Normální Živých Normální Neživých Nebezpečné Živých Nebezpečné Neživých Zvlášť nebezpečné Živých Zvlášť nebezpečné Neživých Třídy ochran elektrických zařízení a elektronických zařízení Třída ochrany vyjadřuje, jak je elektrické bezpečnosti, z hlediska ochrany před dotykem neživých částí, dosaženo, a označuje se číslicemi 0 III. 23

24 1. Zařízení třídy 0 - elektrické zařízení má pouze základní izolaci, nemá ochranný vodič, nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče na neživé části - zajištění bezpečnosti elektrických zařízení a elektronických zařízení jednotlivých tříd je provedeno okolím - ochrana před úrazem elektrickým proudem je pro běžného uživatele nedostatečná zařízení nejsou zařízení třídy určena pro běžné použití a v ČR se nesmí volně prodávat - ve třídě 0 se konstruují části elektráren, rozvoden, apod., kam má přístup pouze kvalifikovaný personál 2. Zařízení třídy I - elektrické zařízení má pouze základní izolaci, má ochranný vodič a má prostředky na připojení ochranného vodiče sítě - ochrana je zajištěna spojením s ochranným vodičem napájecí sítě, to je soustavou ochranných vodičů a zemničů přívodní napájecí sítě - zařízení se zapojují pouze do sítí, v nichž je pomocí jističů zajištěno samočinné odpojení v případě průniku napětí na ochranné spoje, v některých případech (nové nebo rekonstruované sítě) je navíc předepsáno použít chrániče - při poruše může sice dojít k průrazu elektrického proudu (napětí) na živé dotykové části, zmíněná ochranná soustava však musí zajistit dostatečně rychlé odpojení, aby nemohlo dojít k úrazu - typické příklady použití: stolní počítač, tepelné spotřebiče (žehlička, vařič ) 3. Zařízení třídy II - elektrické zařízení nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče - základní izolace je doplněna izolací přídavnou nebo je provedena izolace zesílená - ochrana je zajištěna provedením elektrického předmětu a je nezávislá na přívodní síti - při poruše nesmí dojít k průrazu elektrického proudu (napětí) na živé dotykové části (dvojitá izolace, zvýšená ochrana) - typický příklad použití je audio/video technika - třída II sice klade vyšší nároky na konstrukci, ale u audio/video zařízení je preferována, neboť zde nevznikají zemní smyčky přes uzemňovací spoje, které mohou být příčinou brumu 4. Zařízení třídy III - elektrické zařízení má základní izolaci a je určeno pro rozsah napětí kategorie I (malé napětí) - ochrana je zajištěna připojením na napětí SELV, PELV - typickým příkladem užití jsou dětské hračky Otázky 1. Jaké znáš druhy ochran před nebezpečným dotykem živých částí? 2. Vyjmenuj druhy ochran před nebezpečným dotykem neživých částí? 3. Vyjmenuj třídy spotřebičů s ohledem na možnost úrazu elektrickou energií. 24

25 3 ELEKTRICKÝ ROZVOD V PRŮMYSLU A ZEMĚDĚLSTVÍ 3.1 Základní ustanovení ČSN Elektrická zařízení v průmyslu a zemědělství představují určitou samostatnou část elektrotechniky s poměrně specifickými problémy z hlediska projektů, realizace, provozu a údržby. Většina zásad platí pro obě odvětví, v zemědělství jsou však náročnější, proto jim budeme věnovat větší pozornost. Poslední roky zaznamenáváme snižování počtů velkých zemědělských celků. Otázky prosperity, snižování nevýrobních nákladů a celkového stavu zemědělské techniky má za následek úbytek pracovníků specializovaných na provoz zemědělské elektrotechniky. Hospodářská zvířata jsou obecně velmi citlivá na elektrické podněty. Mimo již zmíněné vnější vlivy zde jako závažný činitel přistupuje běžně laická obsluha postrádající nejednou potřebný cit k elektrickému zařízení a vědomost o možných následcích hrubého zacházení s elektrickým zařízením. Změny v přístupu k technice zde probíhají jen pomalu a dlouhodobě. Na vině je také častá nechuť k seznámení se s provozními pravidly a často chybějící dokumentace, včetně nejzákladnějších pravidel bezpečného provozu u jednotlivých strojů a zařízení. Začlenění a použití normy Z hlediska normalizace byla elektrická zařízení v zemědělství obsažena v ČSN :1983 (Elektrotechnické předpisy. Vnitřní elektrické rozvody) v kapitole 6: Elektrické silové rozvody v zemědělských provozech. Od vydání ČSN (Elektrotechnické předpisy. Elektrická zařízení. Část 7: Zařízení jednoúčelová a ve zvláštních objektech. Oddíl 705: Elektrická instalace v zemědělských a zahradnických zařízeních) v dubnu 1995 je tato problematika řešena v této normě, která je součástí souboru ČSN a v praxi je třeba ji aplikovat v návaznosti na celý soubor. V říjnu 2007 došlo k vydání ČSN ed. 2 (Elektrické instalace nízkého napětí Část 7-705: Zařízení jednoúčelová a ve zvláštních objektech Elektrická instalace v zemědělských a zahradnických zařízeních), která od 1. října 2009 nahrazuje původní normu z roku 1995; do té doby platí obě normy souběžně. Proti předchozímu vydání 1995 došlo k zavedení nových požadavků pro místa s vysokou koncentrací chovných zvířat. Norma obsahuje nové požadavky pro budovy a další objekty doplňující rostlinné a živočišné provozy. Jsou tu doplněny požadavky na užití elektrických zařízení v prostředí s nebezpečím požáru. Pro všechny koncové obvody jsou předepsány proudové chrániče a u mříží pro potenciálové vyrovnání je nyní zavedena jednotná velikost ok. Norma vyjmenovává jako zemědělská a zahradnická zařízení místa související se samotnou činností. Uvedena jsou místa, kde jsou držena hospodářská zvířata, kde je připravováno a skladováno krmivo, hnojivo, výpěstky a živočišné produkty a kde jsou pěstovány rostliny (např. ve sklenících). V poznámce je upozornění na význam respektování vnějších vlivů, zejména vlhkosti, prachu, chemických látek a výskyt hořlavých látek s tím, že za určitých okolností vzniká výbušná atmosféra hořlavých plynů nebo prachů. Elektrická zařízení v prostředí s nebezpečím výbuchu musí splňovat požadavky souboru ČSN EN (Elektrická zařízení pro výbušnou plynnou atmosféru). Článek vysvětluje pojem velkokapacitní chov hospodářských zvířat. Za ten je považován chov a množení zvířat, pro které jsou použity automatické systémy, jež jsou podmínkou přežití těchto zvířat (větrání, krmení a klimatizace). Zde je možné připomenout úhyny v drůbežárnách a vepřínech velkochovů v souvislosti s dlouhodobým výpadkem napájení elektrickou energií. Bez nucené výměny vzduchu docházelo k udušení zvířat hromaděním toxických látek převážně z výkalů. Jde často o dusíkaté látky (typu čpavek), někdy i prach z podestýlky, které společně se stoupající 25

26 teplotou činí atmosféru v odchovu pro zvířata nedýchatelnou. Jako průvodní jev dochází k panice zvířat a následně jejich uhynutí. Za prostory pro chov hospodářských zvířat jsou považovány budovy a místnosti jako stáje a chlévy, dále klece, výběhy nebo jiné prostory pro trvalé umístění hospodářských zvířat. Ochrana před úrazem elektrickým proudem Ochrana před úrazem elektrickým proudem má v zemědělských a zahradnických zařízeních obzvláštní význam. V této části normy došlo proti předchozímu vydání ke změnám. Jednou z nejpodstatnějších změn je požadavek na vybavení koncových obvodů odpojovacím zařízením, a to bez ohledu na způsob uzemnění. Jde o odpojovací zařízení proudovými chrániči u: koncových obvodů se zásuvkami do 32 A s chráničem s reziduálním vypínacím proudem do 30 ma, koncových obvodů se zásuvkami se jmenovitým proudem větším než 32 A včetně s chráničem s reziduálním vypínacím proudem do 100 ma, všech ostatních obvodů s chráničem s reziduálním vypínacím proudem do 300 ma (pro zachování větší spolehlivosti dodávky elektřiny může být použit u chráničů do 300 ma přístroj typu S nebo přístroj se zpožděním). Za ochranné opatření ochrana malým napětím SELV nebo PELV, je bez ohledu na hodnotu jmenovitého napětí považováno zajištění ochrany proti přímému dotyku, a to: s přepážkami nebo zapouzdřením představujícím stupeň ochrany krytem alespoň IPXXB nebo IP2X nebo o izolací schopnou odolávat zkušebnímu napětí 500 V AC po dobu 60 s Doplňujícím ochranným pospojováním ( ) musí být v místech určených pro chov zvířat pospojovány všechny nechráněné vodivé části a všechny ostatní vodivé části, kterých se mohou zvířata dotknout. Kovové mříže zabudované v podlaze (jsou-li instalovány) se musí připojit k doplňujícímu pospojování v místě uvedeném v příloze A na obr. 1 až 4 uvedené normy. Pospojování je vyžadováno u výztuží železobetonu, jímek a dalších kovových částí. Doporučeno je i pro kovové odnímatelné části. Ochranu před požárem zajišťují proudové chrániče s reziduálním vypínacím proudem do 300 ma, a to i v návaznosti na ČSN (Elektrotechnické předpisy - Elektrická zařízení Část 4: Bezpečnost Kapitola 48: Výběr ochranných opatření podle vnějších vlivů Oddíl 482: Ochrana proti požáru v prostorách se zvláštním rizikem nebo nebezpečím). Na možnost iniciace požáru je třeba pamatovat u rozvodů malého napětí, kde jsou podstatně větší proudy než u zařízení nn. Proto je vyžadováno oddělení vodičů přepážkou nebo pouzdrem s krytem IPXXD nebo IP4X, popř. přídavnou izolací. Ochrana proti nadproudům a zejména atmosférickým přepětím se nyní řídí souborem norem na ochranu před bleskem (ČSN EN 62305). 26

27 Výběr a stavba elektrických zařízení vnější vlivy Velmi podstatný z hlediska bezpečnosti je požadavek na stanovení vnějších vlivů, které významně ovlivňují elektrickou instalaci. Jde o postup stanovený v ČSN , včetně přílohy A. Určení vnějších vlivů přísluší technologovi nebo projektantovi technologického zařízení, ve složitějších případech komisi. Zmíněné ustanovení není často v praxi dodržováno, a přitom podstatnou měrou ovlivňuje bezpečnost elektrického zařízení a následně celých objektů, popř. závodu. Zde je třeba připomenout, že vedle dokumentace a schémat ( ) je určení vnějších vlivů jedním ze základních požadavků pro vykonání revize elektrického zařízení, a to jak výchozí (ČSN ), tak pravidelné (ČSN ). Chybějící určení vnějších vlivů může být počátkem vzniku nežádoucí události iniciované elektrickým zařízením, jak dokladují příklady z provozní praxe. Volba a instalace materiálů elektrických zařízení předpokládají v normálním provozu stupeň krytí alespoň IP44. Elektrické zařízení, které nemá tento stupeň krytí, musí být umístěno v pouzdru s ochranou na úrovni krytí IP44. Instalace zásuvek musí vyloučit pravděpodobnost styku s hořlavým materiálem. V místech s vlivy méně příznivými než AD4, AE3 nebo AG1 musí být zásuvky před těmito vlivy chráněny (dodatečný kryt, pouzdro, výklenek apod.). Celé elektrické zařízení musí být umístěno mimo dosah zvířat, aby bylo pro zvířata nepřístupné a chráněné před poškozením. Zařízení, která nelze jinak umístit, musí být vhodným způsobem konstrukčně upravena. Přípojka do hlavního rozváděče musí být chráněna proti mechanickému poškození. Norma uvádí několik způsobů uložení s ohledem na místo uložení. U kabelů s mechanickou ochranou v zemi je vyžadováno uložení alespoň 0,6 m pod povrchem, v obdělávané půdě 1 m a nad terénem alespoň 6 m. Pozornost je třeba věnovat škodlivému působení hlodavců (myši, krysy, potkani a další fauna). Vedení ve žlabech, trubkách a kanálech musí respektovat v místech se zvířaty vnější vliv AF4. Na zmíněných částech se požaduje protikorozní ochrana minimálně třídy 2 u vnitřního použití a třídy 4 pro vnější použití. Pro odpojování platí čl , který vyžaduje u instalace každé budovy nebo její samostatné funkční části samostatné odpojení. Přístroje pro odpojování, i v obvodech používaných jen občas, musí odpojovat všechny vodiče, včetně nulového. To znamená pro třífázové připojení v síti TN-S čtyřpólový spínač. Odpojovací přístroj má být označen, aby bylo jasné, kterou část instalace odpojuje. Zařízení pro spínání a odpojování nelze umísťovat v místech přístupných pro zvířata. Důvodem je přístup ke spínačům, zejména za případného stavu paniky zvířat, a dále nežádoucí vypínání pohybem zvířat. Základem funkční ochrany před úrazem elektrickým proudem je potenciálové vyrovnání, které je založeno především na dokonalém pospojování všech vodivých neživých částí. Proto norma uvádí požadavky na ochranné vodiče dodatečného pospojování ( ). Vodiče ochranného pospojování musí být odolné proti mechanickému poškození a proti korozi. Vyžaduje se žárově zinkovaná ocel ve tvaru pásku 30 3 mm nebo drát průměru 8 mm, popř. měděný vodič s průřezem 4 mm 2 (rozměry jsou minimální). Není vyloučeno použití jiných vhodných materiálů. 27

28 Ostatní zařízení Do normy byl nově zařazen článek upravující použití zásuvek ( ) v zemědělských a zahradnických objektech, které musí vyhovovat požadavkům IEC (Vidlice, zásuvky a zásuvková spojení pro průmyslové použití Část 1: Všeobecné požadavky) nebo IEC (Vidlice, zásuvky a zásuvková spojení pro průmyslové použití Část 2: Požadavky na zaměnitelnost rozměrů pro přístroje s kolíky a dutinkami). Dalším novým článkem je zařízení pro automatické zajišťování životních potřeb v intenzivních chovech. Jde o zajištění krmení, napájení, větrání, popř. osvětlení v chovech při výpadku napájení elektřinou. Musí být k dispozici náhradní zdroj. Pro napájení ventilátorů a osvětlení se zřizují samostatné obvody, které mohou napájet jen určená zařízení. Musí být rozlišeny hlavní napájecí obvody ventilátorů a osvětlení pro případy nadproudů nebo zkratu. Je-li elektrické větrání důležité, musí být zajištěn dostatečný náhradní zdroj pro ventilační zařízení nebo sledována teplota a napájecí napětí. Sledovací zařízení musí vydávat viditelný nebo slyšitelný signál pro obsluhu. Řešením bývá samostatné napájení ventilace ze samostatného distribučního nebo hlavního rozváděče. V závěru normy jsou požadavky na svítidla ( ), která musí vyhovovat příslušnému krytí a splňovat podmínku povrchové teploty. Pro montáž na hořlavé podklady jsou vyžadována svítidla schválená se značkou F. V místech s nebezpečím požáru a nebezpečím výskytu hořlavého prachu mohou být použita svítidla s označením značkou D při stupni ochrany krytem IP54. Zafoukaná, zasypaná nebo jinak zakrytá svítidla mohou být příčinou iniciace požáru. Projevuje se zde značná část tepelné energie, kterou produkuje světelný zdroj. Pro bezpečný provoz je třeba zajistit přirozené ochlazování vzduchem volně proudícím okolo svítidla. Za samozřejmé se považuje provozování schválených typů svítidel se světelným zdrojem přípustného příkonu, namontovanými kryty a mechanickou ochranou (skleněné kryty, ochranné koše apod.) Otázky 1. Vyjmenuj hlavní problémy při návrhu a zřizování EZ v průmyslu a zemědělství. 2. Jaké zásady ochrany proti požáru znáš? 3. Jaký význam má určování vnějších vlivů? 3.2 Dimenzování elektrického rozvodu Při dimenzování správného typu elektrického kabelu (počet žil, materiál pracovní izolace a barevné značení žil, materiál izolace pláště) a průřezů elektrických vodičů, musíme spočítat velikost elektrického proudu. Při dimenzování elektrického rozvodu musíme počítat i s tím, zda bude kabel zatěžován stále nebo jen občas. Výpočtem zkontrolujeme, je-li úbytek napětí na konci elektrického kabelu v rámci povolené tolerance. Záleží i na velikosti jištění, způsobu uložení kabelu (ve zdi, v zemi, v liště), teplotním namáhání (např. zda nevede v sauně nebo v blízkosti pecí), délce kabelu (čím delší, tím je větší elektrický odpor vodiče a musí se dát větší průřez elektrického vodiče, aby se úbytek napětí způsobený délkou elektrického vodiče vykompenzoval). Při projektování elektrického rozvodu je nutné brát v úvahu možné extrémní velikosti zkratových proudů při poruše, vliv jejich velikosti na rychlost přerušení elektrického obvodu nadproudovým ochranným prvkem (pojistkou, jističem), ohřátí vodiče při jeho provozu. 28

29 Projektovat elektrické vedení v bytě, kde je normální prostředí, je lehčí než ve vlhkém nebo mokrém prostředí. Rozdíl je značný i v tom, zda se jedná o vedení NN, VN, nebo VVN. Projektovat elektrická zařízení mohou pouze osoby s příslušným vzděláním, praxí, zkouškami a osvědčeními. Ve velké většině případů známe příkon elektrického spotřebiče, elektrického stroje, který budeme připojovat. Jednoduchým vzorcem se dostaneme k velikosti elektrickému proudu. Určení velikosti průřezu elektrického vodiče Velikost elektrického proudu přenášeným elektrickým vedením vypočteme z příkonu elektrického stroje nebo spotřebiče dle tohoto vzorce: Dimenzování vodičů s ohledem na ostatní hlediska Vždy je nutné uvažovat, jakým způsobem jsou vodiče uloženy! K tomuto účelu v praxi dobře poslouží tabulky, které je možné bezplatně získat v každém velkoobchodu s elektromateriálem. V nich je uvedena proudová zatížitelnost vodičů stejného provedení i materiálu. Při různém způsobu uložení se mohou hodnoty lišit i o 100 a více %. Po kontrolním výpočtu upravíme průřez na nejbližší vyšší normalizovaný průřez. Normalizované průřezy vodičů jsou: 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25;... mm 2. Dovolené úbytky napětí za elektroměrem jsou 2 až 5 % (4,5 až 11,5 V při napětí 230V) dle typu elektrického obvodu. Vzorce pro výpočet průřezů vodičů (vodivost je převrácená hodnota odporu (1/R)) Stejnosměrný proud Střídavý proud Třífázový střídavý proud Průřez elektrického vodiče zaokrouhlíme na nejbližší vyšší normalizovaný průřez elektrické vodiče, ale musí odpovídat minimálnímu průřezu elektrického vodiče předepsaného příslušnou elektrotechnickou normou Údaje v tabulkách jsou pouze orientační a platí zejména pro elektroinstalace v bytech a rodinných domcích o napětí 230/400 V (nevztahuje se na malé napětí (nejčastěji 24 nebo 12 V) např. pro halogenové žárovky, které jsou napájeny malým napětím, platí:- čím nižší napětí při konstantním výkonu, tím větší elektrický proud teče elektrickým vedením a dále platí: pro vedení uložené s dobrým odvodem tepla (nikoliv např. v sádrokartonu) je nutné zvýšit průřez vodičů. 29

