Svářečka + prodlužovák = průšvih?

Že jsou, hlavně výkonné, svařovací invertory někdy trochu pro zlost se téměř denně přesvědčují jejich výrobci, prodejci i opraváři. Často jim totiž zákazníci chodí reklamovat bezvadné stroje, že to prostě nevaří a nevaří. Asi první, na co se zákazníka zeptají, je: A nemáte to zapojený přes prodlužovák? Odpověd často bývá: Mám, no a co? Složitou psychologickou hrou se pak dozvídají, že to v dílně ještě vařilo, ale na stavbě už ne. A že je tam elektrika v dezolátním stavu, a že vaří zábradlí v pátém patře a že tam mají spojené tři prodlužováky a že... Co sakra máte všichni s těma prodlužovákama? Vede to proud? Vede! Tak v čem je problém?

Ponechme teď stranou kvalitu elektroinstalace a věnujme se jen prodlužovákům. Problém je v tom, že málokdo použije prodlužovací přívod s odpovídajícím průřezem žíly. Aby taky ne když: čínskej prodlužovák na elegantním bubnu mají v baubau za babku a nějakej "dvaapůlkovej" prodlužovák, kterej se blbě shání a nemá buben, stojí skoro dva litry. A že ten číňan má žílu nanejvýš 1,5 mm2? A co? Sekačka doma na to šlape v pohodě a ta je mnohem větší než nějakej invertorek... A ještě ty kecy o tom, že to prej nemá bejt navinutý na tom bubnu, že to prej snižuje napětí, a že se smí použít jen prodlužovák do délky 50 m, pche... Tak ať si to zkusí na tý stavbě, když k nejbližší zásuvce to je sto metrů.

Řešit problémy rozlehlých staveb jsme nezkoušeli. Ale zato jsme vyzkoušeli co dokáže nevhodný prodlužovací přívod, řečený prodlužovák. Průřez žil prodlužovacího přívodu by měl být vždy stejný, nebo větší, než průřez žil originálního přívodního kabelu spotřebiče. Ten u invertorů běžné kategorie s proudem od 100 A výše bývá 2,5 mm2. Připojíme-li takovou svářečku přes prodlužovací přívod se slabším průřezem (typicky 1,5 mm2) dochází k významnému úbytku napětí a svářečka (či jiný spotřebič) nemusí pracovat správně. Platí, že čím větší je výkon svářečky (spotřebiče), tím větší jsou úbytky (ztráty) napětí na poddimenzovaném slabém přívodu. Naopak neúměrně roste odebíraný proud, který nadměrně zatěžuje elektroinstalaci. Kromě toho se silně ohřívá i prodlužovací kabel a hrozí jeho zničení, nehledě na riziko požáru! Dalším limitujícím faktorem je délka prodlužováku, která by neměla přesáhnout 50 metrů. A s rostoucí délkou i teplotou opět rostou úbytky napětí... Do maximální délky by se přitom měly započítávat všechny části pohyblivého přívodu, tedy i původní přívodní "šňůra" od svářečky!

Na téma výkonných jednofázových invertorů a problémů s jejich napájením jsme již před časem narazili v jednom našem článku. Dnes popíšeme praktický experiment, který jasně ukazuje co se děje s napájecím napětím a proudem, pokud použijete slabý prodlužovák a jak je to vlastně s tím navinutím na buben. Výsledky těchto měření se dají pochopitelně zobecnit na všechny výkonné spotřebiče napájené z běžné sítě 230 V. Pod pojmem "výkonné" si lze představit spotřebiče s příkonem od 2000 Wattů výše. Tuto hranici překračují všechny svářečky s použitelným svařovacím proudem, tedy od cca 80 A výše. Svařovací invertory, se kterými lze svařovat elektrodami o průměru 3,2 mm a více, mají příkon překračující hodnotu 3000 W. Naproti tomu ty nejlevnější sekačky mají příkon pouhých 900 W a sekačka s příkonem 1800 W už je "dělo". To jen k objasnění, proč to na ten buben seká, ale nevaří...

Experiment je připraven.

