příspěvek č. 5

Reakce na referát Ing. Karla Dvořáčka - Ochrana samočinným odpojením v elektrických instalacích

1. Mám pocit, že v hlavním kriteriu - odpojení v předepsaném čase - se neobjevuje možnost vzniku proudových rezonancí a s nimi související vyšší harmonické (nebo obráceně).
Vyšší harmonické pak mají vliv na efektivní odpor vodiče. Efektivní odpor se se stoupající frekvencí zvyšuje. A to hovořím pouze o činném odporu. O rychlosti odeptutí rozhoduje celková impedance.

2. Ve výpočtech souvisejících s respektováním teplého stavu a možná že i při jiných výpočtech byla pominuta existence elektromagnetického pole.
Domnívám se, že je nutné si uvědomit následující fakta.
A. Pokud chceme vypnout v dostatečně krátkém čase, je nutné poruchovým obvodem prohnat dostatečné množství energie, která zajistí vypnutí jištění.
Výpočty prezentované i na příkladech vycházejí pouze z teorie obvodů, kde je rozšířený názor, že energie se ze zdroje do spotřebiče přenáší vodiči, které tvoří uzavřený elektrický obvod. Zde pak samozřejmě platí hlavní veličiny jako je napětí či proud.
Na rozdíl od těchto vžitých představ se energie od zdroje ke spotřebiči šíří i v izolačním prostředí kolem vodičů.
Vodiče vedení v tomto přenosu energie  má dvojí úlohu:
- po připojení vodiče  na napětí  se vodiče nabíjejí  částicemi s opačným nábojem, což vytváří elektromagnetické pole většinou v literatuře charakterizované vektorem E s příčnou i podélnou složkou,
- podélná složka tohoto vektoru, tedy složka v ose vodičů, je příčinou vzniku ustáleného pohybu částic s nábojem - tj. elektrického proudu ve vodiči, kde je závislost na vodivosti (tedy co ukazují příklady ve výpočtech).
Elektrický proud procházející vodiči pak vytvoří elektromagnetické pole charakterizované vektorem H, který nemá podélnou složku. Vektrorové "čáry" vektroru H jsou kružnice ležící v rovině kolmé na osu vodiče.
Postupnost vektoru bude následující:
U - E - I - H - (E x H) = N,  kde N je vektor jdoucí  od zdroje k zátěži. Tedy tok EM pole je stejný jako vektor N.
Jde o silné zjednodušení. Bohužel z toho vyplývá, že vodiči vedení je pohlcena pouze nepatrná část, která ohřívá vodič. Vektorové "čáry" vektoru N, tedy čáry hustoty toku EM pole, jsou rozložené většinou v dielektriku obklopujícím vodič.
Jestliže plánujeme vypnutí jištění, pak se kromě poruchového proudu souvisejícího s impedancí poruchové smyčky musíme zabývat i přesunem EM pole od spotřebiče do zdroje dielektrikem. Chci tím upozornit na to, že vodiče v poruchovém okruhu se při poruchovém proudu nebudou ohřívat pouze Joulovým teplem, ale také absorbcí EM pole dielektrikem.
Dá se předpokládat, že absorbce vyvolá značné otepletí.
Tím jsme se dostali až k transformátoru.
I tam nebude situace jednoduchá.
Při popisu funkce procesů probíhajících v transformátoru se hlavní pozornost zpravidla věnuje magnetickému toku uzavírajícímu se přes jadro. Bohužel se nehovoři o pohybu EM pole. Vytváří se dojem, jakoby EM pole bylo v prostoru konstatní a měnilo by se pouze v čase.
Je však zřejmé, že energie EM pole nemůže přecházet vodičem v podélném směru. Připadá v úvahu pouze transformace v okolním prostoru mezi vodiči vinutí. Do vodiče vstupuje pouze z okolí část energie potřebná ke krytí Joulových ztrát. Proudy ve vodiči pouze upravují geometrii pole  tak, aby existoval vektor N v příslušném směru a smyslu.
My chceme tyto proudy použít k tomu, aby v případě poruchy vypnulo jištění, tedy odpojilo spotřebič od sítě. Je proto potřeba počítat s tím, že v případě zkratu bude vyvinuto daleko větší teplo ve vedení, než je Joulovo ztrátové.

Tento popis možností  podporuje vše, co je v přednášce autora. Je nutné pouze upozornit na fakt, že vzorce prezentované v přednášce i v komentáři jsou pouze jedna stran problému. Ve skutečnosti je situace daleko složitější.

B.Musíme hodnotit "sílu" zdroje - zda odpovídá i kriteriu přenosu el. pole. Existuje riziko, že za určitých okolností zdroj není schopen dodat tolik energie, aby došlo k vypnutí.
Zde je asi nutné do výpočtu zapojt i EM pole.

C. Jaký bude vztah úbytku napětí na vodiči k přenášené energi EM pole?


Milan  Zkoutajan
Kontakt: nadeje@mtr.cz
AVEKO divize Medica, Bránská 7
571 01 Moravská Třebová