Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Máte správný sled fází?

číslo 8/2006

Máte správný sled fází?

František Majda,
elektrotechnik, Popovice u Kroměříže

Máte správný sled fází?

Sled fází více(mnoha)fázové elektrické soustavy je pořadí fází elektrických napětí nebo proudů, jež je určeno časovým posunutím jejich harmonických průběhů.

Obr. 1.

Obr. 1. Třífázová elektrická soustava je v podstatě tvořena třemi zdroji harmonického (sinusového) jednofázového napětí se stejnou amplitudou a kmitočtem, vzájemně však fázové posunutých o 1/3 periody, tedy o konstantních 120° elektrických

Třífázová elektrická soustava je v podstatě tvořena třemi zdroji harmonického (sinusového) jednofázového napětí se stejnou amplitudou a kmitočtem, vzájemně však fázově posunutých o jednu třetinu periody, tedy o konstantních 120° elektrických (obr. 1). V takové soustavě je v každém okamžiku algebraický součet jednotlivých napětí roven nule.

V praxi fungující energetická třífázová soustava je velmi složitý systém zdrojů, přenosových, rozvodných a spínacích prvků a spotřebičů, které v různých režimech zatížení musejí pracovat ve vzájemném souladu. Zachovávání sledu fází je jedním z aspektů tohoto souladu - na sledu fází například závisí směr otáčení třífázových motorů, sledu fází třeba dbát rovněž při paralelním řazení třífázových generátorů, transformátorů a centrál (nesprávné přifázování může způsobit nebezpečný poruchový stav). Také při uvádění velkého spotřebiče (nad 500 kW) do provozu nebo po jeho odstavení po poruše provádíme tzv. symetrizaci spotřebiče (nejnižší činné ztráty) a přezkušujeme správný sled fází.

Běžná praxe - elektroinstalace

Požadavek sledu fází je obsažen i v připojovacích podmínkách elektroměrů rozvodných závodů. V běžné elektrotechnické praxi je jeho význam nezanedbatelný už jenom z toho důvodu, aby zapojení vodičů a svorek, například u stroje nebo v rozváděči, fungovalo stejně na staveništi v Břeclavi, jako na finančním úřadě v Ústí nad Labem.

Obr. 2.

Obr. 2. Sled fází třífázové soustavy je vyjádřen abecedním označením svorek fází písmeny U, V, W; v distribuční síti, v zásuvkách u připojovacích svorek, se používá označení fází L1, L2 , L3

Zejména na stavbách a v průmyslových podnicích dnes často dochází k tomu, že nekvalifikovaný pracovník zasahuje do zapojení staveništních rozvodnic nebo prodlužovacích šňůr a „přehazuje fáze„, například pro změnu směru otáčení míchačky. Pro jednorázový úspěch však vytvoří nesourodý stav zapojení fází na svorkách, který může způsobit problémy v dalším používání.

Na sled fází proto dbá i norma ČSN 33 2000-6-61 ed. 2:2004 poznámkou 7N1 k článku 612.1: „Pokud se v instalaci vyskytují třífázové zásuvky, je účelné ověřit směr jejich točivého pole. To znamená, že při pohledu na zdířky kontaktů zepředu následují fáze za sebou (tj. napětí na nich postupuje) ve směru hodinových ručiček.„

Příklad směru chodu motoru je pro důležitost sledu fází zřejmý. Jsou však i aplikace, kdy sled fází na vstupu nemusí odpovídat sledu fází na výstupu – u spínacích přístrojů nebo např. frekvenčního měniče.

Označování svorek a fází

U třífázové soustavy je sled fází vyjádřen abecedním označením svorek fází písmeny U, V, W (dříve a dnes již nepoužíváno R, S, T, nebo X, Y, Z). V distribuční síti, v zásuvkách u připojovacích svorek, se používá označení fází L1, L2 , L3 (N , PE – obr. 2). Písmennému označení zároveň musí odpovídat i barevné značení jednotlivých žil kabelů a vodičů.

Šedá je barva naše

Pro barevné označení vodičů stále ještě platí ČSN 33 0165:1992 (počty žil s příslušným značením – zelená/žlutá, modrá, černá, hnědá). Kabelovny značí žíly stále ještě podle této normy.

