Rozvodná soustava v Americe se v několika ohledech liší od té středoevropské. Počínaje rozdílným napětím, tvarem zásuvek až po stavbu distribučních transformátorů a sítí… Zde by měl být stručný přehled americké distribuční soustavy.
Pro případné rozepře – evropská i americká distribuční soustava mé své výhody i nevýhody. Jak v distribuční části, konstrukci rozvaděčů apod.
Vše zde nemusí být na 100% správně. Případné nalezené chyby pište do komentářů. Text níže jsou pouze poznatky, které jsem našel různě na internetu. I když jsem je ověřoval z více zdrojů, nemusí být úplně správné.
Vedení od elektrárny k domu (VN)
Vysoké napětí z elektráren je transformátory přeměněno na Extra vysoké napětí (EHV – Extra High Voltage) 138 až 765 kV. Na dlouhých trasách je napětí ještě vyšší. Dále se výjimečně používá stejnosměrné napětí (HVDC – High-Voltage Direct Current).
K distribuci elektřiny od menších elektráren a do větších továren se používá vysoké napětí (HV – High Voltage) 110kV a více.
O úroveň níž je vysoké napětí o několika úrovních. Běžné jsou linky 4 kV, 7 kV, 12 kV, 19 kV, 22 kV, 33 kV (které se mohou při nedostatečné kapacitě upgradovat na 35kV). V zástavbě se standardně táhne jedna fáze a nulový vodič, který je na každém sloupu uzemněn. Pokud je vedení nedostatečné, tak se zároveň s první fází táhne druhá fáze otočená o 180°. Sloupy jsou obvykle na tuto úpravu připraveny.
Specialitou je tzv. vedení SWER (Single-Wire Earth Return), které je pouze jednovodičové s napětím 12,7 kV, nebo 19,1 kV proti zemi. Toto vedení se používá v odlehlých oblastech, kde je levnější natáhnout pouze jednodrátové vedení na úkor větších ztrát. Lze zde ušetřit až 50% ceny proti dvouvodičovému vedení a až 70% proti třívodičovému vedení. Navíc není nutný tak velký počet sloupů jako u jiných soustav. Sloupy mohou být vzdálená i přes 400 m.
Vedení se musí dobře uzemnit (cca 6 m do země), impedance je 5 – 10 Ω. Přípustné krokové napětí je 20 V na metr.
Základem „domovní“ instalece je malý transformátor (obvykle 5 kVA, 10 kVA, 25 kVA), který je napájen jednofázovým (většinou), nebo třífázovým vysokým napětím a na výstupu dává nízké napětí o několika úrovních. Z transformátoru jsou obvykle napájeny pouze jednotky domů. U nás je z jednoho transformátoru (samozřejmě podstatně většího) „živena“ celá vesnice, nebo část města.
Vedení nízkého napětí (LV)
Split-phase
Napájecí napětí transformátoru je od 12 do 35 kV a je pouze jednofázové. Výstup je někdy označován jako dvoufázový. Napětí mezi vodiči V1 a V2 je otočeno o 180°. Střední vodič je spojen se zemí. „Fáze“ nejsou označovány „phases“, ale „legs“.
Toto vedení je používáno jako běžné domovní, nebo malé komerční.
Napětí
- V1+N / V2+N= 120V
- V1+V2 = 240V
Takhle se vyrábějí „popelnicové“ transformátory.
High-leg delta
Pokud je potřeba třífázový rozvod lze použít zapojení „High-leg delta“. Napájení je třífázovým vysokým napětím a na výstupu je nízké třífázové vedení + nula. Na rozdíl od našeho vedení ovšem není na všech fázích proti nule stejné napětí! Sekundár nemá vyveden střed hvězdy, ale je zapojen do trojúhelníku a nula je vyvedena z odbočky na jenom vinutí. Na výstupu je tedy 2 × 120 V (pro běžné spotřebiče), 3 × 240 V (pro třífázové spotřebiče) a 1 × 208 V. Výstup s napětím 208 V proti zemi musí být barevně označen (většinou oranžový drát).
