autor: dr in - podręczniki szkolne, e-booki, e-ćwiczenia...

Autor: Dr in . Edward Musia jest specjalist w zakresie aparatów, instalacji i urz dze elektrycz-nych, o wietlenia elektrycznego oraz elektroenergetyki przemys owej — wyk ady z wymienionych dziedzin prowadzi w Politechnice Gda skiej. Nadal jest czynny zawodowo, uczestniczy w opra-cowywaniu norm i przepisów technicznych w zakresie bezpieczników oraz ochrony przeciwpora-eniowej. Jest rzeczoznawc i weryfikatorem SEP oraz in ynierem europejskim FEANI grupy Aa

(najwy szej)

Recenzenci:mgr in . Izydora Kos-Górczy ska — nauczyciel przedmiotu w Zespole Szkó ElektrycznychNr 2 w Warszawie, metodyk i konsultant metodycznyprof. zw. dr hab. in . Jan Maksymiuk — wyk adowca w Politechnice Warszawskiej, pracownik naukowy Instytutu Wielkich Mocy i Wysokich Napi PWmgr in . Henryk wi tek — pracownik naukowy Instytutu Elektrotechniki w Warszawie, wspó -twórca programu energoelektronikimgr Adam Borz cki — polonista, pracownik WSiP, ekspert j zykowy do spraw podr cznikówzawodowych

Ok adk projektowa : Krzysztof DemianiukRedaktor inicjuj cy: El bieta Faron-LewandowskaRedaktor: Anna MoniuszkoRedaktor techniczny: Marzenna Kiedrowska

Podr cznik dopuszczony do u ytku szkolnego przez Ministra Edukacji Narodowej i wpisany do wy-kazu podr czników szkolnych do nauczania przedmiotu instalacje elektryczne i elektroenergetykaw zawodzie technik elektryk na poziomie technikum na podstawie recenzji rzeczoznawców: mgr in . Izydory Kos-Górczy skiej, prof. zw. dr. hab. in . Jana Maksymiuka, mgr. in . Henryka wi tkai mgr. Adama Borz ckiego.

Numer w wykazie 2/98.

Podr cznik dotowany przez Ministra Edukacji Narodowej

W podr czniku przedstawiono urz dzenia przeznaczone do wytwarzania, przesy u, rozdzia u i u yt-kowania energii elektrycznej oraz problemy zwi zane z ich niezawodnym dzia aniem, ekonomieksploatacji i stwarzanymi przez nie zagro eniami. Omówiono najnowsze rozwi zania urz dzei przewidywane kierunki ich rozwoju, nowoczesne metody monta u i eksploatacji, stosowane za-bezpieczenia i systemy ochrony oraz aktualnie obowi zuj ce metody doboru urz dze . Ksi kajest bogato ilustrowana i zawiera liczne przyk ady obliczeniowe zaczerpni te z aktualnej praktyki projektowania i eksploatacji urz dze .

ISBN 978-83-02-06931-4

© Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spó ka Akcyjna Warszawa 1998

Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spó ka Akcyjna 02-305 Warszawa, Al. Jerozolimskie 136Adres do korespondencji: 00-965 Warszawa P. poczt. 9www.wsip.plWydanie szóste uaktualnione (2008)Ark. druk. 34,75 + 1 ark. wklejki Sk ad i amanie: PhototextDruk i oprawa: P.W. „Tolek” Drukarnia im. K. Miarki w Miko owieWydrukowano na papierze offsetowym Speed-E produkcji International Paper

3www.wsip.pl

Spis tre ci

Wykaz oznacze ....................................................................................................................................... 9

Przedmowa .............................................................................................................................................. 15

1. Domowe instalacje elektryczne .......................................................................................................... 191.1. Wiadomo ci wst pne ..................................................................................................................... 191.2. Przewody elektroenergetyczne ...................................................................................................... 201.3. czenie przewodów ..................................................................................................................... 261.4. czniki instalacyjne ..................................................................................................................... 301.5. Gniazda wtyczkowe i wtyczki ....................................................................................................... 331.6. O wietlenie budynków mieszkalnych ........................................................................................... 351.7. Bezpieczniki instalacyjne .............................................................................................................. 381.8. Wy czniki nadpr dowe instalacyjne ............................................................................................ 431.9. Zasilanie budynku mieszkalnego energi elektryczn .................................................................. 451.10. Uk ad instalacji mieszkaniowej ................................................................................................... 531.11. Monta instalacji elektrycznej ..................................................................................................... 58

1.11.1. Zasady ogólne .................................................................................................................. 581.11.2. Uk adanie przewodów kabelkowych po wierzchu ........................................................... 631.11.3. Uk adanie przewodów w rurkach po wierzchu ................................................................ 651.11.4. Uk adanie przewodów w rurkach pod tynkiem................................................................ 691.11.5. Uk adanie przewodów w tynku ........................................................................................ 701.11.6. Instalacje w budownictwie wielkop ytowym i monolitycznym ....................................... 711.11.7. Odbiór techniczny instalacji ............................................................................................. 74

1.12. Dokumentacja techniczna ............................................................................................................ 751.13. Instalacje do przesy u informacji ................................................................................................. 791.14. Konserwacja i remonty instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych ............................ 83

Pytania i zadania kontrolne ...................................................................................................................... 84

2. Urz dzenia o wietleniowe i grzejne ....................................................................................................872.1. O wietlenie elektryczne ................................................................................................................. 87

2.1.1. Wiadomo ci wst pne ........................................................................................................... 872.1.2. Lampy arowe ...................................................................................................................... 902.1.3. Lampy fluorescencyjne ........................................................................................................ 952.1.4. Lampy rt ciowe .................................................................................................................. 1022.1.5. Lampy metalohalogenkowe ............................................................................................... 1042.1.6. Lampy sodowe niskopr ne ............................................................................................... 1052.1.7. Lampy sodowe wysokopr ne ........................................................................................... 106

4

2.1.8. Diody elektroluminescencyjne ............................................................................................ 1062.1.9. O wietlenie awaryjne .......................................................................................................... 1072.1.10. Instalowanie i konserwacja urz dze o wietleniowych .................................................... 109

