Měření elektrických spotřebičů při revizích (6)

Měření elektrických spotřebičů při revizích (6)

Ing. Leoš Koupý,
Illko s. r. o.

6. Náhradní unikající proud

Metoda měření náhradního unikajícího proudu je u současných spotřebičů vybavených elektronikou méně využitelná. Je tomu tak proto, že některé její rysy společné i pro měření izolačního odporu s sebou nesou i obdobné problémy při měření. Naproti tomu je ovšem při měření potenciálně vadných spotřebičů bezpečnější pro obsluhu i pro měřicí přístroj.

6.1 Měření náhradního unikajícího proudu – požadavky ČSN
Spotřebiče tř. I, které spadají do kategorií podle ČSN 33 1600 a ČSN 33 1610 a stroje podle ČSN EN 60204-1, se měří shodným způsobem. Výsledky se vyhodnocují podle ČSN 33 1610, neboť v jiných normách toto měření není popsáno.

6.1.1 Schéma a popis zapojení
Na obr. 30 je schéma zapojení při měření náhradního unikajícího proudu u spotřebičů tř. I. Zdroj měřicího proudu se zapojí mezi spojené pracovní vodiče spotřebiče a přípojné místo ochranného vodiče PE k elektrické instalaci. V měřicím obvodu je zapojen miliampérmetr, který vyhodnocuje unikající proud. Odpor měřicího obvodu musí mít velikost 2 k, simuluje tak odpor lidského těla. Vzhledem k tomu, že zdroj měřicího proudu je střídavý, celkový unikající proud zahrnuje nejen proudy tekoucí přes odpor izolací spotřebiče, ale i proudy unikající přes jeho vnitřní kapacity.

Je-li měřen náhradní unikající proud u spotřebičů tř. II nebo u částí spotřebičů tř. I, které nejsou spojeny s vodičem PE, je druhý pól měřicího napětí připojen na hrot, který se přiloží k měřené vodivé části spotřebiče přístupné dotyku (viz obr. 31). Tento postup lze nazvat též měřením náhradního dotykového proudu. V ČSN 33 1610 je označen jako měření náhradního unikajícího proudu spotřebičů tř. II.

Požadované parametry měřicího zařízení:

• napětí zdroje naprázdno:
  U = 25 V až 250 V/50 Hz,
• zkratový proud zdroje:
  I_K < 3,5 mA pro U > 50 V,
• vnitřní odpor měřicího obvodu:
  R_i = 2 k.

Pozn.: Měřicí napětí zdroje musí být sinusového průběhu o velikosti mezi 25 a 250 V. Je-li použito měřicí napětí větší než 50 V, nesmí zkratový proud zdroje přesáhnout 3,5 mA. Vnitřní odpor měřicího obvodu musí být 2 k; to simuluje odpor lidského těla.

6.1.2 Vyhodnocení naměřených hodnot
Měření náhradního unikajícího proudu se u spotřebičů všech kategorií vyhodnocuje podle normy ČSN 33 1610, neboť v jiných normách toto měření není popsáno. Maximální povolené hodnoty náhradního unikajícího proudu jsou uvedeny v tab. 5, která platí pro měření napětím 230 V AC. Je-li k měření použito jiné napětí, je třeba naměřené výsledné hodnoty přepočítat. Měřicí přístroje určené k revizím elektrických spotřebičů tento přepočet obvykle provedou automaticky.

Tab. 5. Maximální hodnoty náhradního unikajícího proudu

Pozn.: Při měření náhradního unikajícího proudu se měřicí napětí vyskytuje současně na obou pracovních vodičích spotřebiče, neboť jsou při měření propojeny. Náhradní unikající proud je proto roven součtu naměřených proudů při měřeních vykonaných se změnou polarity napájení (záměna L a N) metodou přímého měření nebo měření rozdílového proudu (viz kap. 4 a 5). Maximální hodnoty náhradního unikajícího proudu povolené normou však tuto skutečnost nezohledňují. Jsou tedy přísnější než hodnoty povolené při přímém nebo rozdílovém měření.

