Okablowanie w zamkniętej pętli i jego zastosowanie

Historia okablowania pierścieniowego

Po drugiej wojnie światowej Wielka Brytania przystąpiła do masowego programu restrukturyzacji mieszkań, ponieważ wiele domów zostało po prostu zniszczonych w wyniku wojny.

Gwałtowny niedobór miedzi wymusił uratowanie materiału, a inżynierowie musieli opracować schemat okablowania, który pozwoliłby na wykorzystanie dostępnej miedzi w najbardziej optymalny i opłacalny sposób. Ponadto konieczne było uzyskanie okablowania do normalnej pracy z gniazdami 13 A wyposażonymi w bezpieczniki.

Gniazda i wtyczki BS1363 z bezpiecznikiem z prostokątnymi stykami były wówczas popularnym zunifikowanym rozwiązaniem, a schemat okablowania został opracowany dla nich w latach 1942–1947.

Opracowano więc okablowanie pierścieniowe, które umożliwia podłączenie pary grzejników elektrycznych o mocy 3 kW każdy, w dowolnym z dwóch miejsc w domu, i pozwala zasilać urządzenia o niskiej mocy, a zużycie miedzi było minimalne.

Okablowanie pierścieniowe stało się najczęstszym rozwiązaniem w Wielkiej Brytanii, a ponadto można je łatwo przekształcić w 20-amperowy radial, po prostu dzieląc pierścienie na pół i przepuszczając połówki przez oddzielne maszyny. Ponadto można było zastosować schemat promieniowy, jeśli jedna z gałęzi pierścienia została uszkodzona, a naprawa zajęła dużo czasu. Wymiana okablowania również była bardzo prosta.

Kolejną zaletą okablowania pierścieniowego są mniejsze siły instalacyjne. Wystarczyło mieć już istniejące, połączone promieniowo gniazda podłączone do 30-amperowego pierścienia za pomocą drutu, a następnie dodać więcej gniazd, jeśli to konieczne. Pierścień okazał się niezwykle podłączony do sieci - przez parę bezpieczników 15 amperów, ale działał dobrze.

Co to jest okablowanie pierścieniowe

Zaprojektowane i stosowane w Wielkiej Brytanii, okablowanie pierścieniowe wymaga użycia niezależnych par przewodów dla przewodu zerowego, fazowego i uziemienia na każdym wylocie. Takie podejście pozwala na użycie dwukrotnie cieńszego przewodnika w porównaniu do konwencjonalnego okablowania promieniowego dla prądu o podobnej wielkości.

W idealnym przypadku pierścień działa jako dwie równoległe promieniowe gałęzie przewodzące prąd drutu, obrócone w przeciwnym kierunku, aw rzeczywistości punkt oddzielenia gałęzi zmienia się w zależności od tego, do których punktów pierścienia są w tej chwili podłączeni odbiorcy.

Gdy obciążenie jest równomiernie rozłożone wzdłuż pierścienia, wówczas prąd z każdej strony będzie miał połowę sumy. Dlatego przekrój przewodu może być wykorzystany o połowę mniej. Ale w rzeczywistości obciążenie nie jest wcale wszędzie i nie zawsze okazuje się, że jest rozkładane symetrycznie, więc w rzeczywistości drut jest pobierany grubszy niż obliczony.

Jak zainstalować okablowanie pierścieniowe

Początek ringu pochodzi z centrali w mieszkaniu. Drut jest prowadzony naprzemiennie do każdego gniazdka, po czym wraca z powrotem do ekranu. W przypadku układu trójfazowego jeden pierścień jest doprowadzany przez jeden jednobiegunowy wyłącznik automatyczny w tablicy rozdzielczej. Zazwyczaj w przypadku 13-amperowego okablowania pierścieniowego mają one przekrój 2,5 mm kwadratowego (dla standardu brytyjskiego), a maszyna jest ustawiona na 32 ampery.

Jeśli okablowanie wychodzi długo lub izolacja termiczna zmniejsza charakterystykę kabla, to w celu zmniejszenia spadków i strat napięcia stosuje się drut o przekroju 4 m2 w izolacji z PCW. Lub jeśli kabel jest w izolacji mineralnej i w miedzianej osłonie, wówczas przyjmuje się, że odcinek rdzenia ma 1,5 mm kwadratowych dla tych samych 13 amperów, ponieważ taki kabel może łatwiej wytrzymać ogrzewanie, ale następnie okablowanie należy obliczyć z dużą dokładnością, biorąc pod uwagę spadki napięcia w długim okresie działki.

Zgodnie z europejskimi przepisami dotyczącymi okablowania pierścieniowego przekrój poprzeczny kabla przyjmuje się na podstawie prądu o wartości co najmniej 2/3 wartości znamionowej urządzenia ochronnego. W ten sposób prawdopodobieństwo przedłużonego przeciążenia rdzenia jest zminimalizowane. Niemal często maszyna jest nieco dalej na równi z proponowanym stosunkiem.

