Tento příspěvek (autora Ing.Kříže) zaslal do naší konference Jan Hofhans. Uvedený text dokonale vysvětluje problematiku zapojování zásuvek, o kterých se vedla v konferenci polemika. 

Řádné provedení napájecích částí
U amatérsky vyráběných elektronických přístrojů a zařízení můžeme ocenit zajímavé, hodnotné a účelné konstrukce a zapojení. Přístroje plní svou funkci, nicméně někdy se u nich můžeme setkat i s nepříjemnými jevy, jako je zahřívání některých částí a někdy i nepříjemné brnění v případě, že si neopatrně na některou část sáhneme. Mnohdy je u těchto amatérských přístrojů patrné nevhodné připojení k napájecí síti. Velmi častá je u amatérských přístrojů náchylnost k tomu řešit otázky napájecího sírového přívodu a navazujících silových částí, silových zařízení i napájecích částí celého elek­tronického zařízení většího výkonu s využitím elektronických součástek. To se při větších odebíraných proudech může projevit nadměrným oteplením vodičů, spojů a dalších částí napájení, jejich degradací, poškozováním, ale i nebezpečím požáru od těchto částí.

Ochrana před úrazem elektrickým proudem
Vedle funkčnosti, kterou většinou považujeme za samozřejmý předpoklad, je při konstrukci elektrického a elektronického zařízení nejdůležitější dodržet základní zásady ochrany před úrazem elektrickým proudem. Ono totiž to brnění, které je nepříjemné, může být nebezpečné, a to někdy i smrtelně. Proto je prvořadou podmínkou, aby se správnou konstrukcí přístroje zabránilo dotyku nebezpečných živých částí, tj. částí, na nichž je při normálním provozu přístroje nebezpečné napětí (v normálním prostředí je to střídavé napětí vyšší než 50 V nebo i napětí nižší, jehož zdroj nesplňuje předepsané podmínky).

Ochrana před dotykem živých částí
Dotyku nebezpečných živých částí se zabrání izolací těchto částí, nebo jejich umístěním v krytu. Ten musí být od živých částí rovněž izolován. Na izolaci, živé části i na kryty však při provozu zařízení působí elektrická i mechanická namáhání a vlivem stárnutí dochází i k degradaci materiálů. 

Nebezpečný dotyk neživých částí
V důsledku výše uvedených vlivů je u elektrického zařízení nutno předpokládat, že se na kryt zařízení může při nějaké poruše přenést napětí ze živé části. Toto napětí je přístupné dotyku a je o to nebezpečnější, že se vyskytuje na částech, na nichž se jeho výskyt nepředpokládá. Ještě horší případ je, jestliže se napětí v případě poruchy vyskytne na částech, které je při provozu zařízení nutno držet v ruce. V takovém případě je nebezpečí zvýšeno ještě tím, že svalová křeč způsobená průchodem proudu rukou zabraňuje sevření uvolnit a nebezpečný elektrický předmět není možno pustit. Proto se dnes již prakticky veškeré části průmyslově vyráběných elektrických předmětů, které jsou určeny k tomu, aby se při provozu držely v ruce, vyrábějí z izolantu nebo jsou izolantem pokryty.

Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí
Proti tomu, aby se nebezpečné napětí přeneslo na neživé části přístupné dotyku, resp. aby se napětí na těchto neživých částech vyskytovalo po nebezpečně dlouhou dobu, se provádějí opatření. Prakticky a nejvíce se uplatňují dva způsoby ochrany.První spočívá v tom, že se kryt provede z izolantu, nebo že se od živých částí oddělí další izolací, nebo že se živé části od kovového krytu oddělí takzvanou zesílenou izolací. U takto provedeného elektrického přístroje je uplatněna tzv. ochrana použitím zařízení třídy ochrany II (tj. zařízení, na nichž je uplatněna dvojitá nebo zesílená izolace) a je možno předpokládat, že při splnění všech požadavků, které jsou na izolační stupně kladeny, se napětí živých částí na kryt přístroje za žádných okolností nepřenese. Takto se provádí většina profesionálně vyráběných elektronických zařízení pro amatérské využití.

