Obwód pierścieniowy
| Instalacje elektryczne |
|---|
| Praktyka wykonywania okablowania według regionu lub kraju |
| Regulacja instalacji elektrycznych |
| Okablowanie i akcesoria |
| Urządzenia przełączające i zabezpieczające |
W projektowaniu zasilania elektrycznego obwód pierścieniowy to technika okablowania elektrycznego , w której gniazda i punkt dystrybucji są połączone w pierścień. Kontrastuje to ze zwykłym obwodem promieniowym , w którym gniazda i punkt dystrybucji są połączone w linii z punktem dystrybucji na jednym końcu.
Obwody pierścieniowe są również znane jako końcowe obwody pierścieniowe i często błędnie jako sieci pierścieniowe , termin używany historycznie lub nieformalnie po prostu jako pierścienie .
Jest używany głównie w Wielkiej Brytanii , gdzie został opracowany, oraz w mniejszym stopniu w Irlandii i Hong Kongu .
Taka konstrukcja umożliwia użycie drutu o mniejszej średnicy niż w obwodzie promieniowym o równoważnej całkowitej wydajności prądowej. Przewody o zmniejszonej średnicy w elastycznych przewodach łączących urządzenie z wtyczką przeznaczoną do użytku z gniazdami w obwodzie pierścieniowym są indywidualnie zabezpieczone bezpiecznikiem we wtyczce. Jego zaletą w porównaniu z obwodami promieniowymi jest zatem mniejsza ilość użytej miedzi oraz większa elastyczność urządzeń i sprzętu, które można podłączyć.
W idealnym przypadku obwód pierścienia działa jak dwa obwody promieniowe poruszające się wokół pierścienia w przeciwnych kierunkach, a punkt podziału między nimi zależy od rozkładu obciążenia w pierścieniu. Jeśli obciążenie jest równomiernie rozłożone na dwa kierunki, prąd w każdym kierunku wynosi połowę sumy, co pozwala na użycie drutu o połowie całkowitej obciążalności prądowej. W praktyce obciążenie nie zawsze rozkłada się równomiernie, dlatego stosuje się grubszy drut.
Opis
Pierścień rozpoczyna się w jednostce konsumenckiej (znanej również jako skrzynka bezpieczników , tablica rozdzielcza lub skrzynka wyłączników ), kolejno odwiedza każde gniazdo , a następnie wraca do jednostki konsumenckiej. Pierścień jest zasilany z bezpiecznika lub wyłącznika w jednostce konsumenckiej.
Obwody pierścieniowe są powszechnie stosowane w brytyjskim okablowaniu z gniazdkami obsługującymi wtyczki z bezpiecznikami zgodnie z BS 1363 . Ponieważ wartość znamionowa wyłącznika jest znacznie wyższa niż w jakimkolwiek pojedynczym gniazdku, system może być używany tylko z wtyczkami lub gniazdami z bezpiecznikami. Zwykle są one okablowane kablem 2,5 mm 2 i chronione bezpiecznikiem 30 A , starszym wyłącznikiem automatycznym 30 A lub zharmonizowanym europejskim wyłącznikiem automatycznym 32 A . Czasami w przypadku bardzo długich przewodów używany jest kabel 4 mm 2 (aby pomóc zredukować spadek napięcia ) lub czynniki obniżające parametry znamionowe, takie jak bardzo gruba izolacja termiczna . Można również zastosować kabel o przekroju 1,5 mm2 z izolacją mineralną pokryty miedzią (znany jako piroelektryczny) (ponieważ kabel z izolacją mineralną może wytrzymać ciepło skuteczniej niż zwykły PCW), chociaż należy zachować większą ostrożność w odniesieniu do spadku napięcia na dłuższych odcinkach . Urządzenia zabezpieczające dla stałego okablowania muszą mieć wyższą wartość znamionową niż te, które chroniłyby elastyczne przewody urządzeń, dlatego norma BS 1363 wymaga, aby wszystkie wtyczki i jednostki przyłączeniowe zawierały bezpieczniki odpowiednie dla przewodu urządzenia.
Historia i zastosowanie
Obwód pierścieniowy i związany z nim system wtyczek i gniazd BS 1363 zostały opracowane w Wielkiej Brytanii w latach 1942–1947. Są one powszechnie stosowane w Zjednoczonym Królestwie iw mniejszym stopniu w Republice Irlandii . Występują również w Zjednoczonych Emiratach Arabskich , Singapurze , Hongkongu , Pekinie , Indonezji i wielu miejscach, gdzie Wielka Brytania miała silne wpływy, w tym na przykład na Cyprze i Ugandzie.
przed II wojną światową polegała na stosowaniu różnych rozmiarów wtyczek i gniazdek w celu dostosowania do aktualnych wymagań urządzenia, które były podłączone do odpowiednio zabezpieczonych obwodów promieniowych; wartości znamionowe tych bezpieczników były odpowiednie do ochrony zarówno stałego okablowania, jak i elastycznego przewodu przymocowanego do wtyczki.