6.2 Problematika měření náhradního unikajícího proudu

6.2.1 Měření spotřebičů obsahujících elektronické prvky
Vzhledem k tomu, že měřicí obvod pro měření náhradního unikajícího proudu je do značné míry podobný obvodu měřícímu izolační odpor, platí pro práci na spotřebičích obsahujících elektronické prvky podobná omezení. Nehrozí sice poškození elektroniky vysokým napětím tak jako při měření izolačního odporu, ovšem spotřebič při měření není v provozním stavu a elektronika zabrání průniku měřicího napětí do síťové části spotřebiče. Případná závada jeho izolace tak nemusí být odhalena. Navíc podle ČSN 33 1610 je možné měřit až po ověření izolačního odporu spotřebiče. To u spotřebičů s elektronickými obvody většinou nelze (viz kap. 3.2 – ELEKTRO č. 2/2004).

Jestliže tedy spotřebič obsahuje elektronické obvody a není možné určit jejich vliv na výsledek měření náhradního unikajícího proudu, nelze tuto měřicí metodu pro ověření elektrické bezpečnosti spotřebiče použít.

6.2.2 Náhradní unikající proud trojfázových spotřebičů
V příloze ČSN 33 1610 jsou uvedena doporučená schémata zapojení, ze kterých je zřejmé, že při měření trojfázových spotřebičů je nutné měřit unikající proud mezi spojenými pracovními vodiči a ochranným vodičem. Vzhledem ke značné obtížnosti realizace tohoto požadavku, především u spotřebičů s pohyblivým přívodem, je možné měřit unikající proud u každého pracovního vodiče zvlášť, ovšem pouze za předpokladu, že síťová část spotřebiče obsahuje zátěž s velice malými odpory ve srovnání s odporem izolací. Zmíněnou podmínku splňuje např. spotřebič s trojfázovým motorem, kdy všechny pracovní vodiče jsou navzájem propojeny přes velmi malé odpory vinutí. Pro případ, že by tato podmínka nebyla splněna (např. přerušením některého vinutí), je třeba měřit na všech pracovních vodičích a vyhodnotit nejhorší z naměřených výsledků.

6.2.3 Srovnání metod měření unikajícího proudu z hlediska jejich použitelnosti
Při porovnání jednotlivých měřicích metod je zřejmé, že metoda měření náhradního unikajícího proudu je spíše doplňková. U moderních spotřebičů se více uplatní přímé nebo rozdílové měření. Konstatuje to i ČSN 33 1610, která povoluje měřit náhradní unikající proud jako doplňující měření pouze tehdy, jestliže byl předtím s vyhovujícím výsledkem zjištěn izolační odpor spotřebiče.

Přesto má tato metoda oproti oběma hlavním metodám některé výhody. Zdroj měřicího napětí je proti zemi plovoucí, není tedy třeba zkoumat, zda spotřebič je či není náhodně uzemněn. Z téhož důvodu nemá na měření vliv stav elektrické instalace, ke které je připojen měřicí přístroj. Při měření se uplatní – na rozdíl od měření izolačního odporu – vliv kapacit filtračních a jiných obvodů vestavěných ve spotřebiči.

Pozn.: Měřicí metodu nelze použít pro ověření bezpečnosti spotřebiče samostatně, neboť je-li měřicí napětí nižší než 230 V, nejsou izolace spotřebiče dostatečně napěťově zatíženy, a případná závada se nemusí projevit. Proto je třeba prověřit izolace spotřebiče ještě jiným způsobem, nejčastěji měřením izolačního odporu tak, jak ukládá ČSN 33 1610.

