Tartalom:
- A 230V-os hálózati működésének alapjai, feszültség, áramerősség, teljesítmény
- Fázis, nulla vezeték, védőföld
- Mikor ráz az áram, áramütés veszélyes helyzetek
- Biztosíték működése
- Védőföld működése
- FI relé működése
- Izzó és kapcsolók bekötése
- minimális vezetékátmérők fogyasztók bekötéséhez
———————————————————————
Ez a leírás a könnyű megértés érdekében jelentős egyszerűsítéseket tartalmaz! Ha elolvastad, nem leszel villanyszerelő! Jól teszed, ha szakemberre bízod a háztartásban a villanyszerelést!
1. Érintésvédelmi (életben maradási) tudnivalók szerelni vágyóknak
1.1. Alapfogalmak
Az elektromos áram az a jelenség, amikor egy fém vezetékben pici részecskék (elektronok) mozdulnak el egyik irányból a másikba. Az elektronok valójában nem részecskék, de a megértés szempontjából ez most mindegy!
Elektromos feszültség (potenciál különbség) akkor keletkezik, amikor a tér egyik pontjába több elektron található, mint egy másikban. Ha ebben az állapotban a két pontot egy vezetékkel összekötjük, az elektronok egyik pontból a másikba kezdenek áramolni, vagyis elektromos áram indul meg a vezetékben.
1.2. Mi az áramkör?
Az elektromos berendezések akkor működnek, ha rajtuk elektromos áram folyik át. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy az áramnak a konnektor egyik kivezetéséből az elektromos berendezésen keresztül el kell jutnia a konnektor másik kivezetésébe (áramkör).
Áram akkor képes egy vezetéken és az elektromos berendezésen keresztül áthaladni (és közben működtetni a berendezést) ha a konnektor két kivezetése között feszültség különbség van.
1.3. Az elektromos áram hétköznapi mennyiségei
A konnektor két kivezetése között a feszültség különbség kis hazánkban és egész Európában 230V (Volt). Amikor erre a feszültségre fogyasztót (pl. izzólámpát) kapcsolunk, akkor a vezetékben áram kezd folyni. Ez az átfolyó áram a fogyasztó teljesítményével arányos. Ez azt jelenti, hogy minél nagyobb teljesítményű a fogyasztó, annál nagyobb áram folyik a vezetékben. Mivel a feszültség és áram szorzata a teljesítmény, könnyen kiszámíthatjuk az átfolyó áram nagyságát. PL A 2300W (Watt) porszívó pontosan 10A (Amper) áramot fogyaszt. Másképpen leírva:
230V x 10A = 2300W
1.4. A konnektor két kivezetésének megkülönböztetése, nulla vezető és fázis
A konnektor két kivezetése között kb. 230V feszültség különbséget mérhetünk, ha van mérőműszerünk. Azonban a lakásban még elég sok épület részének tekinthető fémalkatrészt is találhatunk, például a vízvezetékek, fém fűtéscsövek, falból kiálló szögek vagy csavarok. Vajon mekkora feszültség különbséget mérhetünk a lakás egyéb fém alkatrészei és a konnektor kivezetései között? Egy egyszerű biztonsági intézkedés miatt ezt pontosan meg tudjuk mondani. A biztonsági eljárás neve földelés. Ennek lényege, hogy a konnektor két kivezetése közül az egyiket hozzákötik a ház közelében 1-2 méter mélyen földbe ásott fémcövekhez. Ezt minden épületnél és az erőműben (ahol az elektromos energiát termelik) is megteszik, és nyilván ugyanazt a vezetéket földelik a teljes vezetékrendszer minden földelési pontjába. A konnektorban a földelt vezetéket nulla vezetéknek (0V) nevezik. A másik kivezetés neve fázis. Utóbbi egy veszélyes kivezetés, meg is lehet halni tőle!! Van a konnektornak egy harmadik kivezetése is, ezt hívják életvédelmi földnek (egyszerűbben védőföld), szerepéről később.
