Päätyrengasjohdotus tai rengasjohdotus (epävirallisesti kutsutaan myös rengaspääksi tai yksinkertaisesti renkaaksi (rengas) ) on pääasiassa Isossa- Britanniassa kehitetty ja käytetty johdotusperiaate , joka tarjoaa kaksi itsenäistä johdinta vaihe-, nolla- ja suojamaadoitusta varten rakennuksessa kutakin kytkettyä kuormaa varten tai pistorasiat.
Tämä järjestelmä mahdollistaa ohuempien johtojen käytön kuin säteittäinen johdotus samalla kokonaisvirralla. Ihannetapauksessa rengas toimii kahtena säteittäisenä varrena, jotka toimivat toisiaan kohti; niiden erotuspiste riippuu kuorman jakautumisesta renkaassa. Jos kuorma jakautuu tasaisesti kahteen suuntaan, virta molempiin suuntiin on yhtä suuri kuin puolet kokonaisvoimasta, mikä mahdollistaa puolen poikkileikkauksen johdon käytön kuin mitä tarvitaan maksimivirtaan. Käytännössä kuorma ei aina jakaannu tasaisesti, joten käytetään paksumpaa lankaa.
Yksivaiheisessa järjestelmässä rengas lähtee asunnon sähkökeskuksesta ( kuluttajayksikkö (kuluttajayksikkö), myös sulakekotelosta (rasia sulakkeilla ) tai katkaisijakotelosta (laatikko, jossa on AB )), kulkee vuorotellen jokaisen ulostulon läpi ja palaa sitten takaisin. kilpeen. Kolmivaiheisessa järjestelmässä rengas (joka on lähes aina yksivaiheinen) saa virtaa yksinapaisesta katkaisijasta jakokeskuksessa ( jakokeskuksessa , toisin kuin kuluttajayksikössä ).
Rengaspiirejä käytetään usein Yhdistyneen kuningaskunnan kaapeloinnissa 13 ampeerin BS 1363 -sulakkeilla. Niissä on yleensä virta 2,5 mm² :n kaapelilla ja ne on suojattu 30 ampeerin sulakkeilla, vanhoilla 30 ampeerin katkaisimilla tai eurooppalaisilla harmonisoiduilla 32 ampeerin katkaisimilla. Joskus käytetään 4 mm² kaapelia, jos kaapeli on erittäin pitkä (jännitteen pudotuksen vähentämiseksi) tai kaapelin suorituskykyä heikentävät tekijät, kuten lämmöneristys . Mineraalieristettyä kuparivaippaista kaapelia, jossa on 1,5 mm²:n ytimet (tunnetaan nimellä pyro ), voidaan myös käyttää, koska mineraalieristetty kaapeli kestää lämpöä tehokkaammin kuin tavallinen PVC; se on kuitenkin valittava huolellisemmin ottaen huomioon jännitehäviö pitkillä ajoilla.
Monet ei-ammattilaiset Yhdistyneessä kuningaskunnassa kutsuvat kaikkia johdotuksia renkaiksi ; tietämättömiltä voit usein kuulla termin valaistusrengas . Tapahtuu, että kotitekoisten johtojen joukossa voit nähdä valaistusverkon, joka on kytketty kaapelirenkaan muodossa (kuitenkin automaattisella laitteella kaapelin nimellisvirran alapuolella).
Rengasjohdotus ja siihen liittyvä BS 1363 -pistoke- ja pistorasiajärjestelmä kehitettiin Isossa-Britanniassa vuosina 1942-1947. [1] Niitä käytetään laajalti Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja vähäisemmässä määrin Irlannin tasavallassa. Käytetään myös paikallisesti Kansainyhteisön maissa , joissa Yhdistyneellä kuningaskunnalla oli aiemmin paljon vaikutusvaltaa.
Rengasjohdotus syntyi, koska Britannia joutui aloittamaan massiivisen asuntojen muutosohjelman toisen maailmansodan tuhojen vuoksi [2] . Sitten kuparista oli kova pula, joten oli tarpeen kehittää piiri, joka käyttää vähiten kuparia. Määriteltiin, että piirissä tulisi käyttää 13 ampeerin sulakkeita, mikä johti useisiin pistokkeisiin ja pistorasioihin. Ainoastaan suorakaiteen muotoinen kosketinjärjestelmä (BS 1363) säilyi, mutta Dormond & Smithin pyöreä kosketinjärjestelmä jatkui 1980-luvulla monin paikoin. Tällä pistokkeella oli tunnusomainen ominaisuus: sulake toimi myös vaihenastana ja irrotettiin pistokkeen rungosta.