Metoda není vhodná pro měření takových spotřebičů, u kterých může být velikost unikajícího proudu závislá na provozním stavu, a po uvedení spotřebiče do provozu se může změnit. Jako příklad lze uvést tepelný spotřebič. Jeho izolace mohou mít jiné vlastnosti zastudena a jiné po ohřátí za provozu. Na obr. 32 je graficky znázorněn průběh unikajícího proudu v závislosti na čase po uvedení spotřebiče do provozu. Je z něj zřejmé, že ihned po zapnutí spotřebiče je unikající proud velký, ale postupně se zmenšuje, až do ustálené hodnoty (průběh časové závislosti proudu jiného spotřebiče může být jiný). Unikající proud je nutné vždy měřit v provozním, ustáleném stavu. Proto u takového spotřebiče je třeba použít k měření přímou nebo rozdílovou metodu nebo zajistit, je-li to možné, aby při měření náhradního unikajícího proudu byly izolace spotřebiče v takovém stavu jako za provozu (např. předehřátím spotřebiče před měřením).

6.3 Měření náhradního unikajícího proudu v praxi
Podle způsobu připojení k napájecímu zdroji (elektrické síti) lze pro měření náhradního unikajícího proudu spotřebiče rozdělit na:

• s pohyblivým přívodem zakončeným jednofázovou vidlicí tř. I,
• s pohyblivým přívodem zakončeným jednofázovou vidlicí tř. II,
• s pohyblivým přívodem zakončeným trojfázovou vidlicí a pevně připojené.

Podle konstrukce vodivých částí přístupných dotyku je lze rozdělit na:

• části spojené s ochranným vodičem (u spotřebičů tř. I),
• části nespojené s ochranným vodičem u spotřebičů tř. I, II.

6.3.1 Spotřebiče s pohyblivým přívodem zakončeným jednofázovou vidlicí
Na obr. 33 je příklad měření spotřebiče tř. I (automatické pračky). Po ověření izolačního odporu se měřicí přístroj přepne na měření náhradního unikajícího proudu a při sepnutém síťovém vypínači spotřebiče se měří.

Obsahuje-li spotřebič vodivé části přístupné dotyku nespojené s ochranným vodičem (na obr. 33 je znázorněna kovová mřížka upevněná k plastovému krytu), je nutné změřit dotykový proud této části. Podle konstrukce měřicího přístroje jej lze buď změřit přímo, nebo se dotykový proud připočte k náhradnímu unikajícímu proudu a lze jej zjistit odečtem hodnoty naměřené bez dotyku a po dotyku hrotem se zkoumanou částí. Dotykový proud je pak podle tab. 5 vyhodnocen jako pro spotřebič tř. II.

Náhradní unikající proud (dotykový proud) spotřebičů tř. II se měří obdobným způsobem. Vidlice napájecího přívodu je zasunuta do měřicí zásuvky přístroje a hrot měřicí šňůry se přiloží k vodivým částem krytu spotřebiče přístupným dotyku. Síťový vypínač spotřebiče musí být při měření zapnutý.

6.3.2 Spotřebiče trojfázové
Při měření náhradního unikajícího proudu u trojfázových spotřebičů podle ČSN 33 1610 je největším problémem propojení pracovních vodičů při měření. Nelze-li toto propojení zajistit, je možné měřit unikající proud z každého pracovního vodiče zvlášť, ovšem pouze tehdy, splňuje-li spotřebič podmínky uvedené v kap. 6.2.2. Spotřebič během měření musí být odpojen od napájecího napětí (je nutné tomu věnovat pozornost především u pevně připojených spotřebičů) a jeho síťový vypínač musí být sepnutý. Příklad měření pevně připojeného spotřebiče je uveden na obr. 34.

6.3.3 Prodlužovací přívody
Měřit lze i náhradní unikající proud prodlužovacích přívodů. Zvláště u delšího prodlužovacího přívodu lze tímto měřením odhalit jeho kapacitní vlastnosti, které se při měření izolačního odporu neprojeví. Ani zabudovaná přepěťová ochrana dimenzovaná na síťové napětí 230 V není při měření na závadu. Jelikož však u takového „prodlužováku„ nelze změřit izolační odpor, podle normy by se správně neměl měřit ani náhradní unikající proud. U prodlužovacích přívodů je třeba věnovat pozornost vyhodnocení měření, neboť podle nové úpravy ČSN 33 1610 je třeba prodlužovací přívody revidovat jako spotřebiče tř. II.