30 VŽDY provedeme kontrolní výpočty, např. zda: je vyhovující impedanční smyčka (zda zareaguje jistič v předepsané době - nejpozději do 0,4 sekundy při napětí 230 V) je dotykové napětí v normě (do 50 V v bezpečných prostorách např. obývací pokoj) hodnota jištění odpovídá normou stanovené maximální velikosti průřezu vodiče se vodič nebezpečně neoteplí (např. nad 70 C) - záleží na materiálu jádra elektrického vodiče (měď, hliník), materiálu izolace (PVC, pryž, ), uložení vodiče (tepelně izolační stěna, na povrchu v liště, na vzduchu, v zemi) není na konci vedení vyšší úbytek elektrického napětí (maximum 5% V - necelých 5 V při fázovém napětí ve veřejné elektrické síti 230 V) Pokud je vodič uložen v tepelně izolační stěně, např. sádrokartonu, smí být na průřez 1,5 mm 2 maximální velikost jističe 10 A, při průřezu 2,5 mm 2 je hodnota jištění 16 A, při průřezu 4 mm 2 je hodnota jističe nebo pojistky 20 A. Pokud je kabel veden ve zdivu, platí hodnoty obecně o řád vyšší. Přesné hodnoty musí stanovit projektant s ohledem na další vnější vlivy a místní situaci. Výše uvedený postup není zcela v souladu s vzorci uvedenými v technických normách, které využívají vzorce upravené koeficienty. Uvedené vzorce jsou odvozený od základních fyzikálních vzorců, tudíž neobsahují opravné koeficienty. Výše uvedené vzorce nezapočítávají ani další ovlivňující veličiny jako je např. indukčnost a kapacita vodiče. Uvedené tabulky jsou pouze orientační, i když většinou vycházejí z hodnot uvedených v normách, jsou zaokrouhleny pro vyšší proudové zatížení. Přesné hodnoty průřezů a délek elektrických vodičů musí stanovit projektant dle místní situace a možných dalších nebezpečí (vlhkost, prach, možnost výbuchu. Existují i počítačové programy, které to spočítají na základě fyzikální simulace a vyšší matematiky, nebo jsou zpracovány různé monogramy. Občas se může stát, že výpočet parametrů vedení souhlasí, ale ve skutečnosti některý z parametrů nevyhovuje a je nutné volit vyšší průřez elektrického vodiče v elektrickém kabelu. Uvedený vzorec pro výpočet průřezu elektrického vodiče pracuje s Vámi udanou vodivostí, které je pro měděný elektrický vodič 56 S a pro hliníkový elektrický vodič 36 S (pro zjednodušení uvádím obecnou vodivost a ne měrnou vodivost, která je ve vzorci). Ve skutečnosti při zahřívání elektrického vodiče během provozu vodivost elektrického vodiče klesá, protože vlivem stoupající teploty vzrůstá jeho elektrický odpor, jev se nazývá teplotní závislost elektrického odporu, Z těchto důvodů je potřeba použít větší průřez elektrického vodiče, aby se snížila proudová hustota. Hodnota 56 S pro měděný elektrický vodič a 38 S pro hliníkový elektrický vodič platí při teplotě 20 C. Při teplotě 70 C je vodivost mědi jen 46 S. 30

31 Určení typu elektrického vodiče či elektrického kabelu Technické parametry elektrických kabelů (průřez elektrického vodiče, počet, izolace a barevné značení žil, izolace pláště), ze kterých projektant vychází, jsou uvedeny v technické dokumentaci (katalogovém listě) výrobce elektrického kabelu. Typ elektrického kabelu určíme podle katalogů výrobců s ohledem na výše uvedené požadavky (uložení vodiče, napájecí elektrické napětí, jištění, velikost protékajícího elektrického proudu, mechanické namáhání). Typem elektrického kabelu se myslí např. materiál izolace a materiál jádra vodičů. Otázky 1. Jaký je správný postup při návrhu průřezu vodiče? 2. Jak zní vzorec pro výpočet proudu z výkonu? 3. Jak určíme správný typ elektrického vodiče nebo kabelu? 3.3 Bezpečnost práce na zařízení Druhy prací na EZ: a) Pracovní činnost - možnost výskytu elektrického rizika b) Práce na EZ (elektrické práce) - zkoušení, měření, oprava, výměna, údržba, montáž a údržba c) Neelektrické práce - práce v blízkosti EZ, při kterých musí být dodrženy stanovené vzdálenosti s ohledem na napěťovou soustavu, druh práce, použité zařízení, kvalifikaci osoby (jedná se např. o tyto stavební a jiné práce: lešenářské, instalační, práce se stavebními stroji, výkopy, čištění, natírání) d) Práce pod napětím Osoba je ve styku s živými částmi, nebo zasahuje částmi těla nebo nářadím, zařízením a předměty, s kterými pracuje, do OP. Osoby musí být vhodně oblečeny, nemají mít na sobě kovové předměty (šperky, hodinky apod.) a musí mít OOP a vhodné pracovní pomůcky. Musí brát ohled na okolní prostředí, v místech s nebezpečím požáru a výbuchu se mohou tyto práce vykonávat až po vyloučení těchto vlivů. V případě blížící se bouřky nesmí být práce zahájeny ani prováděny (s výjimkou vnitřních prostor chráněných proti atmosférickým přepětím). Tyto práce mohou vykonávat: Osoby poučené nebo znalé, ale jen pod přímým dozorem pracovníků s vyšší kvalifikací. Některé práce však mohou vykonávat jen osoby speciálně vyškolené. Práce pod napětím vyžadují použití pracovních postupů obsahujících návod na udržování nářadí, výstroje, přístrojů v dobrém stavu, včetně jejich ověření před započetím prací. e) Práce v blízkosti živých částí Osoba je uvnitř zajištěného prostoru (ZP) nebo zasahuje částmi těla nebo nářadím, zařízením a předměty, se kterými pracuje, do zóny přiblížení, ale nezasahuje do OP (ochranného prostoru). Pro odstranění možného nebezpečí musí být zajištěna ochrana kryty, přepážkami, zábranami tak, aby 31

32 nemohlo dojít k dotyku živých částí a nemohlo být zasaženo do OP. Před zahájením prací musí být osoby prokazatelně poučeny a také musí být definována hranice vymezeného prostoru pro práci. f) Práce na zařízení bez napětí - po ověření měřením - splnění těchto požadavků: 1) odpojení (vypnutí) EZ 2) úplné oddělení EZ izolací nebo vzduchem 3) zabezpečení EZ proti opětnému zapnutí (použití vlastního zámku) 4) provedení uzemnění a zkratování EZ 5) provedení ochranných opatření proti živým částem v blízkosti EZ (potřebná fyzická vzdálenost dle napětí). Tyto práce mohou vykonávat: - osoby znalé a osoby poučené pod dozorem osoby znalé - osoby odpovědné za EZ (stav a provoz) - v souladu s předpisy musí být v každé organizaci tato osoba určená - osoby vykonávající činnosti na EZ (mohou podle náročnosti této činnosti vykonávat pracovníci s příslušnou kvalifikací) Kvalifikace, vzdělání, praxe K nabytí kvalifikace je podle jejího stupně potřebná praxe, která závisí na odborném vzdělání v oboru elektrotechniky. Podle stupně své kvalifikace může pracovník na elektrickém zařízení vykonávat odpovídající činnost. otázky 1. Vyjmenujte zásady pro bezpečné zajištění pracoviště uveďte všechna nutná opatření 2. Jaké známe druhy prací na elektrických zařízeních? 3. Jak se dělí osoby vykonávající činnost na EZ z hlediska dosaženého vzdělání a praxe? 3.4 Způsoby uložení vodičů Do zdí, nebo do země ukládáme elektrické kabely s tuhým jádrem, protože zde nehrozí žádné mechanické namáhání. Pokud elektrický kabel povedeme vzduchem, např. od stožáru k zední konzole, či střešníku, používáme závěsné elektrické kabely, které mají zvýšenou mechanickou pevnost. Na pohyblivé části strojů používáme např. elektrické kabely s měkkou silikonovou izolací a laněným jádrem, a to pro jejich dobrou ohebnost. Na běžně používané prodlužovací přívody do bytů, rodinných domků a kanceláří stačí izolace z měkčeného PVC a průřez elektrického vodiče v elektrické kabelu 1,5 mm 2. Bezpečná doporučovaná délka vodiče je desetinásobek jeho průřezu, tedy při průřezu elektrického vodiče 1,5 mm 2 to je 15 m. 32

33 Na stavbách a v průmyslu se doporučuje použít silnější průřez elektrického vodiče 2,5 mm 2 a odolnější pryžovou izolací. Vyrábějí se i elektrické kabely se zvýšenou tepelnou izolací (např. do saun). Do staveb z hořlavých materiálů (např. dřevo) se používají elektrické kabely se zvýšenou odolností proti šíření plamene. Elektrické kabely pro napájení nouzového osvětlení a nouzového odvětrávání musí být ještě více odolné proti vysokým teplotám. Na jednofázové zásuvkové okruhy se používá průřez 2,5 mm 2 a na světelné 1,5 mm 2. U třífázových zásuvek, je to složitější, protože jich existuje víc druhů. Jsou odstupňované podle velikosti proudu. Průřezy vodičů se pohybují od 2,5 mm 2 do 6 mm 2. Pro pevně připojené spotřebiče (např. akumulační kamna, bojlery, sporáky) se používá průřez 2,5 mm 2 nebo 4 mm 2, výjimečně 6 mm 2, a to pokud se jedná o elektrické zařízení s vyšším výkonem, příliš dlouhé vedení, nebo vedení uloženo v tepelně izolující stěně, či při kombinace více faktorů. Podle legislativy České republiky (vyhláška 50/1978 Sb.) SE ZAKAZUJE, jakékoliv práce na elektrickém zařízení (projektování, vnitřní zapojování, měření, připojování k síti, opravy) osobám BEZ elektrotechnické kvalifikace. Práce na elektrických zařízeních (elektrických strojích a přístrojích) je práce na VYHRAZENÝCH technických zařízeních. Ukládání kabelů v průmyslových instalacích Pokládání kabelů pod omítky a do podlahy Plechový kabelový žlab Kabelový žebřík se silovými kabely 33

34 Drátěný kabelový žlab v souběhu potrubním vedením - umístěno pod stropem průmyslového objektu Plastový kabelový kanál s vestavěnými zásuvkami Příčka, zatím s polovinou sádrokartonových desek a připravenými kabely Pojmem ukládání kabelů označujeme způsoby uložení trvale instalovaných kabelových vedení v budovách. Způsoby uložení kabelů se používají jak pro silové kabely nízkého napětí (230/400V 50Hz), tak pro kabely datové a telekomunikační. Tyto druhy kabelů jsou často vedeny společně. Při samostatném uložení datových a telekomunikačních kabelů se používají stejné techniky i stejný pomocný materiál. Se způsobem uložení kabelů souvisí také montáž elektroinstalačních přístrojů, jako jsou zásuvky, vypínače a rozvaděče, se kterými jsou kabely propojeny. prostředí). Agresivnímu prostředí lépe odolává plastový žlab. Plastové kabelové kanály perforované pro lepší chlazení výhodou: - takto uložené kabely jsou lépe chlazené, nemusí se tudíž obvykle zvyšovat průřez vodičů. nevýhodou: - použití je možné jen v málo prašném prostředí Podobné výhody má i plechový kabelový žlab, (je více mechanicky odolný, ale vyžaduje neagresivní 34

35 Kabelová příchytka pro uchycení kabelů ke kabelovému žebříku Běžné způsoby ukládání kabelů Způsoby ukládání kabelů I. Uložení na povrchu, na omítnuté zdi elektrické vedení zůstává viditelné II. Uložení pod omítku, případně v omítce - vedení po dokončení omítky není viditelné; při elektroinstalaci je nutné dodržet instalační zóny doporučené normami, aby při následných úpravách nebyly kabely poškozeny například při vrtání otvorů pro upevnění předmětů na stěnu III. Uložení do dutin ve stavebních konstrukcích - dutiny ve stavbách jsou buď přirozeně vzniklé v sádrokartonových příčkách, nebo záměrně vytvořené ve zdvojených podlahách a stropních podhledech Kombinace všech způsobů uložení i v jediné místnosti je zcela běžné. I. Uložení na povrchu Uložení kabelů na povrchu se používá se především tam, kde je to z estetického hlediska únosné. Také tam, kde se očekává změna elektroinstalace. Patří sem obecně výrobní a skladovací prostory, v obytných domech pak sklepy, půdy, garáže 1. Uložení v pevných trubkách Pomocí příchytek přišroubovaných na stěnách se upevní tuhé plastové (dříve i kovové) trubky ke stěně. Ohyby a směrové rozbočení trubek může být zhotoveno z tvarovek nebo v těchto místech trubka chybí. Upevněnými trubkami se následně protahují kabely. 2. Uložení v kabelových žlabech Na výložnících, konzolách nebo závěsech jsou připevněny otevřené drátěné žlaby nebo plechové žlaby s víkem. Toto uložení se použije tam, kde je třeba vést větší počet kabelů nebo kabely velkých průřezů. Výhodou drátěných žlabů je snadné odbočování a lepší chlazení kabelů. Ohyby žlabů lze snadno vytvarovat po nastřižení drátů a po ohnutí přímo při montáži. Nevýhodou drátěných žlabů je znečištění kabelů prachem a nemožnost elektromagnetického stínění datových a sdělovacích kabelů. Plechové žlaby vyžadují pro změnu směru další prvky (rohy, T-kusy); odbočení kabelů na trase je obtížné. Dobře ale chrání kabely před znečištěním a poskytují kvalitní stínění. 3. Uložení na kabelových žebřících V průmyslových areálech, kde je potřeba vést větší množství kabelů velkých průřezů i ve stoupání, se použijí kabelové žebříky zhotovené z ocelových úhelníků. K příčkám žebříku jsou kabely přichyceny specifickými příchytkami (sponami), které se slangově označují jako "SONAP" nebo "sonapky". Příchytka se výřezy na spodní části nasune na příčku kabelového žebříku a třmenem posouvaným šroubem se přitlačí kabel k příčce. 35

36 4. Uložení v elektroinstalačních lištách Elektroinstalační lišty jsou plastová korýtka tvaru "U" s aretačním víkem. Existují v řadě rozměrů, běžná délka je 2 metry a nejčastější barva světle béžová (RAL 9001 krémově bílá, méně často RAL 9003 signální bílá). Už z výroby mají ve dně předlisované otvory pro upevnění šroubem ke stěně. K elektroinstalačním lištám existují rohové spojovací prvky. Samostatným druhem jsou rohové lišty určené k instalaci do rohu místnosti, do přechodu mezi podlahou a stěnou. Podlahové lišty mají zaoblený kryt a jsou určeny k montáži přímo na podlahu do míst, kde se nepředpokládá intenzivní pěší provoz. Největší rozměry lišt, nazývané parapetní kanály, umožňují přímou instalaci silových a datových zásuvek. Do parapetních kanálů je možné vložit příčku, která oddělí silové kabely od ostatních. Všechny typy elektroinstalačních lišt se využívají také ke zřizování dodatečných vedení v prostorách, kde je standardní instalace pod omítkou. Při změně využívání místností a nutnosti uložit další kabely se tak lze vyhnout nákladným stavebním úpravám. II. Uložení pod omítku 1. Kabely upevněny na neomítnutou zeď nebo do drážky Kabely jsou příchytkami upevněny na neomítnutou zeď nebo uchyceny v drážce vysekané do omítky. Pro tento způsob uložení kabelů se používají silové kabely s dvojitou izolací. V Česku je oblíbený kabel s označením CYKY, obdoba německého NYM. Před omítnutím stěny musí být uloženy všechny kabely a instalační krabice a také kabely zataženy do krabic. 2. Kabely zatahovány do plastových trubek Kabely se dodatečně zatahují do ohebných plastových trubek (takzvané "husí krky"), které byly upevněny před touto činností pod omítku. Takto lze umístit pod omítku i jednotlivé vodiče. Často se tento způsob používá pro uložení datových a telekomunikačních kabelů. Vodiče a kabely se pomocí protahovacích per zatahují do trubek až po dokončení zednických prací. III. Uložení do dutin ve stavebních konstrukcích 1. Uložení kabelů v sádrokartonových příčkách V sádrokartonových příčkách se kabely kladou v ohebných plastových trubkách. Protahují se otvory, které jsou už z výroby připraveny v plechových profilech nosné konstrukce. Nejčastější postup uložení kabelů je postavení základní konstrukce z profilů, obložení sádrokartonovými deskami z jedné strany, protažení kabelů včetně vložení instalačních krabic a následná montáž desek na druhé straně příčky. Typické pro tuto technologii je vykružování otvorů pro instalační krabice s vysokou přesností. Instalační krabici drží ve stěně šroubovací příchytky, není do sádrokartonu zalepena. Aby se předešlo proudění vzduchu v místě krabice, jsou sádrokartonové krabice plynotěsné. Z těchto důvodů jsou otvory pro protažení kabelů v krabici překryty pružnou membránou, která se kabelem propíchne. 2. Uložení kabelů v podhledech V podhledech ze sádrokartonu nebo z minerálních desek se ukládají především přívody ke svítidlům. Kabely se kladou volně na nosnou konstrukci stropu nebo se chrání ohebnými plastovými trubkami. 36

