mylms

... web o elektronice


Elektrické vedení a rozvody elektřiny v USA

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.

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.

el-usa-1

Distribuční transformátor




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.

el-usa-15

vn vedení. Popisky myslím netřeba překládat

 

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. 

el-usa-2

SWER (na výstupu 2× 240 V, nebo 2× 120 V)

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
el-usa-3

Zapojení transformátoru Split-phase

 
el-usa-1

Běžný transformátor Split-phase. Přívod 1f, vývody V1, V2, N

 

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
el-usa-4

Zapojení High-leg delta transformátoru

  

el-usa-5

Transformátor High-leg delta

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. 

 

el-usa-18

Typický severoamerický analogový elektroměr

 

el-usa-6

Domovní rozváděč

 

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.

 
el-usa-8

Americký 1f jistič (20A)

 

el-usa-9

Hlavní 2f domovní jistič (100A)

 

el-usa-10

Starej ‚Krompašák‘ a moderní náhrada…podoba staršího provedení s americkým jističem se nezapře

 

el-usa-16

AFCI 20A. Bílý drát slouží k připojení na nulovou lištu. Je veden přímo do vnitřku přístroje

 

el-usa-17

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.

 

el-usa-7s

Barvy vodičů; tučně označený vodič PE může být i bez izolace. V ČR se používají barvy EU (IEC 60446)

 

el-usa-11

Stáčecí konektor Ideal

 

el-usa-12

Spojení kabelů v instalační krabici

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 ohruh. 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.

 
el-usa-13

Zásuvka typu NEMA

 

el-usa-14

Přehled použitých zásuvek NEMA

 

 

 MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT…
nahled-instalace-5s nahled-zasuvky-2 nahled-barvy-vodicu-a-site-2
Skutečné zapojení v elektroinstalaci, … Zapojení zásuvek, prodlužovaček atd. Duhy sítí a jejich možné poruchy – Síť TN
 
nahled-el-usa-9 nahled-vybojky-metalhalogen-1 nahled-sled-fazi-5
Elektrické vedení a rozvody elektřiny v USA Přehled výbojek Měřič sledu fází
 
nahled-pajeni-19 nahled-spin-jednotky-7 nahled-hradla-14
 Jak správně pájet trafopájkou a… Spínací jednotky Siemens vs. Telemecanique Reléové obvody
 
nahled-proudovychranic-11
Jak funguje a jak zapojit proudový chránič


Napsal Petan před šesti roky v kategorii Elektronika. Připojeno 13 komentářů.
Přečteno 31914x.

Na programy zde poskytované není žádná záruka na funkčnost (viz licence). Jednotlivé články, stejně jako celý obsah stránek není návodem a slouží pouze k studijním účelům. Zapojení výše mají pouze informativní charakter! Vždy se řiďte originálním návodem k použití! Na elektrickém (vyhrazeném) zařízení smí pracovat pouze osoba s příslušnou kvalifikací dle vyhlášky 50/78 Sb! Vše tedy děláte na vlastní nebezpečí! Autor stránek nebere žádnou zodpovědnost za případné újmy na zdraví, životě, majetku a jiné!

I když jsou články psány s co největší pečlivostí, mohou obsahovat chyby. Vše tedy bez záruky!

Jakékoliv části webu je zakázáno bez svolení autora a uvedení zdroje publikovat! Některé části článků mohou obsahovat texty, případně obrázky ze stránek Wikipedia a Wikimedia Commons. Tyto části jsou dostupné pod původní licencí Creative Commons.



1 | Ernest @ | před čtyřmi roky

Pripomienka

Váš článok sa mi páči, jednoduchým spôsobom vysvetľuje zložitú elektrickú sústavu v USA. Zaujímavé je vedenie SWER , bol som na jednej farme v USA a bol som veľmi prekvapený týmto zapojením, výstup z transformátora ale bol dvakrát 120 V a nie dvakrát 240V ako uvádzate. Nevylučujem však, že sa používajú obidva druhy.

reagovat

2 | Martin @ | před třemi roky

Dotaz

Dobrý den, Mám jen malí dotaz a asi (zbytečný ale nevadí)
Který je lepší naše zásuvka nebo Americká a jak to vypadá uvnitř zásuvky příklad: http://www.vseumel.cz/…asuvky-6.jpg
PS: to na obrázku není má zásuvka :-D

  • Peťan: Nějak nechápu dotaz... Každá zásuvka je konstrukčně trochu jiná. Naše zásuvky jsou stavěné na 230V a 16A, americké mají jiné parametry. To co je na obrázku je zásuvka ABB Klasic, dříve Elektro Praga. Dříve naprostý standard v domovních instalacích..
  • reagovat

    3 | Martin @ | před třemi roky

    :-D

    No ta oprava a vnitřek vypadá jinak než u naší a vypadá i na lehce opravitelnou.
    PS: Jen malí dotaz stalo se mi dnes že zásuvka zajiskřila přitom na tom nic není připojeno dáte my radu a může to i člověka zabít ? Díky předem.

