Úprava osvětlení v rodinném bazénu
Majitel rodinného bazénu se rozhodl po desetiletém provozování provést úpravu přívodu elektroinstalace a zároveň i výměnu nefunkčního svítidla. Bazén má rozměr 6 × 3 m s obsahem 20 m3 vody a je směrován podélně od domu do zahrady. Vlevo od bazénu je šachta, ve které je čerpadlo pro vytváření vln na hladině bazénu. Po pravé straně bazénu směrem k domu je druhá šachta s technologií (obr. 1). Je v ní zařízení na úpravu vody, chemické a pískové čistění včetně lampy s UV zářením, odstraňující choroboplodné zárodky. V této šachtě byla i malá rozvodná skříň s jističi a ostatními přístroji. Přítomnost chemie spolu s nedostatečným krytím shora, kdy docházelo k zatékání vody do šachty, způsobovala korozi elektrického zařízení. Provozovatel bazénu se rozhodl přemístit elektrické zařízení do místnosti pod terasou domu, přístupné ze suterénu. Výměna kabelů byla snadná, jelikož kabelová cesta k domu v délce 7 m je v dostatečně dimenzované trubce o průměru 100 mm. Oprava světla mohla být provedena až po vypuštění vody, protože svítidlo je uprostřed bazénu po delší straně 30 cm od dna.
Obr. 1. Šachta s bazénovou technologií
Stav osvětlení před úpravou
Svítidlo s halogenovou žárovkou 12 V/300 W, vychází z koncepce svítidel automobilové techniky (obr. 2). Je zapuštěno do stěny bazénu s příslušným těsněním proti vytékání vody. Z vnější strany bazénu pod zemí je vodotěsně proveden přívod. Za mokrého roku se okolo svítidla z vnější strany nahromadila voda. Protože utěsnění přívodního kabelu nebylo řádně provedeno, dostala se voda dovnitř a došlo k jeho zničení.
Obr. 2. Svítidlo
Jak dále, měření
Majitel bazénu se rozhodl z cenových důvodů obnovit světlo v původním provedení. Po provizorní montáži svítidla bylo provedeno měření provozního stavu, aby bylo možné navrhnout nové vedení, do rozvodnice dále od bazénu. V obvodu byl naměřen proud 22,3 A při sekundárním napětí 12,32 V, a při napětí na vstupu transformátoru 234 V. Naměřený proud 22,3 A, který je menší, než je jmenovitý proud žárovky 25 A, již napovídá, že kabel CYKY 2× 6 mm2 v délce 6 m a k tomu ještě další kratší laněný kabel z krabice nahoře proti svítidlu mají velké ztráty. Ve spojovací krabici bylo naměřeno napětí 10,92 V a na vstupu svítidla pak 10,62 V. Rozdíl napětí od jmenovité hodnoty 12 V je 1,38 V a může se zdát malý. Avšak napětí na žárovce 10,62 V je 88,5 % jmenovitého napětí 12 V.Při přepočtu na napětí 230 V, by to odpovídalo napětí 203 V.U žárovky s každým jedním procentem úbytku napětí klesá světelný tok o 3 %. Zde pak při úbytku napětí 11,5 % poklesl světelný tok o třetinu. Navrhovatel osvětlení nebral možný úbytek na vedení do úvahy. Chybí další napěťový vývod na vykompenzování úbytku napětí, například 12,5 a 13,5 V. Na sekundární vinutí byly provizorně navinuty 4 závity, na kterých bylo naměřeno napětí při zatížení 2,3 V. Z tohoto měření se vypočte počet závitů pro stanovení napěťových ztrát na vedení. Přívodní vedení ze šachty CYKY 2× 6 mm2 bylo prodlouženo do nového stanoviště přívodu kabelem CYKY 4× 4 mm2 přičemž byly paralelně spojeny dvě žíly, takže kabel má průřez 2× 8 mm2. Na sekundární vinutí transformátoru bylo dovinuto 5 závitů lakovaného drátu o průměru 2,4 mm.
Nové měření
Transformátor byl provizorně umístěn na novém stanovišti s již ukončeným přívodem (obr. 3). Při napětí na transformátoru 14,55 V byl naměřen proud 24,4 A, na svítidle napětí 11,8 V. Vlivem postupného ohřevu svítidla, transformátoru a vedení proud poklesl na 22,9 A (obr. 4).
Na to byl dovinut ještě jeden závit. Měřičem příkonu byl naměřen příkon transformátoru naprázdno 16 W, při zatížení pak příkon klesal ze 400 na 360 W. Měření proběhlo na konci února krátce po rozpuštění sněhu a ledu. Bazén bude uveden do chodu v květnu. Do té do doby stoupne teplota v zemi o 15 °C i více. Zvětší se i odpor kabelu. Svítidlo bude z jedné strany pod vodní hladinou ochlazováno na max. teplotu vody 30 °C. Bazén je na tuto teplotu vyhříván slunečním kolektorem. Z druhé strany svítidla, kde je dutina, může být teplota vyšší. Ochlazování svítidla by mělo vést k poklesu odporu. Provozní stav bude třeba znova změřit po ustálení provozní teploty vody a okolí.
Obr. 3. Dovinutý transformátor
Obr. 4. Měření před konečnou montáží
Co by se dalo zlepšit
Jestliže bylo osvětlování bazénu dosud provozováno jen se 2/3 světelného toku, pak by třeba postačilo svítidlo s příkonem 200 W, při správném napětí a s menšími ztrátami na vedení. Nejlépe pak osvětlení LED, kde by při poměru měrného světelného toku halogen – LED 5 ku 1 postačil příkon 50 – 70 W.
Problémy s provozováním elektrického zařízení na malém napětí
Ztráty na vedení nejlépe vyjadřuje vzorec P = RI2.Potíže způsobují přechodové odpory spojů, kontaktů, nutnost použití velkých průřezů vodičů a samotné velké proudy. U automobilů se z původního napětí 6 V postupně přešlo na 12 V. U nákladních pak ze 12 V na 24 V. Důvodem přechodu na vyšší napětí byly potíže s největším spotřebičem – startérem, zvláště v zimě. Výjimkou byly automobily vyráběné v dřívější NDR – Wartburg a Trabant, s napětím palubní sítě 6 V. Nový Wartburg, který se vyráběl od roku 1968 do roku 1991, měl již napětí 12 V a od 70. let místo dynama alternátor z produkce Pal Magnetonu v Kroměříži.
Závěr
Z popisu osvětlení bazénu je zřejmé, že průřez vodiče 6 mm2 je při malém napětí a příkonu spotřebiče pouhých 300 W nedostatečný. Naproti tomu v bytové instalaci u spotřebiče s příkonem 2 kW a s průřezem 2,5 mm2 nepřekročí úbytek napětí jedno procento. Před sto lety, kdy byla elektrifikována jen velká města napětím 120 V, se správně rozpoznalo, že takové napětí bude pro budoucí růst spotřeby malé. Proto se přešlo na vyšší napětí 220 V a třífázový rozvod 380/220 V.