37 3. Uložení kabelů ve zdvojených podlahách Ve zdvojených podlahách mohou být zabudovány podlahové krabice. To jsou konstrukce pevně uchycené v podlahových deskách. Kabely jsou do podlahových krabic přivedeny v ohebných plastových trubkách nebo plechových zakrytovaných žlabech. V podlahových krabicích jsou normalizované otvory, do kterých je možné vkládat silové, datové i sdělovací zásuvky, případně přizpůsobené instalační přístroje, jako jsou proudové chrániče, jističe, nadproudové ochrany. Tento způsob ukládání se užívá v prostorách bez pevných příček (ve výstavních sálech, autosalónech, velkoprostorových kancelářích nebo konferenčních místnostech). Pokud se nepoužívají (nejsou z nich vyvedeny žádné přívody k přístrojům), jsou podlahové krabice uzavřeny víkem, které je v rovině s okolní podlahou. Podle okolní podlahy jsou víka přizpůsobena pro vlepení podlahové krytiny a vložení dlažby. Do prostoru, kde se předpokládá mokrá údržba, jsou dokonce vodotěsná. Pro vyvedení menšího počtu kabelů může být ve víku podlahové krabice okénko s pryžovým těsněním, díky kterému se dá víko uzavřít a z podlahy tak vedou jen kabely. Svébytným typem podlahových krabic jsou krabice zabetonované do vrchní vrstvy lité podlahy. Před nalitím poslední vrstvy betonu musí být osazeny trubky pro kabel i základové krabice. Po vytvrdnutí betonu se teprve do trubek zatáhnou kabely, vloží se podlahové krabice a instalace se propojí. Tento způsob uložení kabelů se užívá v prostorách, kde se vyžaduje vysoká nosnost podlahy. Použitá literatura HÄBERLE, G.: Elektrotechnické tabulky, EUROPA - SOBOTÁLES cz, Praha 2006, ISBN FENCL, F.: Elektrický rozvod a rozvodná zařízení, ČVUT, Praha ISBN NYČ, M.: Sádrokarton Stavby a rekonstrukce, GRADA Publishing, Praha 2001, ISBN DVOŘÁČEK, K.: Úložné a upevňovací systémy pro montáž elektrických zařízení a instalací, IN - EL, Praha ISBN Otázky 1. Jaké znáš běžné způsoby ukládání kabelů? 2. Jakým způsobem se ukládají holé vodiče? 3. Kdy a jak používáme slaněné vodiče a kabely? 3.5 Určování prostředí Určení prostředí v prostorách s elektrickým zařízením je velmi důležitá část montáže nové elektrické instalace, respektivě opravy instalace, při které dochází ke změně technologie, výrobního postupu či změně v používání materiálů. Správně určené prostředí je základním předpokladem pro kvalitní montáž i pro provedení dostatečně objektivní revize. Prostředí a jeho vliv na bezpečný provoz elektrického zařízení se v našich normách objevuje již dlouho. Zrovna tak dlouho se s tímto problémem potýkají projektanti i revizní technici. V dobách, kdy normy byly závazné, byla situace jednodušší, ke změně ustanovení článku byl potřebný souhlas orgánů státního odborného dozoru, takže se každý snažil vtěsnat prostředí do stávajících článků, pokud se tedy snažil vůbec! 37

38 Problémy při určování prostředí během montérské či revizní činnosti 1. chybné nebo nedostatečné určení vnějších vlivů v projektové dokumentaci a jeho následky při montážní a revizní činnosti 2. dominance vnějších vlivů a ochrana před úrazem elektrickým proudem 3. určování a používání vnějších vlivů v praxi obyčejného elektromontéra a revizního technika 4. původní elektroinstalace v pohledu nového systému vnějších vlivů (rozpory, klady i nepochopení) Určování vnějších vlivů se provádí dle ČSN , respektivě prostředí dle dříve platné ČSN S příchodem souboru norem ČSN došlo i ke změnám v oblasti prostředí pro elektrická zařízení. Doposud platila ČSN , která na svou dobu docela vystihovala různá prostředí a jejich rozsah na provoz elektrického zařízení. V podstatě poprvé (vzpomeňme ČSN ) určovala zásady, jak toto prostředí určovat, způsob vystavení protokolu a v neposlední řadě i doporučení minimálních rozsahů těchto prostředí. Byla proti předchozím normám zcela určitě pokrokem, vnesla do této problematiky určitý řád, zejména v záznamech o určení prostředí. Vzhledem k tomu, že se jednalo o normu závaznou, byla zde možnost určitým způsobem tlačit na provozovatele elektrického zařízení, v té době ještě socialistických podniků, aby zavedli i určitý řád do provozování svého elektrického zařízení. I přes příjemnou jednoduchost původní předlohy normy na prostředí ČSN , tato norma prostředí dostatečně necharakterizuje zejména proto, že je popisuje jako celek vždy s několika vlivy ve smyslu dnešní normy. I prostředí základní dle této normy obsahuje nejméně tři vlivy teplotu vzduchu, vlhkost vzduchu a tlak vzduchu. Rozdělení na obyčejné, aktivní a pasivní prostředí obsahující pouze několik typů prostředí bylo samozřejmě velmi příjemné pro projektanta, uživatele i revizního technika. Pokud se prostředí určovalo zodpovědně s respektováním minimálních rozsahů v konkrétních prostorách, dalo se docela přesně popsat prostředí v tom kterém prostoru. Jednoduchý trojúhelník se třemi čísly ( bez desetinných teček ) v příslušném výkresu technické dokumentace ulehčoval práci zejména projektantům a revizním technikům. S přihlédnutím k výše uvedenému se naskýtá otázka, zda je například prostředí venkovní mezi kovárnami a ocelárnami stejné, jako u observatoře na Lomnickém štítu? Podle ČSN zde asi rozdíl nebude. A přesto se stejný pojem venkovní prostředí liší v obou případech dost podstatně. První předpis o novém prostředí vnějších vlivech se objevil v roce 1994, v začátcích zavádění IEC 364 do naší normalizace. Jmenoval se ČSN (IEC 364-3) a týkal se základních charakteristik. Část týkající se vnějších vlivů však začala platit až v roce 1996, v okamžiku, kdy začala platit ČSN Všeobecné předpisy, která v podstatě nahradila dříve platnou ČSN Elektrická zařízení v různých prostředích. Nastaly však podstatné změny. Již nejsou aktivní a pasivní prostředí, ale existuje najednou obrovský soubor třímístných značek, z nichž dvě první jsou písmena a poslední pak číslice. Tento přehled byl uveřejněn v příloze ČSN Dříve se prostředí označovalo třímístným kódem (dle čísel článků ČSN ), nyní je vnější vliv označován také třímístným kódem, jen jejich význam je jiný. Nutno si uvědomit pouze to, že dřívější označení popisuje to které prostředí jako celek (i když s jedním dominujícím vlivem), kdežto nové označení je exaktnější každý kód označuje právě jen jeden druh vlivu včetně jeho velikosti a rozsahu (třídy). 38

39 Vnější vlivy považované za normální - třídy vnějších vlivů, které byly dohodou vybrány do předpisu IEC a HD a v souladu s těmito předpisy převzaty do ČSN AA4, AA5, AB5, AC1, AD1, AE1, AF1, AG1, AH1, AK1, AL1, AM1, AN1, AP1, AQ1, BA1, BC2, BD1, BE1, CA1, CB - jedná se o jakési prostředí základní či normální ve smyslu ČSN Odlišnost vnějších vlivů považovaných za normální od ostatních vnějších vlivů Vnější vlivy považované za normální není nutno jednotlivě specifikovat, lze je uvádět společně v souhrnném popisu. U těchto vlivů se nemusí uvádět rozsah působení, který je jinak nutný při určování vnějších vlivů. Při zachování exaktnosti popisu jednotlivých vnějších vlivů se výrazně zjednodušuje popis těch vlivů, které zanedbatelně ovlivňují provoz elektrického zařízení. U ostatních vnějších vlivů je mimo jejich pečlivého stanovení povahy a třídy toho kterého vlivu, nutno také stanovit rozsah působení Žádný takový návod neexistuje, a ani asi existovat nebude. Je zcela v kompetenci odborné komise, aby stanovila dostatečně objektivně tyto rozsahy. Proto se také komise schází, a proto jsou jejími členy odborníci z projekce i praxe. Otázky 1. Jaký význam má určování prostředí? 2. Jak se označují jednotlivá prostředí? 3. Jaký je největší problém při určování prostředí? 3.6 Přípojnicový rozvod Přípojnicové rozvody jsou továrně vyráběné rozvaděče ve formě soustavy převážně sběrnicových pásových vodičů rozmístěných a upevněných pomocí izolačních materiálů na visutých nosných konstrukcích, korytech, nebo podobných krytech. Používají se pro zařízení nn, obzvláště při průmyslových elektroinstalacích. Umožňují variabilní a rychlé připojení strojů při změně výrobní technologie. Prachotěsný přípojnicový rozvod (výrobní označení PPR) je progresivní prvek rozvodů nn a spolu s dalšími rozváděči, například kompenzačními rozváděči a oceloplechovými (ev. plastovými) zapouzdřenými rozvodnými skříněmi tvoří komplexní řešení průmyslových rozvodů nízkého napětí, dokonale na sebe navazujících, takřka ve všech druzích provozů a prostředí. Velký výběr rovných a tvarových dílců umožňuje libovolné přizpůsobení rozvodu potřebám technologie s respektováním členitosti trasy. Použitím nových poznatků a speciálního spojovacího materiálu je dosaženo po montáži konstantního přechodového odporu a stability spojů mezi jednotlivými díly, takže spoje nevyžadují zvláštní kontroly a dotahování. Připojování jednotlivých spotřebičů je provedeno pomocí připojovacích rozváděčů RP (do 125 A) nebo pevných odbočovacích skříní (pro vyšší proudy) vybavených pojistkami. S připojovacími 39

40 rozváděči RP lze manipulovat pod napětím. Mimo tato typová odbočení lze odbočení provést i pomocí skříní s volitelnou výzbrojí odbočky. Odbočná místa jsou připravena v modulu 0,5 m od sebe a tak snadno umožní změny technologického rozmístění spotřebičů. Otázky 1. Na jakém principu je založen přípojnicový systém? 2. Kdy se používá PS? 3. Jaké jsou hlavní výhody PS? 3.7 Používaný materiál pro rozvod Vodiče a ostatní elektroinstalační materiál Druhy vodičů: holé nebo izolované (nejčastější izolace je z PVC) Vodiče většinou nejsou uzpůsobeny ke vkládání do vody či do zeminy. Nejčastější průřezy vodičů: 0, ,5-2, mm 2 Pro elektrické instalace z hliníkových vodičů se dává vodič s průřezem alespoň o stupeň vyšším, než kdyby vodič byl z mědi. Nejmenší průřez hliníkových vodičů je povolen od 16 mm 2. Úložný, spojovací a pomocný materiál a) Elektroinstalační trubky (kovové a plastové) b) Elektroinstalační lišty (protahovací a ukládací - značení: L20; L40; L70) c) Elektroinstalační krabice (přístrojové, protahovací a odbočné) d) Spojky, můstky (tvoří soustavu svorek, které jsou vodivě spojeny) e) Svorkovnice (ke spojování vodičů) Elektroinstalační přístroje Např. spínače, pojistky, jističe, chrániče, elektroměry, relé, stykače, motorové spouštěče, motory, zásuvky, zástrčky Otázky 1. Jaký je rozdíl mezi izolovaným vodičem a kabelem? 2. Vyjmenuj způsoby ukládání izolovaných vodičů. 3. Vyjmenuj způsoby kabelů. 4. Vyjmenuj způsoby ukládání holých vodičů. 3.8 Způsoby připojování spotřebičů: Točivé stroje rozdělujeme 1. podle provozního napětí: a) na stroje stejnosměrné b) stroje střídavé 40

41 2. podle funkce na: a) generátory b) motory c) točivé měniče Střídavé točivé stroje dělíme na 1. stroje indukční (asynchronní) a) indukční motory podle statorového vinutí: motory jednofázové a trojfázové podle rotorového vinutí: motory klecové (s kotvou nakrátko) a kroužkové b) indukční generátory c) indukční brzdy d) indukční měniče kmitočtu 2. stroje synchronní Trojfázový indukční motor s kotvou nakrátko Konstrukce stator - trojfázové vinutí rotor po obvodu drážky, ve kterých jsou uloženy vodivé tyče; tyče jsou na obou stranách spojeny vodivými kruhy tzv. rotorová klec mezi rotorem a statorem: malá vzduchová mezera Točivé magnetické pole statoru se otáčí tzv. synchronními otáčkami. Jejich velikost je dána frekvencí proudu, kterým je magnetické pole vybuzeno a počtem pólů. Platí vztah Ideální indukční motor n s 60f p min nulové mechanické ztráty jeho rotor se po připojení na napájecí napětí roztočí synchronními otáčkami; po dosažení synchronních otáček přestanou vodiče rotoru protínat magnetické siločáry pole statoru ve vodičích rotoru se nebude indukovat žádné napětí, zanikne magnetické pole rotoru, točivý moment bude nulový; rotor se bude dále otáčet setrvačností U skutečného motoru existuje vždy mechanické zatížení (minimálně dané velikostí mechanických ztrát třením v ložiskách), které rotor zpomaluje, takže vodiče rotoru vždy protínají magnetické siločáry statoru. S rostoucím zatížením se otáčky indukčního motoru zmenšují. Poměrný pokles otáček rotoru vzhledem k otáčkám točivého magnetického pole se nazývá skluz. Platí vztah s 1 ns n s n n n ;Hz Skluz se obvykle udává v procentech s.100 % s s n 41

42 Protože se rotor indukčního motoru neotáčí synchronními otáčkami, nazývá se také motor asynchronní. V oblasti skluzu s > szv nemůže motor pracovat. Průběh momentové charakteristiky otáčky, při kterých má motor maximální moment je ovlivněn velikostí odporu rotoru. Základní vlastnosti indukčního motoru funkčně i konstrukčně velmi jednoduchý provozně spolehlivý, málo poruchový nevyžaduje odbornou obsluhu jednoduchá údržba otáčky málo závislé na zatížení, téměř nezávislé na napětí, nelze je libovolně měnit pouze skokově změnou počtu pólů motor se sám rozbíhá s dobrým záběrným momentem; při spuštění velký záběrný proud až 7,5 In motor je možno značně přetížit; při malém zatížení zhoršuje účiník sítě moment i výkon jsou úměrné druhé mocnině napětí M ~ P ~ U 2 Spouštění indukčních motorů. 1. Přímým připojením k síti připojení trojpólovým spínačem nebo stykačem používá se u motorů do výkonu 3 kw (limitováno velikostí záběrného proudu) reverzace záměnou dvou libovolných přívodních fázových vodičů 2. Přepínačem hvězda trojúhelník používá se u motorů do výkonu 15 kw motor se k síti připojí v zapojení do hvězdy (záběrný proud při tomto zapojení má pouze 1/3 hodnotu záběrného proudu při zapojení do trojúhelníka (záběrný moment se sníží také na 1/3), po dosažení cca 85% jmenovitých otáček se přepne na zapojení do trojúhelníka 3. Spouštěcím transformátorem používá se u velkých motorů, kde nelze využít přepínání hvězda trojúhelník motor se připojí k síti přes autotransformátor s odbočkami na 50, 65 a 80% závitů 4. Rozběhnou spojkou u těžkých rozběhů a motorů o výkonu do 7,5 kw podstatou je třecí spojka, která je v klidu rozpojená, k zapojení dojde při dosažení určitých otáček působením odstředivé síly; nezmenší se záběrný proud, jen se zkrátí doba rozběhu snížení záběrného proudu se dosáhne konstrukční úpravou rotorové klece (místo jednoduché klece s měděnými nebo hliníkovými tyčemi použijeme: a) Odporovou klec tyče i čelní kruhy na rotoru zhotoveny z materiálu o větším měrném odporu většímu odporu rotoru odpovídá větší záběrný moment, ale současně větší skluz a horší účinnost 42

43 u motorů, kde potřebujeme větší záběrný moment, ale zhoršená účinnost není důležitá (např. jeřábové a výtahové motory) b) Dvojitou klec na rotoru dvě soustavy tyčí nestejného průřezu; rozběhová klec tyče o menším průřezu (větší odpor) osazena blíže k povrchu rotoru, pracovní klec o větším průřezu osazena hlouběji motor se rozbíhá s větším momentem a menším proudem c) Vírovou klec tyče uložené v úzkých a hlubokých drážkách dosáhne se zvýšení záběrného momentu při menším záběrném proudu pro větší výkony, vysoká napětí a menší požadované záběrné momenty chová se podobně jako dvojitá klec, je však výrobně jednodušší Trojfázový indukční motor s kotvou kroužkovou Konstrukce stator trojfázové vinutí rotor trojfázové vinutí trvale spojené do hvězdy, začátky vinutí připojeny ke třem sběracím kroužkům se třemi uhlíkovými kartáči (kartáče připojeny do rotorové svorkovnice) na rotorovou svorkovnici obvykle připojujeme soupravu rezistorů Rozběh kroužkového motoru změnou odporu v obvodu rotoru se mění tvar momentové charakteristiky do obvodu rotoru vřazena sada přepínatelných rezistorů (pro každou fázi) v okamžiku připojení motoru na síť zařazen maximální odpor zmenší se záběrný proud (proudový náraz), postupně snižujeme odpor při dosažení jmenovitých otáček přídavné (rozběhové) rezistory úplně vyřazeny a rotorové vinutí je zkratováno Řízení otáček indukčního motoru Otáčky indukčního motoru jsou určeny vztahem: 60 f n ( 1 s) ns (1 s) p Je tedy zřejmé, že otáčky motoru závisí na frekvenci napájecího napětí (f), na počtu pólů (přesněji pól párů) vinutí statoru (p) a na skluzu (s). Tím jsou i dány možnosti pro řízení otáček indukčního motoru. 1. Řízení otáček změnou kmitočtu používá se v případech, kdy potřebujeme získat otáčky vyšší než min -1 (pohon dřevoobráběcích strojů, odstředivek, apod.) při použití elektronického statického měniče je možná plynulá změna kmitočtu 2. Řízení otáček změnou skluzu lze využít u kroužkových motorů; spouštěč musí být dimenzován na trvalé zatížení používá se pro řízení otáček v rozsahu 0,5 ns až ns řízení nehospodárné velké ztráty v regulačním rezistoru 43