  • Peťan: Zásuvka není rozhodně věc, která by se měla opravovat. Pokud v zásuvce jiskřilo a není do ní nic zapojeno, je v ní zřejmě přechodový odpor (povolený šroubek, uhořelý drát) na vodiči do další zásuvky. Rozhodně to není bezpečný stav a mohlo by dojít k požáru! (Ano, přesně takhle vznikají požáry) Doporučuji zavolat elektrikáře. Pokud máte instalaci v hliníku, doporučuji kompletní kontrolu el. instalace!.
  • reagovat

    4 | Martin x | před dvěma roky

    Pěkný článek

    [1] Ernest: Nevím proč Ernest píše.......Váš článok sa mi páči, jednoduchým spôsobom vysvetľuje zložitú elektrickú sústavu v USA.
    Složitá el. soustava v USA ???
    Právě že je velmi jednoduchá !!! Jednodrátový rozvod k trafům (oproti složitému třífáz. rozvodům tady) Dvoufáz. rozvod do domů jen pár metrů od trafa (oproti třífáz. rozvodům po celé obci jako tady.)
    A v tom obrázku je skutečně chyba, v USA je rozvod 2×120V proti nule, a 1×240V proti těm dvou fázím. Jen co se ušetří práce a mědi a ostatního materiálu, na takovéto jednoduché rozvody !!
    Na těch 240V v domácnosti mají jen sušičku na prádlo a sporák, ostatní je rozfázováno na 120V na všechny ostatní spotřebiče.
    Je to strašně jednoduché, elektroměr je vyměněný za 15 vteřin i se zaplombováním, jen se nasune jako nožová pojistka, proto je tam tak vysoká produktivita práce. Tady mění se šroubovákem elektroměr 10 minut, když to dobře jde. :-)

  • Peťan: No, spíše než složitá je rozdílná.
    Myslím, že u nás máme vedení podle jednoho vzoru a toho se držíme - 3f VN rozvod, 3f NN rozvod (k domu TN-C, poté rozdělen na TN-S), relativně jasně definované barvy vodičů, malý počet typů domovních zásuvek (230 V 16A; 400 V 16A; 400 V 32A; nepočítám 4kolík, který se stejně v nových instalacích nepoužívá). Naopak v něčem je takovej bordel, že se ani na Elektrice nedohodnou :D
    Díky vyššímu napětí není potřeba takový proud - slabší kabely, menší jističe. Rozvaděč v USA je spíše taková skládačka. Tady by taky šlo udělat něco podobnýho pomocí propojovací lišty samotných jističochráničů apod...ale to se znatelně navyšuje cena. Takže cesta s centrálním chráničem je cenově schůdnější.
    Prostě bych to neviděl, že my to máme lepší a USA je shit, nebo opačně. Prostě na obou stranách jsou jistá pro i proti...
  • reagovat

    5 | Luděk @ | před dvěma roky

    jak je to s napětím 3x480V

    Dobrý den, zajímalo by mne jak je to s napětím 3×480V …Je to jiná soustava dráty? nebo se toto napětí nějak odvodní z 2×120V nebo 1×240V?
    Prosím, máte někdo schéma odkaz – abych to konečně pochopil?

    Děkuji s pozravem
    LS

    reagovat

    6 | TEO @ | před dvěma roky

    motory

    chcel by som vedieť ako funguje nap 3f motor a v USA čo majú miesto toho. majú dve fázi…

    reagovat

    7 | Jorck Cherry @ | před dvěma roky

    UAE - UK

    Paradní A ted by mely zajimalo jakto mají v Anglii a Emiratech …

    reagovat

    8 | Kejml | před jedním rokem

    Federal Pacific

    Tohle by mohlo také pomoci objasnit rozvod v USA
    http://federalpacific.weblinx.us/…hapter-3.htm

