Szeregowe i równoległe podłączanie gniazdek: pętlą i gwiazdą

Wykonywanie rutynowych obowiązków domowych znacznie ułatwiają liczne urządzenia techniczne i sprzęt. «Niestrudzeni pracownicy» oświetlają pomieszczenia, piorą, ubijają, pieką, myją naczynia zamiast nas. Jednak samo ich kupno nie wystarczy, sprzęt trzeba umiejętnie podłączyć, czyż nie?

Proszę sobie przypomnieć, ile negatywnych emocji wywołuje zadziałanie wyłącznika automatycznego, który odciął linię z powodu przeciążenia w bardzo nieodpowiednim momencie. Niewiele przyjemności sprawia zepsuty bojler, komputer, lodówka. A przecież wymienionym niedogodnościom można zapobiec i całkowicie je wyeliminować, w czym chętnie służymy pomocą.

Do tego wystarczy tylko dowiedzieć się, jak wykonuje się połączenie równoległe i szeregowe gniazdek dla sprzętu domowego, w jakich przypadkach stosuje się schematy „łańcuchowe” i „gwiazda”. Z tymi bardzo przydatnymi informacjami zapozna Pana/Panią proponowany artykuł.

Sposoby podłączania gniazdek

Dziś podłączanie gniazdek odbywa się na dwa sposoby: w pierwszym dla każdego punktu układa się oddzielną linię elektryczną, w drugim – do jednej gałęzi podłącza się kilka punktów jednocześnie.

Typ instalowanych gniazdek jest ściśle związany z rodzajem instalacji elektrycznej: stosuje się gniazdka jednofazowe, wyposażone w uziemienie lub bez, albo instaluje się urządzenia trójfazowe do zasilania urządzeń pracujących przy napięciu sieci 380 woltów.

Zdecydowana większość urządzeń technicznych wymagających podłączenia do zasilania znajduje się lub jest przeznaczona do kuchni i łazienki:

Gniazdka dla odbiorników dużego poboru mocy, takich jak elektryczne piekarniki lub bojlery, podłącza się oddzielną linią. Podczas montażu, jeśli to możliwe, stosuje się całe odcinki kabla, pozbawione jakichkolwiek połączeń. Linie elektryczne układane są pojedynczo od rozdzielnicy do każdego punktu, co w pewnym stopniu przypomina schemat promieni odchodzących od gwiazdy.

W razie potrzeby podłączenia każdego takiego odbiornika, punkt zasilania musi wytrzymywać prąd znamionowy 16–32 A. Na prąd o takiej samej wartości zaprojektowany jest również wyłącznik nadmiarowo-prądowy znajdujący się na wejściu.

Podłączenie w pętli szeregowej wybiera się w przypadku, gdy konieczne jest zasilenie grupy gniazdek elektrycznych. Grupy te tworzone są zgodnie z rozmieszczeniem urządzeń w domu.

Gniazdka z oddzielnymi liniami to jedyny poprawny wariant do obsługi odbiorników dużej mocy, takich jak pralka lub kuchenka elektryczna.

Metoda polega na połączeniu wszystkich elementów do wspólnej linii zasilającej instalacji elektrycznej.

Aby zredukować do zera ryzyko unieruchomienia kilku punktów jednocześnie, specjaliści zalecają włączanie do jednego systemu nie więcej niż dwóch-trzech gniazdek. Jest to jasno określone w normie SP 31-110-2003: w pętli szeregowej można podłączyć do trzech dodatkowych odbiorników energii.

Istotną wadą takiego schematu jest to, że przy przypadkowym uszkodzeniu jednej z żył w miejscu styku przestają działać wszystkie następujące po niej elementy.

Jedyny warunek – całkowite obciążenie prądowe nie może przekraczać dwukrotności wartości roboczego prądu znamionowego pierwszego (głównego) odbiornika energii.

Jednak w każdym przypadku obwód utworzony w ten sposób jest zaprojektowany na obciążenie, którego łączna wartość nie przekracza 16 A. Niestosowanie się do warunków eksploatacji stwarza duże ryzyko wystąpienia sytuacji awaryjnych.

