Obsah

Téma č. 4 PREPÄTIA

← RVJ Téma 3

RVJ Téma 5 →

Téma č. 4 PREPÄTIA

Úloha 4.1

Objasnite pojem a druhy prepätia v elektrickej sieti .
Vymenujte a popíšte aké ochranné zariadenia proti prepätiam používame v elektrických sústavách.

Úloha 4.2

Uveďte spôsoby vzniku skratu. Vymenujte a načrtnite druhy skratov.
Vysvetlite pojem skratový prúd a nadprúd a uveďte spôsoby chránenia pracovných vodičov pred nadprúdmi.

Úloha 4.3

Charakterizujte merací prístroj – multimeter.

Úloha 4.1

Objasnite pojem a druhy prepätia v elektrickej sieti

Prepätia sú všetky napätia, ktoré krátkodobo prekročia hraničnú hodnotu sieťového napätia.

Prepätia v elektrických inštaláciách delíme do dvoch skupín:

vnútorné prepätia,
vonkajšie prepätia.

K vnútorným prepätiam dochádza vo vnútri elektrickej inštalácie, napr. pri prepínaní prúdov, poruchách alebo v dôsledku náhlych zmien záťaže.

Ďalej sa delia na:

spínacie prepätia, ku ktorým dochádza pri zapínaní a vypínaní nezaťažených obvodov, a taktiež pri automatickej likvidácii skratov;
dočasné prepätia, ku ktorým dochádza v dôsledku náhlych zmien záťaže;
prepätia spôsobené skratom, vyvolané zvodom do zeme;
rezonančné prepätia.

Atmosférické prepätia sú spôsobené atmosférickými javmi, atmosférickými výbojmi (bleskami). Delia sa podľa vzdialenosti od inštalácie. Najsilnejšie sú prepätia spôsobené priamym úderom blesku do elektrickej siete, ďalej nasledujú prepätia spôsobené úderom blesku v blízkosti elektrickej siete. Menší význam majú atmosférické výboje medzi oblakmi, ktoré, samozrejme, čím sú bližšie k elektrickej sieti, tým sú silnejšie. Atmosférické prepätia môžu byť spôsobené aj rádiovými vlnami.

Vymenujte a popíšte aké ochranné zariadenia proti prepätiam používame v elektrických sústavách

Prepäťové ochrany:

Iskrisko, bleskoistka
varistor
špeciálne ochranné diódy

Ochranné iskrištia - poskytujú len hrubé chránenie zariadení proti prepätiu. Pri prepätí spôsobujú ochranné iskrištia prechodné spojenie so zemou, takže vzniká zemné spojenie alebo skrat. Používajú sa ako paralelná cesta na izolačných prvkoch elektrických zariadení a ich význam spočíva v tom, že prierazná dráha sa posunie od povrchu chráneného zariadenia a tým sa zabráni jeho zničeniu tepelným účinkom oblúka, ktorý vznikne po preskoku.

Bleskoistka - pôsobí ako dokonalý elektrický ventil,
ktorý sa bez časového oneskorenia otvára
pri nebezpečnom prepätí.

Varistor - Obmedzovač prepätia - beziskrišťový zvodič prepätia na báze oxidov kovov je bipolárna - polovodičová súčiastka.

Varistor je symetrická nelineárna polovodičová súčiastka vyrábaná z polykryštalického materiálu. Pri zväčšovaní napätia medzi jeho vývodmi narastá prúd najprv pomaly a takmer lineárne. Odpor súčiastky je veľký a skoro konštantný. Ak však napätie dosiahne určitú hodnotu U_n, ktorá podľa varistora je niekoľko desiatok V, prudko poklesne jeho dynamický vnutorný odpor. Ďalšie malé zväčšenia napätia vyvolá veľký vzrast prúdu. Varistory sa používajú na stabilizáciu jednosmerného napätia, ako ochrana proti prepätiu a pod.

Nehodia sa na prepäťovú ochranu tam, kde vzniká opakované dlhodobé prapätia, zohrievajú sa, tepelné zničenie.

Špeciálne ochranné diódy sú v podstate zenerové diódy, znesú v impulzom režime stovky až tisícky ampérov. Používajú sa na poslednom stupni prepäťovej ochrany ako tzv. jemná ochrana, reagujú veľmi rýchlo.

Trojstupňová prepäťová ochrana

Trojstupňová prepäťová ochrana

1. Bleskoistka 2. Prepäťová ochrana s varistorom 3. Supresorová dióda, jemná jednostupňová prepäťová ochrana

Z1, Z2 - sériové pozdĺžne ochrany: rezistory, tlmivky, filtre

Ochrana elektrických systémov pred prepätím, prepäťové ochrany

Úloha 4.2

Uveďte spôsoby vzniku skratu. Vymenujte a načrtnite druhy skratov

Skrat nežiadúci stav, vzniká pri poruche.

Skrat - náhle zníženie impedancie Z v elektrickom obvode so striedavým prúdom.

Skraty v elektrizačnej sústave

Najrozsiahlejšie skraty v elektrizačných sústavách zapríčiňujú dynamické a tepelné účinky skratových prúdov.

Skrat je výsledkom chybného spojenia medzi jednotlivými fázami alebo medzi niektorou fázou a zemou.

Účinky skratových prúdov na elektrické zariadenia sú zväčša veľmi deštruktívne a zapríčiňujú často aj vyradenie týchto zariadení z prevádzky na dlhší čas.

Zemné spojenie

Ak sa v trojfázovej sústave spoja jedna fáza so zemou, môžu nastať dva prípady skratov:

a) jednofázový zemný skrat
b) zemné spojenie v sústave s izolovaným uzlom

Hlavnými príčinami vzniku skratov býva chybná manipulácia s elektrickými zariadeniami, mechanické poškodenie izolácie (napr. pretrhnutie vodiča vonkajšieho vedenia, poškodenia káblu pri zemných prácach), prirodzené znehodnotenie izolácie (napr. počasie, vek) alebo poškodenie izolácie v dôsledku zvýšeného elektrického namáhania pri údere blesku alebo spínacích pochodoch.

Skraty je možné rozdeliť podľa:

Prechodového odporu v mieste poruchy: • Dokonalé skraty (kovové) – so zanedbateľným prechodovým odporom • Nedokonalé skraty – s horiacim oblúkom, alebo inak nedokonalým stykom vodičov, ohrozujúcich okolie miesta poruchy požiarom
Podľa počtu spojených fáz a ich spôsobu spojenia so zemou • Trojfázové – súčasné spojenie všetkých troch fáz • Dvojfázové – spojenie dvoch fáz • Dvojfázové zemné – spojenie dvoch fáz v kombinácii s zemou • Jednofázové – spojenie jednej fázy so zemou
Podľa spôsobu zaťažovania trojfázových zdrojov • Súmerné – trojfázové • Nesúmerné – dvojfázové, dvojfázové zemné, jednofázové

Trojfázový a jednofázový skrat

Dvojfázový skrat a dvojfázový zemný skrat

Vysvetlite pojem skratový prúd a nadprúd a uveďte spôsoby chránenia pracovných vodičov pred nadprúdmi

Skratový prúd – nadprúd, ktorý je dôsledkom poruchy so zanedbateľnou impedanciou medzi pracovnými vodičmi, ktoré majú rozdielny potenciál pri normálnych pracovných podmienkach;

Nadprúd – každý prúd vyšší ako menovitý, pričom menovitá hodnota prúdu vodiča je jeho prúdové zaťaženie;

Ochrana proti nadprúdom