Napětí
- SA +CT / SC+CT = 120V
- SA+SB / SB+SC / SC+SA = 240V
- SB+CT = 208V
Elektrická instalace v domech
Po elektroměru (vzhledem připomíná u nás používaný vodoměr; je připojen jako nožová pojistka, takže jde jednoduše odpojit) následuje domovní rozváděč s hlavním jističem, u kterého je přijatelné minimum 100 A. Běžné jsou 200A jističe. Jistič je většinou dvoupólový (zapojení splith-phase), jsou jištěny dvě „fáze“. Nula je napojena přímo. Z tohoto jističe jsou napojeny vedení k dalším podružným jističům.
Jističe jsou pouze nasunuté na měděné, nebo hliníkové liště. Vodiče jsou připojeny šrouby. Jističe jsou proti našim zvyklostem otočené o 90°, rozvaděč je tedy „na výšku“. Na první pohled jsou nám běžně známé jističe vzhledově alespoň o dvě generace napřed. Tyto jističe spíš připomínají bakelitové Krompašáky.
Na fotce výš si všimněte několika zvláštností. Napájení je provedeno třemi černými vodiči. Nulový je označen (na obou koncích) bílou páskou. Z jističů vlevo jsou napojeny „fáze“ na bílý vodič, který se běžně používá jako nulový. Konce jsou proto označeny černou páskou. Dole jsou čtyři AFCI (přístroje s modrozeleným tlačítkem) – zařízení pro ochranu proti jiskření (tzv. obloukové ochrany). Což je vlastně jistič s přidanou elektronikou, která vyhodnocuje proudové charakteristiky, které vznikají při jiskření.
Edit 2017: Tyto přístroje se začínají rozšiřovat i u nás. OEZ prodává tento přístroj jako AFDD, což je vlastně stejný přístroj jako dodává Siemens. Obdobný přístroj má i Schneider.
AFCI uvnitř (na levé straně uspořádání běžného jističe, vpravo elektronická jednotka vyhodnocující jiskření). Všimněte si dvou proudových transformátorů (uprostřed DPS). Černý vyhodnocuje proud přístrojem a bílý vyhodnocuje reziduální proud.
Použité jističe v rozváděči
- Hlavní jistič: min 60 A (běžné minimum v novostavbách 100 A)
- Zásuvky (GFCI): 20A
- Světelné obvody: 15A
Barvy vodičů
- Fáze: černá, červená, modrá, oranžová (high-leg delta), někdy i jiná barva. Bílá jako fáze musí být na koncích označena (většinou černá páska).
- Černá, červená a modrá jsou použity pro fáze v rozvodech 120/240V
- Hnědá, oranžová a žlutá jsou použity v rozvodech High-leg delta (120, 208, 240V)
- Nula: šedá, bílá (i s pruhem), bez izolace
- Zem: Holý, zelená, zelené pruhy. Větší kabely mohou být černé a přebarvené, nebo jinak označené (páskou)
Nejčastěji použité je značení Černá – červená – bílá; ochranný vodič bez izolace. Spojování drátů se běžně provádí pomocí stáčecích svorek, u nás známých jako Ideal. U nás se dříve běžně používaný „věneček“ nahrazuje klecovými svorkami Wago.
Běžné zásuvky v Americe jsou typu NEMA 5. Tento typ se dělí na několik podtypů podle napětí a proudu. V domovních instalacích se téměř výhradně používají dvojzásuvky NEMA5–15, které mají buď společnou fázi, nebo i rozdílnou!
O kousek níž se můžete podívat, jak se zapojuje běžná americká zásuvka. Všimněte si dvou šroubů na stranách zásuvky. Ty jsou propojeny kvůli navázání na další okruh. Propojku ale lze odskřípnout a tak do každé ze zásuvek zapojit jinou fázi.
Jak se dělá elektrika v amerických domech (většinou dřevostavby) si můžete také prohlédnout na portálu Elektrika.cz.