Samočinné odpojení od zdroje
Druhý způsob spočívá v tom, že se neživé části, tj. vodivé části přístupné dotyku, na něž se může při poruše přenést napětí, spojí s tzv. ochranným vodičem. Tento vodič zajišťuje spojení neživých částí se zemí a zároveň též (až na výjimečné případy) s uzemněným bodem zdroje. Toto spojení zajišťuje jednak to, že napětí na neživých částech se při poruše sníží, a jednak to což je ještě daleko důležitější, že v okamžiku poruchy, kdy se vyskytuje na neživých částech napětí, se zařízení od zdroje samočinně odpojí. Při poruše totiž tím, že se spojí živá a neživá část, vznikne v podstatě zkratový proud. Ten prochází od zdroje fázovým vodičem, mís­tem poruchy a ochranným vodičem zpět ke zdroji a vypíná se ochranným prvkem v elektrické instalaci objektu. Přístroj nebo zařízení, u něhož se tento způsob ochrany uplatňuje, se nazývá zařízení třídy ochrany I. Pro zajištění správné funkce ochrany samočinným odpojením je zapotřebí věnovat vždy dostatečnou pozornost správnému zapojení a spojům ochranného vodiče i ochranným prvkům (pojist­kám, jističům, popř. chráničům) zajišťujícím včasné odpojení poruchy. Protože správné předřazení ochranného prvku je v kompetenci toho, kdo instalaci provedl, budeme se dále věnovat připojení ochranného vodiče v přívodu a k přístroji, za které při konstrukci amatérského zařízení zodpovídáme.

Zásady pro provedení a spojování ochranných vodičů
Ochranné spojení sloužící k připojení neživých částí v zařízení navzájem i k samostatnému ochrannému vodiči přívodu, stejně jako samotný ochranný vodič, musí být navrženy tak, aby odolaly nejvyššímu tepelnému a dynamickému namáhání, k němuž může při průchodu poruchového (zkratového proudu) v zařízení dojít. Do ochranného vodiče se nesmějí vkládat žádné spínací přístroje ani prvky, které by zvyšovaly jeho impedanci, nebo by mohly způsobit jeho přerušení. Z uvedených důvodů také ochranný vodič musí mít dostatečný průřez. Pro malé průřezy pracovních tj. fázového a středního vodiče přívodů, které přicházejí v úvahu pro malá amatérská zařízení, musí tento průřez být stejný jako průřez pracovních vodičů. Většinou se o něj nemusíme starat, pokud použijeme schválených přívodních kabelů a šňůr. V těch průřez ochranného vodiče tomuto požadavku odpovídá.Zásadní požadavek na pohyblivý přívod, na jehož splnění je nutno u přístroje třídy ochrany I dbát, je ten, že přívod k tomuto přístroji musí obsahovat tři vodiče. Jsou to dva vodiče pracovní, z nichž jeden je obvykle vodič fázový a druhý je obvykle uzemněný vodič střední, a musí to být také jeden samostatný vodič ochranný. Ochranný vodič přívodu k elektrickému zařízení slouží výhradně k zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem (ochrany samočinným odpojením od zdroje). Funkci pracovního (obvykle středního) a ochranného vodiče v jediném vodiči pohyblivého přívodu nelze v žádném případě slučovat. Základním bezpečnostním požadavkem je, aby spojení ochranného vodiče pohyblivého přívodu k zařízení (přístroji, spotřebiči) bylo zajištěno vždy, jakmile je zařízení připojeno ke zdroji (obvykle představovanému zásuvkou silového rozvodu v objektu), a to ještě před připojením pracovních vodičů. Z tohoto požadavku vyplývá i to, že při připojování přívodu ke zdroji se spojí nejdříve kontakt ochranného vodiče, při rozpojování se zase naopak tento kontakt nejpozději rozpojí. U zásuvkového spojení je splnění tohoto požadavku zajišťováno uspořádáním kontaktů představovaných kolíky a zdířkami zásuvky a vidlice. 