Azt, hogy a konnektorban a két lyuk közül melyik a fázis, azt nem lehet tudni, mert attól függ, hogy a villanyszerelőnek melyik oldalra sikerült bekötni a fázis vezetéket. Pl.:
1.5. Miért veszélyes a fázis vezeték, és miért nem ráz meg a nulla vezeték
Mint említettem a nulla vezetéket összekötik a ház közelében földbe ásott cövekkel. Ezért a ház fém alkatrészei, padlózata, falai, mind ugyanazt a feszültséget veszik fel, mint a nulla kivezetés. Ennek a megoldásnak van egy előnye: legalább az egyik kivezetés nem ráz.
Így néz ki rajzolva:
Az ábrán az látszik, hogy a föld (a lakás padlója, falai, fém csövei stb.) mind összeköttetésben állnak elektromosan a konnektor nulla vezetékével és a védőfölddel is. Így jobboldali emberkénk, aki a földön állva hozzáér képzeletben a konnektor nulla kivezetéséhez, azt veszi észre, hogy nem történt semmi. Teste és a konnektor nulla vezetéke között a feszültség különbség 0V. Ez nem ráz!!!
A bal oldali emberkénk, aki a földön állva hozzáér a fázis vezetékhez, intenzív fájdalmat fog érezni, hiszen a lakás padlója és a konnektor fázisa között 230V feszültség különbség van, ami erőteljes áramütést tud okozni.
1.6. Milyen esetekben nem ráz meg a fázisvezeték?
Nyilván csak akkor ráz meg a fázisvezeték, ha a testünkön áram folyik át. Ha például egy gumitalpú cipőben állunk a padlón, és egyik kezünkkel megérintjük a fázis vezetéket, nem fogunk érezni semmit. Ha nincs rajtunk cipő, és mezítláb állunk a fa padlón akkor sem fog megrázni az áram, de lehetőleg ne kísérletezzük. Elég egy kis nedvesség a padlón, és bizsergést érzünk. Ha ugyanezen a fa padlón közvetlenül fürdőzés után vizes kézzel és lábbal állunk (és még a kutya is lepisilte a padlót egészen a falig), a fázis érintése halálos is lehet. Aztán lehet nyomozni, hogy ki volt a gyilkos!
1.7. Milyen esetekben rázhat meg a konnektor fázisvezetéke?
- Egyik kezünkkel megfogjuk a fázist, a másikkal a nulla vezetéket. Pl. Egyik ujjunkkal éppen a nulla vezetéket szereljük és kézfejünkhöz, vagy más testrészünkhöz ér a fázis vezeték. Ez halál közeli élmény!
- Egyik kezünkkel megfogjuk a fázist (vagy hozzáér tudtunk nélkül bármely testrészünkhöz), miközben másik kezünkkel a fűtéscsövet, vizes falat, vagy más falból kiálló fémdarabot érintünk meg. Az sem mindennapi élmény, ha nem a kezünkkel fogjuk meg azt a bizonyos fémdarabot, hanem pl. a lábunkkal állunk vizes kőpadlón.
- Itt említeném meg, hogy az áramütés égési sérülést okoz a ki és bemeneti pontokon. Fekete lesz a bőr, és sokáig fáj. Mellékhatásként görcsös izomösszehúzódás is keletkezik, esetleg nem tudjuk elengedni a vezetéket. Szívmegállás is lehet pár másodperc után. Az óvatossággal, kórházi ápolás vagy temetési költség takarítható meg!
1.8. Hogyan állapíthatjuk meg, hogy melyik a konnektor fázis kivezetése?
Egy konnektor két kivezetése közül könnyedén eldönthetjük, hogy melyik a föld és melyik a fázis. Ehhez segédeszközre van szükség, aminek neve fázisceruza! Kötelező eszköz a háztartásban, fontosabb mint a konyhakés! Bármelyik trafikban kapható 1000Ft-ért.Mint az a nevében is benne van, a „fázis” vezetéket lehet vele kiválasztani a két kivezetés közül.
Dugjuk be a konnektor egyik kivezetésébe a hegyét, és érintsük bármelyik ujjunkat a nyelének végén látható fém felülethez (piros színjelzésnél). Ha ekkor a fázis ceruza átlátszó műanyag nyelében halvány piros fénnyel világítani kezd, akkor megtaláltuk a fázist. Figyeljünk nagyon, mert napsütésben nehéz észrevenni a halvány pislákoló fényt.
