2022-03-24 17:02:01 
Przystosowanie instalacji elektrycznej do zasilania odbiorników dużej mocy
Standardowe obwody elektryczne zasilające gniazda typowych urządzeń przystosowane są do przenoszenia mocy, która nie przekracza 3 kW, co odpowiada prądowi obciążenia rzędu 13 A, a jako typowe stosowane są zabezpieczenie przeciążeniowe w postaci wyłączników nadprądowych o nominale 16 A.
Praktycznie w instalacjach elektrycznych domów jednorodzinnych duży pobór mocy generują głównie urządzenia grzewcze w postaci przepływowych podgrzewaczy wody użytkowej, pieców grzewczych czy kuchenek z płytą ceramiczną lub indukcyjną.
Pobór mocy przez te urządzenia może sięgać kilkunastu kilowatów, co wymaga zainstalowania dostatecznie „mocnych” wyłączników nadprądowych i przewodów instalacyjnych.
Popularne odbiorniki prądu o dużej mocy to:
- Kuchenki elektryczne z płytą ceramiczną i indukcyjną: 1-3 kW na pole grzejne i piekarnik 2-2,5 kW - łącznie 8-10 kW
- Podgrzewacze przepływowe: 4-18 kW
- Piece akumulacyjne dynamicznym rozładowaniem: 4-7 kW na pomieszczenie
Zależnie od rodzaju przyłącza, jedno- czy trójfazowe różne będą możliwości obciążenia przewodów, ale z reguły odbiorniki o obciążeniu powyżej 6 kW przystosowane są do zasilania dwu- lub trójfazowego, co umożliwia odpowiednie zmniejszenie natężenia prądu zasilania.
Do zasilania z instalacji trójfazowej wykorzystuje się napięcie fazowe 230V lub międzyprzewodowe 400 V co znacząco mniejsza przepływ prądu przy tej samej mocy.
Oczywiście elementy aktywne odbiornika np., grzałki muszą być dostosowane do takiego zasilania, a większość urządzeń pracuje jednak na napięciu 230V.
Kolejnym ograniczeniem w obciążalności instalacji i poszczególnych obwodów jest przekrój zastosowanych przewodów.
Przy podłączeniach odbiorników o dużej mocy ich średnice powinny zgodna z zaleceniem producenta i nie mogą być mniejsze na całej długości tego obwodu, co w praktyce odpowiada odcinkowi na trasie rozdzielnica - odbiornik.
Orientacyjnie przy wykorzystaniu przewodów wielożyłowych dopuszczalny prąd obciążenia długotrwałego nie powinien być większy niż:
Przekrój żyły/dopuszczalny prąd obciążenia długotrwałego
- 2,5 mm2 dla 25 A
- 4,0 mm2 dla 30 A
- 6 mm2 dla 40 A.
Przewody instalacyjne zależnie od lokalizacji odbiornika prowadzone są w tynku lub w rurkach po wierzchy ściany i zakończone puszką podłączeniową z zaciskami elektrycznymi.
W instalacji trójfazowej układa się przewody 5-cio żyłowe, a w jednofazowych trójżyłowe. Można również zainstalować gniazdo wtykowe o odpowiednio dobranym dopuszczalnym obciążeniu - najczęściej jako trójfazowe.
Ochrona przed przeciążeniem instalacji
W domach o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną - np. z ogrzewaniem prądem - moc przyłączeniowa nie zawsze może wystarczać do równoczesnej pracy kilku urządzeń pobierających znaczny prąd, którego wartość może przekraczać dopuszczalny poziom.
W efekcie przeciążenia następuje zadziałanie głównego wyłącznika nadprądowego i zanik zasilania w całym domu.
Stwarza to potencjalnie niebezpieczne warunki, gdy w ciemnościach musimy dotrzeć do rozdzielnicy i załączyć zasilanie, co będzie szczególnie nieprzyjemne, gdy nastąpi podczas np. kąpieli. W takich przypadkach, aby uniknąć zadziałania wyłączników nadmiarowych instalowane są ograniczniki poboru prądu.
Dzięki nim tworzone są dwa obwody - priorytetowy i podrzędny, przy czym ten drugi zostanie wyłączony, gdy ogólny pobór prądu przekroczy określoną wartość. Gdy pobierana moc zmniejszy się, ogranicznik samoczynnie przywróci zasilania odłączonych czasowo urządzeń.
Rozwiązanie takie tworzone jest przede wszystkim w domach z rozbudowanym układem zasilania elektrycznych urządzeń grzejnych wykorzystywanych do podłączenia kuchenek, przepływowych podgrzewaczy wody czy ogrzewania budynku.
Jeśli moc przyłączeniowa nie pozwala na równoczesne działanie np. kuchenki elektrycznej czy podgrzewacza c.w.u. i grzejników, to na czas gotowania bądź korzystania z ciepłej wody, można odłączyć zasilanie ogrzewania nawet na dość długo, gdyż dzięki bezwładności cieplnej pomieszczeń, temperatura wewnętrzna będzie utrzymywać się na zadowalającym poziomie i ten obwód potraktujemy jako niepriorytetowy.
