Proč standardní spínač nedokáže chránit před zemními zkraty

Přerušená neutrální vodič v obvodu s běžným přerušovačem představuje riziko elektrického šoku, protože přerušovač nemonitoruje ani ochraňuje neutrální vodič. Vnitřní mechanismus běžného přerušovače není navržen tak, aby detekoval proudy zemního výpadku během provozu. Běžné přerušovače jsou konstruovány tak, aby chránily před přetížením a krátkými spoji, ne proti zemním výpadkům.

Běžné přerušovače monitorují proud v fázovém vodiči a spustí se, pokud tento proud přesáhne nastavenou hodnotu přerušovače – obvykle kvůli přetížení nebo krátkému spoji. Avšak u přerušené neutrály může chybový proud k zdroji vrátit zpět prostřednictvím zemního vodiče. Toto se děje, protože zemní a neutrální terminálové lišty jsou spojeny v hlavním rozvodném panelu.

Následně může proud nižší než kapacita přerušovače proutit obvodem po nezamýšlené cestě. Protože žádný nadměrný proud neflóruje fázovým vodičem, přerušovač nedetekuje výpadek a zůstává uzavřen. V důsledku toho části obvodu zůstávají napájené, což vytváří skryté riziko elektrického šoku, které přerušovač neodstraňuje.

Nejčastější výpadky v elektrickém obvodu jsou následující:
Přetížení a Krátké Spojení

Běžné přerušovače reagují na nadměrný proud způsobený přetížením nebo přímými krátkými spoji (výpadky s vysokým proudem, kdy proud přímo proutí z fáze do neutrály nebo z fáze do fáze). Tyto podmínky vytvářejí nárůst proudu, který přerušovač detekuje a spustí se, aby zabránil poškození.

Zemní Výpady

Zemní výpadek nastane, když proud uniká z fázového vodiče na zemní povrch, obejdouc neutrální vodič (např. kvůli přerušené neutrále nebo živému vodiči, který kontaktuje kovový přístroj nebo mokrou plochu). Zemní výpady nemusí generovat vysoké nárůsty proudu potřebné k spuštění běžného přerušovače, zejména pokud uniká pouze malé množství proudu do země. Tento unikající proud může vytvářet závažná rizika elektrického šoku, aniž by dosáhl hranice spuštění přerušovače.

Jak Reaguje Běžný Přerušovač na Krátký Spoj nebo Zemní Výpadek?

Podívejme se, jak běžný přerušovač chová a reaguje na krátké spoje nebo zemní výpady v obvodu, jak je znázorněno níže.

Uvažme tento příklad: V hlavním panelu 120V/240V je osvětlovací obvod řízen a chráněn 15-ampérkovým běžným přerušovačem na 120V zásobě a neutrální spojení je ztraceno.

Jak je znázorněno na obrázku, pokud neutrální lišta v hlavním panelu není dostupná, návratový proud se pokusí proutit zpět k neutrální liště. Protože neutrální lišta je spojena s zemní lištou, jedinou cestou pro proud zpět ke zdroji (obvykle transformátoru) je zemní vodič. To tvoří obvod, umožňující tok přibližně 2,4 ampéru chybového proudu. Světlo může stále emitovat slabý lesk.

Tento 2,4-ampérkový chybový proud je daleko pod 15-ampérkovou kapacitou přerušovače, takže se neprovede. Následně obvod představuje riziko elektrického šoku, protože všechny kovové komponenty – včetně obalů zařízení, kovových vedení a kovových těl spojených zařízení – jsou napájeny přibližně 72V AC.

Nyní uvažme jiný scénář, kde je neutrála ztracena a fázový vodič kontaktuje kovové tělo zařízení, vytvářejíc "dvojitý výpadek". V tomto případě světlo je vypnuté kvůli absenci odporu zátěže. Jak je znázorněno na obrázku, chybový proud přibližně 4 amperů proutí zpět k zdroji prostřednictvím zemního vodiče.

Opět všechny kovové komponenty v obvodu jsou napájeny 120V AC. Tento 4-ampérkový chybový proud zůstává pod 15-ampérkovou hranicí přerušovače, takže se neprovede. Pokud operátor dotkne obalu zařízení, kovového vedení nebo kovového těla zařízení, riskuje závažný elektrický šok.

Pro minimalizaci těchto rizik se doporučuje použití GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) přerušovače namísto běžného přerušovače. GFCI přerušovače jsou konstruovány tak, aby detekovaly zemní výpady a spouštěly se v nebezpečných situacích – včetně těch způsobených přerušenou neutrální – a zajistily bezpečnější provoz.