K experimentu jsme použili následující:

• svařovací invertor KitIN 190
• prodlužovák 3 x 1,5 mm² délky 50 m na bubnu
• prodlužovák 3 x 2,5 mm² délky 40 m (delší nebyl k dispozici)
• speciální měřící člen pro měření napětí a odebíraného proudu, viz dále
• digitální voltmetr do 1000 V AC
• digitální klešťový ampérmetr do 600 A AC/DC
• umělá vodní zátěž popsaná dříve

Pro měření napájecího napětí a proudu těsně před svářečkou jsme připravili speciální měřící člen. Jedná se o jakýsi "mikroprodlužovák" s vyvedenou smyčkou fázového vodiče. Do této smyčky je při měření upínán klešťový ampérmetr. Průřez vodičů je pochopitelně 3 x 2,5 mm2, aby nebylo ovlivňováno vlastní měření. Z této měřící redukce by asi revizní techniky trefil šlak. A to ještě netuší, že ze zadní strany jsou dvě klasické měřící zdířky na banánky zapojené paralelně k zásuvce (vodičům L a N) a sloužící k měření napětí



Speciální měřící člen pro měření napětí a proudu.

Vzhledem k předpokládaným nárůstům odebíraného proudu jsme svářečku napájeli z kvalitně zapojené zásuvky jištěné jističem 20 A s charakteristikou D. Svářečka byla během měření zatížená vždy na cca 160 A pomocí tzv. umělé vodní zátěže:



Zatížení svářečky na 160 A

Průběh měření.

1) síťové napětí naprázdno

Nejprve bylo nutné změřit napětí naprázdno v zásuvce, ze které bude svářečka napájena. Magnáti z ČEZu měli asi dobrou náladu a do sítě nám pouštěli napětí kolísající mezi 235 a 236 V. Toto měření bylo v průběhu experimentu několikrát opakováno, vždy se stejným výsledkem:



Napětí v zásuvce naprázdno.

2) svářečka napřímo do zásuvky

Další měření již bylo při zapnuté a zatížené (na 160 A) svářečce. Ovšem svářečka byla zapojena přímo do zásuvky, tedy jen přes měřící člen. Výsledek? Napětí v zásuvce pokleslo na 225 V, odebíraný proud byl 12,8 A. Vše v normě.



Měření se zátěží. Svářečka zapojena napřímo do zásuvky.

3) prodlužovák 3 x 1,5 mm² délky 50 m

Následoval nejhorší možný případ. Svářečku jsme zapojili přes prodlužovák s průřezem žil 1,5 mm2. Prodlužovák má délku 50 metrů a je navinutý na originálním bubnu. Měřící člen je zapojen mezi prodlužovákem a svářečkou. Zatěžujeme svářečku na 160 A a nestačíme se divit. Napětí za prodlužovákem pokleslo až na 195 V a odebíraný proud se vyšplhal na 19,2 A! Na to by již běžný 16 A jistič nestačil. Navíc se po chvilce provozu prodlužovák začal silně ohřívat a hrozilo spálení izolace! To je ovšem nepříjemné, protože s rostoucí teplotou vodiče roste i jeho elektrický odpor, takže by zcela jistě došlo k dalšímu poklesu napětí a nárůstu odebíraného proudu! Spálený prodlužovák jsme již jednou viděli, proto jsme toto měření ukončili, abychom o ten svůj nepřišli.



Měření se zátěží. Prodlužovák 1,5 mm² / 50 m, na bubnu.

Po vychladnutí jsme prodlužovák rozvinuli tak, aby netvořil žádné smyčky a měření jsme opakovali. Napětí v tomto případě pokleslo na 198 V, odebíraný proud byl 17,2 A. To je sice o něco lepší, ale stále to není to pravé. Navíc se prodlužovák i v tomto případě silně ohříval a i zde platí, že s rostoucí teplotou bude napětí dále klesat a poroste odebíraný proud. Stejně jako v předchozím případě i zde by běžné jištění 16 A nestačilo.



Měření se zátěží. Prodlužovák 1,5 mm² / 50 m, rozvinutý.

