Każdy przewód ma rezystancję, więc kiedy płynie przez niego prąd, część napięcia „gubi się" po drodze i do odbiornika dociera mniej, niż wyszło z rozdzielnicy. Im dłuższy przewód, im większy prąd i im cieńsza żyła, tym większa strata.
To zjawisko, którego nie widać przy krótkich obwodach w mieszkaniu, a które potrafi zepsuć instalację w domu z garażem oddalonym o czterdzieści metrów.
Ile wolno
PN-HD 60364-5-52:2011 podaje dwie wartości dla instalacji zasilanych bezpośrednio z sieci publicznej:
| Rodzaj obwodu | Dopuszczalny spadek |
|---|---|
| Oświetleniowe | 3% |
| Pozostałe | 5% |
Przy 230 V oznacza to odpowiednio około 6,9 V i 11,5 V.
Kluczowe jest to, jak się je liczy: od punktu zasilania instalacji do najdalszego odbiornika, a nie na pojedynczym odcinku. Spadki się sumują. Wewnętrzna linia zasilająca, potem obwód rozdzielczy, potem obwód końcowy: każdy z nich dokłada swoją część i dopiero suma podlega ocenie.
To najczęściej pomijany szczegół. Obwód, który sam w sobie mieści się w granicy, może ją przekroczyć razem z tym, co go zasila.
Skąd biorą się te 3% dla oświetlenia
Ostrzejsza granica dla oświetlenia nie wynika z bezpieczeństwa, tylko z tego, co widać. Żarówki i oprawy reagują na obniżone napięcie zmianą strumienia świetlnego, a oko jest na to wyczulone, zwłaszcza na zmiany, nie na wartości bezwzględne.
Stąd klasyczny objaw: przygasanie światła w momencie startu pralki albo załączenia grzałki. Ten sam spadek na obwodzie gniazd byłby niezauważalny.
Jak to policzyć
Zacznijmy od tego, co decyduje. Rezystancja przewodu zależy od jego długości, przekroju i materiału:
Im dłuższy przewód, tym większa rezystancja. Im grubsza żyła, tym mniejsza. Miedź przewodzi lepiej od aluminium.
Dla obwodu jednofazowego prąd przepływa tam i z powrotem, więc do rachunku wchodzi podwójna długość trasy: to najczęstszy błąd w obliczeniach na kolanie. Dla obwodu trójfazowego zrównoważonego zamiast dwójki pojawia się pierwiastek z trzech.
Sam wzór opiera się na trzech wielkościach, które musisz znać: prądzie obciążenia, długości trasy i przekroju żyły. Czwarta, konduktywność materiału, jest stała dla danego metalu.
Uwaga o konduktywności: dlaczego kalkulatory się różnią
Dla miedzi spotkasz wartości 55 albo 56 m/(Ω·mm²), dla aluminium około 33. Obie wartości są poprawne.
Rezystancja metalu rośnie z temperaturą. Miedź w 20°C ma konduktywność około 57-58, a wartości 55-56 odpowiadają przewodowi lekko nagrzanemu podczas pracy. Każde źródło przyjmuje po prostu inną temperaturę żyły. Jeżeli dwa kalkulatory dają Ci nieco inny wynik, to najczęściej właśnie dlatego.
Praktyczny wniosek: przy wyniku blisko granicy nie ufaj drugiemu miejscu po przecinku. Weź grubszy przewód albo policz z założeniem temperatury pracy, nie pokojowej.
Co zrobić, gdy wychodzi za dużo
Rozwiązania są trzy i tylko jedno z nich jest zwykle sensowne.
Zwiększyć przekrój: najprostsze i najczęściej właściwe. Spadek maleje odwrotnie proporcjonalnie do przekroju: przejście z 2,5 na 4 mm² zmniejsza go o mniej więcej jedną trzecią.
Skrócić trasę: możliwe tylko na etapie projektu. Po ułożeniu przewodu w ścianie ta opcja znika.
Podnieść napięcie zasilania: nie wchodzi w grę w instalacji odbiorczej. Wspominam, bo pada jako pomysł.
Czego nie wolno zrobić: zwiększyć zabezpieczenia. Spadek napięcia nie ma nic wspólnego z wyłącznikiem nadprądowym i większy aparat go nie zmniejszy, zmniejszy za to ochronę przewodu. Pisałem o tym w poradniku o wybijającym bezpieczniku.
Gdzie to gryzie najczęściej
Budynek gospodarczy albo garaż na końcu działki. Czterdzieści metrów od rozdzielnicy to dystans, przy którym przekrój dobrany „na prąd" prawie zawsze okazuje się za mały „na spadek".
Oświetlenie ogrodowe. Długie obwody, mała moc. Tu paradoks: mimo niewielkiego prądu spadek potrafi przekroczyć 3%, bo trasa jest bardzo długa.
Ładowarka samochodu w garażu. Duży prąd przez wiele godzin. Tutaj spadek przekłada się nie tylko na napięcie, ale i na realne straty energii zamienianej w ciepło w przewodzie.
Instalacje z aluminium. Przy tej samej trasie i przekroju spadek jest wyraźnie większy niż na miedzi.
Co sprawdzić przed położeniem przewodu
Dobór przekroju ma dwa niezależne kryteria i przewód musi spełnić oba:
- Obciążalność prądową: czy przewód wytrzyma prąd bez przegrzania. Opisuje to poradnik o doborze przekrojów.
- Spadek napięcia: czy do odbiornika dotrze dość napięcia.
Przy krótkich obwodach decyduje zwykle pierwsze kryterium. Przy długich, prawie zawsze drugie. Sprawdzenie tylko obciążalności i pominięcie spadku to typowy błąd przy instalacjach w budynkach wolnostojących.
Rozkład obwodów i ich długości najłatwiej ocenić na etapie projektu rozdzielnicy. Możesz je rozrysować w DINBoard, zanim zamówisz przewód.
Na koniec
Spadek napięcia wynika z długości trasy, przekroju i prądu, więc da się go w całości przewidzieć na papierze, a po zamknięciu ścian nie da się go już zmniejszyć. Policzenie go zajmuje pięć minut na etapie projektu. Naprawienie po fakcie oznacza nowy przewód.