Obr. 3.

Obr. 3. Barevné značení žil podle ČSN 33 0165 a 33 0166

V ČR je však normou ČSN 33 0166:2002 zavedeno nově přijaté značení kabelů, kde pro označení fázových vodičů je vedle barev černé a hnědé vyhrazena také barva šedá. ČSN 33 0166 ed. 2:2002 Označování žil kabelů a ohebných šňůr je v souladu s novou evropskou normou HD 308 S2:2001 (obr. 3).

Doposud se pro značení fázových vodičů používaly pouze dvě barvy – černá a hnědá. Tyto barvy se samozřejmě používají i nadále, ale jestliže je potřeba určovat při zapojení kabelu i sled fází, je nutné jednotlivé žíly kabelu rozlišovat. K zavedení šedé barvy pro značení fázového vodiče se v Evropě (rozumí se v rámci CENELEC) přistoupilo až po sjednocení různých názorů a hledisek.

K ČSN 33 0165:1992 byla v souvislosti s uvedenou normou v roce 2002 vydána změna 2, ve které se čl. 3.1.1 Značení barvami upravuje takto: Označování a používání žil kabelů se provádí podle ČSN EN 60446, ČSN 33 0166 a ČSN 33 0167.

Přestože mnozí výrobci a dodavatelé kabelů vyrábějí a prodávají kabely již podle HD 308 S2:2001, budou některé kabelovny zřejmě ještě i po zavedení nového systému po přechodnou dobu souběžně pro zákazníky používat starý systém.

Jaká je správná barva 1. fáze?

Samotné barevné rozlišení jednotlivých fází je v pořádku, ale ještě nestačí k tomu, abychom rozlišili pořadí fází. Je v nějaké normě stanoveno, jakou barvou by se měl značit vodič první, druhé a třetí fáze (např. L1 – hnědá, L2 – černá, L3 – šedá)? Není! Na dotaz vznesený v tomto smyslu odpovídá např. PRE (Pražská energetika a. s.) takto: „No, pane ... to vám poví každý elektrikář nebo si kupte nějakou knihu o elektroinstalaci.„ („Svatá prostoto!„, dodáváme).

Obr. 4.

Obr. 4. Napěťový trojúhelník s vyznačením požadovaného sledu fází; v dolní části obrázku jsou vyznačeny možnosti opačného sledu fází

Z hlediska usnadnění rozhodování o pořadí fází nemohou být námitky proti tomu, když se bude uplatňovat pořadí fází tak, jak je uvedeno v ČSN 33 0166 (a tím i v HD 308 S2:2001), tj.:
1. fáze L1 – hnědá,
2. fáze L2 – černá,
3. fáze L3 – šedá.

To i podle mnemotechniky „hlavní – hnědá„. Podle takto určeného barevného pořadí postupuje od letošního roku např. i distribuční společnost E-on.

Naopak podle podnikové normy PRE – číslo PN: SK 111 s názvem SILOVÝ KABEL 1-AYKY je určeno pořadí fází takto: L1 – černá, L2 – hnědá, L3 – šedá. Uvedená norma však platí pouze pro rozvody spravované pražskou energetikou, nikoliv již pro připojovaná zařízení a napájené instalace spotřebitelů. Pro ty je ovšem výhodné uvedené určené pořadí zachovávat i ve svých navazujících rozvodech.

STE (Středočeská energetika a. s.) však uvedenou normu nepřevzala a jí dříve určované pořadí fází je (zelená/žlutá), hnědá, černá, černá.

Zavedení šedé barvy dává předpoklad, že v nových instalacích bude vyřešen problém rozlišení fázových žil, aniž by bylo nutné další orientační rozlišení těchto žil jejich pořadím vzhledem k žilám světle modré a hnědé, resp. zelené/žluté a modré. Tak se rozlišení doposud provádělo a provádí v ČR v případě barevně nedostatečně rozlišených fází.

Obr. 5.