1.9. Hogyan működik a fázisceruza?
A működés trükkje, hogy az emberi test egy kicsit vezeti az áramot, és amikor hegyét a fázishoz érintjük, ujjunkat pedig a fázisceruza fém kupakjára helyezzük, testünkön egy ici-pici áram folyik át a föld felé.
A fázisceruzában lévő lámpácska nagyon kicsi áram hatására is világit, bár nagyon kicsi fényerővel. Az a picike áram viszont annyira kicsi, hogy észre sem vesszük, nem ráz meg.
Ha a fázisceruza a földvezetékhez ér hozzá, testünk pedig a földön áll, feszültség különbség nincs, áram így nem folyik, a lámpa nem világit.
A fázisceruza csak abban az egy esetben világít, ha a fázist találtuk meg és van is feszültség a vezetékben.
Ha valaki nagyon figyelt, akkor rájöhet, hogy ha gumipapucsban állunk a padlón és így fogjuk meg a fázisceruzát, akkor nem tud áram folyni a testünkön keresztül, mert a gumipapucs szigetel, de a ceruza ekkor is világit. Hogy miért, azt csak két francia krémesért magyarázom el!
1.10. Biztosítékok a lakásban
Az elektromos fogyasztók közös jellemzője, hogy előbb utóbb meghibásodnak. Ha szerencsénk van simán csak nem működnek, de nagy eséllyel a meghibásodás rövidzárlatot okoz. A rövidzárlat azt jelenti, hogy a fogyasztó a kelleténél sokkal nagyobb áramot vesz fel. Olyan nagy áram is folyhat ekkor az áramkörben, hogy a vezetékek felizzanak a falban, és esetleg lakástüzet is okozhatnak. Ezt feltétlenül meg kell akadályozni. Ennek egyik megszokott módja egy biztosíték beiktatása az áramkörbe. A biztosítékok egy bizonyos áramerősség felett megszakítják az áramkört. Lakásokba gyakori a 16A-es (ampereres) biztosíték, ami 16A áramerősségnél szakítja meg az áramkört (köznyelven, lecsapja a biztosítékot). Ha pl. van egy 2000W-os porszívónk, és egy 2000W-os elektromos sütőnk, akkor nagy eséllyel nem tudunk sütés közben takarítani a következők miatt:
Az igényelt teljesítmény: 2000W+2000W=4000W
Áramerősség = teljesítmény / feszültség = 4000W/230V=17,4A
Azonban mégis van remény a sütire! A lakásban egyszerre több biztosítékot is találunk. Általában külön biztosítékra kötik a fürdőszobai konnektorokat, a konyhai konnektorokat, a szobai konnektorokat és a világítást. Így aztán ha a konyhában működik a sütő, és a szobában dugjuk be a porszívót, akkor van remény az együttes működésre. Persze csak akkor, ha a lakás villanyórájában a szokásos 25A-es központi biztosíték van. Ha azonban oda is 16A-es biztosítékot szereltek, akkor fel kell adni a porszívózást, különben nem lesz süti!
Egy szokásos lakásban a biztosítékok így vannak bekötve:
Az ábrán a zöld-sárga vezeték a védőföld, a barna vezeték a fázis, a kék pedig a nulla vezeték. Ami látható az ábrán, hogy a biztosíték csak a fázis vezetéket szakítja meg. A nulla vezetéket a bal oldali sorkapocs (köznyelven csoki) közösíti. A védőföld közösítése szintén sorkapoccsal történik meg a biztosíték dobozban!
1.11. Hogyan kerülhető el a villanyszerelés közbeni áramütés?
- Kapcsoljuk le a biztosítékot és ezzel áramtalanítsuk, (feszültség mentesítsük) a lakást. Ez a tuti!
- Ha valamiért nem lehet áramtalanítani (pl. nem akarjuk lekapcsolni a biztosítékot, mert a TV-ben épp a Csillagok háborúja, vagy a Star Trek legújabb része megy), akkor keressük meg fázisceruzával a fázist és szigeteljük le szikszalaggal. Nem tuti módszer, szikszalagozás közben mindig történik valami!
- Más lehetőséget nem ismerek, nagy eséllyel baleset lesz a biztosíték lekapcsolása nélküli szerelgetésből.