Przy podłączaniu gniazdek niekoniecznie trzeba stosować jeden czysty typ rozprowadzenia. Przy odpowiednim podejściu można je łączyć, na przykład doprowadzić kabel zasilający do puszki rozgałęźnej. A po niej skierować jeden kabel w formie pętli szeregowej, a drugi poprowadzić osobno do punktu zasilania urządzenia dużej mocy w domu.

Liczba ułożonych od rozdzielnicy linii zasilających zależy od tego, ile tras instalacji elektrycznej planuje się poprowadzić.

Aby podłączyć kominek elektryczny o mocy 2 kW, należy przewidzieć oddzielne, niezależne gniazdko, natomiast żelazko można bezpiecznie zasilać z punktów połączonych w pętlę.

Niezależnie od wybranego sposobu, instalację elektryczną można wykonać w jednym z dwóch wariantów:

• otwarty – polega na ułożeniu przewodów na powierzchni ściany;
• zamknięty – polega na wykuciu kanałów dla ułożenia linii zasilających w ścianach betonowych i ceglanych, wyżłobieniu kanału w drewnie dla ułożenia kabla wciągniętego w rurę karbowaną.

Wariant otwarty jest wygodniejszy i prostszy nie tylko pod względem montażu, ale także konserwacji i kontroli. Jednak pod względem estetycznym otwarte przewody nie zawsze są odpowiednie. Ponadto otwarty sposób montażu „pochłania” część użytecznej powierzchni: nad kablem nie można zawiesić półki ani przysunąć mebli bezpośrednio do ściany.

Przy otwartym sposobie montażu w celu ochrony przewodu PE przed uszkodzeniami mechanicznymi i nadania mu większej estetyki stosuje się kanały kablowe lub listwy przypodłogowe z plastiku.

Wewnętrzna przestrzeń większości kanałów kablowych posiada przegrody, pomiędzy którymi wygodnie umieszcza się przewody. Kontrolę stanu trasy przeprowadza się przez górną zdejmowaną część.

Zamknięty wariant instalacji jest wygodny, ponieważ eliminuje możliwość przypadkowego uszkodzenia kabla, czyniąc go przy tym niewidocznym dla otoczenia.

Aby zminimalizować konieczność „rozdłubywania” ścian w celu stworzenia bruzd, instalację zamkniętą wykonuje się na etapie prac budowlanych lub remontowych przed wykonaniem wykończenia.

Jednak „niewidzialność” zamkniętej instalacji może również spłatać figla przy próbie „wbicia gwoździa”. Dlatego istnieje niepisana zasada: przewody układać względem gniazdek ściśle pionowo lub poziomo.

Cechy montażu połączenia szeregowego (łańcuchowego)

Jak już wspomniano, sposób pętlowy stosuje się do połączenia gniazdek znajdujących się w jednej grupie, które zasilają urządzenia małej mocy, takie jak komputer, sprzęt audio…

Ten typ połączenia jest bardziej ekonomiczny i prostszy technicznie. W końcu do jego realizacji nie ma potrzeby układania wielu kabli i angażowania dodatkowych zabezpieczeń. Należy jednak zauważyć, że każdy dodatkowy punkt utworzonego obwodu będzie czynił go bardziej podatnym na uszkodzenia.

Na przykład wiemy, że prąd znamionowy na jedno gniazdko nie powinien przekraczać 16 A. Jeśli do jednego punktu podłączy się takie obciążenie, nic złego się nie stanie. Jednak przy włączeniu takiego obciążenia przynajmniej na 2-3 gniazdka jednej linii, jego łączne wskazania wzrosną, w konsekwencji – kabel zasilający może tego nie wytrzymać.

Kluczowym warunkiem połączenia pętlowego jest to, że przekrój przewodów łączących będzie odpowiadał przewodom głównej linii zasilającej.

Zgodnie z PUE przy połączeniu pętlowym nie wolno przerywać przewodu PE ochronnego przewodu uziemiającego. Jego obwód w każdym przypadku musi pozostać nieprzerwany.