44 3. Řízení otáček změnou počtu pólů stupňovité přepínání počtu pólů vinutí statoru, u kroužkových motorů nutno přepínat i počet pólů vinutí rotoru otáčky se zpravidla řídí ve dvou stupních (nejjednodušší) v poměru 1 : 2, případně 1 : 3 nebo 2 : 3 Indukční generátor Indukční generátor je stroj, který pracuje v oblasti záporného skluzu, tzn. v oblasti otáček vyšších než synchronních. Velikost proudu (výkonu) dodávaného do sítě a účiník jsou určeny otáčkami generátoru; nejsou řízeny potřebami sítě. IG nevyrábí jalový výkon, ale odebírá ho ze sítě, do které pracuje. Většinou je IG provozován v paralelní spolupráci se synchronním generátorem IG se používá v automatických vodních elektrárnách a ve větrných elektrárnách. Indukční brzda O indukční brzdě mluvíme tehdy, kdy rotor indukčního motoru připojeného na střídavou síť se působením vnější mechanické síly otáčí proti směru otáčení točivého magnetického pole statoru. Jedná se vlastně o brzdění protiproudem. V okamžiku brzdění změníme směr točení magnetického pole (přepólováním dvou přívodů). Rotor se setrvačností otáčí v původním smyslu a je brzděn momentem, který přibližně odpovídá skluzu s = 2. S klesajícími otáčkami brzdný moment narůstá až na hodnotu záběrného momentu v okamžiku úplného zastavení motoru (zůstane-li motor připojen na síť, roztočí se opačným směrem). Jednofázový indukční motor používá se k pohonu malých spotřebičů Konstrukce stator jednofázové vinutí rotor klecový S ohledem na toto uspořádání rotoru není splněna podmínka roztočení indukčního motoru, tj. nevytváří se točivé magnetické pole (vytvoří se pouze pulsující střídavé magnetické pole, které nezpůsobí točivý moment). Pro chod motoru by bylo nutno roztočit motor alespoň na 20% synchronních otáček. Rozběh jednofázového indukčního motoru mechanicky (rukou) - klikou, zatáhnutím za řemen, pootočením řemenice, apod. konstrukční úpravou motoru - vybuzením dvou magnetických polí fázově i prostorově navzájem posunutých s použitím tzv. pomocné (rozběhové) fáze Vytvoření pomocné fáze na statoru navinuty dvě cívky prostorově posunuté o 90 ; vzájemný fázový posun magnetických toků obou cívek docílíme tím, že jednu z cívek připojíme na napětí přímo, druhou cívku připojíme přes kondenzátor nebo přes rezistor; kondenzátor a rezistor nejsou dimenzovány na trvalé zatížení, proto jsou připojovány pouze na dobu rozběhu; motory mají stator navinutý trojfázově, přičemž dvě cívky jsou spojeny do série (vytváří hlavní fázi) třetí cívky tvoří pomocnou (rozběhovou) fázi 44

45 Indukční měnič kmitočtu Používá se pro napájení indukčních motorů s otáčkami vyššími než min -1 (pohon odstředivek, dřevoobráběcích strojů, apod.). Jedná se vlastně o soustrojí dvou indukčních motorů motor indukční s kotvou nakrátko představuje hnací jednotku, která otáčí rotorem druhého motoru motor indukční kroužkový, jehož statorové vinutí je zapojeno tak, že točivé magnetické pole obíhá proti směru točení rotoru Oba motory jsou připojeny na stejnou napájecí síť o frekvenci f1. První motor (poháněcí) má stator s 2p1 póly, druhý motor má stator s 2p2 póly. Z rotoru druhého (kroužkového) motoru se odebírá proud o frekvenci dané vztahem p 2 f 1 Lineární motor 2 p 1 Je to indukční motor s trojfázovým vinutím statoru rozloženým do roviny. Místo točivého magnetického pole vzniká tzv. magnetické pole postupné. Rotor takového motoru rovněž rozložený do roviny (plný vodivý materiál). Postupné magnetické pole statoru vyvolá posuvný pohyb rotoru. Výhody lineárního motoru odstranění otáčející se části zjednodušení konstrukce menší hmotnost lepší tepelné poměry motoru rychlost neomezená obvodovou rychlostí Nevýhody menší účinnost větší magnetizační proud Použití lineárního motoru doprava břemen ve stejné výškové úrovni pohon některých spotřebičů (např. holicí strojky, apod.) otázky 1. Jak rozdělujeme elektrické strojů točivých podle různých hledisek? 2. Vyjmenuj druhy indukčních strojů. 3. Jaké základní vlastnosti mají indukční motory? Vysvětli vznik tažné síly, skluzu. 4. Nakresli a vysvětli momentovou charakteristiku indukčního motoru. 5. Vysvětli jednotlivé způsoby spouštění indukčních motorů s kotvou nakrátko. 6. Jak probíhá spouštění kroužkových motorů? 7. Vysvětli princip činnosti indukčního generátoru; indukční brzdy. 8. Nakresli a vysvětli úplnou momentovou charakteristiku indukčního stroje. 9. Jakým způsobem můžeme řídit otáčky indukčního motoru? 10. Ina jakém principu je založena činnost indukčního měnič kmitočtu a kdy se používá? 11. Co víš o jednofázovém indukčním motoru? Zaměř se na jeho princip, spouštění, použití. 12. Jaké jsou výhody a nevýhody indukčních motorů? 45

46 Světelné obvody Na jeden světelný obvod se smí připojit tolik svítidel, aby součet jejich jmenovitých proudů nepřekročil jmenovitý proud jistícího přístroje obvodu. Jmenovitý proud svítidel se stanoví z maximálního příkonu, pro který jsou svítidla typována. V prostorách s větším počtem světelných zdrojů (pokud není nutné osvětlovat celou plochu současně), se člení světelné obvody na více samostatně ovládaných skupin k dosažení optimální regulace osvětlení. Jmenovitý proud ovládacího přístroje nesmí být menší než součet jmenovitých proudů všech svítidel tímto přístrojem ovládaných. Jsou-li do světelného obvodu zařazeny zásuvky ovládané spínači, nesmí předřazená pojistka (jistič) být na větší jmenovitý proud, než je jmenovitý proud spínače a jím ovládané zásuvky. Světelné zdroje se zvlášť nejistí, proti nadproudu se jistí jen jejich přívodní vedení. Prochází-li vedení od jednoho světelného bodu k druhému bez krabicových odbočnic, provádí se odbočení při smyčkovém napojení ve vhodných svorkách. Spínače pro ovládání světelných obvodů mají být obvykle umístěny u vchodových dveří v místnosti ovládaného světelného obvodu na té straně, kde se dveře otevírají (na straně kliky dveří). Nevyžadují-li takovéto umístění spínačů provozní nebo bezpečnostní podmínky, mohou být umisťovány i jinde. Kolébkové spínače a ovládače se osazují tak, aby do polohy ZAPNUTO bylo nutno stlačit kolébku nahoře. Páčkové spínače se osazují tak, aby se zapínaly pohybem páčky nahoru. Toto ustanovení se netýká střídavých a křížových přepínačů. Jištění světelných obvodů Vedení světelného obvodu se jistí jističi nebo pojistkami se jmenovitým proudem nejvýše 25 A. Vedení musí mít takový průřez, aby bylo předřazenou pojistkou nebo jističem jištěno proti přetížení Připojování tepelných spotřebičů V tepelných elektrospotřebičích se přemění téměř veškerá odebraná elektrická energie v teplo. Na štítku spotřebiče se udává odebíraný výkon. Má-li spotřebič více pracovních režimů s různým odběrem výkonu, udává se na štítku vždy největší možný výkon. Tato nejvyšší možná hodnota je označována jako příkon (viz tabulka). Podle příkonů by mělo být dimenzováno přívodní vedení k jednotlivým spotřebičům. 46

47 Ve většině domácích spotřebičů i v průmyslových tepelných zařízeních se teplo vytváří v topných odporech, tvořených topnými vodiči (většinou spirálami) např. z chrom-niklové slitiny, obalenými většinou minerálními izolačními materiál. Topná tělesa ve formě kompaktních tyčí lze obzvláště zatěžovat, protože topný vodič je v izolantu zalit a není vystaven oxidačnímu vlivu vzdušného kyslíku. V trubkových topných tělesech je topná spirála umístěna v ocelové nebo měděné trubce. Topná spirála je v trubce fixována slisovaným práškovitým oxidem hořečnatým. Kromě topných těles v kovových trubkách se vyrábějí křemenná trubková topná tělesa, např. pro tepelné zářiče, která snášejí vysoké teploty i když jsou citlivá na dotek Topná tělesa tvořená izolovanými topnými vodiči předávají teplo přes izolaci. Kvůli co nejmenší tepelné izolaci je snaha dělat izolaci (elektrickou) topných vodičů co nejtenčí. Tím se však zhoršuje (klesá) izolační odpor spotřebiče a narůstá malý proud mezi izolací a uzemněnou kostrou spotřebiče, označovaný dle ČSN jako unikající proud. 47

48 Odvedení unikajícího proudu ochranným vodičem Unikající proud teče mezi živými částmi spotřebiče (fázemi) a zemí nebo cizími vodivými předměty. Unikající proud je u tepelných elektrospotřebičů mnohem větší, než u ostatních elektrických zařízení (např. motorů) srovnatelného výkonu. Bezpečnostní opatření, jako například připojení kostry elektrického sporáku na ochranný vodič, jsou u tepelných elektrospotřebičů kvůli unikajícímu proudu zvláště důležité. U elektrického sporáku s příkonem P>6kW nesmí unikající proud překročit hodnotu 15mA Připojování transformátorů Transformátor je elektrický stroj sloužící k zvětšování nebo zmenšování střídavého elektrického napětí a elektrického proudu bez změny frekvence (kmitočtu) s konstantním výkonem (ten se nemění). Princip práce a popis transformátoru Transformátor má dvě cívky (existují i transformátory s jednou cívkou těm se říká autotransformátor), které jsou spojeny tzv. magnetickým obvodem složeným z elektrotechnických tenkých ocelokřemíkových plechů (pro zmenšení odporu magnetického indukčního toku). Jedna cívka je vstupní a druhá cívka výstupní. První vstupní cívka transformátoru se nazývá primární a té druhé výstupní se říká sekundární. Na primární cívku transformátoru se připojuje elektrické napětí, které chceme transformovat (měnit) a ze sekundární cívky odebíráme již ztransformované (změněné) elektrické napětí. Transformátor funguje na principu elektromagnetické indukce tak, že při změně velikosti magnetického indukčního toku v čase se "vytvoří" elektrické napětí. Když elektrickým vodičem na primární cívce teče střídavý proud, vytváří se střídavé magnetické pole, které v magnetickém obvodě vytváří střídavý magnetický indukční tok, který teče celým jádrem transformátoru. Při jeho změnách (střídavý elektrický proud neustále mění svoji velikost dle sinusovky a pravidelně i směr, neboli polaritu) se na konci elektrického vodiče navinutého na sekundární cívce vlivem elektromagnetické indukce "indukuje"(vytváří) elektrické střídavé napětí. Velikost indukovaného napětí na sekundární cívce závisí hlavně na počtu závitů na sekundární cívce. Nejčastější napětí na výstupní (sekundární) straně transformátoru je o velikosti 12 a 24 V. K primární cívce se připojuje síťové jednofázové napětí 230 V nebo sdružené třífázové napětí 400 V. Schematická značka transformátoru se skládá ze dvou značek cívky, mezi kterými je silná čára symbolizující jádro (magnetický obvod) transformátoru. 48

49 3.8.3 Připojování usměrňovačů 49

50 3.8.4 Připojování měřících přístrojů I. Ampérmetr Ampérmetr je zařízení k měření velikosti protékajícího proudu, který je na ukazateli přístroje vyjádřen v ampérech. Starší ampérmetr s nulou uprostřed stupnice 50

51 Rozdělení ampérmetrů podle měřicího ústrojí: 1. Magnetoelektrický Základním prvkem je permanentní magnet a otočná cívka. Funkce je založena na využití sil působících v magnetickém poli na cívku, kterou protéká proud. Nachází-li se vodič protékaný elektrickým proudem v magnetickém poli, působí na něj síla, která způsobí natočení cívky. Natočení cívky způsobí natočení ručky přístroje, která je s cívkou spojena. Pružina se stará o návrat ručky do původní polohy. Vlastnosti magnetoelektrických alternátorů: používají se pro měření stejnosměrných proudů ve velmi širokých rozsazích (μa až ka) rozlišují polaritu proudu při měření je nejvýznamnějším rušivým vlivem teplota permanentní magnet v měřicí soustavě má velmi silné vlastní magnetické pole, proto je vliv cizích elektromagnetických polí zanedbatelný 2. Elektrodynamické ampérmetry Princip podobný jako u magnetoelektrických ampérmetrů, místo permanentního magnetu je použita pevná cívka. U miliampérmetrů do proudu přibližně 400 ma se cívky zapojují do série, takže jimi protéká stejný proud. U ampérmetrů pro větší proudy nemůže tento proud protékat otočnou cívkou (je vinuta ze slabého drátu), proto se používá paralelně zapojení cívek, kdy se do série s otočnou cívkou zařadí předřadný odpor R, který omezí proud touto cívkou. Vlastnosti elektrodynamických alternátorů: lze s nimi měřit stejnosměrné i střídavé proudy 3. Feromagnetické ampérmetry Princip je založený na silovém působení dvou feromagnetických plíšků, které jsou v magnetickém poli cívky. Přístroj se skládá z pevné válcové cívky, na vnitřní straně je umístěn pevný plíšek. Druhý plíšek je umístěný na hřídelce otočného ústrojí. Protéká-li cívkou proud, plíšky se vlivem magnetického pole souhlasně zmagnetizují. Začnou se odpuzovat, pohyblivý se začne pevnému vzdalovat a tím natáčí ručku. Vlastnosti feromagnetických alternátorů jsou jednoduché, levné pracují se slabým vlastním polem, proto jsou náchylné na vliv cizích elektromagnetických polí a je třeba je stínit mají velkou přetížitelnost, protože proud prochází pouze jednou cívkou, která je dobře chlazená 51

52 4. Digitální ampérmetry Na tzv. snímacím rezistoru je zaznamenávána velikost úbytku napětí, která je úměrná protékajícímu proudu. Napěťový průběh je potom digitalizován a převeden do údaje na displeji. Vlastnosti digitálních alternátorů jsou frekvenčně omezené kvantovací rychlostí digitalizačního obvodu můžeme s ním měřit i malé proudy (řádově μa) malé ztráty II. Voltmetr Voltmetr je elektrický přístroj, který měří velikosti elektrického napětí nebo úbytku napětí. Podle principu můžeme voltmetry dělit na: 1. elektrostatické (elektroskop) 2. elektromagnetické (ručičkový voltmetr, galvanometr) 3. komparační (digitální voltmetr) 4. můstkový voltmetr Voltmetr bývá často součástí komplexnějšího multimetru. Voltmetr je přístroj pro měření elektrického napětí, zapojuje se paralelně k měřené části obvodu. Aby voltmetr nezatěžoval měřený obvod, musí jím procházet co nejmenší proud. Vnitřní odpor voltmetru musí být co největší. Změna rozsahu voltmetru Potřebujeme-li změřit větší napětí, než pro které je voltmetr určen, můžeme k němu do série zapojit tzv. předřadný odpor RP takové velikosti, aby se měřené napětí U rozdělilo ve vhodném poměru na napětí na předřadném odporu UP a napětí na voltmetru UV. Přitom platí, že U = UP + UV. Také je možné použít vhodný odporový dělič. Změna rozsahu u voltmetrů při měření střídavého napětí je také možná tzv. měřícím transformátorem napětí, u elektrostatických je výhodné i použití kapacitního děliče. U univerzálních přístrojů pro měření proudu, napětí a případně i jiných veličin se bočníky a předřadné odpory pro jednotlivé měřicí rozsahy připojují k měřidlu přepínačem. V této učebnici jsou uvedeny pouze tyto základní MP, ostatní jsou obsahem předmětu Elektrické měření. Otázky: 1. Jakým způsobem připojujeme osvětlení? 2. Jak připojíme motory? 3. Jakým způsobem připojujeme základní měřicí přístroje? 52

53 4 ELEKTRICKÝ ROZVOD VE ZVLÁŠTNÍM PROSTŘEDÍ 4.1 Základní ustanovení ČSN a ČSN Při připojování odběrného elektrického zařízení (týká se to také koupelen, kuchyní apod.) nn k síti distributora elektrické energie mají být všechny pevně připojované spotřebiče připojeny. Tak je možno posoudit jejich bezpečnost a přitom též porovnat připojovaný výkon. Elektrickým zařízením se rozumí takové zařízení, které ke své činnosti nebo působení využívá účinků elektrických nebo elektromagnetických jevů. Jedná se o stabilní i mobilní zařízení určené k výrobě, rozvodu a spotřebě elektrické energie. Elektrická zařízení nebo jejich části se skládají z elektrických obvodů, elektrické instalace a elektrických předmětů. V kontextu s naší problematikou se jedná o silová zařízení střídavá a z hlediska nebezpečí úrazu pak silnoproudá zařízení, u nichž při obvyklém užívání mohou vzniknout proudy nebezpečné osobám, užitkovým zvířatům, majetku a věcem. Z hlediska bezpečnosti se musí dodržet hlavní zásady provedení výrobků a zařízení. Vlastní technické provedení výrobků a zařízení musí odpovídat příslušným technickým předpisům. Bezpečný výrobek je definován zákonem č. 102/2001 Sb. O obecné bezpečnosti výrobků. Bezpečný výrobek je výrobek, který za běžných nebo rozumně předvídatelných podmínek užití nepředstavuje po dobu stanovené nebo obvyklé použitelnosti žádné nebezpečí nebo jehož užití představuje vzhledem k bezpečnosti a zdraví osob pouze minimální nebezpečí při správném užívání výrobku. To ovšem musí být vhodným způsobem posouzeno a zajištěno. Proto se za bezpečný výrobek považuje výrobek splňující požadavky zvláštního právního předpisu a mezinárodních smluv, kterým je Česká republika vázána a které byly vyhlášeny ve Sbírce mezinárodních smluv. Pokud pro výrobek takový předpis neexistuje, považuje se za bezpečný výrobek ten, který splňuje požadavky českých technických norem nebo odpovídá stavu vědeckých a technických poznatků známých v době jeho uvedení na trh. Na provedení elektrické instalace v koupelnách, kuchyních, připojování různých druhů van (whirlpool, masážní vany, bazény a jiné nádrže) má vliv prostředí a v kontextu s ČSN mluvíme o tzv. vnějších vlivech, v nichž se elektrické zařízení nachází a v němž pracuje. Na takových zařízeních se během provozu projevují velké teplotní změny, voda, chemický vliv atd. Vnější vlivy jsou zde tříděny do kategorií podle povahy a řadí se do stupňů. Každý stupeň vnějšího vlivu je označen dvěma písmeny velké abecedy a číslicí. První písmeno označuje všeobecnou kategorii vnějšího vlivu: A-prostředí B-využití C - konstrukce budovy Při posuzování jiných charakteristik věcného zájmu, doporučuji nahlédnout do ČSN , kde je podrobně rozepsáno značení vnějších vlivů na elektrická zařízení. Zdůrazňuji, že prostředí (vnější vlivy) mají podstatný vliv na bezpečnost zařízení v prostorech koupelen, kuchyní apod., ať už jsou zařazeny do prostorů obyčejných, vlhkých apod. Stanovení prostředí je nejen důležité pro provedení elektroinstalace v uvedeném objektu zájmu, ale také z důvodu, aby mohl revizní technik vůbec provést revizi při posouzení provedení elektrického zařízení podle vnějších vlivů. Třídění vnějších vlivů je možné nastudovat v HD Provozovatel je tedy povinen vyžadovat od projektanta protokol o určení vnějších vlivů při předání stavby k užívání. 53

