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 „živena“ celá vesnice.

 

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. 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 drátů; 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



Napsal Petan před pěti roky v kategorii Elektronika. Připojeno 9 komentářů.
Přečteno 26797x.

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!

Některé části textů mohou obsahovat texty, případně obrázky ze stránek Wikipedia a Wikimedia Commons. Tyto části jsou dostupné pod původní licencí Creative Commons.



1 | Ernest @ | před třemi 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 dvěma 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 dvěma 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 jedním rokem

    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 devíti měsíci

    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 osmi měsíci

    UAE - UK

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

    reagovat

    8 | Kejml | před čtyřmi měsíci

    Federal Pacific

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

    reagovat

    9 | Grygarský | před týdnem

    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

    Připojte váš komentář!

    * Hvězdičkou jsou označena povinná pole. Autor stránek odpovídá vždy do komentáře.