Aby obniżyć koszty materiałowe przy doprowadzeniu przewodu PE do gniazdek, pomaga zastosowanie jednego z rozwiązań technicznych:

Montaż z użyciem złączek

Ten typ połączenia wybiera się, gdy konieczne jest podłączenie gniazdek znajdujących się praktycznie obok siebie.

Przy połączeniu pętlowym główny przewód doprowadzony z rozdzielnicy zasilającej trafia do miejsca montażu wielogniazdowej puszki podtynkowej. Z niej zasila pierwsze gniazdko, z którego poprzez własne styki energia idzie do drugiego gniazdka, a z drugiego do trzeciego.

Wszystkie żyły przewodu: niebieski dla neutralnego, czerwono-brązowy dla fazowego i żółto-zielony dla uziemienia – podłączane są równolegle.

Podczas montażu pętlowego kable przychodzące i wychodzące łączy się bezpośrednio na części stykowej urządzenia. Z tego powodu specjaliści zalecają stosowanie modeli wyposażonych w płaski styk sprężynowy.

W ostateczności nadadzą się egzemplarze, których styki wykonane są w postaci dociskanej śrubą płytki. Całkowicie nie nadają się do tego celu urządzenia, w których rolę styku pełni zwykła śruba.

Jednym z obowiązkowych wymagań eksploatacyjnych przy podłączaniu gniazdek pętlowo jest konieczność obniżenia rezystancji przejścia w obwodzie między końcówkami stykowymi gniazdka a stykami wtyczki elektrycznej.

Aby osiągnąć pożądany efekt, końcówkom nadaje się kształty, które pozwalają zwiększyć powierzchnię samych styków, a także siłę ich ściskania. Obecnie do montażu przewodu ochronnego neutralnego często używa się złączek typu «Scotchlok». Złączka zaciskowa tego typu jest wyposażona w styki wcinane.

Aby utworzyć odgałęzienie, złączkę zaciskową montuje się wewnątrz puszki instalacyjnej, umieszczając ją między dnem urządzenia a mechanizmem gniazdka.

Aby użyć złączki zaciskowej, należy wybierać produkty, w których przewidziano dodatkową przestrzeń do jej umieszczenia.

Przez styk pierwszego gniazdka doprowadza się przewód fazowy kabla zasilającego oraz przewód PE pętli, który idzie dalej do drugiego gniazdka. Na drugim styku - przewody neutralne kabla zasilającego i pętla do drugiego gniazdka. Według tej samej zasady wykonuje się podłączenie do trzeciego i kolejnych gniazdek, jeśli ich obecność przewidywał schemat rozdzielnicy zasilającej.

Zgodnie z PUE p.1.7.144, aby podłączyć otwartą część przewodzącą urządzenia do przewodu neutralnego lub uziemiającego, należy wykonać odgałęzienie w przestrzeni przeznaczonych do tego celu obudów osprzętu elektroinstalacyjnego. Do takich należą również gniazda wtykowe.

Głównym zadaniem przy podłączaniu gniazd wyposażonych w uziemienie jest zapewnienie niezawodnego połączenia elementów na całej długości linii. W końcu, jeśli styk uziemienia z jakiegoś powodu przepali się w głównym gnieździe zasilającym, wszystkie pozostałe elementy obwodu stracą przewód ochronny. Dlatego też, gdy konieczne jest odgałęzienie przewodu uziemienia, stosuje się najbardziej niezawodny typ połączenia – zaciskanie.

Aby wykonać zaciskanie, oczyszczone końce przewodów wprowadza się do wnętrza specjalnej metalowej tulei i ściska za pomocą ręcznych szczypiec zaciskowych.

Metoda zakłada, oprócz zastosowania zwykłego skręcania przewodów, dodatkową izolację i zaciskanie ich końcówek za pomocą tulei. Zapewnia to nieprzerwany kontakt elementów obwodu i jego wysoką wytrzymałość mechaniczną.