Výrobci svařovacích invertorů obvykle garantují správnou funkci invertoru při napájecím napětí 230 V s tolerancí +20% / -15%. Konkrétně tedy výrobce garantuje správné fungování při napájecím napětí 195,5 V až 276 V. Námi naměřená hodnota 195 V při použití slabého prodlužováku na bubnu je již pod spodní hranicí. Sice jen těsně, ale s oteplováním prodlužováku by napětí dále klesalo a rozdíl by se tak zvyšoval. Je pravděpodobné, že pod hranici 195,5 V bychom se po několika minutách provozu dostali i s rozvinutým slabým prodlužovákem, ale nechtěli jsme o něj přijít. Ke cti testovaného KitINa 190 je nutné přičíst to, že při krátké zkoušce svařováním s bazickou elektrodou 3,2 mm fungoval a zapaloval velmi dobře i při napájení "přes buben". Otázkou je, co by se stalo po oteplení a dalším snížení napětí. Navíc také záleží na napětí v síti. Při jednom "neoficiálním" měření, kdy bylo v síti jen 225 V nám napětí za bubnem pokleslo dokonce na 180 V!

4) prodlužovák 3 x 2,5 mm² délky 40 m

Následovalo měření s prodlužovákem s průřezem žil 2,5 mm2. K dispozici byl pouze prodlužovák délky 40 m, a tak není srovnání s předchozím měřením úplně objektivní, ale obrázek si z toho jistě uděláte.

Nejprve byl prodlužovák stočen do smyček o průměru cca 30 cm (stejné, jako byl průměr bubnu v předchozím případě) a provedeno měření. Po zatížení svářečky na 160 A napětí za prodlužovákem pokleslo na 214 V a odebíraný proud byl 14,8 A. Oproti předchozímu slabému prodlužováku je toto již "zcela jiné kafe". Tady už dokonce stačí jistič 16 A, který při napájení přes slabý prodlužovák absolutně nestačil. Po několika minutách provozu byl prodlužovák jen velmi mírně vlažný.



Měření se zátěží. Prodlužovák 2,5 mm² / 40 m, stočený.

Následovalo vychladnutí a rozvinutí prodlužovacího kabelu tak, aby netvořil smyčky. Zapínáme svářečku a zatěžujeme na 160 A. Napětí za prodlužovákem klesá a ustaluje se na 215 V. Odebíraný proud je 15,1 A. Jedná se o prakticky stejné hodnoty jako v předešlém případě. Odchylku dáváme za vinu tomu, že zátěž svářečky se nepodaří nastavit vždy úplně přesně a také kolísajícímu napětí v síti. Oteplení kabelu je neznatelné.



Měření se zátěží. Prodlužovák 2,5 mm² / 40 m, rozvinutý.

V obou případech napájení přes prodlužovací přívod s průřezem žíly 2,5 mm2 sice k poklesu napětí také došlo, ale oproti prodlužováku s žílou 1,5 mm2 je tento pokles výrazně menší a napájecí napětí tak s přehledem zůstává v tolerančním rozpětí 230V +20% / -15%, kdy většina výrobců garantuje správnou činnost svých invertorů.

Pozitivní je také nižší odebíraný proud. Svářečce by v tomto případě stačilo jištění 16 A a hlavně tolik netrpí elektroinstalace, ze které je svářečka napájena. S tím souvisí i podstatně menší riziko případného požáru, protože jak říká jeden nejmenovaný zástupce jednoho nejmenovaného výrobce: lidi si budou tak dlouho kupovat jednofázový stodevadesátky, dokud jim ty baráky prostě neshoří...

Všechny naměřené hodnoty jsou přehledně seřazeny v tabulce v závěru tohoto článku. Ale ještě, než se k ní dostaneme, odskočíme si ke svařovacím trafům.

A co svařovací transformátory?

V předchozím textu je popisováno měření s invertorem, ale co v případě svařovacích transformátorů? Rozhodli jsme se to ověřit také. Jako pokusný transformátor jsme použili klasický Einhell CEN 160, který disponuje maximálním proudem 160 A a možností napájení 1 x 230 V i 2 x 400 V. Pochopitelně nás zajímal odběr při jednofázovém napájení 230 V, ale nepodařilo se nám trafo zatížit na více než cca 145 A. Proto jsme měření uskutečnili při zátěži 140 A. Jelikož toto měření probíhalo v jiný den, než měření s invertorem, nejprve jsme opět změřili síťové napětí naprázdno přímo v zásuvce:



Napětí v zásuvce naprázdno.