Poloha kontaktů v zásuvce a vidlici
Aby bylo ochranné spojení vždy zajištěno, dbá se zvlášť na dodržení polohy ochranného kontaktu v zásuvce a ve vidlicí. Ochranný kontakt v zásuvce musí vždy odpovídat ochrannému kontaktu vidlice. (I když se splnění tohoto požadavku zdá samozřejmé, výsledky výchozích revizí elektrických instalací ukazují, že asi u jednoho procenta zásuvek je na ochranný kolík zásuvky připojena fáze.) Zásuvky se připojují tak, aby ochranný kolík byl nahoře, střední vodič byl připojen na pravou dutinku, fázový vodič na levou dutinku. Tomuto zapojení musí, zejména pokud se týká ochranného kontaktu, odpovídat i zapojení vidlice pohyblivého přívodu.

Nyní si zopakujme, jak vypadá připojení a propojení ochranného vodiče od zdroje až k chráněnému zařízení (přístroji, spotřebiči). Ochranný vodič je veden od uzemněného bodu zdroje až na ochranný kontakt do zásuvky. S ochranným kontaktem zásuvky (ochranným kolíkem) je spojen ochranný kontakt (ochranná zdířka) vidlice. Na něj je připojen ochranný vodič pohyblivého přívodu a ten je spojen s ochrannou svorkou připojeného elektrického zařízení. S touto ochranou svorkou jsou spojeny neživé části připojeného chráněného elektrického zařízení přístupné dotyku (viz obr.1). Tak je zajištěna kontinuita ochranného spojení od zdroje k chráněnému zařízení.

Chyby v zapojení pohyblivého přívodu
Nyní si všimněme, jakých chyb se amatéři při zajišťování kontinuity ochranného spojení a ochranného vodiče obvykle dopouštějí. Většinou předpokládají, že u zásuvkového spojení je zapotřebí, aby při zasunutí vidlice do zásuvky byla spojena ochranná zdířka vidlice s ochranným kolíkem zásuvky. Protože se však domnívají, že zapojení vodičů pohyblivého přívodu ve vidlici musí být shodné se zapojením vodičů pevného přívodu k zásuvce, provádějí následující základní chyby, které se pokusíme objasnit. Většina pevných rozvodů až do zásuvky je u nás doposud většinou provedena pouze dvěma vodiči, i když jsme si řekli, že v pohyblivém přívodu musí být vodiče tři. Třemi vodiči je třeba provádět podle nových předpisů nyní i pevné jednofázové rozvody, ale až do konce roku 1995 bylo možno v pevných rozvodech sloučit funkci středního a ochranného vodiče do jediného, dříve nazývaného nulovacího vodiče. Proto se mnozí amatéři domnívají, že takovéto sloučení je možné i ve vodičích pohyblivých přívodů a svorku k ochrannému kontaktu spojují se svorkou pracovního, podle jejich domnění středního, vodiče (viz obr. 2). Tím se dopouštějí dvou základních chyb: Pro pohyblivé přívody k elektrickému předmětu třídy I používají dvoužilových kabelů a šňůr a přitom slučují funkci ochranného a středního vodiče v jednom vodiči, což je v pohyblivém přívodu nepřípustné. K jakým poruchám může u takto zapojeného přívodu dojít? Většinou se nestane nic. Zařízení obvykle funguje zcela normálně, a dokonce ani na neživých částech není napětí. K neočekávané situaci dojde, jestliže zařízení s takto zapojeným přívodem připojíme na některou starší dvojzásuvku, nebo rozbočovací zásuvku, kde orientace fázového a středního kontaktu vzhledem ke kontaktu ochrannému není dodržena. V tom případě dojde vlivem rozpojení kontaktů pro střední a ochranný vodič ve vidlici okamžitě po zasunutí vidlice pohyblivého přívodu do zásuvky ke zkratu, a tím k vybavení pojistek nebo jističů a k odpojení obvodu zásuvky a někdy i vlivem špatné selektivity  jištění k odpojení celé instalace. Pak  se samozřejmě příčina hledá  ve špatném zapojení dvojzásuvky, rozbočky nebo zásuvky a nikoho ani nenapadne, že vada by mohla být ve vidlici pohyblivého přívodu, když doma mi zařízení přece tak spolehlivě fungovalo. Tak to by byla závada s tím šťastnějším koncem, kdy nám vypadl jenom jistič. K horším případům došlo, když amatér zapojil "nulák" pohyblivého přívodu pouze na kontakt odpovídající střednímu vodiči zásuvky a na druhém konci  tento nulák spojil kromě s funkční svorkou též s ochrannou svorkou zařízení (viz obr. 3). Zde se opět nemusí po řadu let nic dít, ale při opačném propojení zdířek pro fázový a střední vodič zásuvky příslušející k pevnému rozvodu dojde při připojení špatně zapoje­né vidlice k připojení neživých částí  zařízení k fázi a v důsledku toho k tomu, že na neživých částech zařízení je napětí aniž by byl příslušný obvod odpojen. V důsledku může způsobit smrtelný úraz takto chybného zapojení došlo již k několika smrtelným úrazům. (Při takto praktikovaném zapojení by samozřejmě bylo lepší, kdyby se "amatér" o připojení neživých částí k "nuláku"  ani nesnažil.