Pozn.: U trojfázových prodlužovacích přívodů nelze měřit náhradní unikající proud u každého pracovního vodiče zvlášť, neboť nejsou splněny podmínky uvedené v kap. 6.2.2.

6.3.4 Měření spotřebičů obsahujících kapacitu filtračních obvodů
Jak bylo popsáno v kapitole 4.2.3 (viz ELEKTRO 3/2004), může u spotřebičů s velkými kapacitami u filtračních obvodů nastat situace, kdy část proudu tekoucí přes tyto obvody natolik zvýší proud tekoucí ochranným vodičem, že jeho hodnota je z hlediska ČSN 33 1610 nevyhovující. Měření náhradního unikajícího proudu může v některých případech určit velikost této složky unikajícího proudu.

Vezměme jako příklad počítač, u kterého byl naměřen proud ochranným vodičem těsně přesahující hodnotu 3,5 mA, povolenou normou. Počítač téměř jistě obsahuje filtrační prvky s kapacitami zapojenými mezi pracovní vodiče a uzemnění (vodič PE) a nacházející se ještě před jeho elektronickými obvody, obdobně jako je naznačeno na obr. 30. Bude-li u tohoto spotřebiče změřen náhradní unikající proud postupem uvedeným v kap. 6.3.1, jedná se o proud unikající z části spotřebiče ještě před elektronickými obvody, tedy především přes kapacitu filtračního obvodu.

Zmíněné měření v žádném případě nevypovídá o celkové bezpečnosti spotřebiče, ale lze ho využít způsobem naznačeným v kap. 4.2.3. Je ovšem třeba zdůraznit, že vždy zůstává na revizním technikovi, aby případnou nebezpečnost spotřebiče posoudil.

6.4 Shrnutí
Měření náhradního unikajícího proudu je doplňková metoda ověřování stavu izolací spotřebiče a nelze ji použít samostatně pro posouzení bezpečnosti spotřebiče. Podle ČSN 33 1610 je možné ji aplikovat až po změření izolačního odporu s vyhovujícím výsledkem. Měří se proudem AC, a je tedy vhodným doplňujícím měřením k DC měření izolačního odporu, neboť se při něm projeví i kapacitní vlastnosti síťové části spotřebiče.

Pro měření platí určitá omezení, jež jsou popsána v kap. 6.3 a která jsou zvláště u spotřebičů obsahujících elektronické obvody zčásti podobná omezením uvedeným v kap. 3.2.1 pro měření izolačních odporů.

Obecné zásady, které je nutné dodržovat při měření náhradního unikajícího proudu jakéhokoliv spotřebiče, jsou tyto:

1. Náhradní unikající proud se měří až po změření izolačního odporu s vyhovujícím výsledkem, s výjimkou případů, kdy měření nebude použito k vyhodnocení celkové bezpečnosti spotřebiče, ale ke zjištění jeho vlastností.

2. Spotřebič musí být při měření odpojen od napájecího napětí (na odpojení napájecího napětí je třeba pamatovat především u pevně připojených spotřebičů)!

3. Síťový vypínač spotřebiče musí být při měření vždy sepnut.

4. Jeden pól měřicího napětí se připojuje na ochranný vodič (tř. I) nebo na vodivé části spotřebiče přístupné dotyku nespojené s vodičem PE (u tř. I a tř. II) a druhý pól se připojí na propojené pracovní vodiče, popř. je možné, při splnění podmínek popsaných v kap. 6.2.2, změřit každý pracovní vodič zvlášť a unikající proud vyhodnotit podle nejvyšší naměřené hodnoty.