1.12. Mire jó a konnektor harmadik kivezetése, a védőföld?
Az elektromos gépeket gyakran fém dobozban helyezik el pl. mosógép. Ezeknek a gépeknek a belsejében mechanikus rázkódásnak kitett vezetékek találhatók, melyek a rázkódástól, eltörhetnek, elszakadhatnak és a fázis 230V-os feszültsége hozzáérhet a fém dobozhoz.
Lássuk először, hogy mi történne, ha nem lenne védőföld:
A fém dobozok gyakran gumi lábakon állnak, így a belső vezetéktörés hatására látszólag akkor sem történik semmi, ha nincs védőföld, vagy rosszul van bekötve. Amikor azonban a háziasszony hozzáér a 230V-os fém dobozhoz (mosógép), miközben lábával a vizes talajon áll, ami 0V feszültségű, kész az áramütés.
Rajzon így néz ki az eset:
Ezen a rajzon nem kötötték be a konnektor védőföld vezetékét, így aztán a zöldes-sárga kis doboz a rajzon – a biztosíték – nem kapcsol le attól, hogy a mosógép belső meghibásodása „kivezette” a fázist a külső fémdobozra, hiszen ettől még nem folyik áram az áramkörben. Ha azonban a háziasszony hozzáér a mosógép burkolatához, a piros színnel jelzett útvonalon megindul az áram. Az emberi test azonban nem vezeti jól az áramot, nem fog 16A áramnál nagyobb folyni, tehát a biztosíték nem kapcsol ki. Jóval kisebb áram, kb. 0,1A is halált okozhat, tehát a biztosíték nem életvédelmi eszköz. A fenti ábrán az a baj, hogy nem kötötték be a védőföldet!!
Második esetben lássuk, hogy mi történik, ha a védőföldet bekötötték a készülék fémdobozába, és a konnektor is védőföldeléssel van ellátva:
Látható, hogy ebben az esetben a készülékben keletkező meghibásodás miatt a fázisra kerülő 230V feszültség „elvezetődik” a védőföld felé. Ráadásul jól vezető fém drótokon keresztül, ezért egy pillanatra hatalmas áram kezd folyni az áramkörben a pirossal jelölt útvonalon. A biztosíték azonnal leold. Háziasszonyunk megmenekült, mehet sütit csinálni. Ja!!! Nincs áram :-(!
1.13. Fejlettebb védekezés az áramütés ellen: a FI relé
Ha mezítláb állunk a kövön, és megérintjük a fázis vezetéket, sajnos a biztosíték nem véd meg attól, hogy ne „csapjon meg az áram”! Erre találták ki a Fi relét, ami még sajnos nem elterjedt a lakásokban. A Fi relé működése azon alapul, hogy egy jól működő elektromos berendezésbe pont annyi áram folyik be a fázisvezetéken, mint amennyi kifolyik a földvezetéken. Ha a befelé folyó áram nem egyezik meg a kifolyó árammal, akkor valahová máshová folyik el az áram, pl. az éppen áramütést szenvedő testen keresztül a padlózat felé. Így néz ki a szitu lerajzolva:
Az ábrán az látható, hogy a villanykörte még boldogan világít, miközben a barkácsoló apukát már javában rázza az áram, mert izzó csere közben megfogta a fázisvezetéket. A példában a lakás fázisán elfolyik az izzó lámpa irányába 1A+0,1A=1,1A, viszont a nulla vezetéken csak 1A folyik vissza. A Fi relé ezt a különbséget veszi észre, és szinte azonnal lekapcsolja a feszültséget a lakásban (ha jól van bekötve)!