Obr. 5. Stále hojně rozšířené zkoušečky napětí ZN1
Obr. 6. Příklad použití zkoušečky ZN1 při určování sledu fází

Ze strany západoevropských států byla též pro barevné rozlišení fázových vodičů kromě barev černé a hnědé nárokována jako fázová ještě barva světle modrá. To je podle čl. 3.2.2 ČSN EN 60446 povoleno v případech, kdy v instalaci nebo zařízení není použit nulový (jinak též neutrální nebo střední) vodič.

Šedá barva není v oboru elektro novinkou – starší elektroinstalace byly vodiči s touto barvou izolace prováděny. Avšak i přes určité nebezpečí záměny s šedými vodiči ze starších instalací je zavedení šedé barvy možné považovat za přínos. Na základě snadnější rozlišitelnosti fázových vodičů je možné bez újmy a s ohledem na potřeby elektrických instalací v praxi snížit i počet různých provedení tří-, čtyř- a pětižilových kabelů.

Jenom ten, kdo si za léta své praxe zvykl na černou barvu jako na „ostrou„ fázi, si tedy kromě „nové“ šedé bude muset zvyknout na pozici L1 na hnědou barvu.

Redakce Elektro

Sled fází – vpravo, vlevo

Článek pojednává o určení a uplatnění správného sledu fází a námět na jeho napsání vznikl dříve a nezávisle před uveřejněním podobného článku v časopise Elektro č. 6/2006. Máme-li určit správný sled fází, musíme si nejprve zvolit ze dvou směrů, a to buď pravotočivého nebo levotočivého. U nás se obvykle směr sledu fází v běžné elektroinstalaci příliš neuvažuje. Zřejmě je to naše národní povaha – jistý chaos ve všem. Při vzniku samostatného československého státu po 1. světové válce se náš parlament dvacet roků dohadoval o tom, zda v automobilové dopravě jezdit vlevo, nebo vpravo. Jezdilo se tehdy vlevo. Vyřešil to až příchod okupační moci a nařízení rechts fahren (jezdit vpravo) platilo okamžitě. Ve Švédsku se vlevo jezdilo až do roku 1967, v konzervativní Británii se jezdí vlevo dodnes. A tak, jako v dopravě se jezdí vpravo, je vhodné zapojovat třífázové rozvody v pravotočivém sledu.

Obr. 6.

Určování sledu fází

Na obr. 4 je napěťový trojúhelník s vyznačením požadovaného směru sledu fází. V horní části obrázku jsou všechny kombinace pravotočivého sledu fází, v dolní části jsou všechny tři možnosti opačného sledu fází (levotočivého). Ukazatel sledu fází je často součástí běžné zkoušečky napětí, kterou používá každý elektromontér. U nás jsou známé v minulosti hojně používané zkoušečky ZN1 (obr. 5) s ukazatelem napětí (s hodnotou napětí či pouze s indikací napětí pomocí doutnavky) v kombinaci s měřičem sledu fází. Princip zapojení zkoušečky sledu fází je na obr. 6. Měříme tak, že pevný hrot zkoušečky držíme v levé ruce a přiložíme na fázi L1, přičemž jedním prstem se dotýkáme vodivého bodu na zkoušečce označeného zem (Obr. 9.) a pohyblivým hrotem na kabelu se dotkneme fáze L2. Je-li pevný hrot připojený na fázi L1 na předbíhající fázi, doutnavka se rozsvítí. Při obráceném sledu fází doutnavka nesvítí.

Proč dodržovat stejný sled fází

Bude-li celá elektroinstalace provedena jednotně, tzn. že L1 je kdekoliv totožná s fází L1 na opačném konci objektu (obdobně platí i pro fáze L2 a L3), umožní nám takovéto provedení elektroinstalace bezpečnější a snadnější provozování spotřebičů, a to z různých důvodů:

a) rovnoměrné zatížení sítě
Nejmenší možné ztráty na vedení budou tehdy, zajistíme-li rovnoměrné zatížení všech fází. To lze snadno splnit použitím třífázových spotřebičů. Avšak ne všechny spotřebiče jsou na třífázové připojení, také ne vždy je to možné či v praxi proveditelné. A to z důvodu napojení se na síť (zásuvky 230 V jsou dostupnější), dále z konstrukčních důvodů – např. komutátorový motor má menší rozměry i hmotnost.