54 V koupelnách, popřípadě i v jiných místnostech s vanou nebo sprchou včetně provozních prostor v kuchyních ve veřejném stravování, je nutné respektovat zvláštní bezpečnostní opatření s ohledem na snížení odporu lidského těla ponořeného do vany, ve sprše nebo prostoru prostředí kuchyní. Pokud se jedná o kuchyňské prostory (kuchyně) neexistuje žádná speciální norma. Platí analogie v kontextu s ČSN Pokud se jedná o pojem "snížení odporu lidského těla", pak mluvíme o ochraně před úrazem elektrickým proudem, kterým se zabývá ČSN a ČSN EN ed.2. Znamená to, že půjde především o ochranu: před přímým i nepřímým dotykem, před přímým dotykem, ochrana před nepřímým dotykem, omezení doby trvání dotykového napětí. Otázky 1. Které prostory jsou považovány za zvláštní prostředí? 2. Jak je definován bezpečný výrobek? 3. Vysvětli význam prvního písmene označující všeobecnou kategorii vnějšího vlivu. 54

55 5 ROZVODNÁ SOUSTAVA 5.1 Cesta elektrické energie od výrobce ke spotřebiteli Druhy silnoproudých elektrických rozvodů 1. Paprskový rozvod nejjednodušší, nejlevnější rozvod používá se v distribučním rozvodu NN nebo v menších průmyslových závodech na rozvod nesmí být připojeny spotřebiče 1. stupně důležitosti nevýhoda: menší spolehlivost (každá porucha znamená vyřazení spotřebičů napájeným postiženým paprskem ) 2. Průběžný rozvod vhodný pro osvětlování komunikací, napájení jednotlivých maloodběratelů nebo napájení větších, rozlehlých průmyslových hal s drobnými spotřebiči vyznačuje se dlouhým průběžným vedením, ze kterého jsou odbočky pro napájení spotřebičů nebo podružných rozvodnic 3. Okružný (smyčkový) rozvod proveden jako uzavřený okruh, ze kterého se napájejí jednotlivé paprskové či smyčkové odbočky ke spotřebičům nebo podružným rozvaděčům výhoda: možnost napájení spotřebičů jednoho okruhu ze dvou stran zvyšuje se spolehlivost dodávky elektrické energie při poruše v některé části okruhu se poškozená část odpojí a zbytek se do provedení opravy provozuje jako z paprskového rozvodu. pro náročné spotřebiče a v průmyslových závodech a v městské zástavbě 4. Hřebenový rozvod vytvořen několika paprsky, které jsou na konci navzájem propojeny v místě soustředěné spotřeby; paprsky mohou mít ještě odbočky pro napájení jednotlivých bližších spotřebičů blíží se okružnému rozvodu a jeho vlastnosti a použití jsou podobné 55

56 5. Mřížový rozvod tvořen alespoň dvěma napájecími místy s hlavními rozvaděči a hustější sítí vzájemně propojených podružných rozvaděčů jednotlivé podružné rozvaděče jsou napájeny nejméně ze dvou či více směrů vhodný pro napájení velkých průmyslových závodů nebo do husté městské zástavby vysoce spolehlivý, ale má velké pořizovací náklady 6. Dvojpaprskový rozvod kombinací dvou paprskových rozvodů s možností vzájemného záskoku dvou napáječů aby nedošlo při provozu k paralelnímu chodu transformátorů, jsou všechny podružné rozvaděče podél rozpojeny; jejímu propojení dochází pouze při výpadku jednoho z napáječů ve větších závodech s důležitými odběry nebo u vlastní spotřeby elektráren Přenosová soustava Nadzemní vedení velmi vysokého napětí Elektrická přenosová soustava je systém zařízení, která zajišťují přenos elektrické energie od výrobců k odběratelům, čímž se míní přenos ve velkých měřítcích, od velkých zdrojů (elektráren) k velkým rozvodnám. Část od rozvoden k jednotlivým uživatelům, například domácnostem, se nazývá distribuce elektrické energie a odpovídající zařízení distribuční soustava. Přenosová soustava by se dala zhruba přirovnat k dálniční síti tvoří páteř přenosu elektrické energie a zajišťuje přenosy na velké vzdálenosti a ve velkých objemech. Obecný způsob fungování Alternátory v elektrárnách obvykle pracují se jmenovitým napětím pouze několika tisíců voltů. Při výkonech stovek MW pak z alternátoru teče proud v řádu desítek tisíc ampérů. Vedení pro takové proudy musí však mít extrémně velké průřezy vodičů a musí být schopno mechanicky odolávat působení značných magnetických sil. Na činném odporu takového vedení pak vznikají úbytky napětí, přímo úměrné protékajícímu elektrickému proudu, které by při delších vedeních představovaly podstatné ztráty přenášeného výkonu, úměrné druhé mocnině proudu. Pro přenos na velké vzdálenosti je proto výhodnější použít vyšší napětí, kdy pro přenesení stejného výkonu postačí úměrně menší proud. Kromě omezení ztrát je pak i realizace dálkových vedení nesrovnatelně jednodušší i levnější. Napětí alternátorů se zvyšuje pomocí transformátorů, umístěných zpravidla přímo v areálu elektrárny, na vyšší přenosové napětí. Za přenosová napětí se obvykle považují hodnoty nad 110 kv a ve světě jsou provozována i vedení s napětím nad 1 MV. Na výstupu z přenosové soustavy jsou zařazeny snižující transformátory, dodávající elektřinu do distribuční sítě, na napětích např. 22 kv. Přenosovou soustavu tvoří především soustava dlouhých nadzemních vedení velmi vysokého napětí. Dále pak kabely, transformátory, odpojovače, vypínače, bleskojistky, kompenzační prvky a systémy 56

57 řízení a regulace sítě. Cílem řízení sítě je udržení konstantních standardních parametrů dodávané energie (především dodržení jmenovité frekvence, což je v Evropě 50 Hz, a jmenovitého napětí) a samozřejmě nepřerušená dodávka energie ke spotřebiteli. Elektrická energie je výjimečná tím, že je v celé síti nutné zajistit rovnováhu mezi její okamžitou výrobou a spotřebou. Elektrickou energii totiž nelze nijak skladovat (náhradou skladů jsou záložní elektrárny). Kvůli energetické efektivitě soustavy je navíc potřebné udržet nízký fázový posuv mezi napětím a proudem, což vyžaduje zařazení zvláštních kompenzačních prvků dodávajících tzv. kompenzační výkon. V blízké budoucnosti se očekává výraznější rozvoj využití stejnosměrných soustav, které eliminují kapacitní ztráty a pro stejný přenášený výkon zabírají vedení menší prostor. Ve vzdálenější budoucnosti by se při přenosu elektrické energie mohla uplatnit supravodivá vedení. Část přenosové soustavy ve Francii - ilustrační fotografie Výpadky Potíže v přenosové soustavě bývají jednou z příčin rozsáhlých výpadků dodávky elektrické energie. Důvodem může být např. poškození důležitých venkovních vedení působením nepříznivých přírodních podmínek (námraza, silný vítr, prudká letní bouře apod.), ale i celkovým přetížením soustavy. Zařízení přenosové soustavy jsou proto vybavena pojistnými prvky, které zajistí odpojení vybraných odběratelů v případě, že by hrozilo zničení nebo rozpad sítě vlivem jejího přetížení. Pokud by se tak nestalo, je zde reálná možnost tzv. kaskádového šíření poruchy po selhání přetíženého vedení vzroste přetížení zbytku sítě, jsou postupně odpojeny další a další prvky sítě, případně až po zcela nežádoucí kompletní rozpad celé přenosové soustavy. Z ekonomických důvodů je vhodné, pokud to je možné, odpojovat nejprve ty odběratele, kde výpadek napájení způsobí nejmenší hospodářské škody. Na správné funkci přenosové soustavy závisí i značná část primární výroby elektrické energie, většina elektráren potřebuje ke svému spuštění elektrickou energii dodávanou z elektrorozvodné sítě nebo elektřinu, kterou si elektrárna sama přímo vyrábí (tzv. energie vlastní spotřeby). V tepelných elektrárnách je elektrická energie bezpodmínečně nutná k provozu čerpadel chladicí a napájecí vody, palivových kulových mlýnů, dmychadel, pásových dopravníků a dalších pomocných technologických celků. V případě kompletního výpadku sítě je tak obnova jejího provozu náročná a postupný proces je poměrně zdlouhavý. Nejprve se spustí část vnějších energetických zdrojů, která je schopna fungovat bez dodávky elektrické energie ze sítě, takto získaný výkon se pak použije ke spuštění základních tepelných elektráren a teprve poté se postupně k síti připojují jednotliví odběratelé. 57

58 Přenosová soustava v České republice Přenosovou soustavu v České republice provozuje státní společnost ČEPS, a. s. Síť tvoří vedení vvn 400 kv, 220 kv, vybraná vedení 110 kv a třicet transformačních stanic. Mezinárodně je síť šestnácti vedeními propojena se sítěmi dalších členů ENTSO-E (Evropská síť provozovatelů přenosových soustav elektřiny). V roce 2006 se přenášený výkon pohyboval od 4,9 GW do 11,4 GW (rekordní hodnota v zimní špičce). ČEPS zajišťuje regulaci soustavy jednak vlastními prostředky, a také dálkovým ovládáním výkonu dobře regulovatelných zdrojů, jako jsou vodní a přečerpávací elektrárny (např. Dlouhé Stráně). OTÁZKY 1. Popište cestu EE od výrobce k spotřebiteli. 2. Jak lze regulovat rovnoměrnost spotřeby v rozvodné soustavě? 3. Popište jednotlivé druhy elektrických rozvodů 58

59 6 Elektrické vlastnosti vedení R, C, L Příklad elektrických vlastností vedení je uveden na nezatíženém vedení zvlášť vysokého napětí 400kV o délce 400 km, průřezu 240 mm 2, AlFe vodič R odpor vodičů určitého průřezu (240 mm 2 ) - lze ho ovlivnit zvýšením průřezu, vodičem s lepší vodivostí (Cu) nebo použitím supravodiče C kapacita Vlivem kapacitního charakteru především venkovních sítí VVN a kabelových sítí VN dochází ve vedení k vytvoření pomyslných kondenzátorů, které tvoří plocha vodičů ležících vedle sebe. Vzduch mezi vodiči působí jako dielektrikum, tím vytváří kondenzátory mezi jednotlivými fázemi (3x) a mezi každou fází a zemí (3x). Protože jsou tyto kondenzátory spojeny paralelně, jejich výsledné kapacity se sčítají. V obvodu střídavého proudu se tyto kondenzátory střídavě nabíjejí a vybíjejí, prochází jimi tedy proud (kapacitní), přestože vedení je nezatížené. Podle měření pro výše uvedený typ vedení může mít hodnotu až 16 A. L Indukčnost vedení - vzniká také tak, že vodiče představují vinutí, tvoří se indukčnost - u některých sítí (tam, kde je to nutné) se odstraňuje kroucením vodičů = po určitých vzdálenostech se přehodí pořadí fází jdoucích vedle sebe - v sítích s větší kapacitou se kapacitní charakter kompenzuje zařazením Petrsenovy zhášecí tlumivky (PZT), a to mezi uzel transformátoru a zem tlumivka má regulovatelnou indukčnost, nastavením indukčnosti tlumivky se účiník upraví tak, aby kapacitní proudy byly indukčností eliminovány upravíme ztráty na vedení pouze na ztráty v odporu vodiče, na kterém vzniknou jen úbytky napětí. Otázky: 1. Popište vznik R vedení a vzorec pro jeho výpočet. 2. Popište C vedení a jeho vznik a důsledky. 3. Popište kompenzaci L a C nezatíženého vedení. 4. Spočítejte ztrátový výkon podle výše zadaných parametrů vedení. 5. Spočítejte odpor vedení podle výše zadaných parametrů vedení. 59

60 7 SÍTĚ NÍZKÉHO NAPĚTÍ 7.1 Vodiče Materiály uvedené v této kapitole patří mezi základní materiály pro sítě nn. Pro venkovní sítě nízkého napětí se pro svoji lehkost používají vodiče s vodivým jádrem z hliníku. Protože má hliník malou mechanickou pevnost, používají se vodiče AlFe, které mají ocelové jádro pro zvýšenou mechanickou pevnost obvykle v poměru 6:1 (Al/Fe). Pro větší vzdálenosti nebo námrazové oblasti se používají vodiče s větším poměrem Fe 3:1. Lanové vodiče holé pro elektrická vedení dle EN (Al, Alx/Stx) a jiných norem V současnosti se používají pro rozvody nn i jiné druhy vodičů. Vodiče izolované pro venkovní elektrická vedení 1-AES, NFA2X 0,6/1 kv, 22-BSZV 7.2 Izolátory Materiály uvedené v této kapitole patří mezi nosné materiály pro sítě nn. Ukázka, jak jsou izolátory řešeny v jiných zemích U nás se používají izolátory: a) roubíkový - natočí se na izolační PVC vložku nebo narazí na roubík o průmětu 20 mm (velkost A) nebo na roubík 16 mm (velikost B) - značení: VR1A pro sítě, VR1B pro přípojky - používají se pro uspořádání VVS (vodiče vedle sebe) - materiál - porcelán - význam značek u roubíkových izolátorů: (V venkovní, R - roubíkový, 1 - výše napětí 1 kv, A-B konzola U 80/U 60) 60

61 b) kotevní - odizolování kotevního závěsu od živých částí NN - umisťuje se cca 180 mm od vodičů na konzolách. - při pádu vodiče zabrání úrazu EE - montují se pomocí kotevního vazu tak, aby byl materiál (porcelán) namáhán na tlak c) kladkové - pro uspořádání vodičů VPS (vodiče pod sebou) nebo pro upevnění vodiče VO (veřejného osvětlení) 7.3 Konzoly Materiály uvedené v této kapitole patří mezi nosné materiály pro sítě nn. Konzoly - slouží k upevnění vodičů na stožáry - jsou vyrobeny z ocelového profilu U 80 pro hlavní vedení nebo U60 pro přípojky - pro síť VVS jsou v délce mm, pro VPS v délkách 600 mm nebo 900 mm (podle druhu stožárů) - ke stožárům se upevňují pomocí sloupových pasů s průměrem 160 nebo 220 mm (jsou vyrobeny z pásové oceli 5x80 mm pro sítě nebo 5x60 mm pro přípojky) - šrouby se používají pro sítě M 20, pro přípojky M 16 - klíče na montáž č. 30/24 Druhy konzol 1. sloupové přímé 2. sloupové praporcové - různé délky pro vyrovnání sítě do roviny, protože je každý zbytečný ohyb nežádoucí z hlediska mechanického namáhán 61

62 3. zední - různé délky a provedení - ukládají se do obvodových zdí do hloubky nejméně 300 mm, zazdívají se betonovou směsí v poměru 3 díly písku a 1 díl cementu se spádem 1 mm na 1 metr délky směrem od budovy (zabránění zatékání vody do zdiva) Otázky 1. Jaké vodiče a kabely se používají pro vedení nn? 2. Vyjmenuj izolátory pro vedení nn a charakterizuj je. 3. Jaké konzoly se používají pro vedení nn? 7.4 Sloupy a stožáry Materiály uvedené v této kapitole patří mezi nosné materiály pro sítě nn. a) Betonové stožáry Materiál: předpjatý odstředěný beton Výrobní postup: Do válcové rotační formy se vloží ocelová výztuž, která se hydraulicky předepne. Poté se do ní naleje odměřená dávka betonu. Forma se roztočí na takovou rychlost, aby odstředivá díla napěchovala betonovou směs ke kraji formy stožár je dutý. Kanálkami ve formě se přivede horká pára, která směs vysuší. Po vyklopení z formy je stožár uložen na skládku, kde zraje nejméně 21 dnů pro vyzrání a získání požadované pevnosti. Předepnutím betonu se dosáhne toho, že je beton namáhán převážně na tlak tím získáme velkou pevnost stožáru. Beton má totiž velkou pevnost na tlak, na ohyb ji má malou. Použití: betonové sloupy EPV pro elektrické povrchové vedení NN a VN napětí předpisy: EN evropská norma, PNE podniková norma,technické podmínky "SL- TEPO 10/04", Značení sloupů: příklad pro 10,5/10 = délka (m) / jmenovitá vrcholová síla (kp) Typ stožáru m/kn Objem m3 Hmotnost v kg Cena bez DPH EPV 9/1,5 0, ,- EPV 9/1,5 osvětl. 0, ,- EPV 9/3 0, ,- EPV 9/4,5 0, ,- EPV 9/6 0, ,- EPV 9/10 0, ,- 62

63 EPV 9/15 0, ,- EPV 9/20 0, ,- EPV 10,5/3 0, ,- EPV 10,5/4,5 0, ,- EPV 10,5/6 0, ,- EPV 10,5/10 0, ,- EPV 10,5/12 0, ,- EPV 10,5/15 0, ,- EPV 10,5/20 0, ,- EPV 10,5/25 0, ,- EPV 12/3 0, ,- EPV 12,/4,5 0, ,- EPV 12/6 0, ,- EPV 12/10 0, ,- EPV 12/12 0, ,- EPV 12/13 0, ,- EPV 12/15 0, ,- EPV 12/20 0, ,- EPV 13,5/6 0, ,- EPV 13,5/10 0, ,- EPV 13,5/12 0, ,- Výroby odpovídají normě EN a PNE Stožáry se ukládají do země v 1/6 své délky. V přímých úsecích se většinou zasypávají zeminou, která se hutní, v rozích a na konci vedení se opatřují betonovými základy podle výpočtů projektanta. Výpočty závisí na únosnosti zeminy. Pokud stožáry nestačí svými vrcholovými tahy na mechanické zatížení způsobené tahem vodičů, opatřují se zemní kotvou. 63

