Pokud nulový vodič vede proud, který není odpovídajícím způsobem snížen oproti proudu fázových vodičů, musí se proud tohoto vodiče brát v úvahu při určování dovoleného proudu obvodu.
Tento článek je určen k tomu, aby popsal stav, kdy proud protéká nulovým vodičem vyvážené třífázové sítě. Takové proudy nulovým vodičem vznikají v důsledku proudů vodiči vedení (fázovými vodiči), v nichž jsou obsaženy vyšší harmonické proudy, které se v nulovém vodiči nevyruší. Nejvýznačnější harmonickou složkou proudů, která se v nulovém vodiči nevyruší, je třetí harmonická. Velikost proudu nulovým vodičem v důsledku třetí harmonické může překročit hodnotu fázového proudu základní frekvence. Proud nulovým vodičem pak bude mít významný vliv na určování dovoleného proudu v obvodu.
Přepočítací součinitele udané v této příloze se uplatňují na vyvážené třífázové obvody; je nutno uznat, že situace je mnohem složitější, jestliže jsou zatížené pouze dvě ze tří fází. V takovém případě bude nulový vodič přenášet proudy vyšších harmonických ještě navíc k nevyváženému proudu. V takovém případě může dojít k přetížení nulového vodiče.
Mezi zařízení, která mohou způsobovat vznik harmonických proudů, jsou např. soubory zářivkových svítidel, zdroje stejnosměrného napájení, např. napájecí zdroje v počítačích. Další informace o rušení vyššími harmonickými je možno nalézt v IEC 61000.
Přepočítací součinitele uvedené v tabulce 1 platí pouze pro kabely, v nichž nulový vodič ve čtyř nebo pětižilovém kabelu je ze stejného materiálu a má stejný průřez jako fázové vodiče. Tyto přepočítací součinitele byly vypočítány na základě proudů třetí harmonické. Pokud se předpokládá významný podíl, tj. vyšší než 15 %, dalších vyšších harmonických, tj. deváté, dvanácté atd., je třeba uplatnit nižší přepočítací součinitel. Pokud je nevyváženost proudového zatížení mezi fázemi větší než 50 %, potom je rovněž třeba uplatnit nižší přepočítací součinitel.
Hodnoty tabulkových přepočítacích součinitelů, které se uplatní na dovolené proudy kabelů se třemi zatíženými vodiči, dají dovolený proud kabelu se čtyřmi zatíženými vodiči, v nichž proud procházející čtvrtým vodičem je proud vzniklý v důsledku vyšších harmonických. Přepočítací součinitel bere v úvahu také zvýšené ohřívání harmonickými proudy ve fázových vodičích.
Pokud se očekává, že proud protékající nulovým vodičem bude vyšší než fázový proud, měla by se velikost kabelu volit podle tohoto proudu protékajícího nulovým vodičem.
Jestliže je volba velikosti kabelu založena na proudu protékajícím nulovým vodičem, který není významně větší než fázový proud, je třeba tabulkový dovolený proud pro tři zatížené vodiče snížit.
Jestliže je proud protékající nulovým vodičem vyšší než 135 % fázového proudu a velikost kabelu je zvolena na základě proudu protékajícího nulovým vodičem, potom tři fázové vodiče nejsou plně zatíženy. Snížení vývinu tepla fázovými vodiči vyrovnává zvýšený vývin tepla v nulovém vodiči do té míry, že není třeba uplatňovat žádný snižující přepočítací součinitel na dovolené proudy tří zatížených vodičů.
Příklady uplatnění přepočítacích součinitelů na harmonické proudy
Uvažuje se, že bude uložen třífázový obvod s návrhovým zatížením 39 A a bude pro něj použit čtyřžilový kabel izolovaný PVC připevněný ke stěně, způsob uložení C.
Podle tabulky B.52.4 normy ČSN 33 2000-5-52 ed. 2 je dovolený proud kabelu s měděnými vodiči 6 mm2 41 A. Z toho vyplývá, že pokud se v daném obvodu nevyskytují vyšší harmonické, je kabel pro daný účel vhodný.
Jestliže se v obvodu vyskytuje 20 % třetí harmonické, potom se na návrhový proud uplatní přepočítací (snižovací) součinitel 0,86: 39/0,86 = 45 A
Pro toto zatížení je vhodný kabel 10 mm2.
Jestliže se v obvodu vyskytuje 40 % třetí harmonické, potom je volba velikosti kabelu založena na proudu nulovým vodičem, který je: 39x0,4x3 = 46,8A a uplatní se přepočítací (snižovací) součinitel 0,86: 46,8/0,86 = 54,4 A
Rovněž pro toto zatížení je vhodný kabel 10 mm2.
Pokud je v obvodu 50% třetí harmonické, volí se velikost kabelu opět na základě proudu nulovým vodičem, který je: 39x0,5x3 = 58,5A
V tomto případě je přepočítací součinitel rovný 1 a jako vhodný se volí kabel 16 mm2.
Všechny výše uvedené volby kabelů jsou založeny pouze na dovolených proudech kabelů, úbytek napětí ani ostatní hlediska návrhu se nebraly v úvahu.