Komisja Instalacji Elektrycznych, która została zwołana w 1942 r. w ramach programu Studiów Budownictwa Powojennego, ustaliła między innymi, że końcowy obwód pierścieniowy oferuje wydajniejszy i tańszy system, który bezpiecznie obsłuży większą liczbę gniazd. Schemat miał wykorzystywać gniazdka 13 A i wtyczki z bezpiecznikami; rozważono kilka projektów wtyczek i gniazd. Projektem wybranym jako standard brytyjski był system płaskich pinów, znany obecnie jako BS 1363. Inne projekty wtyczek i gniazd z bezpiecznikiem 13 A, zwłaszcza Wylex i Dorman & Smith systemy, które nie były zgodne z wybraną normą, były używane do lat pięćdziesiątych XX wieku, ale w latach sześćdziesiątych BS 1363 stał się jedynym standardem dla nowych instalacji.
Komitet upoważnił obwód pierścieniowy zarówno do zwiększenia bezpieczeństwa konsumentów, jak i do zwalczania przewidywanego powojennego niedoboru miedzi . Komitet oszacował, że zastosowanie obwodu pierścieniowego i bezpiecznika jednobiegunowego zmniejszyłoby zapotrzebowanie na surowce o około 25% w porównaniu z przepisami przedwojennymi.
Obwód pierścieniowy jest nadal najpowszechniejszą konfiguracją okablowania sieciowego w Wielkiej Brytanii, chociaż obwody promieniowe 20 A i 30 A są również dozwolone przez przepisy dotyczące okablowania, z zaleceniem opartym na obsługiwanej powierzchni podłogi (20 A dla powierzchni do 25 m 2 , 30 A do 100 m 2 .).
Zasady instalacji
Zasady dotyczące obwodów pierścieniowych stanowią, że parametry znamionowe kabli nie mogą być mniejsze niż dwie trzecie wartości znamionowych urządzeń ochronnych. Oznacza to, że ryzyko trwałego przeciążenia kabla można uznać za minimalne. W praktyce jednak niezwykle rzadko spotyka się pierścień z urządzeniem ochronnym innym niż bezpiecznik 30 A, wyłącznik 30 A lub wyłącznik 32 A oraz rozmiar kabla inny niż wymienione powyżej. Ponieważ wtyczka BS 1363 zawiera bezpiecznik nieprzekraczający 13A, obciążenie w dowolnym punkcie pierścienia jest ograniczone.
Przepisy IET dotyczące okablowania ( BS 7671 ) zezwalają na instalację nieograniczonej liczby gniazdek 13 A (w dowolnym punkcie bez bezpiecznika pojedynczego lub podwójnego lub dowolnej liczby z bezpiecznikiem) w obwodzie pierścieniowym, pod warunkiem, że obsługiwana powierzchnia podłogi nie przekracza 100 m 2 . W praktyce większość małych i średnich domów ma jeden obwód pierścieniowy na kondygnację, a większe lokale mają ich więcej.
Projektant instalacji może określić, czy w obszarach o dużym zapotrzebowaniu wymagane są dodatkowe obwody. Na przykład powszechną praktyką jest umieszczanie kuchni na własnym obwodzie pierścieniowym lub czasami na obwodzie pierścieniowym wspólnym z pomieszczeniem gospodarczym, aby uniknąć umieszczania dużego obciążenia w jednym punkcie głównego obwodu pierścieniowego na dole. Ponieważ każde obciążenie na pierścieniu jest zasilane przez przewody pierścieniowe po obu jego stronach, pożądane jest unikanie skoncentrowanego obciążenia umieszczonego bardzo blisko jednostki odbiorczej, ponieważ krótsze przewody będą miały mniejszą rezystancję i przenoszą nieproporcjonalnie dużą część obciążenia .
Niezabezpieczone ostrogi z pierścienia okablowanego tym samym kablem co pierścień mogą obsługiwać jedno gniazdo (pojedyncze lub podwójne) lub jedną jednostkę przyłączeniową z bezpiecznikiem (FCU). Przed 1970 rokiem dozwolone było używanie dwóch pojedynczych nasadek na jednej ostrodze, ale od tego czasu zostało to zabronione z powodu ich konwersji na podwójne nasadki. Ostrogi mogą zaczynać się od gniazda lub być połączone z kablem pierścieniowym za pomocą skrzynki przyłączeniowej lub innej zatwierdzonej metody łączenia kabli. Potrójne i większe gniazda zgodne z normą BS 1363 są zawsze zabezpieczone bezpiecznikiem 13 A i dlatego można je również umieścić na ostrodze. Od 1970 roku dozwolone jest posiadanie większej liczby ostróg niż nasadek na pierścieniu, ale wielu elektryków uważa to za złą praktykę [ Kto? ] , aby w nowej instalacji było zbyt wiele nie połączonych ostrog.