64 b) Dřevěné stožáry opatřené betonovou patkou - pro místa, kam nelze zajet se zvedacími mechanismy c) ocelové stožáry a) trubkové odstupňované tzv. Manesmanny - pro větší vrcholové tahy b) z ocelových L profilů - svařované, nýtované, nebo šroubované Otázky 1. Popiš výrobu betonových stožárů 2. Jak rozdělujeme betonové stožáry podle délky a vrcholových tahů? 3. Které druhy stožárů se mohou ještě v sítích nn používat, 7.5 Pomocný materiál Materiály uvedené v této kapitole patří mezi pomocné materiály pro sítě nn. Do pomocných materiálů počítáme veškeré upevňovací, spojovací, jistící a uzemňovací materiály. Dále ochrany před povětrnostními vlivy, výstražné, informativní, příkazové, zákazové tabulky atd. 1. Omezovač přepětí nn - 10 ka, pro venkovní holá a izolovaná vedení Omezovač přepětí nn bez jiskřiště je vyroben z napěťově závislého odporu varistoru, vyrobeného z oxidu kovů (ZnO). Je vybaven odpojovačem s viditelnou signalizací rozpojení v případě přetížení svodiče. Omezovač je uložen v polymerovém pouzdru, stabilizovaném proti UV záření, se sníženou hořlavostí a se zamezením tříštivého roztržení pouzdra při jeho poškození. Konstrukce omezovače (pouzdro) musí zamezit možnosti dotyku živých částí. Použití Omezovač přepětí slouží k ochraně elektrického zařízení (transformátorů, sítí nn) proti atmosférickému a spínacímu přepětí. Je určen pro venkovní použití k připojení přímo na fázový, holý nebo izolovaný vodič, bez pomocné konstrukce, nebo na přípojnice do rozváděčů RST na příhradových nebo stožárových trafostanicích. 2. Svorky Vodotěsné izolované svorky SLIW jsou univerzální svorky vhodné pro kombinaci izolovaných Al a Cu vodičů. Svorky umožňují provádění prací pod napětím. Utahovací šroub svorky je opatřen trhací hlavou, tudíž jejich instalace na vodiče nevyžaduje momentový klíč. 64

65 Napěťová zkouška pro vodotěsné svorky je prováděna 6 kv/50 Hz/1 min. pod vodou. Svorky SLIW 15.1, SLIW 17.1 a SLIW 17.2 jsou určeny pro energetickou síť včetně napojení domovních přípojek, svorka SLIW 11.1 je svým odbočným průřezem vhodná pro rozvod veřejného osvětlení. 3. Vazy vodičů nn Druhy: a) montážní neboli provizorní vaz - vznikne volným přitažením jednoho závitu hliníkového vázacího drátu o průřezu 4 6 mm 2 kolem dříku izolátoru - slouží k upevnění vodičů pro účely vyrovnání a jejich regulace pro rovnoměrné napnutí a předepsané průhyby v souladu s montážními předpisy b) jednoduchý křížový vaz - používá se k upevnění vodičů mm 2 v nenámrazových oblastech (může být upraveno místními prováděcími technologiemi) - vznikne dvěma silně přitaženými závity kolem dříku izolátoru s jednoduchým křížem na vodiči a následnou bandáží kolem vodiče v délce cca 60 mm na každé straně vodiče vodiče se chrání proti poškození vibracemi ovinutím AL vibrační páskou 1x5 mm nemusí se používat pomocný příložný vodič k zajištění bandáže všechna bandážní vinutí se musí provádět ve směru lanění vodičů. c) dvojitý křížový vaz - používá se k upevnění vodičů mm 2 v nenámrazových oblastech (může být upraveno místními prováděcími technologiemi) - vznikne třemi silně přitaženými závity kolem dříku izolátoru s dvojitým křížem na vodiči a následnou bandáží kolem vodiče v délce cca 80 mm na každé straně vodiče vodiče se chrání proti poškození vibracemi ovinutím AL vibrační páskou 1x5 mm nemusí se používat pomocný příložný vodič k zajištění bandáže, je však doporučen všechna bandážní vinutí se musí provádět ve směru lanění vodičů - nepoužívá se v námrazových oblastech. d) třmenový vaz - používá se k upevnění vodičů mm 2 v námrazových oblastech (může být upraveno místními prováděcími technologiemi) - vznikne pomocí vložení ocelozinkového vytvarovaného třmenu o průřezu mm 2 okolo izolátoru se zahnutými konci dvěma silně přitaženými závity kolem dříku izolátoru s jednoduchým křížem na vodiči a následnou bandáží kolem vodiče v délce cca 100 mm na každé straně vodiče vodiče se chrání proti poškození vibracemi ovinutím AL vibrační páskou 1x5 mm používá se pomocný příložný vodič k zajištění bandáže všechna bandážní vinutí se musí provádět ve směru lanění vodičů. e) svorkové vazy - ze stejného materiálu jako je základní vodič se vytvoří třmen, který obepíná izolátor a připevní se jednou nebo dvěma proudovými svorkami podle průřezu použitých vodičů a podle typu námrazové oblasti - nejpevnější uchycení vodičů 65

66 f) páskové vazy - jsou tvořeny výliskem z kvalitních PVC hmot, které se jednou polovinou spojeného dvojkruží navléknou na izolátor, poté se vloží vodič a přetáhne se přes vrchní polovinu izolátor - používá se pro běžné upevnění vodičů - dlouhodobě však PVC materiál vlivem atmosférických vlivů stárne, ztrácí pevnost, a proto se jejich používání omezuje na krátkodobější používání - výhodou je rychlá montáž 4. Uzemnění - strojené zemniče páskové, deskové, drátové, tyčové - více v kapitole uzemnění Otázky 1. Jaké znáš druhy svorek pro vedení nn. 2. Jaké druhy vazů se používají pro vedení nn. 3. Vyjmenuj svodiče přepětí a druhy strojených zemničů. 7.6 Provedení přípojek, dimenzování a jištění Zákon č. 458/2000 Sb., v platném znění, o podmínkách podnikání a výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon), který nabyl účinnost dne 1. ledna 2001, stanovuje provozovateli distribuční soustavy v 25 odst. 11 (kromě dalšího) připojit k distribuční soustavě každého a umožnit distribuci každému, kdo o to požádá a splňuje podmínky připojení a obchodní podmínky stanovené Pravidly provozování distribuční soustavy, s výjimkou případu prokazatelného nedostatku kapacity zařízení pro distribuci nebo při ohrožení spolehlivého provozu distribuční soustavy. Prováděcím právním předpisem stanovující podmínky připojení výroben elektřiny, distribučních soustav a též odběrných míst zákazníků k elektrizační soustavě, včetně podílu nákladů spojených s připojením a se zajištěním požadovaného příkonu je vyhláška Energetického regulačního úřadu č. 51/2006 Sb., o podmínkách připojení k elektrizační soustavě v platném znění. Napájení elektrických instalací objektů je řešeno připojením k vedení příslušného provozovatele distribuční soustavy. U objektů charakteru bytových domů jde převážně o přímé připojení řešené kabelovým vedením (smyčkové případně koncové připojení). U objektů jiného charakteru (rodinné domky, rekreační objekty, menší průmyslové provozovny a další) bývá připojení odběrného elektrického zařízení odběratele k rozvodnému zařízení provozovatele příslušné distribuční soustavy řešeno pomocí elektrické přípojky nízkého napětí. 66

67 Základní ustanovení pro provedení elektrických přípojek Ve smyslu zákona č. 458/2000 Sb. 45 (energetický zákon, v platném znění) slouží elektrická přípojka nízkého napětí k připojení jedné nemovitosti, v případě souhlasu vlastníka přípojky a provozovatele distribuční soustavy lze připojit i více nemovitostí. Při připojení odběrného elektrického zařízení pomocí smyčky (smyčkové kabelové připojení) se nejedná o přípojku. Vlastníkem přípojky je ten, kdo uhradil náklady na její zřízení. Ve smyslu poslední novely energetického zákona provedené zákonem č. 158/2009 Sb. s platností od 4. července 2009 zřizuje elektrickou přípojku nízkého napětí ( 45 odst. 2) na své náklady: a) v zastavěném území podle zvláštního právního předpisu provozovatel distribuční soustavy b) mimo zastavěné území podle zvláštního právního předpisu, je-li její délka do 50 m včetně, provozovatel distribuční soustavy c) mimo zastavěné území podle zvláštního právního předpisu, je-li její délka nad 50 m, žadatel o připojení Ostatní elektrické přípojky zřizuje na své náklady žadatel o připojení. Vlastník elektrické přípojky je povinen zajistit její provoz, údržbu a opravy tak, aby se nestala příčinou ohrožení života a zdraví osob či poškození majetku. Pokud nemá majitel vlastní kvalifikované pracovníky pro tyto úkony, může písemně požádat provozovatele distribuční soustavy, který má dle zákona povinnost elektrickou přípojku za úplatu provozovat, udržovat a opravovat. 67

68 Elektrická přípojka nízkého napětí musí být zřízena a provozována v souladu se smlouvou a Pravidly provozování příslušné distribuční soustavy (PPDS), schválenými Energetickým regulačním úřadem. Tato pravidla v příloze 6 stanoví standardy připojení zařízení k distribuční soustavě. Českou technickou normou řešící navrhování, zřizování a rekonstrukce elektrických přípojek a stanovující podmínky pro připojení přípojek na rozvodné zařízení příslušného provozovatele je ČSN Elektrické přípojky, platná od , doplněná o Změnu 1 z května Stanovení počátku a konce elektrické přípojky Ze zákona č. 458/2000 Sb. a PPDS vyplývá, že elektrickou přípojkou se rozumí elektrické zařízení, které je určeno k připojení odběrných elektrických zařízení; začíná odbočením od rozvodného zařízení provozovatele distribuční soustavy směrem k zákazníkovi. Odbočením se rozumí odbočení od spínacích prvků nebo přípojnic v elektrické stanici, vychází-li přípojka z elektrické stanice. Mimo elektrické stanice začíná elektrická přípojka odbočením od venkovního nebo kabelového vedení distribuční soustavy. Druhy odbočení kabelových vedení a) odbočení v rozpojovací jistící skříni kabelového vedení v majetku provozovatele distribuční soustavy z jedné samostatné sady pojistek (sady jisticích prvků) b) odbočení z kabelového vedení provozovatele distribuční soustavy T-odbočkou (kabel je součástí zařízení dodavatele elektřiny, kabelová T-odbočka jakékoliv konstrukce je součástí přípojky). Dle zákona č. 458/2000 Sb., PPDS a ČSN končí elektrická přípojka nízkého napětí standardně v přípojkové skříni, není-li dohodnuto jinak. Tyto skříně hlavní domovní pojistková skříň (je-li přípojka provedena venkovním vedením) a hlavní domovní kabelová skříň (je-li přípojka provedena kabelovým vedením) jsou součástí přípojky. Umisťují se na objektu zákazníka (majitele nemovitosti) nebo na hranici či v blízkosti hranice jeho (této) nemovitosti, aby k ní byl umožněn přístup i bez přítomnosti zákazníka. Otázky 1. Vyjmenuj druhy přípojek nn. 2. Kde začíná a končí přípojky nn? 3. Jaké povinnosti má majitel přípojky? Svodiče přepětí a jejich zemnění Firma Tridelta Überspannungsableiter GmbH vyrábí a dodává bezjiskřišťové omezovače přepětí s varistory ZnO pro střídavé sítě vn i vvn až do 800 kv a také pro sítě stejnosměrné (např. pro drážní a městskou dopravu). Pro konstrukci omezovačů se používají izolátory porcelánové i kompozitní silikonové v mnoha variantách pro různé způsoby připojení a instalace. Zvláštním omezovačem jsou silikonové závěsné omezovače vvn na vedení. Jako příslušenství se dodávají diagnostické přístroje a počitadla přeskoků. 68

69 Omezovač přepětí pro VVN - jedním koncem je připojen na fázi, druhým koncem na uzemnění o hodnotě maximálně 10 Ω - použitý varistor je napěťově závislý odpor, který se zvyšováním napětí skokově snižuje svůj odpor, při zvýšení napětí cca o 2,5 násobku jmenovitého napětí se otevře a přepěťová vlna se v uzemnění přemění na tepelnou energii - nejjednodušší bleskojistka se nazývá jiskřiště (pro malou účinnost a nespolehlivost se používá jen omezeně) Otázky 1. Jaký je význam omezovačů přepětí? 2. Popiš provedení bleskojistek 3. Jaký význam a jakou hodnotu uzemnění mají bleskojistky? 7.8 Veřejné osvětlení, způsob provedení, jištění a ovládání Veřejné osvětlení (někdy označované zkratkou VO) Osvětlení pražských ulic - osvětlení ulic, silnic nebo jiných veřejných prostranství. - veřejně prospěšná služba - zařízení veřejného osvětlení je podle zákona o pozemních komunikacích příslušenstvím pozemních komunikací a vlastní je obec nebo správce komunikace - mimo pozemní komunikace, například v uzavřených areálech (nemocnice, školy, závody), v budovách nebo na železničních stanicích, zřizuje a vlastní osvětlení obvykle vlastník nebo provozovatel pozemku nebo objektu - osvětlovací soustava zahrnuje svítidla, podpěrné a nosné prvky, elektrický rozvod, rozvaděče a ovládací systém. Zajímavost - nepovinné Veřejné osvětlení měla již mnohá antická města. Po jejich vzoru převzala tento výdobytek i velká města islámského středověku a později též některá evropská města. Osvětlení zprvu zajišťovaly hořící pochodně, pravidelně rozžíhané ohně v železných klecích a na pánvích nebo olejové lampy, jejichž pozdější zdokonalenou podobou byly argandské lampy. V době rozvoje moderních měst v 19. století bylo zaváděno plynové osvětlení, zpravidla na sloupech. Plynové lampy se obvykle spouštěly (rozsvěcely) a zhášely zásahem lampáře s dlouhou tyčí, který večer i ráno obcházel město. Postava lampáře patří nejen ke staré Praze, ale je zobrazena i v Exupéryho knize Malý Princ. Ani v době, kdy již byly do ulic zaváděny obloukové lampy, se plynárenská lobby nevzdávala. V roce 1882 plynárna v Hannoveru při příležitosti sjezdu plynárenských a vodárenských odborníků 69

70 instalovala nové Siemensovy regenerativní hořáky v Palmgarte. V jiné části města již bylo instalováno osm Křižíkových obloukovek. Podle soudobého tisku dopadlo srovnání pro obloukové lampy dobře. Používaly se také lihové lampy, například v západočeském městě Plasy byla roku 1906 zahájena výstavba veřejného osvětlení lihovými lampami. Po roce 1920 bylo postupně nahrazováno elektrickým. Ve 21. století se z důvodu posílení historické a romantické atmosféry obnovuje nebo udržuje plynové osvětlení v historických částech Londýna, Strassbourgu, Dublinu i Prahy. Renovované plynové lampy se již rozsvěcejí samočinně bez zásahu lampáře. Obloukové lampy Poté, co Pavel Nikolajevič Jabločkov (v Ottově encyklopedii uvedený jako Pavel G. Jabločkov) vynalezl a František Křižík zdokonalil obloukovou lampu, elektrické osvětlení rychle vytlačovalo plynové. Takzvaná Jabločkovova neboli ruská svíčka měla udělen patent roku 1876, v roce 1878 ji Jabločkov předvedl na Světové výstavě v Paříži. Křižík si svou první inovaci nechal patentovat roku V Paříži byla založena zvláštní společnost Societé génerale d Electricité, Procédes Jablochkoff k zužitkování vynálezu Jabločkova a elektrickým osvětlením osvětlila pařížskou avenue de l Opera, zatímco rovnoběžná Rue du 4. Septembre byla pro srovnání osvětlena plynem. Vyhodnocení ekonomie provozu ukázalo, že elektrické osvětlení bylo asi 6 dražší než osvětlení plynové. Když chtěl Jabločkov získat obloukové lampy pro osvětlování v Rusku, musel celou společnost odkoupit zpět za jeden milion franků. V roce 1882 dostal Křižík na Mezinárodní elektrotechnické výstavě v Paříži za obloukovou lampu zlatou medaili. Téhož roku osvětlil obloukovkami Hybernskou ulici v Praze. Povinná látka Moderní veřejné osvětlení V současné době má většina obcí své veřejné osvětlení, ve městech většinou souvislé. Silnice a dálnice mimo zastavěnou část obce se v České republice obvykle neosvěcují. Typy světelných zdrojů 1. vysokotlaká sodíková výbojka - nejrozšířenějším světelný zdroj pro veřejné osvětlení v ČR - výhody: vysoká světelná účinnost (70-130lm/W) přijatelná cena vysoká životnost (16 000h) malé rozměry (usnadňují konstrukci svítidla) - nevýhody: typická žlutooranžová barva světla špatné podání barev 70

71 2. halogenidová výbojka - výhody: kvalitní bílé světlo - nevýhody: nižší světelná účinnost (80-90lm/W) kratší životnost vyšší cena 3. rtuťová výbojka - v minulosti oblíbená - nižší světelná účinnost (40-60lm/W) - nižší životnost - o málo lepší podání barev - typické modrozelené světlo 4. ostatní světelné zdroje - v ČR poměrně málo - sodíkové nízkotlaké výbojky a kompaktní zářivky - LED, u nichž zatím většímu rozšíření brání jejich cena, která se však s technologickým vývojem postupně snižuje Osvětlení se obvykle rozsvěcí na podnět naprogramovaného časového spínače, případné světelného čidla. Příkon se při zapínání zvyšuje pozvolna a dílčí oblasti se z jednotlivých zapínacích bodů zapínají postupně, aby nedošlo k okamžitému přetížení elektrické sítě. Někdy jsou instalovány i regulátory příkonu a tím intenzity osvětlení (stmívače), ale kvůli úsporám jsou obvykle nastaveny na nižší hodnoty stále a nastavení není přizpůsobováno intenzitě dopravy. Upevnění svítidel, stožáry Pojistky lampy veřejného osvětlení Některé sloupy jsou i dvojramenné nebo víceramenné. Části stožáru 1. dřík - u novějších stožárů nemívá kruhový průřez, ale mnohoúhelníkový (hraněné stožáry). 2. obvykle výložník nebo nástavec, některé sloupy jsou i 3. patice - v dolní části - v ní umístěny elektrické rozvody a pojistky - litinové kryty patic z druhé poloviny 20. století se, podobně jako mříže kanálových vpustí, stávaly oblíbeným artiklem zlodějů, kteří z nich vytvářeli druhotné suroviny byly koncem 20. století nahrazovány plastovými - podle novějších bezpečnostních norem se již patice s elektrickými rozvody neumisťuje u země, ale obvykle bývají rozvody (přístup k elektrické výzbroji) umístěny v otevírací dutině stožáru v určité výšce nad zemí, například město Brno požaduje výšku dolního okraje otvoru 0,6 0,7 metru nad zemí. 71