2.2. Urz dzenia elektrotermiczne ......................................................................................................... 1142.2.1. Wiadomo ci wst pne ........................................................................................................... 1142.2.2. Rezystancyjne urz dzenia elektrotermiczne ........................................................................ 1162.2.3. Elektrodowe urz dzenia elektrotermiczne........................................................................... 1232.2.4. ukowe urz dzenia elektrotermiczne .................................................................................. 1252.2.5. Indukcyjne urz dzenia elektrotermiczne ............................................................................. 1262.2.6. Pojemno ciowe urz dzenia elektrotermiczne ...................................................................... 1292.2.7. Promiennikowe urz dzenia elektrotermiczne ...................................................................... 1302.2.8. Inne urz dzenia elektrotermiczne ........................................................................................ 131

Pytania i zadania kontrolne .................................................................................................................... 132

3. Przemys owe instalacje elektryczne niskiego napi cia .................................................................. 1343.1. Wiadomo ci wst pne .................................................................................................................... 1343.2. Przemys owe aparaty elektryczne ................................................................................................. 135

3.2.1. Gniazda wtyczkowe i wtyczki do instalacji przemys owych .............................................. 1353.2.2. Bezpieczniki stacyjne .......................................................................................................... 1373.2.3. Zadania i dzia anie czników mechanizmowych ............................................................... 1423.2.4. Roz czniki o nap dzie r cznym ......................................................................................... 1453.2.5. Styczniki .............................................................................................................................. 1483.2.6. Zadania zabezpiecze przeci eniowych ............................................................................ 1553.2.7. Przeka niki termobimetalowe ............................................................................................. 1563.2.8. Przeka niki nadpr dowe elektroniczne ............................................................................... 1633.2.9. Czujniki temperatury ........................................................................................................... 1643.2.10. Wy czniki ......................................................................................................................... 1663.2.11. Zasady instalowania aparatów ........................................................................................... 1723.2.12. Zasady konserwacji aparatów ............................................................................................ 175

3.3. Zasilanie silników elektrycznych .................................................................................................. 1783.4. Uk adanie przewodów w obiektach przemys owych .................................................................... 185

3.4.1. Zasady ogólne ...................................................................................................................... 1853.4.2. Uk adanie przewodów w wi zkach ..................................................................................... 1863.4.3. Uk adanie przewodów na drabinkach i w korytkach .......................................................... 1873.4.4. Uk adanie przewodów w listwach ....................................................................................... 1883.4.5. Instalacje pod ogowe ........................................................................................................... 1913.4.6. Instalacje wykonane przewodami szynowymi .................................................................... 192

3.5. Rozdzielnice przemys owe............................................................................................................ 1943.5.1. Przeznaczenie rozdzielnic i ich odmiany............................................................................. 1943.5.2. Rozdzielnice skrzynkowe .................................................................................................... 1943.5.3. Rozdzielnice szafowe .......................................................................................................... 197

3.6. Rozdzia energii elektrycznej w zak adach przemys owych ......................................................... 2003.6.1. Zasilanie zak adów przemys owych .................................................................................... 2003.6.2. Sieci zak adowe ................................................................................................................... 2013.6.3. Poprawa wspó czynnika mocy ............................................................................................ 203

3.7. Konserwacja i remonty przemys owych instalacji elektrycznych ................................................ 207Pytania i zadania kontrolne .................................................................................................................... 208

4. Ochrona przeciwpora eniowa w urz dzeniach niskiego napi cia ............................................... 2104.1. Uziemienia i uziomy ..................................................................................................................... 2104.2. Pora enia pr dem elektrycznym ................................................................................................... 2144.3. Ochrona przeciwpora eniowa podstawowa .................................................................................. 2184.4. Ochrona przeciwpora eniowa dodatkowa .................................................................................... 220

4.4.1. Rola ochrony dodatkowej ................................................................................................... 2204.4.2. Ochrona dodatkowa w uk adzie TN ................................................................................... 222

5www.wsip.pl

4.4.3. Ochrona dodatkowa w uk adzie TT .................................................................................... 2314.4.4. Izolacja ochronna ................................................................................................................ 2334.4.5. Separacja ochronna ............................................................................................................. 2354.4.6. Zasilanie napi ciem bardzo niskim ze ród a bezpiecznego .............................................. 2364.4.7. Koordynacja gniazd wtyczkowych i wtyczek ..................................................................... 2384.4.8. Wykonywanie po cze ochronnych .................................................................................. 239

4.5. Ochrona przeciwpora eniowa uzupe niaj ca ................................................................................ 2414.5.1. Wy czniki ró nicowopr dowe wysokoczu e ..................................................................... 2414.5.2. Po czenia wyrównawcze ................................................................................................... 242

4.6. Administracyjne rodki kontroli bezpiecze stwa ......................................................................... 246Pytania i zadania kontrolne .................................................................................................................... 247

5. Linie napowietrzne ............................................................................................................................ 2495.1. Wiadomo ci wst pne .................................................................................................................... 2495.2. Ustrój linii napowietrznej .............................................................................................................. 2505.3. S upy ............................................................................................................................................. 255

5.3.1. S upy drewniane .................................................................................................................. 2555.3.2. S upy betonowe ................................................................................................................... 2575.3.3. S upy stalowe ....................................................................................................................... 261

5.4. Izolatory liniowe ........................................................................................................................... 2645.5. Linie napowietrzne o przewodach go ych..................................................................................... 268

5.5.1. Przewody ............................................................................................................................. 2685.5.2. czenie przewodów ........................................................................................................... 2715.5.3. Zawieszanie przewodów na izolatorach .............................................................................. 2735.5.4. Uk ad przewodów na s upach .............................................................................................. 2765.5.5. Obostrzenia przy skrzy owaniach i zbli eniach .................................................................. 279

5.6. Linie napowietrzne o przewodach izolowanych ........................................................................... 2835.6.1. Wiadomo ci ogólne ............................................................................................................. 2835.6.2. Linie niskiego napi cia ........................................................................................................ 2855.6.3. Linie redniego napi cia ...................................................................................................... 288