Rengasjohdotus kehitettiin kuparipulan aikana mahdollistamaan kahden 3 kilowatin lämmittimen kytkeminen kumpaankin kohtaan, antamaan virtaa pienitehoisille laitteille ja vähentämään kuparin kulutusta. Se on pysynyt yleisin johdotuskokoonpano Isossa-Britanniassa, vaikka 20 ampeerin säteittäinen johdotus on saamassa suosiota (lähinnä rikkomalla jokainen rengas puoliksi ja syöttämällä puolikkaat erillisistä katkaisimista). Renkaan jakaminen kahteen 20 ampeerin puolikkaaseen voi auttaa, jos renkaan toinen jalka on vaurioitunut eikä sitä voida helposti vaihtaa.
Toinen rengasjohdotuksen etu oli kaapelin ja työvoiman säästö, koska kaksi olemassa olevaa säteittäisesti kytkettyä 15 ampeerin liitäntää voitiin kaapeloida yhteen yhdeksi 30 ampeerin renkaaksi ja lisätä sitten tarvittavan määrän pistorasioita. Tämä oli tärkeä hetki 1940-luvun askeettisissa olosuhteissa. Tällä menetelmällä rengas syötettiin kahden 15 ampeerin sulakkeen kautta, mikä toimi käytännössä hyvin, vaikka se oli epätavallista.
Monissa sotaa edeltäneissä asennuksissa, joissa oli pyöreät koskettimet, käytettiin sulakkeita molemmissa navoissa. Kun 15 ampeerin radiaalit muutettiin niissä olevaksi renkaaksi, se syötettiin vähintään 4 sulakkeen kautta. Tällaiset järjestelmät ovat tällä hetkellä harvinaisia.
Silmukkajohdotussäännöt sanovat, että kaapelin virran on oltava vähintään kaksi kolmasosaa suojalaitteen nimellisarvosta. Tämä tarkoittaa, että kaapelin pitkittyneen ylikuormituksen riskiä voidaan pitää minimaalisena. Käytännössä on kuitenkin hyvin harvinaista löytää rengasta, jossa on jokin muu suojalaite kuin 30 A sulake, 30 A:n katkaisija tai 32 A:n katkaisija ja poikkileikkaukseltaan poikkileikkaukseltaan poikkileikkaukseltaan poikkileikkauksesta poikki poikkileikkauksesta poikki poikki poikki 32 A:n kaapeli.
IEE:n johdotussäännöt ( BS 7671 ) sallivat rajoittamattoman määrän pistorasioita rengaspiirissä, kunhan palvellaan enintään 100 m². Käytännössä useimmissa pienissä ja keskisuurissa taloissa on yksi rengas kerrosta kohti. Isommissa kiinteistöissä niitä on enemmän.
Suunnittelija voi kokemuksen ja laskelman perusteella päättää, tarvitaanko lisärenkaita paikkoihin, joissa sähkön tarve on suuri; on esimerkiksi melko yleinen käytäntö syöttää keittiöt erillisestä renkaasta tai yhdestä kodinhoitohuoneella varustetusta renkaasta, jotta voimakas kuorma ei liity alemman kerroksen yhteisen renkaan yhteen pisteeseen. Kuorman keskittyminen rengaspiirin yhteen kohtaan, lähellä sen yhtä päätä, voi aiheuttaa jonkin kaapelin lievän ylikuormituksen, joten keittiöitä ei tule kytkeä renkaan päähän.
Sormuksesta saa tehdä oksia, joita ei ole suojattu sulakkeilla ja jotka on tehty samalla kaapelilla kuin rengas, syöttämään virtaa yksi- tai kaksinkertaiseen pistorasiaan (kahden singlen käyttö oli aiemmin sallittua, mutta nyt kielletty, koska ihmiset vaihtoivat jokaisen ne kaksinkertaisella) tai yhdellä sulakkeella varustetulla liitäntälaitteella (sulakeliitäntäyksikkö, FCU). Haarat voivat alkaa joko pistorasiasta tai ne voidaan liittää rengaskaapeliin kytkentärasian tai muun hyväksytyn kaapeliliitäntätavan avulla. Kolminkertaiset tai suuremmat pistorasiat on yleensä sulake, joten ne voidaan liittää myös hanaan.