72 Obvyklé je také upevňování svítidel na převěsy nad komunikací nebo upevňování výložníků na budovy. Elektrická výzbroj světelného místa pak bývá umístěna v připojovací skříni na přilehlé budově. Napájecí rozvody 1. rozvaděč zapínacího místa - dálkově nebo místně ovládaný rozváděč s vlastním přívodem elektrické energie a samostatným měřením spotřeby 2. v nové výstavbě a při rekonstrukcích se dnes používají téměř výhradně měděné kabely. Dříve se používaly kabely s hliníkovým jádrem Prostřednictvím napájecí sítě veřejného osvětlení bývají někdy připojeny i světelné dopravní značky, osvětlení označníků zastávek, světelné výstražné majáčky na dopravních ostrůvcích, osvětlení zastávkových přístřešků, reklamní zařízení, prodejní automaty, veřejné hodiny a podobně. Světelné znečištění Světelným znečištěním se podle Zákona o ochraně ovzduší (86/2002 Sb.) rozumí viditelné záření umělých zdrojů světla, které může obtěžovat osoby nebo zvířata, způsobovat jim zdravotní újmu nebo narušovat některé činnosti a vychází z umístění těchto zdrojů ve vnějším ovzduší nebo ze zdrojů světla, jejichž záření je do vnějšího ovzduší účelově směrováno. Hlavním uváděným důvodem ochrany bývá umožnit astronomická pozorování, noční osvětlení odrážející se od oblačnosti také narušuje denní režim a orientaci některých druhů živočichů. Podle RNDr. Jana Hollana ze Sekce pro temné nebe České astronomické společnosti světelné znečištění ohrožuje bezpečnost řidičů a chodců, ruší spánek obyvatel, okrádá všechny (zvláště děti) o krásu nočního nebe, zabíjí hmyz a ptáky, decimuje živočichy aktivní v noci. Současně je projevem největšího plýtvání elektřinou, se kterým se lze běžně setkat Podle původního návrhu měl Zákon o ochraně ovzduší a jeho prováděcí vyhláška velmi striktně zakazovat jakákoliv svítidla, která by vyzařovala směrem nahoru (do horní poloviny prostoru). Nakonec v zákoně ve vztahu ke světelnému znečištění zůstalo jen právo obcí regulovat vyhláškou promítání světelných reklam a efektů na oblohu. Otázky 1. Co si pamatuješ z historie veřejného osvětlení? 2. Jak je provedeno veřejné osvětlení v současnosti, jaké znáš jeho, světelné zdroje a jak se ovládá? 3. Co je světelné znečištění a jaký je jeho vliv na prostředí? Vyjmenuj způsoby jeho odstranění. 7.9 BP Příkaz B Je souhrn technickoorganizačních opatření k zajištění bezpečnosti práce na zařízení VN, VVN, ZVN a na zařízení NN, která jsou v blízkosti nebo souběhu těchto zařízení. Platí 1 den, (24 hodin), ale v případě, že se jedná o práce stejného charakteru a na stejném zařízení, může být zvláštní přílohou prodloužen až na jeden týden. Ostatní údaje viz vzor tiskopisu: 72

73 Razítko organizace PŘÍKAZ "B" číslo:... pro vedoucího práce (nebo pro dozor):... s četou... pracovníků, aby dne... od:... h. do:...h. pracovali Pro zabezpečení pracoviště se vypne a zajistí:... Pracoviště zajistí: Pod napětím zůstává : Příkaz "B" vydal osobně (telefonicky, radiofonicky, poslem) dne:...v:...h. Podpis :... Poř.č. Místo Úkon Čas Vykonal manipulace 73

74 Místo a počet uzemnění a zkratovaní, umístění zábran, bezpečnostních tabulek a pod.: Další bezpečnostní opatření: Zabezpečené pracoviště a příkaz "B" převzal: vedoucí práce:... dozor:... Potvrzujeme podpisy, že jsme byli před začátkem práce seznámeni s postupem při práci, se zabezpečením pracoviště a se zařízením, které je pod napětím: Práce ukončená dne...v...h Podpis vedoucího práce... Odjištění pracoviště vykonal dne...v...h Podpis... Práce přerušená dne...v...h Zabezpečení pracoviště podle příkazu "B" zkontroloval vedoucí práce dne...v...h Podpis... Potvrzujeme podpisy, že před pokračováním práce jsme byli o stavu pracoviště poučení... 74

75 Otázky 1. Kdy se vydává B příkaz, co je jeho obsahem? 2. Kdo smí B příkaz vydat, jakým způsobem je předáván? 3. Jaká je doba jeho platnosti, jaké jsou možnosti a podmínky její prodloužení platnosti? 75

76 8 TRANSFORMAČNÍ STANICE 8.1 Stožárové a vnitřní transformační stanice + AJ 1. Stožárové TS umístění: a) na stožárech vedení VN pro napájení menších objektů hájenky, osamělé objekty atd. b) samostatně umístěnými stožáry. uspořádání: - podle výkonů, velikosti a hmotnosti samotného transformátoru, aby byla zajištěna požadovaná mechanická pevnost pro uložení samostatného transformátoru, rozvaděče a celkové výstroje 1. jednosloupové 2. dvojsloupové 3. třísloupcové 4. čtyřsloupové použití: - kde nevadí jejich neestetičnost a přívod venkovním vedením VN výhoda: - nízké pořizovací náklady. 2. Vnitřní TS kiosková - krytá TS s kabelovým přívodem VN a s kabelovými vývody nn - výhody: - možnost umístění do obytných prostorů bez rušivých vlivů venkovního viditelného vedení - výhodná pořizovací cena - chráněna před povětrnostními vlivy - menší nároky na údržbu nevýhody: - nehodí se do historických částí měst (pro svoji unifikaci by mohla působit rušivě 76

77 3. Kiosková trafostanice - mohou být projektovány, aby zapadly do daného prostředí elegantní, ale výrazně dražší Otázky 1. Jaký je význam a provedení stožárových trafostanic? 2. Proč se používají tzv. kioskové trafostanice a co je jejich nevýhodou? 3. Co víš o použití trafostanic v historických oblastech? 8.2 Bezpečnost práce, ochrana před nebezpečným dotykem Působení elektrického proudu na lidský organizmus Lidské tělo obsahuje velké množství vody, přesto klade průchodu elektrického proudu určitý odpor. Velikost odporu závisí na cestě, kudy proud prochází. Měřením bylo zjištěno, že lidské tělo klade v normálním prostředí odpor asi 2 kω. Uvedená hodnota je průměrná, protože každý jedinec je jiný. Z toho je patrné, že více ohroženi elektrickým proudem jsou lidé se sklonem k pocení nebo s jemnou pokožkou (ženy, děti). Vezmeme-li průměrnou reakci muže za 100 %, pak ženy reagují při 66 % hodnoty proudu, děti při 50 %. Kromě individuálních vlastností člověka bude při úrazu elektrickým proudem záležet na druhu proudu. Střídavý proud je z hlediska úrazu horší než proud stejnosměrný, nejnepříznivější je střídavý proud o kmitočtu do 500 Hz. Se zvyšováním kmitočtu nad Hz jsou účinky elektrického proudu na lidský organizmus méně nepříznivé a při frekvenci nad Hz se pronikavě snižují. Na mechanizmus úrazu střídavým elektrickým proudem o kmitočtu 50 Hz má vliv velikost proudu, který člověkem projde. 77

78 Ochrany před ND K základním normám řešícím bezpečnost elektrických zařízení patří ČSN EN ed. 2 - "Ochrana před úrazem elektrickým proudem". Tato norma definuje základní terminologii, na kterou se odvolávají další normy. Její základní myšlenkou je, že "ochrana musí být splněna jak za normálních - bezporuchových podmínek provozu zařízení, tak i za podmínek jedné poruchy". Základní bezpečnostní normou pro použití elektrických zařízení v běžných domácích rozvodech je ČSN ed. 2 - "Elektrotechnické předpisy - Elektrická zařízení - Část 4: Bezpečnost - Kapitola 41: Ochrana před úrazem elektrickým proudem". Tato norma je překladem mezinárodního standardu IEC (Protection against electric shock). Kvalifikační požadavky na osoby obsluhující, provozující, instalující, revidující a projektující elektrická zařízení u nás stanovuje "Vyhláška 50/1978 Sb. Českého úřadu bezpečnosti práce a Českého báňského úřadu ze dne 19. května 1978 o odborné způsobilosti v elektrotechnice". Hlavní dělení ochran 1. preventivní a) bezpečné napětí b) galvanické oddělení obvodů (vytvoření virtuální země např. pomocí oddělovacího transformátoru) c) ochrana překážkou (umístění do uzavřené rozvodny, oddělení plotem apod.) d) bezpečná poloha (např. umístěním na stožár) 2. poruchová = ochrany fungující v poruchovém nebo nebezpečném stavu zařízení (s prioritou ochrany uživatel či obsluha, a poté samotné zařízení a majetek) a) jističe b) pojistky c) proudové chrániče d) přepěťové ochrany e) odpojovače f) odpínače Ochrana proti přímému a nepřímému dotyku Ochrana malým napětím (dle ČSN ) SELV - neuzemněné obvody PELV - uzemněné obvody Ochrana omezením náboje Ochrana proti zasažení elektrickým proudem za normálních podmínek (ochrana proti přímému dotyku) ochrana pomocí izolace částí pod napětím ochrana pomocí zakrytí nebo zapouzdření ochrana pomocí zábrany ochrana pomocí bezpečné vzdálenosti 78

79 Ochrana proti zasažení elektrickým proudem za normálních podmínek (ochrana proti přímému dotyku) ochrana pomocí izolace částí pod napětím ochrana pomocí zakrytí nebo zapouzdření ochrana pomocí zábrany ochrana pomocí bezpečné vzdálenosti Doplňkovou ochranou je použití proudového chrániče (RCD - Residual protective device, neboli diferenciální proudová ochrana). V současnosti je pro běžné domácí rozvody použití proudového chrániče podle normy "ČSN ed. 2" povinné pro všechny obvody nad 10A. Ochrana proti zasažení elektrickým proudem při poruše (ochrana proti nepřímému dotyku nebo též nouzová ochrana) ochrana pomocí automatického odpojení od sítě - v síti TN - v síti TT - v síti IT ochrana pomocí vyrovnání potenciálů ochrana pomocí ochranné izolace ochrana pomocí nevodivého povrchu místnosti (izolační koberce a podložky) ochrana pomocí neuzemněného místního vyrovnání potenciálu (například pojízdné lávky na vedeních velmi vysokého napětí, nebo odizolované plošiny na servisních vlacích českých drah) ochrana pomocí oddělení obvodů Terminologie ochrany Druhy ochran 1. základní základní izolace, přepážky a kryty, zábrany, ochrana polohou, omezení napětí, omezení ustáleného dotykového proudu 2. ochrana při poruše přídavná izolace, ochranné pospojování, ochranné stínění, samočinné odpojení od zdroje, jednoduché oddělení (obvodů), nevodivé okolí 3. zvýšená ochrana - zesílená izolace, ochranné oddělení obvodů, zdroj omezeného proudu, ochranná impedance 4. doplňková ochrana zvýšená ochrana Úraz elektrickým proudem může být způsoben proudem protékajícím postiženým tělem nebo důsledkem jiných nežádoucích účinků elektrického proudu, elektrického nebo elektromagnetického pole. Na velikost nebezpečí a následky úrazu má i přímý dopad působení vnějších vlivů, které je základem pro rozdělení prostředí. Otázky 1. Jaké kvalifikační požadavky jsou kladeny na osoby obsluhující, provozující, instalující, revidující a projektující elektrická zařízení u nás? 2. Jak působí elektrický proud na lidský organizmus? 3. Vysvětli pojem ochrana pomocí oddělení obvodů. 79

80 9 ELEKTRICKÁ TRAKCE 9.1 Závislá a nezávislá trakce + NJ Výstavní vláček Siemens (1879) Elektrická trakce = elektrický pohon drážních vozidel, zejména vlaků, tramvají, podzemní nebo trolejbusové dráhy druhy: a) nezávislá vozidlo si veze zdroj energie b) závislá - vnější vedení proudu c) kombinovaná trakce, například dieselelektrická, kde si vozidlo vyrábí proud spalovacím motorem a generátorem výhody: - menší znečištění a hluk - vyšší energetická účinnost - nižší provozní náklady nevýhody: - omezená kapacita - velký objem akumulátorů - u závislé trakce náklady na elektrické vedení Od roku 1837 (Robert Davidson, Aberdeen) vzniklo několik modelů a experimentů s nezávislou trakcí, poháněnou galvanickými články, které neměly praktický význam. První elektrický vlak se závislou trakcí předvedl Werner von Siemens na výstavě v Berlíně roku K přívodu proudu využil třetí, izolovanou kolej. Roku 1881 na výstavě v Paříži předvedl podobnou dráhu s vrchním vedením ve tvaru proříznuté trubky, v níž klouzal sběrač proudu. Roku 1883 byla v Mödlingu u Vídně otevřena první tramvajová trať s vrchním vedením. O další rozvoj se zasloužil zejména Frank J. Sprague, vynálezce sběrací kladky, který roku 1888 otevřel tramvajovou síť v Richmondu (Virginia). Tramvajové sítě se pak v USA rychle rozšířily, kdežto elektrifikace dálkových tratí probíhala pomaleji. Otázky 1. Co víš z historie elektrické trakce? 2. Jak dělíme elektrické trakce? 3. Jaké jsou výhody a nevýhody jednotlivých druhů elektrických trakcí? 80

81 9.2 Proudové a napěťové soustavy Do roku 1963 byla vozidla napájena stejnosměrně - tzv. Křižíkova napájecí soustava, později se začíná přecházet na střídavé napájení. Druhy proudových a napěťových soustav a) stejnosměrná (Křižíkova soustava) 250 V - podzemní dráhy 600 V - tramvaje, trolejbusy (např. v Plzni nebo Opavě) 750 V - pozdější trolejbusové vedení, metro (na 600V i 750V se používají stejné trolejbusové vozy) 1500 V - v Holandsku, část Francie 3000 V - Itálie, Polsko, Belgie, část ČR, část zemí bývalého SSSR b) střídavé 15 kv, 16 a 2/3 Hz - v Německu, Rakousku, Švýcarsku, Švédsku, Norsku 25 kv, 50Hz - novější; část Francie, Maďarsko, Indie, Pákistán, část ČR, část Slovenska 25 kv, 60Hz - v Japonsku Elektrická trakce se prosadila nejprve tam, kde kouř a hluk parních lokomotiv nejvíce vadil: ve městech (tramvaje), v tunelech podzemních drah a v dolech. V Londýně byla první trať metra s elektrickým pohonem otevřena roku Elektrická trakce také umožnila stavět tunely ve větší hloubce, protože nepotřebovaly větrání. V některých městech se k parním vlakům na předměstí připojila elektrická lokomotiva (často akumulátorová), která soupravu dovedla na hlavní nádraží. Pokusy se střídavým napájením začaly roku 1892 v Berlíně (Siemens), průkopníkem se stal maďarský inženýr Kálmán Kandó, hlavní konstruktér firmy Ganz v Budapešti. Kandó zdokonalil třífázový motor a stavěl železnice se dvěma trolejemi, třetí fázi přiváděly koleje. V jiném uspořádání se trolejí přiváděl jednofázový proud, který se rotačním měničem ve stroji převáděl na třífázový. Protože tehdy nebyly k dispozici dobré usměrňovače, bylo výhodné snížit frekvenci proudu, který pak mohl pohánět stejnosměrný motor. Tak vznikla společná norma 15 kv při 16,7 Hz z roku 1913, která se dodnes používá například v Německu, Rakousku a skandinávských zemích. S vynálezem křemíkových usměrňovačů a výkonových polovodičů se konstrukce střídavých pohonů velmi usnadnila a vznikla norma 25 kv při 50 Hz. První pokusnou trolejbusovou trať představila firma Siemens v Berlíně roku Vůz byl napájen dvojí trolejí, po níž za sebou na kabelu táhl vozík se sběrači proudu (systém Schiemann). První pravidelný provoz byl zahájen v Paříži roku 1900; sběrací vozík po trolejích poháněl samostatný motorek (systém Lombard-Gérin). Po řadě zdokonalení se trolejbusový provoz s dvojitým tyčovým sběračem rozvinul zejména ve Velké Británii (Londýn 1908) a v meziválečné době i v dalších zemích. Vrcholu dosáhly trolejbusy v 50. a 60. letech, po desetiletích útlumu zažívají ve střední Evropě aj. určité oživení. Otázky 1. Jaké jsou napěťové hladiny ss soustavy a kdy se používá? 2. Jaké jsou napěťové hladiny střídavé soustavy a kdy se používá? 3. Proč snižujeme kmitočet u střídavé soustavy a na kolik Hz? 81

82 9.3 Napájecí stanice a měnírny První elektrickou tramvajovou trať v Česku postavil 1891 František Křižík z Letné na Výstaviště v Praze. Měla vrchní vedení s kladkou a používala stejnosměrný proud, stejně jako první železniční trať s elektrickou trakcí mezi Táborem a Bechyní, otevřená Hromadná elektrifikace tratí ČSD začala až v polovině 50. let, nejprve ve stejnosměrné soustavě 3 kv. První trať na střídavý proud 25 kv (Kutná Hora - Havlíčkův Brod) byla otevřena roku 1965 Trolejbusy jezdí v řadě českých měst (Brno, České Budějovice, Hradec Králové, Pardubice, Plzeň, Ostrava aj.), od 30. do 60. let 20. století jezdily i v Praze. Stejně jako tramvaje trolejbusy obvykle používají napájecí soustavu 0,6 kv stejnosměrných, Pražské metro pak 0,75 kv stejnosměrných. Elektrická trakce má řadu výhod, zejména provoz bez zplodin, menší hluk a vysokou energetickou účinnost. Oproti parní trakci je také provozně pružnější, protože odpadají dlouhé časy na přípravu lokomotivy, a umožňuje vyšší rychlosti, protože nemá kmitající součásti (písty, táhla). Velmi snadno se řídí, takže umožňuje dálkové řízení a rozsáhlou automatizaci. Otázky 1. Jaké je napětí ve ss tratí ČSD? 2. Jaké je napětí ve stř. tratí ČSD? 3. Jaký je rozdíl mezi napájecí stanicí a měnírnou? 9.4 Trolejová vedení + NJ Vrchní vedení švýcarských drah s napínacím zařízením Moderní polopantograf Průřez troleje Nejdůležitější částí závislé trakce je trolejové vedení, kde se proud přivádí zvenčí stabilním vedením. Vedení může být nadzemní (trolej), pozemní (kolej). 82