5.7. Ochrona przeciwpora eniowa w liniach napowietrznych............................................................. 2925.8. Przebieg budowy linii napowietrznej ............................................................................................ 2945.9. Eksploatacja linii napowietrznych ................................................................................................ 298

5.9.1. Zakres prac konserwacyjnych i remontowych .................................................................... 2985.9.2. Zasady bezpiecznej pracy przy liniach napowietrznych ..................................................... 300


6. Linie kablowe .................................................................................................................................... 3096.1. Wiadomo ci wst pne .................................................................................................................... 3096.2. Budowa kabli elektroenergetycznych ........................................................................................... 3106.3. czenie kabli ............................................................................................................................... 315

6.3.1. Rodzaje po cze ................................................................................................................. 3156.3.2. czenie y kablowych ...................................................................................................... 3176.3.3. Monta muf kablowych ....................................................................................................... 3206.3.4. Monta g owic kablowych .................................................................................................. 323

6.4. Uk adanie kabli ............................................................................................................................. 3276.4.1. Zasady ogólne ...................................................................................................................... 3276.4.2. Uk adanie kabli w ziemi ...................................................................................................... 3326.4.3. Uk adanie kabli w blokach i rurach ..................................................................................... 3366.4.4. Uk adanie kabli w kana ach i tunelach ................................................................................ 3376.4.5. Uk adanie kabli w budynkach ..............................................................................................340

6.5. Eksploatacja linii kablowych ........................................................................................................ 3416.5.1. Zakres czynno ci eksploatacyjnych .................................................................................... 3416.5.2. Zasady bezpiecznej pracy przy liniach kablowych ............................................................. 344

Pytania i zadania kontrolne ................................................................................................................... 345

6

7. Stacje elektroenergetyczne ............................................................................................................... 3477.1. Wiadomo ci wst pne ................................................................................................................... 3477.2. Elementy wysokonapi ciowych urz dze rozdzielczych ............................................................. 348

7.2.1. Szyny elektroenergetyczne ................................................................................................. 3487.2.2. Izolatory stacyjne ................................................................................................................ 3517.2.3. Bezpieczniki ........................................................................................................................ 3537.2.4. Od czniki i uziemniki ........................................................................................................ 3557.2.5. Roz czniki rozdzielcze i styczniki ..................................................................................... 360 7.2.6. Wy czniki .......................................................................................................................... 3647.2.7. Nap dy czników ............................................................................................................... 3687.2.8. Przek adniki pr dowe indukcyjne ....................................................................................... 3697.2.9. Przek adniki napi ciowe indukcyjne i pojemno ciowe ...................................................... 3747.2.10. Przy czanie mierników i liczników ................................................................................. 3777.2.11. Niekonwencjonalne przek adniki pr dowe i napi ciowe .................................................. 3827.2.12. D awiki przeciwzwarciowe ................................................................................................383

7.3. Konstrukcyjne rozwi zania stacji elektroenergetycznych ............................................................ 3847.3.1. Stacje s upowe ..................................................................................................................... 3847.3.2. Prefabrykowane stacje kioskowe ........................................................................................ 3877.3.3. Stacje wn trzowe ................................................................................................................ 3907.3.4. Rozdzielnice napowietrzne ................................................................................................. 3977.3.5. Rozdzielnice o izolacji z sze ciofluorku siarki ................................................................... 4007.3.6. Instalowanie transformatorów ............................................................................................. 4027.3.7. Nastawnie ............................................................................................................................ 407

7.4. Obwody pomocnicze .................................................................................................................... 4087.4.1. Klasyfikacja obwodów pomocniczych ............................................................................... 4087.4.2. Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa .......................................................... 4127.4.3. Elektroenergetyczna automatyka restytucyjna .................................................................... 4167.4.4. Blokady manipulacyjne ....................................................................................................... 4187.4.5. Sterowanie i sygnalizacja .................................................................................................... 4197.4.6. Zasilanie obwodów pomocniczych ..................................................................................... 4227.4.7. Monta obwodów pomocniczych ....................................................................................... 4237.5. Uziemienia ochronne ............................................................................................................. 426

7.6. Eksploatacja stacji ........................................................................................................................ 4297.6.1. Manipulacje ruchowe .......................................................................................................... 4297.6.2. Pos ugiwanie si sprz tem ochronnym przy urz dzeniach wysokonapi ciowych ............. 4307.6.3. Prace konserwacyjne i remontowe ...................................................................................... 4357.6.4. Gospodarka olejem izolacyjnym ......................................................................................... 437


8. Elektrownie ........................................................................................................................................ 4418.1. Sposoby wytwarzania energii elektrycznej .................................................................................. 4418.2. Elektrownie cieplne konwencjonalne ........................................................................................... 4428.3. Elektrownie j drowe ..................................................................................................................... 4488.4. Odnawialne ród a energii ............................................................................................................ 4518.5. Wspó praca elektrowni w systemie elektroenergetycznym .......................................................... 455


9. Przepi cia i ochrona odgromowa .................................................................................................... 4599.1. Przepi cia wewn trzne i atmosferyczne ....................................................................................... 4599.2. Ochrona od bezpo rednich uderze pioruna................................................................................. 4619.3. Ograniczanie przepi atmosferycznych w liniach i stacjach ...................................................... 4649.4. Ograniczanie przepi w instalacjach ........................................................................................... 468


7www.wsip.pl

10. Ochrona przed po arami i wybuchami ......................................................................................... 47310.1. Zapobieganie po arom od urz dze elektrycznych ................................................................... 47310.2. Gaszenie po aru urz dze elektrycznych .................................................................................. 47710.3. Urz dzenia elektryczne w miejscach zagro onych wybuchem ................................................. 478


Dodatek A. Impedancje elementów toru przesy u energii ................................................................ 483A.1. Wiadomo ci wst pne .................................................................................................................. 483A.2. Przewody instalacyjne, szyny, linie napowietrzne, linie kablowe .............................................. 484A.3. Transformatory ........................................................................................................................... 485A.4. D awiki przeciwzwarciowe ......................................................................................................... 486