Kehässä ei saa olla enemmän hanoja kuin pistorasioita. Useimmat sähköasentajat pitävät uusien järjestelmien hanaa huonona käytäntönä (jotkut pitävät sitä huonona käytäntönä kaikissa tapauksissa).
Kun rengasjohdotukseen on liitetty muita kuormia kuin BS 1363 -lähtöjä tai haarassa on toivottavaa olla useampi kuin yksi pistorasia pienitehoisille laitteille, käytetään BS 1363:n mukaista sulakeliitäntäyksikköä (FCU). kiinteistä laitteista tämä on kytketty sulakeliitäntäyksikkö (SFCU), joka luo eristyspisteen (sammutuspisteen) laitteelle, mutta muissa tapauksissa, kuten useiden valaistuspisteiden virtalähteenä (valaistuksen yhdistäminen renkaaseen paheksutaan uusiin asennuksiin, mutta usein tapahtuu käytännössä lisättäessä valaistusta olemassa olevaan järjestelmään) tai useampaan pistorasiaan, mieluiten laitetta ilman kytkintä.
Kiinteitä laitteita, joiden teho on suurempi kuin 3 kW (esim. läpivirtauslämmittimet ja jotkin sähköuunit) tai joiden virrankulutus on poikkeuksellisen pitkä (esim. sähkövastukset), ei enää suositella kytkettäväksi renkaaseen. sen sijaan ne on kytketty omaan omaan haaraansa. Samaan aikaan renkaaseen on kytketty monia vanhempia järjestelmiä, joissa on samanlaiset kuormat.
Rengasjohdotusidean lopullista versiota arvostellaan monelta taholta. Jotkut puutteet saattavat selittää rengasjohdotuksen huonon jakelun Yhdistyneen kuningaskunnan ulkopuolella.
Ainoa tapa nähdä rengaskuvioiden edut ja haitat on verrata niitä erilaisiin: säteittäisiin.
Rengaspiirit jatkavat toimintaansa, kun käyttäjä ei tiedä, että jokin vioista on tapahtunut, mikä tekee johdotuksen vaarallisen: [3] [4]
Rengasjohdotuksen testausprosessit voivat kestää 5–6 kertaa kauemmin kuin radiaalipiirin testaus [4] , joten muissa maissa pätevät asentajat ja sähköasentajat eivät välttämättä tunne niitä.
BS 7671 -ohje 433-02-04 edellyttää, että kuorma on jaettava renkaan ympärille siten, että mitään kaapelin osaa ei käytetä nimellisvirran ylittävillä virroilla. Tätä vaatimusta on vaikea täyttää; Käytännössä se jätetään useimmiten huomiotta, koska kuormat ovat usein keskittyneet yhteen paikkaan (pesukone, kuivausrumpu, astianpesukone, kaikki viemärien ja vesijohtojen läheisyydessä) eivätkä välttämättä lähelle renkaan keskipistettä. [neljä]
Rengasjohdotus voi luoda voimakkaita ei-toivottuja magneettikenttiä. Perinteisessä (ei-renkaassa, säteittäisessä) piirissä johtojen läpi kulkevan virran on palattava lähes samaa reittiä kuin se tuli, varsinkin jos vaihe- ja nollajohtimet sijaitsevat lähellä toisiaan ja muodostavat pitkän linjan . Tämä estää suuren magneettikelan (silmukkaantennin) muodostumisen piiriin, joka muutoin synnyttäisi magneettikentän vaihtovirtataajuudella (50 tai 60 Hz).
