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

Měření elektrických spotřebičů při revizích (5)

číslo 5/2004

elektrotechnická praxe

Měření elektrických spotřebičů při revizích (5)

Ing. Leoš Koupý, Illko s. r. o.

5. Dotykový proud

Není-li izolace spotřebiče dostatečně kvalitní, tzn. nemá dostatečně veliký izolační odpor, může na jeho povrch proniknout ze sítě napětí vůči zemi, které při propojení takovéto dotyku přístupné části spotřebiče se zemí způsobí tok proudu, který se nazývá dotykový. Vzniká zpravidla tehdy, dotkne-li se povrchu spotřebiče s vadnou izolací člověk, přes kterého dotykový proud odtéká do země. Dotykový proud je tedy proud unikající, který ovšem vzniká pouze při dotyku uzemněného vodiče (zpravidla člověka) s částí spotřebiče přístupnou dotyku nespojenou s ochranným vodičem.

Jsou-li části spotřebiče přístupné dotyku spojeny se zemí přes náhodné uzemnění, teče jím pak část nebo celý proud unikající přes izolaci spotřebiče. Ovšem i tuto část unikajícího proudu je třeba při měření zjistit, neboť je nutné počítat s možností přerušení náhodného uzemnění. Celý unikající proud pak bude proudem dotykovým.

5.1 Měření dotykového proudu – požadavky ČSN

Měření se provádí u vodivých částí spotřebičů přístupných dotyku tř. II a III a u těch částí spotřebičů tř. I, které nejsou konstrukčně spojeny s vodičem PE. Děje se tak u spotřebičů spadajících do kategorií podle ČSN 33 1600 a ČSN 33 1610 i u strojů podle ČSN EN 60204-1 shodným způsobem. Výsledky se vyhodnocují podle ČSN 33 1610, neboť v jiných normách není toto měření popsáno.

Obr. 1

5.1.1 Schéma a popis zapojení
Na obr. 22 je schéma zapojení při měření dotykového proudu tzv. přímou metodou.

Spotřebič je připojen přes měřicí přístroj k napájecímu napětí a sepnutím síťového vypínače je uveden do provozu. Hrot měřicí šňůry se přiloží k měřené části spotřebiče a dotykový proud jím odtéká přes měřicí přístroj a jeho vodič PE do země. V měřicím obvodu je vřazen miliampérmetr měřící velikost proudu a odpor 2 k simulující odpor lidského těla.

Měřicí přístroj je vybaven přepínačem umožňujícím změnu polarity pracovních vodičů, díky němuž je možné měření dotykového proudu v obou možných provozních stavech spotřebiče, tzn. kdy je tentýž pracovní vodič připojen jednou k fázovému a podruhé k neutrálnímu pólu napájení. Pod pojmem změna polarity pracovních vodičů je v dalším textu myšlena změna jejich připojení k napájení z elektrické instalace.

Pozn.: Nutnost prověřit unikající proud spotřebiče v obou provozních stavech je dána skutečností, že případná závada izolace spotřebiče nemusí být symetrická k napájecímu napětí. Vyskytne-li se například vada izolace na pracovním vodiči připojeném za provozu k neutrálnímu pólu napájení, a nacházejícím se tedy na stejném potenciálu jako vodič PE, potom i při poruše jeho izolace z něj neteče do vodiče PE žádný proud. Jestliže se ovšem vidlice spotřebiče tř. II připojí do zásuvky opačně, může přes porušenou izolaci téci značný dotykový proud.

Obr. 2

Dotykový proud lze správně změřit, jen pokud není měřená část spotřebiče náhodně uzemněna. V opačném případě z ní odtéká uzemněním unikající proud a hrozí nebezpečí, že se při přerušení náhodného uzemnění změní v dotykový proud. Proto je třeba jej při měření zahrnout do celkového dotykového proudu měřením rozdílového proudu v pracovních vodičích podle obr. 23.

Po dotyku hrotu měřicí šňůry na měřenou část spotřebiče odtéká v té chvíli skutečný dotykový proud do země přes měřicí přístroj a další část proudu uniká náhodným uzemněním. Měřicí přístroj porovná napájecí proud, který teče do spotřebiče s proudem, který se ze spotřebiče vrací, a rozdíl proudů v pracovních vodičích je roven celkovému proudu unikajícímu ze síťové části spotřebiče. Tento rozdíl proudů v měřicím přístroji vyhodnotí miliampérmetr připojený k toroidnímu měřicímu transformátoru, skrz který prochází pracovní vodiče napájející spotřebič.