Mnoho jednofázových spotřebičů je však dnes konstruováno na velký příkon (varné konvice, pečicí trouby), aby se zrychlil proces (např. ohřevu vody). Regulace se děje nespojitě termostatem. Dochází tak ke skokovému nárůstu proudu ve vedení, což má neblahý vliv na kolísání napětí v síti, a tím např. na míhání světel žárovek. Tento děj je snadno pozorovatelný v dlouhých nebo dosud nezrekonstruovaných distribučních sítích. Při připojování spotřebičů v různých místech třífázové elektroinstalace se můžeme snadno rozhodnout, na kterou fázi máme nový spotřebič napojit, jestliže vezmeme do úvahy rozmístění ostatních spotřebičů a jejich provozování v daném čase.

b) stejné zapojení všech třífázových zásuvek
Při montáži třífázové zásuvky si každý zajisté všiml označení kolíků L1, L2, L3, N a PE. Připojíme-li všechny zásuvky přesně podle tohoto označení, každý spotřebič (motor) se bude točit stejným směrem po připojení ke kterékoliv zásuvce. Samozřejmě fáze L1 bude totožná s kteroukoliv fází L1 v jiné zásuvce a obdobně fáze L2 a L3.

Jsou konce třífázových prodlužovacích kabelů stejné?

Je-li spotřebič daleko od pevné zásuvky nebo nemá-li v sobě zabudován přívodní kabel (má připojovací zásuvku), použije se prodlužovací kabel. Označení svorek na prodlužovacím kabelu je stejné jako u zásuvek pevně zabudovaných. Zapojí-li se kabel tak, že vodič propojuje stejné svorky, tj. L1 na vidlici se spojí s L1 na prodlužovací zásuvce (obdobně ostatní), nedojde ani k záměně fází, ani ke změně sledu fází.

Obr. 7.

Obr. 7. Příklad určení správného konce kabelu podle jeho barevného značení

Můžeme však k zapojení použít libovolný konec kabelu? Kupodivu nikoliv: Podíváme-li se na kabel z jednoho či druhého konce „osově“, je zřejmé opačné (zrcadlové) uspořádání žil. Že kabel je vhodné zapojit vždy jen jedním z obou konců do zásuvky, druhým do přívodu (popř. do vidlice), je zdánlivě samozřejmé. Ale ne každý konec je libovolně vhodný pro zapojení zásuvky nebo vidlice. Při správné volbě konce se totiž žíly v zásuvce (ve vidlici) nekříží, při špatné volbě se naopak kříží. A zejména u větších průřezů činí křížení žil značné mechanické problémy.

Směr kabelu (viz obr. 7) poznáme při osovém pohledu tak, že zelenožlutý vodič (PE) je dole a vedle něj je fáze L1 – hnědá. Je-li fáze L1 (hnědá) napravo, je vhodné zapojit tento konec kabelu na přívod (nebo do připojovací vidlice). Je-li fáze L1 (hnědá) od vodiče PE vlevo, zapojíme tento konec kabelu do pevné (nebo prodlužovací) zásuvky.

Známé úrazy minulosti

Točí-li se stroj opačně, než má, i laik, člověk z hlediska elektrotechnické kvalifikace neznalý, mnohdy ví, že je třeba „přehodit fáze„. A právě tato znalost byla často příčinou smrtelného úrazu. Dříve u nás používaný národní systém zásuvek 25 A (někdy i 60 A) měl odlišný ochranný kolík (plochý), ale uvnitř byly všechny přívody stejného provedení. Navíc uvnitř zásuvek byl jeden fázový přívod kratší, což vedlo často k omylu, a snadno tak došlo k zavlečení napětí na kostru spotřebiče. Tuto záměnu by dnes spolehlivě odhalil proudový chránič.

Možnosti záměny sledu fází dnes

V obchodě lze dnes koupit mezikus (adaptér), který „přehazuje fáze„ – obsahuje v sobě vidlici a zároveň zásuvku s překřížením fází. Pouhým zařazením této praktické pomůcky kdekoliv do zásuvky, ať již v pevném provedení, nebo do prodlužovacího kabelu, dojde k žádané změně směru otáček u stroje, aniž by bylo třeba použít šroubovák a měnit sled fází přepojováním. Předejdeme tak možnému úrazu nebo neodbornému zapojení.