A Fi relét nagyon egyszerű bekötni (a villanyszerelőnek, nem Neked)! Ha van elegendő üres hely a biztosíték táblán, utólag is könnyedén beszerelhető. Van két bemenete a lakásba bejövő föld és fázis vezetékeknek, valamint két kimenete a fogyasztók biztosítékai felé menő föld és fázis vezetékeknek. A védőföldet sehová nem szabad bekötni a Fi relén. Így néz ki egy Fi relé:
A Fi relé fontos tulajdonsága, hogy mekkora „elszivárgó” áramot vesz észre. A szokványos típusok 0,03A (30 milliamper) áramerősségnél kapcsolják le a feszültséget. Az ember szerencsétlen körülmények között ennek kb. a háromszorosától halhat meg, úgy 0,1A-től. A Fi relé „hátrányos” tulajdonsága, hogy látszólag indok nélkül is lekapcsolhatja a feszültséget a házban. Ez azonban valamilyen rejtett hibára utal. Lehet egy „kicsit” meghibásodott készülék, vagy egy falban futó sérült vezeték, ami a fal nedvességtartalmától függően, hol lekapcsolja a Fi relét, hol meg nem! Régi, elavult villanyhálózat esetén a Fi relé sok bosszúságot fog okozni, viszont pont ilyen házban könnyebb meghalni nélküle!
2. Gyakorlati szerelési információk
2.1. Vezetékek szín és betűjelölései:
Ha a villanyszerelő szabványosan dolgozott, vette a fáradságot és különböző színű vezetékeket vásárolt (esetleg minden vezeték fekete, mert épp abból volt sok), akkor ilyen színekkel találkozunk a konnektorok és kapcsolók mögött:
Fázis vezeték
betűjele: L (Line angol szóból)
Vezeték színe: általában barna vagy fekete
Nulla vezeték
betűjele: N (neutral semleges szóból)
Vezeték színe: kék
Védőföld vezeték:
betűjele: PE (protectiv earthing, védő földelés)
Vezeték színe: zöld-sárga (a talaj színe)
2.2. Tömör réz vezetékek terhelhetősége:
Ez az adat akkor lehet fontos, ha szeretnénk meghatározni, hogy egy adott teljesítményű fogyasztónak milyen vastag vezetékkel szállítsuk az elektromos energiát. Az alábbi táblázatban megadott adatok, egy átlagos lakásban előforduló vezetékhosszakra igazak. Pl. ha egy elektromos radiátornak szeretnénk áramot vezetni 100m hosszúságban, akkor már lényegesen vastagabb vezetéket javasolnék, mivel a vezeték energia veszteségei a hosszúsággal arányosan nőnek. Ezt a vezeték nagyobb keresztmetszetével lehet ellensúlyozni.
A szabadon elhelyezett, (fal mellett, bútorok között található) többerű vezetékekre a következő táblázat adatai alkalmazhatók:
| Min. vezeték átmérő | Min. vezeték keresztmetszet | Megengedett maximális áramerősség |
| 0,8 mm | 0,5 mm2 | 10A |
| 1 mm | 0,75 mm2 | 13A |
| 1,2 mm | 1 mm2 | 16A |
| 1,4 mm | 1,5 mm2 | 20A |
| 1,8 mm | 2,5 mm2 | 27A |
Ha a vezetéket falban, vakolatban vezetjük, akkor kisebb a terhelhetőség, azaz válasszunk legalább egy sorral lejjebb található vezeték átmérőt.
Ökölszabály, hogy porszívóhoz, mosógéphez, hűtőszekrényhez, legalább 16A terhelhetőségű vezetéket alkalmazzunk. A mai asztali és állólámpák, számítógépek TV-k stb. számára elegendő a beszerezhető legvékonyabb vezeték.
2.3. Hosszabbítók készítése:
Fontos, hogy egy elektromos készülék 230V-os hálózati vezetékének a hosszabbításához, lehetőleg hálózati hosszabbítót készítsünk, és ne a konnektort vágjuk le a készülék gyárilag szerelt vezetékéről, és toldást kössünk rá. Ha hosszabbítót készítünk, kapható lengő hálózati dugasz és lengő konnektor. Minden esetben három eres vezetéket használjunk, és legyen bekötve a védőföld zöld-sárga vezetéke is.
2.4. Izzó foglalat bekötése:
Ebben semmi bonyolult nincs, mégis érdemes egy dologra odafigyelni. A villanylámpa foglalatba biztosan csak két vezetéket kell bekötni, a fázist és a nulla vezetőt. Manapság a védőföldet is elvezetik a világítótesthez, mert ha netán fém világítótestet vásárolnánk, elvileg pont úgy megrázhatna mint a mosógép.