Také v tomto případě se uskutečňují dvě měření se záměnou napájení pracovních vodičů spotřebiče.

Požadované parametry měřicího zařízení:

Požadavky na měřicí zařízení pro měření dotykového proudu jsou uvedeny v příloze E normy ČSN 33 1610. Jde o požadavky, které musí splnit výrobce měřicího zařízení a uživatel většinou nemá možnost si jejich splnění ověřit.

Pro měření v praxi je však důležité, aby přístroj umožňoval měření se záměnou polarity napájení pracovních vodičů.

Obr. 3

5.1.2 Vyhodnocení naměřených hodnot
Měření proudu protékajícího ochranným vodičem je třeba provést dvakrát při záměně polarity napájení pracovních vodičů. V současně platném znění ČSN 33 1610 není sice o tomto měřicím postupu ani slovo, ovšem toto opominutí napraví návrh změn normy, kde je již povinnost dvojího měření zakotvena. Pro vyhodnocení měření je třeba vzít v úvahu horší z obou naměřených hodnot.

Dotykový proud měřený na vodivých částech přístupných dotyku nesmí překročit hodnotu 0,5 mA.

5.2 Problematika měření dotykového proudu
Vzhledem k tomu, že dotykový proud je v podstatě proud unikající, je možné problematiku týkající se proudu protékajícího ochranným vodičem a popsanou v kapitole 4.2 (viz ELEKTRO č. 3/2004, str. 17) vztáhnout i na měření tohoto proudu. Přesto je vhodné si určité odlišnosti uvědomit.

5.2.1 Izolované uložení spotřebičů
Jak již bylo řečeno, měří se dotykový proud pouze z vodivých částí spotřebičů přístupných dotyku třídy II a z těch vodivých částí spotřebičů přístupných dotyku třídy I, které nejsou konstrukčně spojeny s vodičem PE. Mluvíme-li tedy v souvislosti s měřením dotykového proudu přímou metodou o izolovaném uložení, platí to samozřejmě pouze pro měřené části spotřebiče. Případné náhodné uzemnění jakýchkoliv jiných částí spotřebiče, které nejsou s měřenou částí vodivě spojeny, nemá na výsledek měření vliv.

Pozor však na případnou kapacitní vazbu, která se může projevit především tehdy, když měřený díl má velkou plochu a je umístěn blízko vodivých uzemněných částí.

Obr. 4

5.2.2 Částečně vodivé díly spotřebiče
Velká část spotřebičů tř. II má již celý kryt přístupný dotyku vyrobený z plastů. Lze jej tedy považovat za elektricky nevodivý a dotykový proud se u něj neměří. Může však nastat případ, že i plastový kryt nebo jeho části budou částečně vodivé, například z důvodu antistatické úpravy povrchu nebo vlivem znečištění, které zvláště při zvýšené vlhkosti ovzduší sníží izolační odpor. Pronikne-li na takový povrch napětí ze síťové části, může vyvolat značný dotykový proud.

Znečištění povrchu spotřebiče bude pravděpodobně nehomogenní a tím i velikost izolačního odporu bude v různých místech krytu různá. V tom případě při měření dotykového proudu již nebude stačit postup uvedený v normě, tj. prosté přiložení měřicího hrotu k povrchu spotřebiče, neboť přechodový odpor mezi velmi malou plochou měřicího hrotu a nedokonale vodivým povrchem spotřebiče bude příliš velký.

Pro měření částečně vodivých povrchů lze proto doporučit postup převzatý z norem určených pro typové zkoušky, kdy dotykový proud (nebo i izolační odpor) se snímá z větší plochy povrchu pomocí vodivé fólie. Vhodná je plocha o rozměrech 100 × 200 mm, která simuluje přibližně plochu lidské dlaně. Praktický měřicí postup tohoto případu je uveden dále.

Je však třeba zdůraznit, že tento měřicí postup není nutné aplikovat na všechny spotřebiče s plastovým krytem. Obecně jsou spotřebiče konstruovány tak, že se s běžným znečištěním povrchu počítá a nemělo by mít výraznější vliv na zhoršení izolačního odporu. Dotykový proud pomocí vodivé fólie se tedy měří pouze tehdy, existuje-li důvodné podezření, že izolační odpor povrchu krytu spotřebiče je snížen (např. v chemických provozech při znečištění chemikáliemi, antistatické úpravy povrchů apod.).

Obr. 5

5.2.3 Měření spotřebičů obsahujících elektronické prvky
Pro měření dotykových proudů elektronických spotřebičů platí v plné míře vše, co bylo uvedeno v kapitole 4.2.2 (ELEKTRO č. 3/2004). Dokáže-li použitý měřicí přístroj registrovat i usměrněné složky dotykového proudu, je třeba pro měření izolovaně uložených částí spotřebičů přednostně volit přímé měření.