Opatření proti rušení elektronických zařízení sítovým kmitočtem
A nyní ještě k jedné záležitosti, a to k otázce, která je se zapojením středního a ochranného vodiče těsně svázána. Jedná se o otázku "brumů", které se ze sítě nízkého napětí právě prostřednictvím "nuláku" mohou do elektronických zařízení přenášet a rušit jejich bezvadnou funkci. Síťová frekvence se do elektronických zařízení přenáší většinou právě pomocí krytů, které jsou spojeny se "zemí" prostřednictvím ochranného vodiče. Pokud budou kryty a kostry zařízení spojeny s čistou zemí, která nebude nijak ovlivňována silovým napětím, nebude ani zařízení sítovou frekvencí rušeno. V naší normální síti se však taková tzv. "čistá zem" těžko najde, i když pokusy o přivedení této "čisté země" ze vzdálenějších míst byly prováděny. Ve většině současných sítí (dříve nazývaných sítě s ochranou nulováním - nyní sítě TN) je v elektrickém pevném rozvodu veden jediný vodič - vodič PEN (dříve nulovací), který má zároveň funkci ochranného (PE) i pracovního - středního (N) - vodiče. Je samozřejmé, že i když střední vodič je v rozvodné síti uzemněný, vyskytuje se na něm napětí vzniklé jako úbytek napětí průchodem pracovního proudu. Toto napětí se krátkým úsekem samostatného ochranného vodiče (na němž již úbytky nevznikají) přenáší na kostry a neživé části připojovaných zařízení. Na obr. 4 vidíme znázornění současného stavu. Proud, který by měl téci pouze středním vodičem, protéká zároveň stíněními a vyrovnávacími vodiči sdělovacích kabelů, neživými částmi a cizími vodivými částmi (kovovými potrubími i kovovými konstrukcemi budov). Všechny tyto proudy působí rušivě na elektronická zařízení. Na obr. 5 vidíme stav podle současných předpisů, které jsou nyní uváděny do praxe. Vodič PEN je od určitého místa rozvodu (např. v rozváděči pro jedno patro nebo v bytové rozvodnici) rozdělen na samostatný střední (N) a samostatný ochranný (PE) vodič. Tím se snižují úbytky napětí na vodiči PEN a zmenšuje se též rušení zařízení. Na obr. 6 je doporučovaný ideální stav, kdy v celém rozvodu je veden samostatný střední (N) a samostatný ochranný (PE) vodič. Tyto vodiče jsou rozděleny v místě vstupu elektrické energie do budovy, kde je elektrický rozvod také uzemněn. Ochranným vodičem ani stíněními sdělovacích vodičů neteče v takovém případě žádný vyrovnávací proud, nedochází k žádným úbytkům napětí na ochranném pospojování a citlivá elektronická zařízení nejsou rušena.