Instalacja dodatkowej puszki rozdzielczej

Ta metoda polega na zainstalowaniu obok pętli gniazd skomunikowanej z tablicą rozdzielczą puszki odgałęźnej lub złącza listwowego. Przy czym kabel rozgałęzia się w puszce rozdzielczej na odcinku przed doprowadzeniem do puszki podtynkowej.

Zastosowanie dodatkowej puszki odgałęźnej dla przewodów PE pozwala również na wykonanie połączenia styków uziemiających równolegle przy łączeniu gniazd w pętli.

Połączenia wewnątrz puszki odgałęźnej prowadzące do każdego gniazda najczęściej wykonuje się za pomocą spawania. Zaizolowane końce wszystkich przewodów zaleca się układać w puszkach rozdzielczych tak, aby nie krzyżowały się i nie stykały ze sobą.

Planując w przyszłości wykonywanie nowych połączeń od puszki rozdzielczej, na etapie montażu należy pozostawić zapas kabla o długości 15-20 cm

W obu przypadkach przy doprowadzaniu do gniazd przewodów fazy i neutralnego powstaje pętla, natomiast od przewodu PE – odgałęzienie. Dlatego przy łączeniu gniazd w pętli ważne jest zachowanie polarności styków: od zacisku z przewodem neutralnym należy odgałęziać przewód neutralny. Podobnie postępuje się z przewodem fazowym.

Biorąc pod uwagę liczbę pracujących urządzeń elektrycznych, liczba gniazd w pokoju może sięgać 10 sztuk. Korzystanie z rozgałęźników i przedłużaczy nie zawsze jest wygodne, a poza tym niebezpieczne. W takim przypadku problem rozwiązuje się, instalując zamiast pojedynczego gniazda bloki gniazd.

Konstrukcja bloku gniazd, obejmująca do czterech oddzielnych elementów, jest podłączana na tej samej zasadzie co pojedyncze gniazdo.

Główną różnicą między ramką nakładaną a blokiem gniazd jest to, że każdy element w niej jest montowany w szeregową pętlę od jednego do drugiego.

Przy podłączaniu bloków żyły przewodów łączy się dowolnym z opisanych sposobów. Odizolowane odcinki izoluje się rurką termokurczliwą lub owija taśmą izolacyjną.

Specyfika połączenia równoległego

Cechą charakterystyczną równoległego schematu podłączania gniazd, nazywanego również “gwiazdą”, jest oddzielne podłączenie każdego gniazda do tablicy rozdzielczej.

Trzecia, w pełni uzasadniona nazwa “bezkorobkowa”, ponieważ zakłada możliwość rezygnacji z puszki rozgałęźnej. Metoda jest aktywnie praktykowana w krajach Europy, a w naszym kraju stosowana do zapewnienia oddzielnej linii dla odbiorników dużej mocy, najczęściej w połączeniu z technologią pętlową.

Jeden z wariantów schematu równoległego przedstawia zestaw zdjęć:

Zaletą “gwiazdy” jest zapewnienie maksymalnego poziomu bezpieczeństwa. Istotną przewagą jest stworzenie możliwości oddzielnego sterowania dużymi odbiornikami energii, co jest priorytetem w przypadku rozdzielnicy zasilania dla “Inteligentnego domu”, na przykład. Wada schematu tkwi w znacznych nakładach pracy elektromontera oraz w prawie trzykrotnie zwiększonym zużyciu kabla.

Schemat równoległy stosuje się również do podłączania trójfazowych gniazd zasilających, które będą zasilać urządzenia dużej mocy. Przekrój przewodów zasilających te odbiorniki powinien wynosić co najmniej 2,5 mm².

Dla większej niezawodności powinny posiadać niewielki zapas prądu. Pozwoli to skompensować rzeczywiste odchylenie od podanej przez producenta średnicy od ich wartości nominalnej, czym często 'grzeszą' produkty dostępne na współczesnym rynku. Ponadto takie rozwiązanie zapewni możliwość pracy urządzenia w trybie przeciążenia.