Ostatně přednostní používání této metody předepisuje i ČSN 33 1610 v návrhu nového znění normy.

5.2.4 Vliv stavu elektrické instalace na měření
I pro měření dotykových proudů je důležité, aby obvod instalace PE, do které je připojen měřicí přístroj, byl naprosto v pořádku (viz kap. 4.2.4 – ELEKTRO č. 3/2004). Proto je vhodné provádět kontrolu impedance obvodu PE a napětí na PE kolíku zásuvky, jestliže to používaný měřicí přístroj sám nezajišťuje.

5.3 Měření dotykového proudu v praxi
Pro účel měření dotykového proudu lze spotřebiče rozdělit podle způsobu připojení k napájecímu zdroji (elektrické síti) na spotřebiče:

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

Pro volbu měřicí metody a měřicího postupu je možné zkoumané části spotřebičů rozdělit na:

  • elektricky vodivé, žádným způsobem neuzeměné (izolovaně uložené),
  • elektricky vodivé, náhodně uzemněné (neizolovaně uložené),
  • částečně vodivé (viz kap. 5.2.2).

Bezpečnostní upozornění
Před měřením dotykového proudu je třeba si uvědomit, že případná porucha izolace mezi síťovou a dotyku přístupnou, s vodičem PE nespojenou částí způsobí po zapnutí spotřebiče vznik nebezpečného dotykového napětí na této části, ale nevybaví jisticí prvky v elektrické instalaci. Nelze-li tedy předem měřením ověřit izolační odpor těchto částí, je nutné k nim přistupovat jako k potenciálně nebezpečným. Ohrožen může být i měřicí přístroj, neboť přes něj může protéci poměrně značný dotykový proud. Proto je třeba důsledně dbát bezpečnostních pokynů výrobce přístroje uvedených v návodu k použití.

5.3.1 Volba měřicí metody
Norma ČSN 33 1610 v čl. 6.7.1 jednoznačně předepisuje použít přímé měření dotykového proudu tehdy, když je spotřebič uložen izolovaně, a u neizolovaně uložených spotřebičů provést měření nepřímo vyhodnocením rozdílového proudu. Takto striktně formulované ustanovení o volbě metody není zcela přesné.

Co se týče izolovaného uložení, není pro volbu měřicí metody rozhodující celý spotřebič, ale izolované uložení jeho měřených vodivých částí přístupných dotyku (viz kap. 5.2.1 a 4.2.1). Přímé měření dotykového proudu je třeba přednostně volit především tehdy, jestliže měřený díl spotřebiče je izolovaně uložen a měřicí přístroj dokáže měřit i stejnosměrnou složku unikajícího proudu. Výhodou této metody je u některých přístrojů i vyšší odolnost proti vnějším rušivým vlivům a tím i vyšší přesnost měření. Je-li měřený díl náhodně uzemněn, je třeba pro vyhodnocení dotykového proudu měřit rozdílový proud, a pokud měřicí přístroj neumí zjistit usměrněné složky dotykového proudu, potom pro volbu metody přímého měření mluví snad jen její vyšší přesnost.

5.3.2 Spotřebiče tř. I s pohyblivým přívodem zakončeným jednofázovou vidlicí
U spotřebičů tř. I je třeba měřit jednak proud tekoucí vodičem PE podle kap. 4.3.2 (ELEKTRO č. 3/2004) a navíc dotykový proud z vodivých částí nespojených s ochraným obvodem. Pracovní postup potom závisí na způsobu, jakým měřicí přístroj dotykový proud měří. Některé typy přístrojů používají pro měření dotykového proudu stejné měřicí obvody jako pro měření unikajícího proudu a u spotřebičů tř. I pak na displeji zobrazí součet obou proudů. U jiných typů lze dotykový proud a proud vodičem PE měřit zvlášť. Je-li měření obou proudů prováděno současně, je vhodné pro usnadnění a urychlení práce pro obě měření zvolit stejnou měřicí metodu.

Měření unikajících proudů (tzn. proudu tekoucího vodičem PE a dotykového proudu) u spotřebiče tř. I je znázorněno na obr. 24. Automatická pračka má na vrchním plastovém krytu upevněnou kovovou mřížku, která není spojena s obvodem PE. Vidlice jejího napájecího přívodu se připojí do měřicí zásuvky přístroje.