Tam, gdzie obciążenia inne niż gniazda BS 1363 są podłączone do obwodu pierścieniowego lub pożądane jest umieszczenie więcej niż jednego gniazda dla urządzeń małej mocy na ostrodze, stosuje się jednostkę przyłączeniową z bezpiecznikiem BS 1363 (FCU). W przypadku urządzeń stacjonarnych będzie to jednostka z przełączanymi bezpiecznikami (SFCU) zapewniająca punkt izolacji dla urządzenia, ale w innych przypadkach, takich jak zasilanie wielu punktów oświetleniowych (umieszczanie oświetlenia na pierścieniu jest jednak ogólnie uważane za złą praktykę w nowa instalacja, ale często jest wykonywana przy dodawaniu świateł do istniejącej nieruchomości) lub wielu gniazdek, często preferowane jest jedno nie przełączane.
Urządzenia stacjonarne o mocy znamionowej 3 kW lub większej (na przykład podgrzewacze wody i niektóre kuchenki elektryczne) lub o niebanalnym zapotrzebowaniu na moc przez długi czas (na przykład grzałki zanurzeniowe) mogą być podłączone do obwodu pierścieniowego, ale zdecydowanie zaleca się, aby zamiast tego były podłączone do własnego dedykowanego obwodu. Istnieje jednak wiele starszych instalacji z takimi obciążeniami na obwodzie pierścieniowym.
Zalety
Zwolennicy obwodu pierścieniowego zwracają uwagę, że przy prawidłowej instalacji istnieje również szereg zalet, które należy wziąć pod uwagę.
Obsługiwany obszar
W przypadku pomieszczeń, które są kwadratowe lub okrągłe, obwód pierścieniowy może dostarczyć więcej mocy na jednostkę powierzchni podłogi dla danego rozmiaru kabla niż prosty obwód promieniowy, a impedancja źródła, a tym samym spadek napięcia do najdalszego punktu, jest niższy. Alternatywnie, dostarczenie tej samej mocy do tego samego budynku za pomocą obwodów promieniowych wymagałoby większej liczby obwodów końcowych lub cięższego kabla.
Uziemienie o wysokiej integralności
Ponieważ wszystkie złączki na pierścieniu są uziemione z obu stron, do utworzenia zwarcia „bez uziemienia” potrzebne są dwa niezależne zwarcia.
Ciągła weryfikacja ciągłości z dowolnego punktu
Ciągłość każdego przewodu wokół wszystkich punktów pierścienia można zweryfikować z dowolnego punktu, a jeśli trzeba to zrobić w ramach monitorowania instalacji pod napięciem, można to zweryfikować przez wprowadzenie cęgów prądowych przy zasilaniu systemu .
Krytyka
Koncepcja końcowego obwodu pierścienia była krytykowana na wiele sposobów w porównaniu z radialami, a niektóre z tych obaw mogą wyjaśniać brak powszechnego przyjęcia poza Wielką Brytanią.
Usterki nie są widoczne podczas użytkowania
Obwody pierścieniowe mogą nadal działać bez wiedzy użytkownika o jakimkolwiek problemie, jeśli występują pewne rodzaje usterek lub błędy instalacji. Daje to zarówno odporność na awarie, jak i potencjalne zagrożenie.
| Stan błędu | obserwacje |
|---|---|
|
|
|
|
|
|
Testy bezpieczeństwa są złożone
Co najmniej jeden autor twierdzi, że testowanie obwodów pierścieniowych może trwać 5–6 razy dłużej niż testowanie obwodów promieniowych. Testy instalacji wymagane do bezpiecznego działania obwodu pierścieniowego są bardziej czasochłonne niż testy dla obwodu promieniowego, a instalatorzy lub elektrycy wykwalifikowani w innych krajach mogą ich nie znać.
Wymagane zrównoważenie obciążenia
Przepis 433-02-04 normy BS 7671 wymaga, aby zainstalowane obciążenie było rozłożone wokół pierścienia w taki sposób, aby żadna część kabla nie przekraczała jego znamionowej nośności. W niektórych przypadkach spełnienie tego wymogu jest trudne iw praktyce może być w dużej mierze ignorowane, ponieważ obciążenia są często umieszczane w tym samym miejscu (np. pralka, suszarka bębnowa, zmywarka do naczyń obok zlewu kuchennego) w punkcie niekoniecznie blisko centrum pierścienia. Jednak fakt, że parametry znamionowe kabla wynoszą 67% wartości znamionowej wyłącznika, a nie 50%, oznacza, że pierścień musi być znacznie niewyważony, aby spowodować problem.
W obwodzie pierścieniowym, jeśli jakiekolwiek słabe złącze powoduje wysoką rezystancję na jednej gałęzi pierścienia, prąd będzie rozkładał się nierównomiernie, prawdopodobnie przeciążając pozostały przewodnik pierścienia.