Taki sposób instalacji jest korzystny, ponieważ działanie każdego pojedynczego punktu nie wpływa na funkcjonowanie pozostałych uczestników obwodu. Dla sprzętu AGD taki schemat jest uważany za najbardziej stabilny i bezpieczny.

Równoległy sposób podłączania gniazd zapewnia niezależność każdego punktu zasilania: niezależnie od liczby gniazd w obwodzie, napięcie pozostanie równomierne.

Podłączenie gniazda trójfazowego z uziemieniem wykonuje się za pomocą osobnego czterożyłowego przewodu. Kabel z trzema fazami, uziemieniem i zerem prowadzony jest bezpośrednio z rozdzielnicy.

Przeznaczenie przewodu najłatwiej określić po kolorze izolacji:

• «faza» – przewody o białym odcieniu;
• «zero» – izolacja w kolorze niebieskim;
• «uziemienie» – oplot w kolorze żółto-zielonym.

Uziemienie to w istocie zero ochronne. Aby nim pozostało, należy zapewnić jego niezawodne i stałe połączenie na całej długości linii.

Do połączenia przewodów i podłączenia do gniazda w pierwszej kolejności skraca się ich końce. Zastosowanie obcinaków bocznych pozwoli na jak najdokładniejsze wykonanie pracy. Końcówkę każdego przewodu na 15-20 mm oczyszcza się z zewnętrznej izolacji za pomocą ostrego noża.

Łączenie przewodów wykonuje się w następującej kolejności:

1. Z gniazda zdejmuje się plastikową pokrywę ochronną.
2. Śruby zaciskowe odkręca się o 5-6 mm. Te same czynności wykonuje się ze śrubą na zacisku uziemienia.
3. Oczyszczone końce przewodów wprowadza się kolejno do puszki, uwzględniając położenie zacisków wejściowych, i umieszcza w odpowiednich gniazdach.
4. Gniazda z ułożonymi przewodami mocno dokręca się śrubami.
5. Puszkę z podłączonymi przewodami wkłada się do wnęki w ścianie i mocuje za pomocą bocznych zacisków.

Aby uzyskać bardziej niezawodną kompozycję, niektórzy fachowcy zwijają odsłonięte końce żył w pętlę lub pierścień tak, aby ich średnica odpowiadała rozmiarowi nóżek śrub.

Schemat ten stosuje się nie tylko do zasilania pojedynczo umieszczonych gniazd, ale również do podłączania bloków zawierających dwa lub więcej punktów.

Następnie każdą śrubę kolejno odkręca się, owija jej podstawę pierścieniem z przewodu i mocno dokręca.

Podczas podłączania bloków gniazd wszystkie zalety schematu zostają zachowane. Jedynie proces podłączenia zajmuje nieco więcej czasu i wysiłku.

Zwiększone koszty – nie są argumentem dla tych, dla których priorytetem jest bezpieczeństwo. Patrząc na sytuację bardziej globalnie, czasem lepiej od razu zainwestować więcej środków i wysiłku, urządzając autonomiczną linię zasilającą dla gniazdka. Wtedy nie trzeba będzie za każdym razem zastanawiać się, czy można wykorzystać punkt do podłączenia danego urządzenia elektrycznego.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Przewodnik po zastosowaniu metody pętlowej:

Wideo #2. Szczegółowe zapoznanie się z jednym z bezpiecznych wariantów podłączania gniazdek:

Z uwagi na to, że ilość energii elektrycznej zużywanej na potrzeby domowe z każdym rokiem tylko wzrasta, a co za tym idzie wymagania dotyczące niezawodności gniazdek będą rosnąć, należy jednak preferować równoległy schemat instalacji elektrycznej. Zwłaszcza jeśli chodzi o poważnych odbiorców energii.

Do zasilania lamp, elektrycznych budzików i podobnych urządzeń sprawdzi się wariant podłączenia pętlą.

Pojawiły się pytania dotyczące tematu artykułu, znaleźli Państwo niedociągnięcia w przedstawionych informacjach, chcą Państwo podzielić się doświadczeniem w samodzielnym montażu elektrycznym? Proszę napisać komentarz w bloku poniżej.