Poté jsme přistoupili k jedinému měření, kdy byl transformátor zatížen na 140 A a byl napájen přes prodlužovák s průřezem žil 1,5 mm2 délky 50 m navinutý na bubnu. Jedná se tedy o nejhorší možný případ z našich měření. Výsledek vidíte na obrázku. Napětí za prodlužovákem pokleslo na 178 V a odebíraný proud se vyšplhal až na neuvěřitelných 31,6 A! Na vině je pochopitelně horší účinnost transformátoru oproti spínanému zdroji (invertoru).



Trafo Einhell při 140A. Prodlužovák 1,5 mm² / 50 m, na bubnu.

Na rozdíl od invertorů svařovacím transformátorům pokles napětí nevadí. Tedy technicky to nevadí. Prakticky je nutné počítat s výrazným snížením výstupního napětí trafa a tedy s problémy při zapalování i vlastním svařování. Napětí naprázdno nijak dotčeno není, protože bez zatížení trafa k poklesu napětí na vstupu nedochází. Ovšem významné může být nadměrné zatížení elektroinstalace vedoucí k jejímu poškození, či dokonce k požárům!

Tabulka s výsledky měření.

Všechna měření jsme přehledně shrnuli do následující tabulky:

prodlužovák	napětí (~V)	proud (~A)	oteplení kabelu
Invertor KitIN 190, zatížení 160 A, napětí v síti ~235 V
žádný, napřímo do zásuvky	225	12,8	žádné
3 x 1,5 mm2 , 50 m, buben	195	19,2	značné
3 x 1,5 mm2 , 50 m, rozvinutý	198	17,2	značné
3 x 2,5 mm2 , 40 m, stočený	214	14,8	mírné
3 x 2,5 mm2 , 40 m, rozvinutý	215	15,1	mírné
Trafo Einhell CEN 160, zatížení 140 A, napětí v síti ~231 V
3 x 1,5 mm2 , 50 m, buben	178	31,6	značné

V sekci Ke stažení, podsekci Elektro, si pod názvem prodluzovaky.pdf můžete stáhnou dokonce jakýsi prospekt se stručným výtahem tohoto článku a s tabulkou naměřených dat. Prospekt je určen zejména prodejcům a opravářům svářeček, kterým chodí nadávat zákazníci, že jejich nový invertor na stavbě se 100 metrovým prodlužovákem 3 x 1,5 mm2 nevaří a dožadují se reklamace...

Doporučení na závěr.

Z provedeného experimentu lze vyvodit následující (notoricky známá) doporučení pro používání prodlužovacích napájecích přívodů - prodlužováků:

1) pro jednofázové svářečky (na 230 V) používejte pouze prodlužováky o průřezu žíly 2,5 mm2 a nikdy méně!

2) POZOR na spojování více prodlužováků! Celková délka pohyblivého přívodu, včetně použitých prodlužovacích přívodů a přívodního kabelu spotřebiče, nemá překročit 50 m!

3) i když nepotřebujete celou délku prodlužováku, přesto ho rozviňte. Nenechávejte ho navinutý na bubnu.

4) zejména při svařování elektrodami 3,2 a 4,0 mm občas zkontrolujte, jestli se prodlužovák příliš nehřeje. Hřát se nesmí ani koncovky (vidlice, zásuvky).

5) čas od času prověřte, nebo si nechte prověřit, stav prodlužováku, jeho izolace a zejména stav koncovek a jejich připojení. Závady ihned odstraňte, nebo nechte odstranit. Při používání ve firmách je pochopitelně nutné dodržovat intervaly pravidelných revizí, které se vztahují i na prodlužováky!

A protože prodlužováky s průřezem žil 2,5 mm2 se opravdu velmi špatně shánějí, popíšeme si v příštím článku jeho stavbu. Není to nic složitého a samotné komponenty jsou k dostání naprosto bez problémů.