Dále je třeba zachovat následující postup měření:

  • přivede se napětí do měřicí zásuvky přístroje,

  • síťovým vypínačem se zapne spotřebič a je třeba vyčkat, až se uvede do provozního stavu (viz kap. 4.3.2),

  • změří se proud tekoucí vodičem PE (odečtením na displeji přístroje),

  • měřicí hrot pro snímání dotykového proudu se přiloží k vodivé části spotřebiče nespojené s vodičem PE,

  • provede se další měření unikajícího proudu, který se nyní rovná součtu proudu tekoucího vodičem PE a dotykového proudu tekoucího ze zkoumané části spotřebiče; rozdíl nyní naměřené a předchozí hodnoty je roven hledanému dotykovému proudu,

  • spotřebič se vypne postupem pro něj stanoveným (síťovým vypínačem, přes klávesnici počítače apod.),

  • odpojí se napětí z měřicí zásuvky přístroje,

  • změní se polarita pracovních vodičů v měřicí zásuvce přístroje (záměna vodičů L a N),

  • výše popsaným postupem se znovu zapne spotřebič a odečte se unikající a dotykový proud při opačné polaritě napájecích vodičů,

  • výše popsaným způsobem se spotřebič vypne a odpojí se napětí z měřicí zásuvky,

  • pro vyhodnocení dotykového proudu se použije vyšší z obou naměřených hodnot.

Pozn.: Je samozřejmě možné měřit jen dotykový proud, spotřebič ovšem v tom případě nesmí být napájen přes měřicí přístroj, ale ze síťové zásuvky instalace (nastane ovšem potíž se změnou polarity pracovních vodičů a může dojít k ohrožení přístroje velkým dotykovým proudem) nebo musí měřicí přístroj toto samostatné měření dotykového proudu umožňovat, což se lze dočíst v návodu k obsluze přístroje.

5.3.3 Spotřebiče tř. II s pohyblivým přívodem zakončeným jednofázovou vidlicí
Měření unikajících proudů (tzn. proudu tekoucího vodičem PE a dotykového proudu) u spotřebiče tř. II je znázorněno na obr. 25. U vrtačky s elektronickou regulací otáček nelze bez jejího rozebrání ověřit stav izolací jinak než měřením dotykového proudu. Vidlice jejího napájecího přívodu se připojí do měřicí zásuvky přístroje.

Dále je třeba zachovat následující postup měření:

  • přivede se napětí do měřicí zásuvky přístroje buď stiskem tlačítka zahajujícího měření, nebo pokud to měřicí přístroj dovoluje, zaaretováním napětí v zásuvce,

  • síťovým vypínačem se zapne spotřebič a je třeba vyčkat, až se uvede do provozního stavu (viz kap. 4.3.2),

  • měřicí hrot pro snímání dotykového proudu se přiloží k vodivé části spotřebiče nespojené s vodičem PE,

  • změří se dotykový proud (odečtením na displeji),

  • spotřebič se vypne postupem pro něj stanoveným,

  • odpojí se napětí z měřicí zásuvky přístroje,

  • změní se polarita pracovních vodičů v měřicí zásuvce přístroje (záměna L a N),

  • výše popsaným postupem se znovu zapne spotřebič a odečte se dotykový proud při opačné polaritě napájecích vodičů,

  • výše popsaným způsobem se spotřebič vypne a odpojí se napětí z měřicí zásuvky,

  • pro vyhodnocení dotykového proudu se použije vyšší z obou naměřených hodnot.

5.3.4 Spotřebiče pevně připojené a s pohyblivým přívodem zakončeným trojfázovou vidlicí
Obr. 26 zobrazuje příklad měření dotykového proudu trojfázového spotřebiče. V příkladu uvedeném na obrázku je spotřebičem svářečka svařující stejnosměrným proudem, která tedy obsahuje výkonový usměrňovač (možnost usměrněné složky unikajícího proudu) a elektronický regulátor proudu.

Spotřebič je při měření připojen a napájen ze síťové zásuvky elektrické instalace. Měřicí přístroj při měření slouží jen jako miliampérmetr zaznamenávající dotykový proud. Naprosto stejný postup umožní měření také izolovaně uložených částí pevně připojených jednofázových a trojfázových spotřebičů.

Postup měření je následující:

  • spotřebič se uvede do chodu,

  • po dosažení provozního stavu (viz kap. 4.3.2) se měřicí hrot pro snímání dotykového proudu přiloží k vodivé části spotřebiče nespojené s vodičem PE,

  • provede se měření dotykového proudu (odečtením na displeji),

  • spotřebič se vypne postupem pro něj stanoveným.

(pokračování)