Zgodnie z zasadami BS 7671 dozwolone jest instalowanie dowolnej liczby standardowych gniazd w obwodzie pierścieniowym, jeśli powierzchnia pomieszczenia nie przekracza 100 kwadratów, ale w praktycznie niezbyt dużych domach wykonują jeden pierścień kablowy na podłogę. Jeśli dom jest duży - powstaje kilka pierścieni, w końcu projektant decyduje o tym na podstawie własnego doświadczenia. Często wykonuje się oddzielny pierścień do kuchni lub do tego miejsca w domu, w którym zainstalowani są potężni konsumenci.

Jeśli odgałęzienie z pierścienia jest wykonane kablem o tej samej grubości co kabel pierścienia, wówczas nie można zainstalować bezpieczników, ale natychmiast podłączyć pojedyncze lub podwójne gniazdko. Gałęzie są połączone z pierścieniem za pomocą puszek połączeniowych. Jeśli gniazdko jest potrójne lub nawet bardziej skomplikowane, potrzebuje bezpiecznika (zwykle jest już wbudowany).

Nie powinno być więcej kranów niż gniazdek. Uważa się, że wykonywanie dodatkowych gięć jest złą praktyką. Jeśli gniazdko wymaga kilku gniazd dla odbiorców o niskiej mocy, wówczas natychmiast stosuje się rozdzielnicę wyposażoną we własny bezpiecznik lub nawet w przełącznik (dla kilku urządzeń stacjonarnych).

Kiedy planuje się zainstalować urządzenie o mocy większej niż 3 kW w budynku, takie jak mocny kocioł lub grzejnik, to znaczy urządzenie, które będzie działać przez długi czas i zużywać więcej energii, nie zaleca się podłączania takiego urządzenia bezpośrednio do pierścienia. Lepiej ułóż mu oddzielną gałąź.

Wady okablowania pierścieniowego

Niektóre wady okablowania pierścieniowego sprawiają, że nie jest on zbyt popularny poza Wielką Brytanią. Główną wadą jest nieoczywistość trybu awaryjnego.

Jeśli z jakiegoś powodu pierścień (fazowy, neutralny lub uziemiający) zostanie zerwany, a obciążenie będzie nadal zasilane, osoba nie zauważy awarii, a kabel zostanie przeciążony - prąd może już być wyższy niż znamionowy i kabel szybko się psuje. W najgorszym przypadku istnieje niebezpieczeństwo pożaru.

Konwencjonalne okablowanie promieniowe po prostu przestałoby przewodzić prąd lub pracę RCD. Zbyt wiele zakrętów lub, jeśli są one zbyt długie, dodatkowo pogarsza możliwość przegrzania, dla niezawodności konieczna jest odpowiednia ochrona na każdym odgałęzieniu.

Testowanie okablowania pierścieniowego wymaga 5 razy więcej pracy niż testowanie tradycyjnych obwodów promieniowych i nie każdy elektryk może przetestować obwód pierścieniowy.

Norma BS 7671 ustanawia zasadę, że żadna z sekcji pierścieniowych nie powinna podlegać przeciążeniu prądowemu (prąd nie powinien przepływać przez pojedynczy kawałek kabla), co jest trudnym wymogiem i często jest ignorowane. Na przykład pralka i zmywarka nie są zainstalowane blisko środka pierścienia, i to wszystko, wymaganie to zostało już naruszone.

Okablowanie pierścieniowe jest źródłem niepożądanego pola magnetycznego. W tradycyjnym schemacie prąd przepływa przez dwa leżące obok siebie druty, a pola magnetyczne z dwóch drutów neutralizują się nawzajem, nie powstaje duży obrót z prądem, nie powstaje cewka indukcyjna - źródło pola magnetycznego.

Ale obwód pierścieniowy, w przypadku nierówności prądów po obu stronach pierścienia w przewodach fazowych i neutralnych, wytworzy przemienne pole magnetyczne wewnątrz pierścienia, a to zakłócenia elektromagnetyczne, które będą zakłócały inne urządzenia, w szczególności dźwięk, doprowadzą do nieprawidłowych alarmów, powodując EMF do uziemione przewodniki zakłócają działanie ważnych medycznych urządzeń itp.

Wreszcie, w jaki sposób zapewnić okablowanie pierścieniowe z odpowiednią ochroną przed przeciążeniem, zwłaszcza przed domniemanym uszkodzeniem? Potrzebne są dodatkowe bezpieczniki, a najlepiej - do każdego gniazdka lub wtyczki.

Oczywiście poszczególne bezpieczniki są doskonałym rozwiązaniem, ponieważ uszkodzone urządzenie natychmiast się zidentyfikuje, a inne urządzenia będą nadal działać.

Ale w końcu istnieje wiele przeszkód, szczególnie w krajach, w których w Wielkiej Brytanii nie stosuje się wtyczek z indywidualnymi bezpiecznikami. Czy gra jest warta świeczki?