Dodatek B. Obliczanie spadku napi cia oraz strat mocy i strat energii elektrycznej .................... 489B.1. Spadek napi cia........................................................................................................................... 489B.2. Straty mocy i straty energii elektrycznej ..................................................................................... 492


Dodatek C. Obliczanie pr dów zwarciowych ..................................................................................... 497C.1. Przebieg pr du zwarciowego przy zwarciu odleg ym ................................................................ 497C.2. Pr d zwarciowy udarowy ............................................................................................................ 502C.3. Pr d zwarciowy wy czeniowy ................................................................................................... 504C.4. Pr d zwarciowy zast pczy cieplny ............................................................................................. 505


Dodatek D. Dobór zabezpieczenia i przekroju przewodów instalacji niskiego napi cia ............... 515D.1. Dobór nadpr dowego zabezpieczenia przewodów ..................................................................... 515D.2. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na wytrzyma o mechaniczn ................................. 518D.3. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na nagrzewanie pr dem roboczym ........................... 519D.4. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na nagrzewanie pr dem zwarciowym ...................... 523D.5. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na nagrzewanie pr dem przeci eniowym ............... 524D.6. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na dopuszczalny spadek napi cia wywo any

obliczeniowym pr dem szczytowym IB ..................................................................................... 525D.7. Dobór przekroju przewodów ze wzgl du na dopuszczalny spadek napi cia wywo any

pr dem za czeniowym obwodu ................................................................................................ 526Pytania i zadania kontrolne .................................................................................................................... 533

Dodatek E. Obliczanie o wietlenia elektrycznego .............................................................................. 534E.1. Wa niejsze wielko ci fotometryczne .......................................................................................... 534E.2. Zasady o wietlania ...................................................................................................................... 538E.3. Metoda punktowa obliczania nat enia o wietlenia ................................................................... 541E.4. Metoda ogólnej sprawno ci o wietlenia .................................................................................... 545


Literatura ............................................................................................................................................... 555

19www.wsip.pl

Domowe instalacje elektryczne

1.1. Wiadomo ci wst pne

W mieszkaniu s u ywane ró norodne, wszystkim znane odbiorniki energii elek-trycznej, a mianowicie:

— lampy zainstalowane na sta e i przeno ne;— urz dzenia o nap dzie silnikowym: ch odziarki spr arkowe, pralki, od-

kurzacze, froterki, roboty kuchenne, miksery, m ynki;— urz dzenia grzejne: kuchnie, kuchenki i piekarniki, ogrzewacze pomiesz-

cze i ogrzewacze wody, elazka i prasownice;— urz dzenia elektroniczne: odbiorniki radiowe i telewizyjne, magnetofony

i magnetowidy, gramofony i odtwarzacze p yt kompaktowych, kompu-tery.

Odbiorniki zasila si energi elektryczn za po rednictwem domowejinstalacji elektroenergetycznej. Budynki mieszkalne maj te inne instalacjeelektryczne: instalacj dzwonkow i/lub domofonow *, sygnalizacji przeciw-w amaniowej, telefoniczn , zbiorczych anten radiowo-telewizyjnych, radiofonii i telewizji przewodowej oraz czy informatycznych.

Domowe instalacje elektryczne powinny by funkcjonalne. Znaczy to, einstalacja powinna umo liwia poprawne korzystanie z urz dze elektrycznych w wybranym miejscu, bez potrzeby u ywania d ugich przewodów ruchomych. Znaczy te , e wszelkie czniki, gniazda wtyczkowe i sterowniki powinny byzainstalowane w najdogodniejszych miejscach.

Dwa wymagania, które stawia si wszelkim urz dzeniom elektrycznym, na-bieraj szczególnego znaczenia w domowych instalacjach elektrycznych.* Wielokrotnie wyst puj ca w tym podr czniku forma A i/lub B oznacza trzy mo liwo ci: 1) A,

2) B, 3) A i B. Na przyk ad „maj instalacj dzwonkow i/lub domofonow ” znaczy, e majinstalacj dzwonkow lub maj instalacj domofonow , lub maj jednocze nie obie instalacje, dzwonkow i domofonow .

20

Bezpiecze stwo u ytkownika. Urz dzeniami elektrycznymi w mieszka-niach pos uguj si osoby nieobeznane z elektrotechnik i maj do nich dost p na-wet male kie dzieci. Konstruktorzy oraz instalatorzy powinni zatem przestrzeganast puj cego przykazania: Urz dzenia elektryczne w stanie nieuszkodzonym powinny by absolutnie bezpieczne, równie przy nieumiej tnym u ytkowaniu,i nie powinny ulega uszkodzeniu, nawet przy niedba ym obchodzeniu si z nimi. Gdzie jak gdzie, ale we w asnym domu cz owiek powinien by bezpieczny.

Estetyka wykonania. Ka dy cz owiek stara si urz dzi mieszkanie este-tycznie i przytulnie. Urz dzenia elektryczne powinny mu w tym pomaga ,a w ka dym razie nie powinny przeszkadza . A przeszkadza mog brzydkie lub niedbale zainstalowane gniazda wtyczkowe albo czniki, przewody u o one na wierzchu lub przed u acze pl cz ce si na pod odze, a tak e urz dzenia odbiorcze zaprojektowane z pomini ciem regu wzornictwa przemys owego.

Podstawowymi elementami instalacji, bez których wykona jej nie mo na, s :przewody, czniki i przyrz dy zabezpieczaj ce. Przewody s u do rozprowa-dzenia energii w zasilanym obiekcie, a wi c do po czenia punktów zasilaj cychz odbiornikami, a tak e do sterowania. czniki s potrzebne, aby poszczegól-ne obwody mo na by o za cza i wy cza zale nie od potrzeby. Zabezpiecze-nia nadpr dowe maj za zadanie — w razie wyst pienia przeci enia lub zwar-cia — wy czy uszkodzony obwód, aby nie dopu ci do nadmiernego nagrzania i zniszczenia instalacji.

