Ve všech elektroinstalacích protéká nějaký proud do země přes ochranný zemnicí vodič PE. Tento jev je označován jako unikající proud, také nazývaný svodový, prosakující nebo ztrátový.
Unikající proud obvykle protéká přes izolaci kabelů a také filtrů chránících elektroniku v obytných, kancelářských a průmyslových prostorech. Únikové proudy ovlivňují provozní bezpečnost na zařízeních a mohou způsobovat rušení v rozvodné síti.
Unikající proud může také způsobit nesprávné rozpojování obvodu proudovým chráničem.
V extrémních případech může také způsobit zvýšení napětí na dotykových vodivých součástech. Unikající proud může protékat přes ohmický odpor, ale i kapacitní reaktanci rozvodu z izolovaných vodičů. Z vodiče s řádnou izolací by měl téci velmi nízký únikový proud. Pokud je izolace stará nebo poškozená, snižuje se hodnota ohmického odporu a to může způsobit zvýšený unikající proud. Mezi dlouhými vodiči je dále nižší kapacitní reaktance, která také zvyšuje únikový proud. Také bychom měli zmínit široce využívaná elektronická zařízení s filtry určenými k jejich ochraně proti napěťovým špičkám a jinému rušení. Tyto filtry obvykle využívají kondenzátory, které snižují celkovou kapacitní reaktanci mezi vodiči v kabelech a tím zvyšují unikající proud.
TIP: Obzvláštní důraz by měl být kladen na měření unikajícího proudu uzařízení provozovaných v nepříznivém prostřední, kde je vysoká prašnost nebo vlhkost vzduchu.
Minimalizace důsledků unikajících proudů
Jak odstranit nebo minimalizovat důsledky unikajících proudů? Začít by se mělo měřením hodnoty unikajícího proudu a určení jeho zdrojů. To lze provést měřičem unikajících proudů. Jedná se o přístroj podobný běžným klešťovým ampérmetrům pro měření proudu do zátěže, ale nabízí významně vyšší citlivost a přesnost měření proudů pod 5 mA. Většina tradičních klešťových přístrojů tak nízké proudy nezaznamená.
Hodnota proudu měřeného klešťovým přístrojem závisí na síle proměnného elektromagnetického pole kolem vodiče. Pro přesnost měření nízkého unikajícího proudu je důležité, aby byly během měření povrchy čelistí klešťového přístroje chráněny před poškozením, byly čisté a zcela k sobě přiléhaly bez vzduchové mezery. Díky širokému rozevření čelistí měřiče unikajících proudů je lze nasadit na vodiče nebo kabely s velkým průměrem stejně jako na pásovou ocel, lišty pospojování nebo dokonce trubky.
Aby bylo možné měřit unikající proud v důsledku špatné izolace, měl by klešťový přístroj dokázat zachytit hodnotu pod 0,1 mA. Například měření v obvodu se střídavým napětím 230 V a odpojenou veškerou zátěží může způsobit unikající proud 0,02 mA (20 μA). Tato hodnota odpovídá následující impedanci izolace:
230 V / (20 × 10−6) = 11,5 MΩ
(Ohmův zákon: R=V/I)
Pokud by se měřil odpor izolace ve stejném elektroinstalaci pomocí klasického přístroje pro měření izolačního odporu, výsledek by byl pravděpodobně necelých 50 MΩ. To je způsobeno skutečností, že měřič izolačního odporu používá k měření stejnosměrné napětí, které nezohledňuje účinek kapacitní reaktance. Impedance izolace je skutečnou hodnotou, která se projeví za běžných provozních podmínek. Pokud se provede měření na stejném obvodu po připojení kancelářských zařízení (počítače, monitory, kopírky atd.) bude výsledek jiný v důsledku kapacitní reaktance zavedené vstupními filtry těchto zařízení.
TIP: Měření se zapnutou pásmovou propustí (40–70 Hz) ukazuje zanedbatelnou hodnotu unikajícího proudu. Stav izolace lze u tohoto zařízení považovat za vyhovující. (Vlevo) Měření s vypnutou pásmovou propustí (40 Hz–1 KHz) ukazuje znatelně vyšší hodnotu unikajícího proudu způsobeného rušením od měniče. (Vpravo)
Po připojení několika zátěží k obvodu se výše popsaný jev zesiluje, tj. zvyšuje se unikající proud až na hodnotu několika miliampérů. Připojování nových zařízení k obvodu s proudovým chráničem může způsobit jeho nežádoucí rozpojení. Protože se velikost vznikajícího unikajícího proudu mění v závislosti na provozu jednotlivých zařízení, může docházet k nepravidelnému rozepínání obvodu proudovým chráničem. Příčinu takových problémů může být obtížné určit.
U informační techniky (počítačová a komunikační zařízení) může být naměřená hodnota unikajícího proudu významně vyšší než u měření impedance na 50 Hz. To je tím, že informační technika obvykle obsahuje filtry způsobující zemní proudy a další součástky vytvářející harmonické složky. Charakteristiku unikajícího proudu špatné izolace lze na 50 Hz měřit pouze pomocí měřiče únikových proudů s úzkopásmovou propustí, která odstraní proudy na jiných kmitočtech. Obrázek 4 ukazuje různá zapojení klešťového přístroje pro měření unikajících proudů.
TIP: Nepoužívejte zařízení s unikajícím proudem nad:
▪ 0,75 mA – přenosná zařízení (třída ochrany I),
▪ 3,5 mA – napevno instalovaná zařízení s elektromotory (třída ochrany I)
▪ 5,0 mA – napevno instalovaná topná zařízení (třída ochrany I)
▪ 0,25 mA – nářadí (třída ochrany II),
▪ 3,5 mA – jiná zařízení
Podle norem: PN-T-42107:1993, IEC 335-1, VDE 0700 T.1
PŘÍPADOVÁ STUDIE: Měření unikajících proudů v elektromotorech s měničem
Běžným problémem u motorů s pohonem s proměnnými otáčkami je nežádoucí rozepínání obvodu proudovým chráničem. To může být způsobeno rušením vytvářeným pohonem s proměnnými otáčkami nebo zhoršující se izolací motoru, která zvyšuje unikající proudy. Na potvrzení jedné z těchto možností je potřeba použít měřič unikajících proudů s pásmovou propustí, která bývá u takových klešťových přístrojů pro pásmo 40–70 Hz. Použitím pásmové propusti je odstraněn vliv vyšších harmonických kmitočtů na výsledek měření. Porovnáním výsledku měření s pásmovou propustí s výsledkem měření v celém kmitočtovém pásmu (40–1000 Hz) lze rychle určit pravděpodobnost způsobování unikajícího proudu poškozenou izolací (činnou složkou) nebo filtry v elektronických zařízeních (jalová složka).