Některé základní termíny
Protože v posledních letech došlo k výraznému pokroku ve sjednocování mezinárodní terminologie v oblasti elek­trických rozvodů a instalací, a v důsledku toho i ke změnám v naší terminologii, uvádíme na tomto místě některé názvy z této oblasti:

ochranný vodič (označuje se PE) - vodič požadovaný určitými opatřeními na ochranu před úrazem elektrickým proudem, který elektricky spojuje některé z těchto částí:

       neživé části

       cizí vodivé části

       hlavní ochrannou svorku

       zemniče (i s uzemňovacím přívodem)

       uzemněný bod zdroje nebo umělý střed

vodič PEN (označuje se PEN) - vodič spojený se zemí slučující v sobě funkci ochranného a středního vodiče 

POZNÁMKY

1.) Písmenný znak PEN je kombinací znaků ochranného PE a středního N vodiče.

2.) Dříve se používal termín nulovací vodič, protože sloužil pro tzv. ochranu nulováním.

střední vodič (označuje se N pro střídavou soustavu a M pro stejnosměrnou soustavu) - vodič připojený na střed (uzel) zdroje, schopný přispět k přenosu elektrické energie 

POZNÁMKA

 Dříve se používaly též termíny "nulový" i "neutrální" vodič, které ještě nebyly zcela zatraceny a v některých případech se ještě používají (např. pro odstínění tohoto vodiče ve střídavé soustavě se používá termín "neutrální", ve stejnosměrné soustavě termín "střední").

pracovní vodič - vodič proudové soustavy sloužící k přenosu energie při provozu zařízení

POZNÁMKA 

Pracovní vodiče mohou být fázové (ve střídavé soustavě), krajní (ve stejnosměrné soustavě) i střední.

Z uvedeného přehledu vidíme, že v dřívějších dobách si termíny "nulovací" a "nulový" byly velice blízké. Přispívalo k tomu i to, že jejich význam se prakticky překrýval. Původ­ní nulový, neboli střední vodič byl později využit jako zpětný vodič pro ochranu nulováním, tj. pro spojení neživých částí s nulovým bodem zdroje. Zároveň tento jediný vodič byl i vodičem ochranným, takže lidový výraz "nulák" v sobě zřejmě zahrnoval všechny tři výše uvedené pojmy (vodič ochranný, střední i nulovací).

Oproti dřívější praxi došlo rovněž k výrazné úpravě v pojmenování ochran. Dřívější ochrany nulováním a zemněním jsou nyní zahrnuty pod jeden termín ochrany sa­močinným odpojením od zdroje, jehož význam jsme si zčásti vysvětlili v předchozím textu. Chceme-li podle nové terminologie dřívější "nulování" odlišit od "zemnění", musíme uvést, zda se jedná o ochranu samočinným odpojením od zdroje v síti TN (tj. dřívější nulování) nebo v síti TT (tj. dřívější zemnění). Označení TN a TT, kterému jsme se v předchozím textu raději vyhnuli, přitom označují způsob uzemnění sítě a chráněných částí. 

označují způsob uzemnění sítě a chráněných částí.

Ing. Michal Kříž (dříve Český normalizační institut ČSNI) nyní odborné elektrotechnické nakladatelství IN-EL.