Ilekro w dalszym ci gu podr cznika jest mowa o mieszkaniowych insta-lacjach elektrycznych, tylekro nale y przez to rozumie instalacje w miesz-kaniach. Domowe instalacje elektryczne s to wszelkie instalacje elektrycznew budynkach mieszkalnych, tak e w pomieszczeniach niemieszkalnych: w piwni-cach, pralniach, hydroforniach, kot owniach lub w z ach ciep owniczych.

1.2. Przewody elektroenergetyczneDo wykonywania instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych u ywa siprzewodów izolowanych. Przewód jedno y owy zawiera y metalow , prze-znaczon do przewodzenia pr du, oraz izolacj (rys. 1.1a). Warstwa materia-u izolacyjnego pe ni rol izolacji roboczej: przewody mog styka si ze sob

i z przedmiotami metalowymi, nie powoduj c zwarcia. Spe nia te rol izolacjipodstawowej: chroni przed pora eniem pr dem elektrycznym. Na izolacj mogby na o one warstwy ochronne, zabezpieczaj ce przewód przed dzia aniem wil-goci, substancji chemicznych i innych szkodliwych czynników.

Je eli wi cej izolowanych y zespoli si i pokryje warstwami ochronnymi, to otrzymuje si przewód wielo y owy (rys. 1.1b): dwu-, trój-, cztero- lub pi -cio y owy. Przewody wielo y owe mog by uk adane bez os on i zajmuj mniej miejsca ni równowa na liczba przewodów jedno y owych w rurce instalacyjnej.

21www.wsip.pl

Na y y przewodów instalacyjnych nadaj si mied oraz aluminium — me-tale o du ej konduktywno ci i dostatecznej wytrzyma o ci mechanicznej, umo li-wiaj ce atwe wykonywanie po cze . Przewody miedziane s wyra nie lepsze, chocia dro sze. Przewody aluminiowe w porównaniu z miedzianymi maj trzy zasadnicze wady:1) y y aluminiowe maj mniejsz wytrzyma o mechaniczn i p kaj przy

wielokrotnym przeginaniu przewodu o ma ym przekroju, zw aszcza w pobli-u zacisku;

2) aluminium oczyszczone do metalicznego po ysku natychmiast pokrywa siwarstw nieprzewodz cego tlenku, co utrudnia wykonywanie po cze ;

3) pod wp ywem trwale przy o onego docisku cz steczki aluminium przemiesz-czaj si , nast puje pe zanie aluminium „p ynie” i z czasem mo e doj do obluzowania y w zaciskach.Je li porównywa przewody o identycznej budowie i tej samej obci alno-

ci d ugotrwa ej (które d ugotrwale mo na obci y takim samym pr dem), to y y aluminiowe maj przekrój ok. 50% wi kszy, ale wa 2-krotnie mniej niy y miedziane. Inaczej mówi c, w przewodach kilogram aluminium zast puje

dwa kilogramy miedzi. Mied nale y preferowa w przewodach instalacyjnycho ma ym przekroju (s 10 mm2), ale aluminium b dzie nadal stosowane na prze-wody o du ym przekroju: szyny, kable, linie napowietrzne.

Przekroje przewodów s znormalizowane, podobnie jak pr dy znamiono-we aparatów i moce znamionowe transformatorów. Z ci gu znormalizowanych przekrojów dobiera si (patrz Dodatek D) najbli szy wi kszy od wymaganegow danych warunkach. Znormalizowane przekroje s nast puj ce: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000 mm2.

Przewody do uk adania na sta e nie musz by gi tkie i maj y y jednodru-towe przy przekroju do 10 mm2, a y y wielodrutowe (linki) — przy wi kszymprzekroju. Natomiast przewody do odbiorników ruchomych powinny by gi tkiei wytrzymywa wielokrotne przeginanie; niezale nie od przekroju maj y y wie-lodrutowe, skr cone z cienkich drutów miedzianych.

Izolacj przewodów instalacyjnych dawniej wykonywano z gumy naturalnej, a obecnie u ywa si polwinitu (PVC) oraz ró nych gum syntetycznych. Na izola-cj mog by na o one warstwy ochronne:

Rys. 1.1. Rodzaje przewodów ze wzgl du na liczby : a) przewód jedno y owy; b) przewód wielo y owy

(na rysunku trój y owy);1 — y a

22

Pow oka, czyli szczelna warstwa zapobiegaj ca wnikaniu wilgoci do wn -trza przewodu. Przewody kabelkowe — do uk adania na sta e — maj pow okz twardego polwinitu. Przewody oponowe — do odbiorników ruchomych — majgi tk pow ok , tzw. opon , z gumy lub mi kkiego polwinitu*. Przewody kabel-kowe i przewody oponowe dzi ki szczelnej pow oce mog by u ywane w miej-scach wilgotnych, mokrych i z wyziewami chemicznymi. Nie s jednak przysto-sowane do uk adania w ziemi lub w wodzie; do tego s u kable.

Pancerz, wykonany przez owini cie metalowymi ta mami lub drutami,w celu ochrony przewodu od uszkodze mechanicznych; maj go przewody uzbrojone.

Odzie , czyli oplot z materia u w óknistego na izolacji albo na pancerzu, w celu ochrony od czynników atmosferycznych.

Produkuje si wiele odmian przewodów instalacyjnych. Aby atwo by-o je odró nia , przez dziesi tki lat stosowano w Polsce oznaczenia literowe

(rys. 1.2) okre laj ce budow i przeznaczenie przewodów (rys 1.3). Stopniowo sone wypierane przez oznaczenia alfanumeryczne zgodne z normalizacj europej-sk (rys. 1.4), u ywane we wszystkich krajach Unii. W obu systemach oznaczeobowi zuje pisanie znaków w podanej kolejno ci, a informacj stanowi ozna-czenie w przewidzianym miejscu albo jego brak. Na przyk ad brak oznaczenia materia u y (brak litery A — aluminium) informuje, e y y s miedziane.