    reagovat

    9 | Grygarský | před jedenácti měsíci

    Nesmíme pochybovat

    [2] Martin: pro Martina výše – na tvou otázku, kerá zásuvka je lepší, zda emerická, nebo naše, tak jednoznačně – EMERICKÁ !
    Tady neni co přemejšlet. A všichni si tady musíme uvědomit, že americká demokracie je nejlepší, máme se co učit! Je to vidět i na technice. Třeba trafa.Pak jednoduché, jasné, demokratické rozvody elektrické energie. Obslouží i děcko! EUtopická komise EU se topí ve svých problémech, a pořád si vymejšlí další, nejnověj se zamýšlí, jak narvat nové předpisy a zákony, kdo může brát do ruky fén na vlasy, zda ženy východní EU, nebo jen africké ženy. Ty německé samozrejmě můžou. A dále zákon o umístění světla na kole, zda výš jak 105cm, nebo níž.Také se mají naše rozvody SELV a SELČ také do detských hraček v koupelně, rovněž v napáječkách pro slepice. A stále máme co dohánět USA,,, čéče, vždyť yenkíjům stačil až dosud Teslův model systému rozvodů,výroby el.energie, a vše co je k životu potřeba, u nás už budeme mít možná i baterkové elektrárny, vodkud se bude elektřina vozit v bednách do velkoskladů,,, ať žije Emerika, na věčné časy a nikdy jinak!

    reagovat

    10 | Iindian | před desíti měsíci

    USA demokracie?

    Asi nejlepší by bylo okopírovat od USA zahraniční politiku. Humanitární bombardování, občas schodit nějaký nepohodlný režim a taky by se hodilo několik základen v zahraničí, aby jsme snížili nezaměstnanost.

  • Peťan: Jako nevím, co to má společnýho s článkem, ale dejme tomu....
  • reagovat

    11 | Matfra | před pěti měsíci

    doplnění

    Dobrý den, jen pro doplnění. Článek popisuje pouze jeden typ rozvodu. Momentálně zapojuji technologii na Floridě a zde je rozvod 208 V sdružené napětí a 120 V fázové. Dále používají rozvod 480 V sdružené a 277 fázové. Popsaný rozvod je někde používán také. Pokud budete něco vyrábět pro USA je podle místního elektrikáře vždy potřeba nejprve prověřit jaký přívod je do dané budovy veden. Oni (elektrikáři v USA) si to také zjišťují než začnou navrhovat technologii. Díky za článek a snad to zase pomůže někomu dalšímu.

  • Peťan: Velice děkuji za komentář. Vážím si toho!
    Jak píši v úvodu, jsou to pouze poznatky z internetu z různých zdrojů. Pokud byste měl nějaké další informace, nebo nějaké fotky, či zajímavosti, tak bych za ně byl neskutečně vděčný a doplnil bych je do článku.
    Kde používají rozvod 277/480 V? Je to nějaká průmyslová síť, nebo i běžně v domech?
  • reagovat

    12 | Tom | před třemi měsíci

    Fanatizovany usant

    [9] Grygarský: prijdete mi jako proamericky extremista. Tem indianum to stacilo protoze je vyhubili. Klidne se tam odstehujte. Pravda je ze mame mnohem lepsi rozvody

    reagovat

    13 | Martin | před třemi měsíci | martinm66@azet.sk

    Aké káble- hrúbka používajú v USA

    Velmi ma zaujíma akú hrúbku vodič má na zásuvky a svetlo v USA. Či takú ako na Slovensku zásuvky 2.5mm a svetlo 1.5mm

  • Peťan: V USA používají samozřejmě jiný systém značení průřezu vodičů - AWG. Co jsem koukal, používají pro 15A jističe AWG14 (2,08 mm2) pro Cu vodiče a AWG12 (3,31 mm2) pro Al vodiče . Pro 20A jističe je to AWG12 pro Cu vodiče a AWG10 (5,26 mm2) pro Al vodiče. Pro 30A jistič je to AWG10 pro Cu vodiče. Hliníkovými vodiči myslím poměděné hliníkové vodiče.
  • reagovat

    Připojte váš komentář!

    Hvězdičkou jsou označena povinná pole.
    E-mailovou adresu k příspěvku přidávat nemusíte. Autor stránek odpovídá vždy do komentáře, ne na přiložený mail!.
    Kvůli zachování kompletnosti komentáře budou vložené odkazy na obrázky vloženy do komentáře přímo jako obrázek. Původní soubor bude zkopírován na tuto stránku.