Obr. 8.

Obr. 8. Schéma praktické elektroinstalační vidlice 32 A s měnitelným sledem fází

V SRN byla před léty běžná velmi chytrá a elegantní pomůcka – vidlice 32 A, ve které bylo možné pouhým otočením pole s fázovými kolíky šroubovákem o 180° měnit sled fází bez přístupu k vodičům – viz obr. 8.

Něco z praxe z minulosti

Vzpomínám si v souvislosti s mou praxí před 30 lety v jednom stavebním podniku na problémy se stavebními mechanismy. O nějakém sledu fází a jednotném zapojení všech zásuvek, prodlužovacích kabelů a strojů (přívodních zásuvek) se neuvažovalo a nikdo nás to ani neučil. Na stavbě se vždy uvedly stroje do provozu celkem snadno a bez problémů, protože všechny měly obvykle reverzační přepínač (1-0-2). Všeobecná pracovní morálka tehdy nebyla na nijak vysoké úrovni. Omluvenkou slavit a nedělat byl např. pouhý odchod pracovníka do jiného zaměstnání, narozeniny, vojenská služba, počasí a jiné. A někdy se jako „důvod„ našla „porouchaná“ míchačka. Ta se plná roztočila zmíněným reverzačním přepínačem (1-0-2) několikrát zleva doprava a zpět. Protože každá míchačka měla v litinové skříni jištění pojistkami (motorový jistič se nepoužíval) a ampéry se nešetřilo – obvyklé jištění bylo 16 A (motor 1 až 1,5 kW) – pojistka „držela„, ale došlo po několikerém přetočení míchačky k poruše převodovky: šnekové kolo, obvykle bronzové, ale pro snížení hlučnosti a ceny častěji z texgumoidu, nevydrželo. Následoval odvoz, zdlouhavá oprava, výměna, prostoje ...

Když se tyto závady začaly množit a bylo zřejmé, že nejde o běžné opotřebení, nařídil vedoucí údržby u každé opravované míchačky tzv. zablokovat reverzační přepínač 1-0-2 na 1-0. Změna otáček nebyla možná. Mělo to však jeden problém: míchačku musel na stavbě uvést do chodu elektrikář, protože se mohla případně točit opačně. V tehdejší době kolektivní nezodpovědnosti toto ničení strojů bylo nepostižitelné. Dnes by pachatel vše musel zaplatit a byl by to i důvod k rozvázání pracovního poměru.

Zapojování elektroměrů

Při montáži elektroměrů je požadavek dodavatele energie zapojit přívodní svorky elektroměru v pravotočivém sledu. Provádí-li se nová síť, montážní pracovníci mají právo rozplombovat elektroměrovou skříň a přivést do ní nový přívod. Při montáži se přesvědčí, zda je elektroměr zapojen správně a předejdou tak možným škodám na majetku odběratele. Jsou známy případy prezentované v televizi, kdy nový přívod byl zapojen opačně, čerpadlo na chatě nevypnulo (nikdo nebyl přítomen), protože při nesprávných otáčkách nečerpalo (tlakový spínač nevypnul) ... a běželo tak dlouho, dokud neshořelo.

Sled fází na kabelových vedeních od dodavatele elektrické energie

Z dřívější elektrotechnické praxe přetrvává, že JME, dnes společnost E-on, má sled fází uspořádán tak, že první fáze je černá vedle zelenožlutého, druhá fáze je hnědá. Tím dochází ke křížení dvou vodičů. Nevím, proč ostatní montážní firmy zapojují vždy hnědý vodič uprostřed, všude v instalacích, i k motorům. Možná je to převzato od nového značení kabelů ze začátku 70. let minulého století. Tehdy byl hnědý vodič uprostřed mezi dvěma černými vodiči. Kdo ví, proč tato nelogika tak je, nechť se ozve.

Závěr

Z článku je zřejmé, že je dobré používat jednotné zapojení, jak fázových vodičů, tak i sledu fází. Předejdeme tak možným provozním i hospodářským problémům, potažmo úrazům.

(redakčně doplněno a upraveno)