W temperaturze poni ej –5 °C polwinit twardnieje, a przy zginaniu — p ka. Przewodów o izolacji i/lub pow oce polwinitowej nie nale y** uk ada ,gdy temperatura otoczenia jest ni sza ni –5 °C. Mog one jednak przewodzipr d w temperaturze do –30 °C, je li nie s nara one na zginanie, skr canielub drgania.

Przewody zawieraj ce polwinit maj i t wad , e w razie po aru pal si ,przenosz p omie , a co wi cej — pal cy si polwinit wydziela chlor i chloro-wodór. Mo na to z agodzi , stosuj c polwinit o ograniczonym rozprzestrze-nianiu p omienia b d tworzywa bezhalogenowe (patrz rozdz. 10). Na razie sone znacznie dro sze, ale taniej i znajd zastosowanie równie w instalacjach domowych.

* Elastyczno takich tworzyw zapewniaj dodatki u yte przy ich produkcji, tzw. zmi kczacze.Z ywicy syntetycznej o nazwie polichlorek winylu mo na uzyska : twardy winidur na rurki sztywne lub armatur chemiczn (zawieraj cy 5÷10% zmi kczaczy), elastyczny winidur (twardy polwinit) na rurki karbowane i izolacj przewodów do uk adania na sta e (ok. 20% zmi kczaczy)oraz mi kki polwinit na izolacj gi tkich przewodów ruchomych (do 45% zmi kczaczy).

** W normach i przepisach technicznych nakaz wprowadza si s owami „powinien” albo „nale y”, a zakaz — s owami: „nie powinien”, „nie nale y” albo „nie dopuszcza si ”. Znaczy to tyle,co w j zyku potocznym odpowiednio: „musi by ” (zrobione w podany sposób), „nie wolno” (post piw okre lony sposób).

www.wsip.pl

Rys

. 1.2

. Tra

dycy

jne

pols

kie

ozna

czen

ia li

tero

we

okre

laj

ce b

udow

ele

ktro

ener

gety

czny

ch p

rzew

odów

inst

alac

yjny

ch

24

Rys. 1.3. Wa niejsze odmiany przewodów w instalacjach mieszkaniowych (oznaczenie polskie//oznaczenie zharmonizowane)1 — y a, 2 — izolacja polwinitowa, 3 — izolacja gumowa, 4 — pow oka (opona) polwinitowa, 5 — opona gumowa, 6 — oplot w óknisty, 7 — wype niacz w óknisty

Napi cie znamionowe przewodu podaje si w postaci dwóch warto cinapi cia przemiennego Uo /U, przy czym Uo oznacza napi cie y a–ziemia,a U — napi cie y a– y a przewodu wielo y owego lub uk adu przewodów jed-no y owych. Zwyk e przewody elektroenergetyczne s wytwarzane na napi ciaznamionowe 300/300, 300/500, 450/750 oraz 600/1000 V; ró ni si grubo cii ewentualnie jako ci warstwy izolacji. W instalacjach 230/400 V wystarczajprzewody o napi ciu znamionowym:

300/300 V — w obwodach jednofazowych 230 V,300/500 V — w obwodach trójfazowych 230/400 V,

ale s wymagane przewody o napi ciu znamionowym co najmniej 450/750 V — przy uk adaniu ich w stalowych rurkach i korytkach albo w otworach prefabryko-wanych elementów budowlanych.

25www.wsip.pl

Rys. 1.4. Wa niejsze europejskie oznaczenia alfanumeryczne przewodów i kabli(* brak oznaczenia stanowi informacj )

26

1.3. czenie przewodówPrzy wykonywaniu instalacji przewody przy cza si do czników, odbiorników i innych urz dze . Po czenia te powinny by roz czalne, atwe do roz czeniabez zniszczenia jakiejkolwiek cz ci, by umo liwi od czenie przyrz du do na-prawy lub wymiany; wykonuje si je w postaci zacisków gwintowych lub wsu-wanych. czy si te przewody mi dzy sob w celu przed u enia ci gów insta-lacyjnych lub wykonania odga zie . Takie po czenia mog by nieroz czalne,np. zaprasowane.

Niew a ciwie wykonane po czenia s s abymi punktami instalacji: prze-grzewaj si , iskrz i nadpalaj , mog powodowa przerwy w dop ywie energii, mog by ród em po aru. Wykonywanie po cze jest wi c czynno ci odpo-wiedzialn .

Po czenie powinno odznacza si ma rezystancj i wystarczaj c wytrzy-ma o ci mechaniczn . W a ciwo ci te nie powinny ulega wyra nemu pogor-szeniu z up ywem czasu, pod dzia aniem wilgoci i drga , ani w wyniku odkszta -ce elementów po czenia (wskutek ich okresowego nagrzewania si i stygni ciaoraz wskutek pe zania materia u). Zaciski powinny by wykonane z takiego mate-ria u albo mie takie pow oki ochronne, by nie ulega y korozji nawet w wilgotnej atmosferze.

Przewody o wszelkich przekrojach czy si za pomoc zacisków gwinto-wych i po cze zaprasowanych, a przewody o ma ym przekroju — najch tniejza pomoc zacisków zakleszczaj cych. Dobre i trwa e po czenie mi dzy prze-wodem a korpusem zacisku lub innym przewodem uzyskuje si dzi ki silnemu dociskowi. Przewodów elektroenergetycznych nie czy si przez lutowaniei nie oblutowuje si ich ko ców wchodz cych do zacisków gwintowych.

Zaciski gwintowe musz by wystarczaj co sztywne (rys. 1.5), wkr t po-winien mie wymiar gwintu dostosowany do przekroju przewodu. Przy czeniuprzewodów, zw aszcza aluminiowych, wa ne jest, czy w zacisku nast puje sa-moczynne oczyszczanie y y przy dokr caniu i czy zacisk jest elastyczny (spr -ynuj cy). W zaciskach przedstawionych na rys. 1.5a, b przy dokr caniu wkr t

trze o y , zdziera warstw tlenkui tworzy metaliczn styczno ; efekt ten mo na wzmocni przez karbowa-nie powierzchni dociskaj cych.

