Lustr zapojený na tři fáze

František Majda, elektrotechnik, Popovice u Kroměříže

 

Při rekonstrukci osvětlení sálu a jeviště kulturního domu bylo požadováno ponechat osvětlení sálu centrálním stropním svítidlem –lustrem, přestože z nynějšího hlediska by bylo vhodné zvolit k osvětlení jiné, úspor­nější zdroje světla. Kulturní dům postavili občané svépomocí kon­cem padesátých let minulého sto­letí. Z té doby pochází i zmíně­ný lustr s 28 žárovkami. K jeho zapínání byla na jevišti rozvod­ná skříň o rozměru 50 × 50 cm. Lustr se zapínal vypínačem přes soustavu pojistek a třífázový sty­kač s využitím jedné fáze. Lustr již prošel rekonstrukcí.

 

Lustr má jedno středové svíti­dlo o výkonu 60 W, vnitřní kruh s devíti žárovkami po 100 W a vnější kruh s osmnácti žárovkami také po 100 W. Jeho celkový pří­kon je 2 760 W. Příkon tohoto lus­tru byl v době rekonstrukce stej­ný jako příkon veřejného osvětle­ní v obci. Velký příkon lustru měl mnohé nedostatky, proto jsem se rozhodl pro třífázové napájení, laik by řekl na 400 V.

 

Nevýhody jednofázového na­pájení byly tyto:

Přívod k lustru byl veden kabelem Al 4 mm^{2 v} délce 20 m. Změřená impedance proudové smyčky napájející lustr měla hodnotu 0,9 Ω, z toho impedance fázového vo­diče 0,5 Ω a nulového vodiče 0,4 Ω. Impe­dance hliníkového kabelu v délce 20 m o prů­řezu 4 mm^{2je 0,285 Ω. To znamená, že při proudu 12 A} vznikl úbytek napětí v lustru:

 

ΔU = (0,9 + 0,285) × 12 = 14 (V; Ω, A)

 

Takový úbytek napětí, popř. i s nevhodně volenými žárovkami, např. při použití žáro­vek na jmenovité napětí 240 V, způsobí při poklesu napětí na žárovkách o 10 % pokles světelného toku o 30 %. Aby bylo zároveň možné regulovat intenzitu osvětlení, byl lustr nově zapojen tak, že ho lze zapínat po čás­tech (obr.). Bylo zvoleno symetrické zapoje­ní. Vnitřní okruh s 9 + 1 žárovkou tvoří jed­nu třetinu lustru. Zbývající část, vnější kruh s osmnácti žárovkami, je rozdělena na dvě poloviny (9 + 9 žárovek), a to tak, že žárov­ky jsou zapojeny ob jednu na stejnou fázi. Lustr je zapojen do pětipólové přívodní svor­kovnice: PE, N, L1, L2, L3. Přívod je kabe­lem CYKY 5× 1,5 mm^{2. Rozdělení příkonu na} třetiny umožňuje zapínání běžným spínačem. Z jeviště se lustr ovládá třemi spína­či. Prostředním spínačem, na schématu za­pojeným ve fázi L2, se zapne vnitřní okruh, a to buď z jeviště, nebo od vchodových dve­ří do sálu. Spínač je prosvětlen signalizační doutnavkou, má kryt s průzorem. Přívod pro lustr je jištěn jističi se jmenovitou hodnotou 6 A, s vypínací charakteristikou B. Rozděle­ním výkonu do tří fází se zmenší proud v kaž­dé fázi na třetinu původní hodnoty, tím se sní­ží i úbytek napětí na třetinu. Je-li zapnuta jed­na třetina lustru, úbytek napětí na lustru je:

 

ΔU = (0,5 + 0,4 + 0,238 + 0,238) × 4 = 5,5          (V; Ω, A)

Je-li zapnutý celý lustr, odpadá úbytek na­pětí na nulovém vodiči a uplatňuje se pouze ztráta na fázovém vodiči:

 

ΔU = (0,5 + 0,238) × 4 = 2,9          (V; Ω, A)

 

Velký počet žárovek v jedné fázi (před re­konstrukcí všech 28 žárovek v celém lustru) způsobuje proudový náraz. Odpor vlákna žá­rovky má při teplotě 20 ºC asi třináctkrát menší hodnotu než při provozní teplotě, což lze změřit ohmmetrem. Proud se na jmenovitou hodnotu ustálí během několika period. Tento náraz může způsobit výpadek jističe, je-li jeho proud shod­ný s proudem žárovek. Řešením je použít jistič s větší proudovou hodnotou, popř. jistič s cha­rakteristikou C nebo D. Tento postup však není vhodný tam, kde je hlavní jistič svou proudo­vou hodnotou blízký jističi spotřebiče. Protože v původním zapojení lustru byly použity pojist­ky s velkou proudovou hodnotou a hlavní jistič měl rovněž velkou hodnotu, neomezoval nárazo­vý proud lustru jeho provoz. Zřejmě by pro jed­nofázově zapojený lustr musel být použit jistič 16 nebo 20 A, což v běžné instalaci není vhodné.

 

Je-li uvažován proudový náraz, tento mohl při jednofázovém zapojení dosáhnout hodnoty:

 

I = 230/(0,5 + 0,4 + 0,285 + 1,47) = 86          (A; V, Ω)

 

Nárazový proud při třífázovém zapoje­ní pak bude:

 

I = 230/(0,5 + 0,4 + 0,476 + 4,2) = 41          (A; V, Ω)

 

Při zapínání žárovek často dochází vlivem velkého nárůstu proudu k přerušení vlákna žárovky v jeho nejslabším místě a vlivem io­nizace ke vzniku oblouku. Tím skokem vzros­te proud v obvodu, v důsledku čehož vybaví jistič. V daném případě by tento proud dosáhl hodnoty přibližně 150 A, neboť činný odpor oblouku je jen několik desetin ohmu. Tento proud je blízký proudu zkratovému, který by mohl vzniknout např. v objímce.

 

Třífázové zapojení, protože využívá všech­ny fázové vodiče, má vždy menší úbytek napě­tí, a tím i ztráty. Nemá tedy smysl příliš zvětšo­vat průřez přívodního vedení. V daném objek­tu byla po přístavbě předsálí na počátku 70. let dvacátého století zřízena částečně nová elek­troinstalace. Od HDS po elektroměr byl použit kabel AYKY 4× 35 mm^{2, v} ulici je vzdušná síť 50 mm^{2a přípojka je provedena závěsným ka­belem AYKYz 4× 16 mm2. Zesílený přívod od} HDS po elektroměr je v podstatě o 100 % předimenzován, ale ztráty na vedení tím nepo­klesly na polovinu. Třífázovému zapojení dávám vždy přednost.