Urządzeniem pozwalającym na samoczynne przełączanie wydzielonych obwodów będzie ogranicznik poboru prądu połączony z przekładnikiem prądowym i stycznikiem.
Sumaryczny prąd pobierany w zabezpieczanym obwodzie, mierzony jest poprzez przekładnik o określonym przełożeniu i ogranicznik z nastawionym prądem zadziałania.
Jeśli zostanie przekroczona jego wartość nastąpi rozwarcie styków sterujących stycznikiem obwodu podrzędnego i wyłączenie jego zasilania.
Spowoduje to również spadek przepływu prądu przez przekładnik, ale ogranicznik przełączy się dopiero po nastawionym dość długim czasie zasilając obwód niepriorytetowy, ale gdy nadal przekroczony będzie nastawiony prąd nastąpi jego ponowne odłączenie.
Ograniczniki z reguły pracują jako jednofazowe i przy zasilaniu trójfazowym konieczne będzie utworzenie trzech torów zabezpieczenia z oddzielnymi przekładnikami.
Przykładowo do instalacji trójfazowej podłączona jest kuchenka elektryczna o poborze mocy do 8,4 kW i grzejniki o mocy 6 x 1,5 kW.
Przy równomiernym obciążeniu faz (ok. 6 kW na fazę) w każdej popłynie prąd ok. 26 A, przy dopuszczalnym obciążeniu 20 A. Stosownie do prądu maksymalnego ogranicznika np. 5 A dobieramy odpowiedni przekładnik np. 10:1, a próg zadziałania ustawiamy na 2 A, co odpowiada mocy obciążenia ok. 14 kW łącznie dla trzech faz.
Oczywiście w obwodzie nadrzędnym pozostanie kuchenka do którego można podłączyć również część grzejników (3 szt.), a pozostałe będą okresowo wyłączane zależnie od zmieniającego się wykorzystania palników kuchenki działania termostatów grzejnikowych.
Niektóre urządzenia elektryczne o dużej mocy np. przepływowe podgrzewacze wody mają wbudowane układy pozwalające na odłączanie innych urządzeń podczas poboru ciepłej wody.
Chroni to przed nieprzyjemnymi doznaniami, gdy korzystając z natrysku wyłączony zostanie prąd, a z baterii wypływa zimna woda, o inny domownik włączył w tym czasie kuchenkę gotując obiad. Sygnał z takiego podgrzewacza może zablokować zasilanie kuchenki poprzez stycznik i przywrócić je po zakończeniu kąpieli.
Niezależne zabezpieczenie silników
Silniki o dużej mocy napędzające np. pompę wody powinny być zasilane z oddzielnego obwodu z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym i przeciwprzeciążeniowym, a w przypadku zasilania trójfazowego również wyłącznik zaniku fazy.
Typowe podłączenie silników elektrycznych wymaga dokładnego dopasowania parametrów zabezpieczenia przeciwprzeciążeniowego do charakterystyki prądowej silnika w postaci wyłącznika termicznego o regulowanym prądzie zadziałania, który standardowo ustawia się na wartość odpowiadająca 1,1 - krotności prądu znamionowego.
Z wyłącznikiem najczęściej zintegrowany jest tor zwarciowy uruchamiający się przy znacznym przekroczeniu poziomu prądu nominalnego. Zanik zasilania jednej fazy lub znaczny spadek doprowadzanego do niej napięcia powoduje niesymetryczne obciążenie uzwojeń silnika trójfazowego a w konsekwencji do przegrzania i ich uszkodzenia.
Czujnik zaniku lub asymetrii faz odłącza poprzez stycznik zasilania silnika w razie anomalii w doprowadzonym napięciu i może tez uruchamiać sygnalizację informującą o uruchomieniu zabezpieczenia.
Samodzielne lub zintegrowane z wyłącznikiem silnikowym zabezpieczenie przed samoczynnym uruchomieniem instalowane jest przy napędach urządzeń, które mogą zagrażać otoczeniu.
Do takich zdarzeń dochodzi np. w przypadku awarii zasilania pracującej np. piły tarczowej. Po przywróceniu dopływu prądu przy braku odpowiednich zabezpieczeń uruchomi się samodzielnie stwarzając zagrożenie dla nieświadomych tego przebywających w pobliżu osób.
Problem ten może również dotyczyć np. kuchenek elektrycznych, które pozostawione bez nadzoru po wznowieniu zasilania, będą nadal gotować - aż do skutku w postaci np. pożaru.
Urządzenia stwarzające takie zagrożenia i bez fabrycznych zabezpieczeń warto podłączać do zasilania poprzez stycznik ze stykami zapewniającymi tzw. samopodtrzymanie uruchamiane przyciskiem, które zanika w razie awarii prądu i uniemożliwia samodzielny rozruch odbiornika bez ingerencji człowieka.
autor: Redakcja BudownicwaB2B
opracowanie: Aleksander Rembisz
zdjęcia: budujemydom.pl, Legrand, ZAMEL, F&F Filipowski
film: WAGO
Komentarze