Rys. 1.5. Odmiany zacisków gwintowych: a) g ówkowy bez podk adki; b) tulejkowy;c) g ówkowy z podk adk ; d) nak adkowytrójwkr towy „koniczynka”; e) nak adkowyjednowkr towy; f) sworzniowy; g) szcz kowy;h) g ówkowy z podk adk wahliw

27www.wsip.pl

Samoczynne oczyszczanie nie nast puje, je li y a jest dociskana przez p a-sk podk adk , która nie ociera si o ni przy dokr caniu zacisku (rys. 1.5 c, d, e, f, g). Du elastyczno wykazuj mosi ne zaciski szcz kowe (rys. 1.5 g); do-cisk nie maleje z czasem, nawet je li y a przewodu ma sk onno do pe zania.

Przy czeniu przewodów nale y przestrzega nast puj cych zasad: Przewód tnie si szczypcami, równo obcinaj cymi y oraz izolacj , bez strz pienia ich (rys. 1.6a).

Izolacj usuwa si tylko na odcinku y y, który ma by wprowadzony do zacisku (rys. 1.7a) lub ko cówki. Do ci gania izolacji bez kaleczenia y ys u specjalne szczypce (rys. 1.6b), a nie jakikolwiek nó .

Je eli y a jest wielodrutowa, to przed wprowadzeniem do zacisku gwin-towego zaciska si na niej ko cówk tulejkow (wk adka rys. 1.8), by stworzy lepsz styczno i zapobiec wystawaniu pojedynczych drutów, co grozi zwarciem (rys. 1.7b).

Je li konstrukcja zacisku wymaga oczkowego wygi cia przewodu, to wy-konuje si oczko o odpowiedniej rednicy za pomoc szczypiec oczkówek.W zacisku oczko trzeba skierowa w prawo (rys. 1.7c), by zapobiec wypy-chaniu przewodu spod ba wkr tu w trakcie dokr cania.

Do dokr cania zacisku u ywa si wkr taka o szeroko ci ostrza odpowia-daj cej rednicy ba wkr tu (rys. 1.7d). Wkr taki za ma e i za du e niszczeb wkr tu, a te drugie gro te zerwaniem gwintu.

Przy wykonywaniu po czenia nale y unika wielokrotnego przeginania przewodu, zw aszcza przewodu aluminiowego. y a os abiona przegi cia-mi mo e nie wytrzyma pó niejszych napraw i prze cze dokonywanych w trakcie eksploatacji.

Rys. 1.6. Czynno ci i narz dzia zwi zane z cze-niem przewodów — Phoenix Contact, Niemcy:a) ucinanie przewodu szczypcami o ostrzach bocz-nych; b) zdejmowanie izolacji szczypcami (do przewodów o przekroju 0,08÷6 mm2) o ostrzach czo owych

28

Zaciski zakleszczaj ce utrzymuj ko cówk ka dego przewodu z osobna mi dzy dwoma elementami silnie spr ynuj cymi (rys. 1.9a). Po odizolowaniu ko cówki na d ugo ci ukrytej w zacisku (rys. 1.9b) wsuwa si j ruchem prosto-liniowym (rys. 1.9c). W razie potrzeby mo na j wysun , lekko obracaj c raz

Rys. 1.7. Poprawne i nieprawid owe wykonywa-nie po cze w zaciskach gwintowych

Rys. 1.9. Zaciski zakleszczaj ce — WAGO ELWAG, Wroc aw: a) zasada zacisku; b) sprawdza-nie d ugo ci odizolowania przewodu; c) wsuwanie przewodu do zacisku ruchem prostoliniowym;d) wyci ganie przewodu z zacisku wier obrotami na przemian w przeciwnych kierunkach

29www.wsip.pl

w jedn , raz w drug stron (rys. 1.9d). W otwartej puszce (rys. 1.10) nie ma go ych cz ci pod napi ciem, co jednak nie utrudnia pomiarów kontrolnych(rys. 1.10b). S zaciski zakleszczaj ce umo liwiaj ce przy czanie przewodu wielodrutowego o du ym przekroju, bez przygotowywania ko cówki, poza jej odizolowaniem (rys. 1.11).

Zaciski wsuwane, odporne na drgania — od dawna stosowane w pojazdach, od samochodów po lokomotywy elektryczne — spotyka si w sprz cie gospo-darstwa domowego. Oba elementy po czenia, wsuwka i spr ynuj ca nasuwka(rys. 1.12), s wykrawane i kr powane ze spr ystej blachy mosi nej i mog bygalwanicznie cynowane. Je li s u za ko cówk izolowanego przewodu, to majosobne skrzyde ka do zaprasowania na yle i osobne do zaci ni cia na izolacji.

Rys. 1.10. Zaciski zakleszczaj ce po monta u — WAGO ELWAG, Wroc aw: a) widok otwartej puszki; b) atwy dost p przy pomiarach kontrolnych (pomiar napi cia)

Rys. 1.11. Przy czanie przewodu wielodrutowego do bezgwintowego zacisku o docisku bezpo-rednim — Phoenix Contact, Niemcy: a) przekrój zacisku; b) profil spr yny ze stali chromowo-

niklowej

30

Po czenia owijane przewodów o ma ym przekroju (0,75÷4 mm2) wykonu-je si , wk adaj c ich odizolowane ko cówki do poliamidowej z czki skr tnejo wewn trznym sto kowym gwincie. Przez obrót z czki przewody zostaj silnie doci ni te do siebie (rys. 1.13).

W instalacjach b d cych w eksploatacji spotyka si obluzowane zaciski, pomimo stosowania omówionych zabiegów konstrukcyjnych i monta owych.Przy czonym do nich przewodom grozi przegrzanie, a nawet nadpalenie izolacji. Przy przegl dach i naprawach instalacji rozumny elektryk sprawdza stan zaci-sków i dokr ca zaciski obluzowane.