83 Nejčastější jsou systémy s vrchním vedením, jednou nebo dvěma trolejemi v bezpečné výšce kolem 4 m nad zemí. Trolej je tvořena silným měděným drátem zvláštního "osmičkového" průřezu, zavěšeným na sloupech. Úseky troleje v max. délce asi m se musí napínat závažím a kladkami. U tramvajových vedení jsou závěsy troleje častější, kdežto u železničních vedení je trolej zavěšena na podélném nosném lanu a sloupy jsou ve vzdálenosti m. Další problém závislé trakce jsou sběrače proudu. Původní rámové sběrače nahradily Spragueovy odpružené sběrací tyče s kladkou nebo smykovou botkou. Novější vývoj se ale vrací k odpruženým pantografům a polopantografům, které jsou spolehlivější a vyhovují i pro nejvyšší rychlosti. Otázky 1. Jakým způsobem jsou provedena trolejová vedení ohledně napnutí troleje? 2. Jakým způsobem jsou provedena trolejová vedení ohledně tvaru a zavěšení vodičů? 3. Vyjmenuj druhy sběračů proudu. 83

84 10 KABELOVÉ SILOVÉ ROZVODY 10.1 Způsoby kladení kabelů, manipulace s nimi Pokládka kabelů Výstavba dálkových kabelových tratí je velmi nákladnou záležitostí, a proto její výstavba musí být prováděna uvážlivě v souladu s perspektivní výstavbou místní sítě. Na výstavbě se podílejí tři základní složky: a) investor b) projekční organizace c) prováděcí podnik Investor - zajišťuje veškeré technickoadministrativní práce související s výstavbou - zajišťuje vypracování projektu v projektových ústavech - schvaluje a proplácí hotový projekt - zadává výstavbu prováděcímu podniku - kontroluje průběh výstavby - přejímá dokončené investiční práce, které byly objednány u výkonných organizací Projekční organizace - vypracuje podle požadavků investora projekt včetně ekonomického rozboru - provádí případné opravy a změny během výstavby Prováděcí podnik - provádí výstavbu dálkové kabelové trati (pokládku, montáž a měření kabelu) na základě vypracovaného projektu - zajišťuje materiál potřebný pro výstavbu trati Výstavba kabelové trati Pokládka kabelů se provádí podle technologického postupu prací, který je vypracován podle schváleného projektu. V zásadě se výstavba dělí na tyto pracovní postupy: a) zřízení stanoviště, zajištění materiálu, nářadí a pomůcek b) výkop rýhy - ručním způsobem nebo pomocí mechanizace c) uložení kabelu do rýhy a montážní práce d) zaknihování kabelu do kabelových plánů (zmapování) e) provedení ochrany kabelu f) zasypání výkopu, úprava povrchu Zřízení stanoviště, zajištění materiálu, nářadí a pomůcek Pro výstavbu je potřeba zajistit materiál: např. kabel, písek, cihly, ochranné fólie, betonové žlaby, roury, asfalt, pupinační skříně, kabelové spojky, atd. Je také nezbytně nutné vyznačit místa, v kterých 84

85 se bude kabel křižovat s jinými kabelovými trasami (sdělovací a silnoproudé), s vodovodními řády a s plynovodem. Výkop rýhy Hloubka výkopu se řídí jakostí zeminy a prostředím, kterým kabel prochází. Průměrná hloubka výkopu se pohybuje v rozmezí 0,7 až 0,8 m. při menších hloubkách, např. se skalnatým podkladem, musí být kabel chráněn žlaby, rourami nebo tvárnicemi. Při podchodu komunikací, potoků, železničních těles nebo při výkopu rýhy v polích se musí hloubka rýhy zvětšit na 1,2m i více. Hloubku výkopu v jednotlivých úsecích tratě určuje projektová dokumentace. Uložení kabelu do rýhy a montážní práce Před položením kabelu se musí upravit dno rýhy. Dno musí být bez ostrých kamenů a vysypané pískem ve vrstvě nejméně 3 cm, aby se kabel o kameny nepromačkal. V místech křižování kabelů nebo souběhu se silovým kabelem musí být uložení provedeno v betonových žlabech a při pokládce je nutno se řídit příslušnými předpisy. Pokládka kabelu se provádí z kabelového bubnu ručním odvíjením kabelu a protahováním rýhou. Buben s kabelem se umístí na speciální podvozek, se kterým se pojíždí podél rýhy a ručně se řídí odvíjení z bubnu a pokládka. Doprava a veškerá manipulace s kabelovými bubny se musí provádět pozorně a opatrně při zachování všech bezpečnostních předpisů. V dobrých půdních podmínkách se pro pokládky kabelu používá kladeč. Je to stroj, který provádí strojní výkop současně s pokládkou kabelu a záhrnem rýhy. Výhodou tohoto stroje je vysoká produktivita práce. Kabely se dodávají z výroby v délkách, které jsou vyznačeny na bubnech. Délka kabelu je určena pro výrobu projektovou dokumentací. V té je také vyznačeno, jak se má v průběhu pokládky a montáže postupovat a jakého způsobu pro vyrovnání kabelu použít, aby se docílilo předepsané kapacitní nerovnováhy na kabelu. Při zapojování kabelů se postupuje podle výpočtů a naměřených hodnot. Montáž se provádí podle připraveného montážního schématu, kde se jednotlivé žíly ve čtyřkách spojují buď rovně, nebo křížem tak, aby se vzájemně vyvážily. Zapojování kabelů provádí montážní četa, která je sestavena z : a) vedoucího měřícího technika b) měřícího technika c) montéra - řidiče d) předních montérů e) pomocných montérů f) pomocných dělníků (kopáčů) Zaknihování kabelu do kabelových plánů (zmapování) Průběh trasy musí být zanesen do kabelových map. Na nich musí být vyznačeny kabelové délky jednotlivých úseků a křižování a ostatními podzemními a nadzemními i technickými řády. 85

86 Provedení ochrany kabelu Jestliže kabel není vložen do kabelového žlabu, používá se pro zakrytí vrstva pálených cihel. V nezastavěných prostorech, kde je kabel uložen v dostatečné hloubce se cihly nedávají. Způsob kabelové ochrany je určen projektovou dokumentací. Zasypání výkopu, úprava povrchu Poslední operací je zaházení kabelové rýhy a úprava okolí. Rýha se zahazuje po vrstvách, které se řádně upěchují. Asi 20 cm nad kabel se pokládá barevné fólie, upozorňující na kabel. Ochrana proti mechanickému poškození Kabel se vkládá do půdy, ve které je podkladní vrstvou písek. Na kabel se dávají cihly a barevná fólie, (která informuje o typu vedení, které je zde uloženo). Technické sítě uložené v zemi musí být označeny výstražnými fóliemi, a to v těchto barvách: a) sdělovací kabely - oranžová b) silnoproudé kabely - červená c) železniční zabezpečovací a sdělovací kabely - modrá d) plynovody (z plastické hmoty) - žlutá e) tepelné sítě - zelená Ochrana proti korozi 1. Neelektrická koroze - může vzniknout: a) v důsledku nekvalitní výroby olověného pláště kabelu (nestejnorodá struktura) b) působením agresivních zemin kyselé nebo alkalické povahy c) rozdílným provzdušněním půdy 2. Elektrická koroze - vzniká: a) průchodem kabelu různými geologickými vrstvami s rozpuštěnými chemickými látkami představující elektrolyt b) elektrickým proudem procházejícím zemí (tzv. bludné proudy) - zdrojem bludných proudů jsou velká elektrotechnická střediska (železnice, tramvajová nebo trolejbusová doprava), využívající ke své činnosti stejnosměrného elektrického proudu Pro zmenšení postupu různých druhů koroze je potřeba znát rozsah a rychlost vzniku a působení koroze. Nebezpečí koroze je dáno agresivitou půdy, ve které je kabel uložen (vápnitá půda, půdy s vysokým obsahem dusíku, bažiny, rašeliniště, organické produkty). 86

87 Otázky 1. Jaký je postup před zahájením kabelových prací? 2. Jaké hloubky pro uložení kabelů musí být vykopány? 3. Vysvětli technologický postup při ukládání kabelů 10.2 Druhy a provedení kabelů NOVÉ BAREVNÉ ZNAČENÍ KABELŮ HD 308 S2 / ČSN Platné od 1. dubna 2006 (po dohodě od 1. července 2005) Kabely pro pevné uložení Šňůry a ohebné kabely -J (se žz) -O (bez žz) G (se žz) X (bez žz) 2žilové 3žilové 2žilové 3žilové 4žilové 4žilové 5žilové 5žilové mnohožilové směrová číslované číslované Barevné značení vodičů v trakčních soustavách Vodiče, nebo Trakční soustava stejnosměrná přípojnice Holé vodiče trolej má kladný pól (+), kolej má záporný pól (-) kladný pól tmavě červený tmavě červený záporný pól tmavě modrý tmavě modrý Střední vodič Ochranný vodič Trakční soustava střídavá světle modrý zelenožlutý zelenožlutý zelenožlutý Otázky 1. Uveďte barvy vodičů kabelu NN. 2. Jak se písemně a číselně označuje třížílový kabel s ochranným vodičem? 3. Jak se písemně a číselně označuje třížílový kabel bez ochranného vodiče? 87

88 Kabel 10.3 Konstrukce a použití kabelu = soustava dvou nebo více elektrických nebo optických vodičů spojených společným pláštěm. Jednotlivé vodiče (žíly) elektrického kabelu a) z plného drátu b) laněné, složené z tenkých drátků = licna Žíly silnoproudých kabelů jsou od průřezu 25 mm 2 složené z jednotlivých tenčích drátů. Žíly je tak možné zformovat a dosáhnout kruhového průřezu výsledného kabelu. Mluvíme potom o sektorovaném vodiči. Kabel nemusí obsahovat jen elektrické vodiče, ale i například optické vlákno nebo několik koaxiálních kabelů. Kabely jsou nejčastěji používané k přenosu a) elektrické energie b) optických signálů Nejzákladnější rozdělení elektrických kabelů a) na silové - pro rozvod elektrické energie b) slaboproudé: datové, sdělovací, ovládací Základní materiále pro jádra elektrických kabelů a) elektrovodná měď b) hliník - nižší vodivost pro stejné proudy musí mít větší průměr, ale přesto je výsledný kabel lehčí než měděný ideální pro závěsná vedení, kdy bývá doplněn vpleteným ocelovým nosným prvkem Materiál pro výrobu izolace a plášťů kabelů a) měkčené PVC b) silikon c) polyetylen d) EPR, HEPR, HFFR aj. Kabely podle způsobu užití a) pro pevné uložení b) pro pohyblivé přívody Mohou být spirálově zkroucené (jako telefonní šňůra), jednotlivé vodiče mohou být zkrouceny do tvaru šroubovice (tzv. kroucená dvojlinka) apod. Existují kabely pro vysoké teploty se silikonovou izolací i kabely nehořlavé, které si uchovávají funkčnost po určitou dobu i v ohni. Sdělovací kabely jsou často stíněné, aby vyhověly požadavkům na EMC. Izolované vodiče jsou nejdříve společně 88

89 obaleny vodivou fólií nebo pletivem, potom teprve společným izolačním pláštěm. U datových kabelů (STP) může být stíněna každá dvojice vodičů a potom ještě celý kabel. Typy kabelů 1. elektrický silový kabel a) kabel pro pevné uložení do stěn b) do elektroinstalačních kanálů, žlabů, lišt c) lehká šňůra pro pohyblivé přívody domácích spotřebičů a malých strojů d) těžká šňůra pro přívody velkých strojů a mobilních rozvaděčů e) závěsný kabel - ve společném plášti s elektrickými vodiči je navíc zalisováno ocelové lanko, za které může být kabel zavěšen mezi opěrami 2. komunikační kabel (elektrický slaboproudý kabel) a) koaxiální kabel b) kroucená dvojlinka c) stíněný kabel d) datový kabel 3. optický kabel Otázky 1. Z čeho se skládá kabel, jaké je jeho použití a z čeho je vyroben? 2. Jak dělíme kabely? 3. Co víš o speciálních kabelech? 10.4 Kabelové soubory a armatury Kabelové soubory armatury patří mezi příslušenství kabelových vedení. Dělí se na: 1. klasické spojky 2. koncovky v litinovém provedení zalévané kabelovou hmotou K1, K2, K3 Nově vyráběné armatury jsou v plastovém provedení z tepelně smršťující plastové trubky vyplněné tavným lepidlem. Po ohřátí se smrští, lepidlo se roztaví a hermeticky uzavře lisovaný spoj jednotlivých žil kabelů. Potom se přes jednotlivé žíly přetáhne smršťovací plášť opatřený tavným lepidlem, který po nahřátí plynovým hořákem, ukončí spojení kabelu. Kabelová spojka 89

90 kabelová lisovací oka Otázky 1. Jaký je účel kabelových armatur? 2. Popiš provedení a technologii klasických kabelových armatur. 3. Vysvětli provedení a technologii moderních kabelových armatur 10.5 BP při kabelových pracích Při kabelových pracích platí zásady používání vhodných ochranných a pracovních pomůcek pro určitý druh vykonávaných činností. Pracovníci, provádějící tyto práce musejí být proškolení pro činnost s ohledem na příslušné paragrafy vyhlášky č. 50/78 Sb. Při použití mechanismů musí mít obsluha příslušné oprávnění na konkrétní stroj. Hrozí-li nebezpečí sesunu výkopu, musí se provádět pažení, když je hloubka výkopu větší než 1 metr. Je důležité zajistit trasu výkopu zábranami a dostatečně dimenzovanými přechody pro pěší, nebo automobilní provoz. Při snížení viditelnosti je třeba zajistit osvětlení. Případná dopravní omezení je nutno ve spolupráci s příslušným dopravním odborem předem projednat a přijmout nezbytná opatření. Pracovníci, kteří se pohybují v blízkosti kabelových tras a v souběhu veřejných komunikací, musí používat předepsaných reflexních prvků. Otázky 1. Vyjmenuj požadavky na pracovníky z hlediska bezpečnosti práce. 2. Jaké další požadavky vedou k zajištění bezpečnosti práce? 3. Jak zajistíte dopravu a bezpečnost v souvislosti se zvýšeným dopravním provozem? 90

91 11 SLABOPROUDÁ ZAŘÍZENÍ 11.1 Domácí telefon a vrátný Domácí telefon a vrátný slouží ke komunikaci mezi návštěvníkem a uživatelem bytu, nemusí být osazen u objektů do 4 NP. Tam je pouze doporučen stejně jako v rodinných domcích. Používají se různé druhy provedení a systémů, pro rekonstrukce, nebo pro nové instalace lze doporučit nový systém po dvou vodičích. Nový systém zapojení domácích telefonů po dvou vodičích reprezentuje současný trend audio komunikace pro více uživatelů. Je proto vhodný pro většinu panelových domů s celkovým počtem uživatelů nepřesahující 250. Systém splňuje náročné evropské standardy. Výhody dvoudrátového systému: obrovské úspora materiálu jednoduchá instalace velké množství funkcí, které nám pomáhají splnit přání i těm nejnáročnějším zákazníkům. Nejvýznamnější funkce nastavitelná doba hovoru zábrana proti odposlechu nastavitelná doba ovládání elektrického zámku Domácí telefon Vyzváněč plná duplexní komunikace prostřednictvím domácího telefonu se zvonkovým tablem (el. vrátným) zábrana odposlechu (hlasová komunikace pouze s vyzvoněným DT) různé vyzvánění podle místa vyzvánění (EV resp. TT, jiný DT bytové tlačítko BT u dveří) tlačítko pro ovládání elektrického zámku nízká proudová spotřeba v klidovém stavu- elektronický generátor od zvonkového tabla 3 typy vyzvánění elektrický bzučák V poslední době se zavádí zabezpečení vstupu do společných prostor pomocí čipů. Pouze majitel čipu může dosáhnout otevření vchodových dveří. Otázky 1. Ve kterých případech nemusí být bytové jednotky osazeny zvukovou signalizací? 2. Co všechno obsahuje signalizační a dorozumívací systém? 3. Jaká je možnost zabezpečení vstupu do společných prostor nežádoucím osobám? 91

92 11.2 Signalizační zařízení, zvonky, gongy Elektrický zvonek je malé elektrické zařízení (jednoduchý elektrický stroj) přeměňující elektrickou energii na mechanickou energii ve formě zvuku (podobně jako je tomu u bzučáku či reproduktoru). Využívá se např. v klasických telefonech, v domovních zvoncích, pro zvonění ve škole či jako výstražný signál na železničních přejezdech. viz nákres: Po připojení zvonku ke stejnosměrnému elektrickému zdroji začne zvonek zvonit. Po uzavření obvodu se periodicky velmi rychle opakují dva kroky, tato konstrukce se označuje jako Wagnerovo kladívko. 1. Při sepnutí spínače vzniká magnetické pole kolem elektromagnetů a kotva se k nim přitáhne. Tím pádem se zároveň přeruší obvod, elektromagnet sice ztratí své magnetické účinky, ale díky setrvačnosti kotva dorazí až na zvonek. 2. Kotva se vrátí do původní polohy (někdy způsobeno pružinou). Znovu se uzavře obvod, elektromagnety znovu začnou působit a celý proces se opakuje pořád dokola, dokud se nerozpojí obvod spínačem zpět. Prodloužená kmitající kotva naráží do kovového zvonku (rezonátor) a tyto nárazy způsobují zvukový efekt. Některé elektrické zvonky mají dva rezonátory, do kterých naráží palička, každý v jedné krajní poloze, a mohou mít různý rezonanční kmitočet. Zvonek na principu Wagnerova kladívka může pracovat na stejnosměrný i střídavý proud. Jeho nevýhodou je vznik pravidelně se opakující elektrické jiskry (elektrický výboj), která způsobuje rušení a může iniciovat výbušnou směs (např. unikající plyn v bytě). Pro nepříjemný zvuk klasických zvonků se vyrábějí gongy, buď mechanického, nebo elektronického provedení, jejichž melodický zvuk je mnohem příjemnější. Otázky 1. Popište funkci Wagnerova tlačítka, na jaký druh napětí může být zapojen? 2. Kde můžeme tento druh zvonku využívat? 3. Ostatní typy zvukové signalizace 92