Rengaspiirissä taas on mahdollista, että vaihe- ja nollajohtimien virrat eivät ole yhtä suuret renkaan kummallakin puolella. Verkkotaajuudella toimivat virrat seuraavat pienimmän resistanssin polkua, joten on mahdollista, erityisesti vanhoilla hapettuneilla koskettimilla, että pistorasiasta vaiheen vähiten vastus oleva polku tulee renkaan vasemmalle puolelle ja nollalle. oikealle. Tämän seurauksena virta kulkee sarjassa koko renkaan läpi ja muodostaa magneettikentän. Äärimmäisessä tapauksessa, kun rengas on vaurioitunut, vaihejohto voidaan katkaista toisella puolella ja nolla toisella puolella; tällä vaihtoehdolla koko virta investoidaan magneettikentän muodostukseen. Tämä voi aiheuttaa merkittäviä sähkömagneettisia häiriöitä, jotka aiheuttavat AC-huminaa äänilaitteissa, hälytysten ja suojalaitteiden (murtohälyttimet, vikavirtasuojat , jne.) tahatonta laukeamista, kulutuselektroniikan ja lääketieteellisten laitteiden vikoja, jännitteen nousua maadoitettuihin johtimiin jne. d.
Rengaspiirejä ei välttämättä aina ole riittävästi suojattu ylivirroilta, varsinkin, kuten usein tapahtuu, jos havaitsematon vika ja johtimien poikkileikkaus ei ole riittävää toimintaa varten säteittäisessä väliottotilassa, eivät vastaa suojalaitteen virran arvoa. laite tässä tilassa. Rengasjohdotuksen tehtävänä on tarjota suuri määrä pistorasioita, joten se on suojattu vain suurvirtakytkimillä (yleensä 32 A). Verrattuna rengaspiireihin, muissa maissa käytetyt säteittäiset piirit tukevat yleensä pientä määrää pistorasiaa kussakin haarassa, ja siksi ne on suojattu katkaisijalla pienemmän virran (yleensä 10-20 A) vuoksi. Tämän seurauksena rengasjohdotusta käyttävät maat ovat todenneet, että jokaisen laitteen pistokkeisiin on lisättävä ylimääräisiä pienempivirtasulakkeita. Tämä lisää mahdollista turvallisuutta, koska palaneen sulakkeen sisältävä laite ei saa virtaa, jos se kytketään uudelleen (ainakin siihen asti, kunnes sulake vaihdetaan), kun taas sulakkeettoman pistokkeen kanssa viallinen laite pysyy mahdollisesti vaarallisena kytkettynä, vaikka useimmissa tapauksissa, kun se on kytketty, matalavirtakone toimii.
Tämä laitteen ylivirtasuojan yhteensopimattomuus on valtava kompastuskivi rengas- ja säteittäisjohdotusmaiden välillä matkalla kohti kotitalouksien pistokkeiden ja pistorasioiden maailmanlaajuista standardointia . Vaikka pistokesulakkeet, niiden valikoiman vuoksi, voisivat ihanteellisesti olla tarkempia laitteen käyttämiseen vaadittavalle maksimivirralle, käytännössä jotkin Yhdistyneessä kuningaskunnassa olevat pistokkeet on sulatettava enintään 13 A:n sulakkeella, koska pienivirtalaite voi toimia ajoittaisesti. , suurilla sysäysvirroilla (jos esimerkiksi asetat 3A BS1362-sulakkeen jääkaapin pistokkeeseen, sulake palaa usein). Tämä ei ole ongelma, sillä kaikkien laitteiden on oltava turvallisia 13 A sulakkeella (joka tapauksessa muissa EU-maissa laitteet on suojattu 16 A tai 20 A katkaisijalla), mutta tämä tarkoittaa, että mahdollinen turvallisuusetu on vain osittain toteutettu, ja että sulakkeella varustettu pistoke antaa vain vähäisen edun säteittäisessä piirissä käytettävään pistokkeeseen, jossa ei ole sulaketta, katkaisijalla enintään 13 A tai B16-katkaisijalla tai vähemmän. Tilannetta parantaa Yhdistyneen kuningaskunnan säännösten – Plugs and Sockets (Safety) Regulations – käyttöönotto, joka edellyttää uusien laitteiden myyntiä oikeilla sulakkeilla varustettujen pistokkeiden kanssa.
Yksi yksittäisten pistokkeiden teoreettinen etu on se, että viallinen laite tai syöttöjohto palaa todennäköisemmin sulakkeensa, kun muut samassa renkaassa olevat laitteet jatkavat toimintaansa. EN60898-katkaisijoiden käyttöönotto ja yleiskäyttöisten pistorasian vikavirtasuojakytkimien lisääntyvä määrä Isossa -Britanniassa (BS7671:2008 ja saman standardin aikaisemmat versiot) tarkoittaa kuitenkin, että suojalaite laukeaa todennäköisesti ennen kuin sulake palaa pistoke.