1.4. czniki instalacyjneczniki umo liwiaj czynno ci czeniowe w obwodach elektrycznych. W in-

stalacjach mieszkaniowych s u do za czania i wy czania lamp oraz innych odbiorników energii. Na ogó s to czniki klawiszowe, o du ych, atwych do manipulowania przyciskach klawiszowych, w estetycznych obudowach o kszta -tach i barwach, które atwo dopasowa do wystroju wn trza.

Rys. 1.12. Elementy po cze wsuwanych: a) wsuwki; b) na-suwki; c) zaprasowana ko cówka1 — skrzyde ka do zaprasowania na yle, 2 — skrzyde ka do zaci ni cia na izolacji

Rys. 1.13. Po czenia owijane wykonane za pomoc z czekskr tnych

31www.wsip.pl

czniki instalacyjne za czaj i wy czaj pr dy robocze, a przy czynno-ciach tych powstaje uk elektryczny mi dzy stykami. Aby zapobiec nadmier-

nemu zu ywaniu styków, uk powinien szybko gasn i dlatego styki powinny zamyka i otwiera si z du pr dko ci , migowo, niezale nie od sposobu mani-pulowania przyciskiem (rys. 1.14) lub pokr t em.

cznik powinien by tak umocowany, by w stanie otwartym górna czklawisza by a wysuni ta do przodu (porównaj rys. 3.62). Pozwala to oceni po-o enie cznika i stan obwodu nawet wtedy, kiedy nie ma napi cia, a chcemy

wy czy okre lone obwody, wychodz c z domu lub z pracy.Najprostszy cznik, jednobiegunowy, czy b d przerywa jeden biegun ob-

wodu elektrycznego. Bywaj potrzebne czniki o z o onym uk adzie stykowym, umo liwiaj ce bardziej skomplikowane czynno ci czeniowe (tabl. 1.1). Zasadich dzia ania najlepiej obja nia schemat zasadniczy (rys. 1.15), narysowany jak najpro ciej, w oderwaniu od rzeczywistego usytuowania elementów instalacji.

Rys. 1.14. cznik klawiszowy o migowym dzia aniu zestyku (w stanie otwartym wystaje górna cz klawisza)1 — obudowa, 2 — klawisz nap dowy, 3 — spr yna nap do-wa, 4 — styk ruchomy, 5 — styk nieruchomy

Rys. 1.15. Sterowanie o wietlenia z n miejsc za pomoc 2 prze czników zmiennych i (n – 2) prze-czników krzy owych (dowolnym cznikiem mo na wiat o zapali , po czym dowolnym mo na

je zgasi ), L — przewód fazowy, N — przewód neutralny

32

Nazwacznika

Przeznaczeniecznika

Wieloliniowyschemat po cze

Prze cznikgrupowy(hotelowy)

Za czaniei wy czanie dwóch lamp z jednego miejsca (jednoczesne za czanie obydwu lamp nie jest mo liwe)

Prze cznikszeregowy( wieczni-kowy)

Za czaniei wy czanie dwóch lamp z jednego miejsca (jednoczesne za czanie obydwu lamp jest mo liwe)

Prze cznikzmienny(schodowyko cowy)

Za czaniei wy czanie lampz dwóch miejsc

Prze cznikkrzy owy(schodowypo redni)

Za czaniei wy czanielamp z kilku miejsc (w po czeniuz prze cznikamizmiennymi)

Tablica 1.1Wa niejsze odmiany czników instalacyjnych i przyk ady ich zastosowa

33www.wsip.pl

Przeka niki impulsowe maj prze czalny zestyk, który mo na przestawize stanu otwartego w stan zamkni ty, lub odwrotnie, za pomoc impulsu krótko-trwa ego ( 0,2 s), tym samym przyciskiem zwiernym. W stanie spoczynku nie pobieraj energii. Umo liwiaj tworzenie prostych uk adów sterowania o wietle-nia i innych odbiorników, równie sterowania z wielu miejsc (rys. 1.16).

1.5. Gniazda wtyczkowe i wtyczki

Gniazda wtyczkowe i wtyczki umo liwiaj przy czanie do instalacji odbiorników ruchomych. Po w o eniu wtyczki do gniazda styki czynne wtyczki, w postaci ko -ków, stykaj si ze stykami gniazda, w kszta cie spr ynuj cych tulejek, umo li-wiaj c przep yw pr du. Takie po czenie nie powinno iskrzy ani zbytnio nagrze-wa si , powinno by niezawodne i odznacza si ma rezystancj ; w tym celu: — styki wtyczek i gniazd wykonuje si z materia u o du ej konduktywno ci,

odpornego na korozj i na cieranie, np. z mosi dzu;— docisk mi dzy stykami wtyczek i gniazd zapewnia si przez wykorzystanie

spr ysto ci materia u stykowego i przez wprowadzenie spr yn.Gniazda wtyczkowe i wtyczki powinny by tak skonstruowane i instalowa-

ne, aby wyeliminowa mo liwo dotkni cia palcem cz ci pod napi ciem. Os o-na gniazda i korpus wtyczki powinny by tak ukszta towane, aby uniemo liwiw o enie do gniazda tylko jednego ko kowego styku wtyczki (rys. 1.17a) i aby zapobiec dotkni ciu styków wtyczki, gdy stykaj si ju one ze stykami gniazda (rys. 1.17b).

Rys. 1.16. Sterowanie o wietlenia z n miejsc za pomoc przeka nika impulsowego (dowol-nym przyciskiem mo na wiat o zapali , po czym dowolnym mo na je zgasi )1, 2...n — przycisk z neonówk , K — prze-ka nik impulsowy, C — kondensator umo li-wiaj cy wiecenie neonówek

Nie nale y zak ada wtyczek na obu ko cach przewodu ruchomego (rys.1.18a); przewód z jednej strony zako czony wtyczk , z drugiej strony po-winien by przy czony na sta e do odbiornika, albo zako czony przeno nymgniazdem wtyczkowym. Nie nale y stosowa niedozwolonych urz dze wty-kowych (rys. 1.18b).

autor: dr in - podręczniki szkolne, e-booki, e-ćwiczenia...

Documents