Arra figyeljünk a lámpa foglalatnál, hogy a fázist abba a kivezetésbe kössük, ami az izzólámpának (vagy LED lámpának) nem a csavarmenetes érintkezőjéhez, hanem a csúcspontján lévő érintkezőhöz fog csatlakozni. Ehhez ugyanis nehezebb hozzáérni izzócsere közben:
Az ábrán nem látszik jól, mert nem sikerült jó fényképet találnom. A két beköthető kivezetésből abba kell a fázist kötni, ami a foglalaton belül a középpontban alul lévő érintkezési ponthoz vezet, oda, ahová az izzólámpának ez a pontja fog hozzáérni, ha becsavartuk:
2.5. Egyáramkörös villanykapcsoló bekötése:
Egypólusú villanykapcsolót szobai világítások esetén szokás használni. Jellemzője, hogy a világítótesthez vezető három vezeték közül (a védőföldet is szokás oda vezetni) csak az egyiket szakítja meg. Nyilván ez a kapcsoló típus a legolcsóbb, és szerelni is könnyű mert csak egyetlen vezetéket kell elvágni és bekötni a kapcsolóba. Sok esetben a villanyszerelők nem úgy vezetik a kábelek nyomvonalát, hogy elviszik a három kábelt a kapcsolóig és onnan tovább a világítótesthez, hanem egy anyagtakarékosabb módszerrel kábeleznek. Ez az alábbi ábrán látható:
A látható bekötésnek a legnagyobb problémája, hogy a kapcsoló nem feltétlenül a fázis vezetéket fogja megszakítani, pedig az lenne a szerencsés. Ha a villanyszerelő jól kötötte be a vezetéket a biztosíték dobozban, akkor viszont szerencsénk is lehet!
Azért lenne fontos a fázist megszakítani a kapcsolóval, mert ha nem így lenne, akkor kikapcsolt világítás esetén is megrázhat az áram, ha szerencsétlenül nyúlsz bele a villanykörte foglalatába.
A bekötés elvi kapcsolási rajza így néz ki:
Tételezzük fel, hogy a villanyszerelő jól végezte a dolgát, ott lóg a falból a kapcsolóhoz behúzott vezeték és be kell kötnünk a frissen megvásárolt kapcsolót. Na de hova? Minden gyártó kapcsolójának más a bekötése! Legegyszerűbb ha van otthon digitális multiméterünk, mert ennek szakadásvizsgáló üzemmódjával könnyen megkereshetjük a megoldást. A multiméter szakadásvizsgáló üzemmódjában a mérőzsinór két kivezetését összeérintve sípoló hangot hallunk. Ezzel igen könnyű fémes kapcsolatot keresni két pont között. Persze próbálkozásra van szükség, minden kapcsoló kivezetést minden más kivezetéssel különböző kapcsolóállásban ki kell próbálni, és így elég gyorsan megtalálható az a két kivezetés, amit a kapcsoló megszakít vagy összeköt. Lássunk egy példát egy konkrét kapcsolóra. Ez a Legrand nevű gyártó egyik kapcsolója:
2.6. Kétárakörös kapcsoló vizes helyiségekbe:
Kicsit drágább de biztonságosabb megoldás, ha a fürdőszobában mindkét vezetéket megszakítjuk a kapcsolóval. Ekkor valóban nem fordulhat elő, hogy izzócserénél megrázzon az áram, ha egyébként lekapcsoltuk a csere előtt a kapcsolót. Persze ehhez a villanyszerelőnek úgy kell kialakítania a vezetékezést, hogy a fázist és a nulla vezetőt először vezesse a kapcsolóhoz, onnan pedig a világítótest helyére.
2.7. Alternatív kapcsolás
Ezt a megoldást akkor lehet használni, ha a szobának két bejárata van, és szeretnénk mindkét bejáratnál elhelyezni egy villanykapcsolót, amivel fel és le kapcsolgathatjuk a villanyt, bármelyik ajtóban állunk is:
A működés megértéséhez itt egy ábra:
A kábelezést természetesen előre el kell készíttetni a villanyszerelővel. Utólag ez már nem fog menni, vagy komoly falvésés kell hozzá!
Az elvi kapcsolási rajz a következő:
Példa egy Legrand alternatív kapcsoló bekötésére:
