Podłączenie pieca ceramicznego Kilka uwag

Podłączenie pieca… o ‘prądzie’ dla ceramików

Do napisania niniejszego posta skłonił mnie mój nieopatrznie umieszczony wpis na jednym z forów internetowych poświęconych ceramice. Dostałem kilka pytań, które moim zdaniem świadczą o braku podstawowej wiedzy na temat tego ważnego zagadnienia. Szczególnie ważnego dla osób, które w swojej pracy posługują się takim narzędziem jak piec elektryczny do wypału ceramiki. 

Piec to urządzenie o dość wysokim zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Ponieważ z natury jestem leniwy i nie chce mi się kilkukrotnie udzielać ( w zasadzie ) podobnych odpowiedzi. Zdecydowałem się zebrać kilka informacji w jednym miejscu. Nie chciałbym urazić tych, którzy wiedzą o elektryczności wszystko lub prawie wszystko dlatego na wstępie chciałbym im odradzić czytanie tego wpisu. Wszystkim innym jednak, szczególnie tym, którzy takiej wiedzy nie mają serdecznie polecam. Nawet jeśli niektóre informacje wydadzą wam się nieprawdopodobne lub nieprzydatne proponuję to sprawdzić samodzielnie. Jeszcze lepiej zapytać kogoś, kto waszym zdaniem ma o tym pojęcie.

Parametry pieca…

Piec ceramiczny jako odbiornik energii elektrycznej musi, dla swojego działania być podłączony do źródła zasilania. Każdy piec ma wpisane parametry na tabliczce znamionowej. To taka tabliczka na piecu. Jeśli jej nie ma (to źle) ale dane te można znaleźć w instrukcji obsługi. Wszystkie parametry są ważne ale warto zwrócić uwagę na przynajmniej trzy:

  • moc pieca ( to ta podana w kW np. 21 kW )
  •  sposób podłączenia pieca 1 lub 3 fazy ( tzn ile kabli potrzebnych jest do podłączenia 3 ( 1 faza ) lub 5 (3 – fazy).
  • Uwaga!!!  podłączenie pieca trójfazowego!!! Niech żaden ‘fachowiec’ nie wmawia wam, że wystarczy kabel czteroprzewodowy! Niezbędne są 3 przewody fazowe L1, L2, L3 – przewód ochronny PE – zabezpieczenie przeciwporażeniowe oraz przewód N (neutralny). Chociażby automatyka potrzebuje zasilania 230V – stąd bierze się tych 5 przewodów!!! Nawet jeśli piec zasilany jest tylko z dwóch faz to konieczna jest trzecia faza dla separowanego połączenia automatyki!!! 
  • wartość zalecanych zabezpieczeń nadprądowych w A(amperach ) – czyli potocznie jakie zalecane są ‘bezpieczniki’.

Przyłącze elektryczne pieca…

 Podłączenie pieca według przepisów wymaga by piec elektryczny posiadał swoje osobne przyłącze. Najlepiej jeśli jest to własna rozdzielnica ( taka skrzynka z bezpiecznikami ) podłączona bezpośrednio do głównej tablicy rozdzielczej z jednej strony a do pieca z drugiej. Koniecznie wymagany jest wyłącznik bezpieczeństwa w niewielkiej odległości od pieca. W sytuacji awaryjnej musimy odłączyć natychmiast piec od źródła zasilania. Nie możemy biegać i poszukiwać wyłącznika gdzieś w znacznej odległości. To może często uratować piec i/lub nawet życie… 

Przykład:

Zakładając, że posiadamy piec 3 fazowy (ten z 5 przewodami przyłączającymi) musimy obliczyć sobie obciążenie każdego z przewodów. Obciążenie każdego z trzech przewodów fazowych powinno być zasadniczo podobne .Tu dość pomocna może okazać znajomość praw fizyki ( w szczególności prawa Ohma  i wzór na moc prądu elektrycznego)

 

 P = I * U 
  gdzie: P jest mocą wyrażoną w kW, I – natężeniem prądu wyrażoną w A ( Amperach ) a U – napięciem wyrażonym w V (Voltach)

Ponieważ piece ceramiczne połączone są w przeważającej ilości w ‘gwiazdę’ – napięcie zasilania poszczególnych elementów grzejnych (grzałek, spiral) wynosi 230 V. Nie jest to istotne dla tych, którzy nie wiedzą o co chodzi. Wykonując przekształcenie  dziwnej zależności powyżej ( szukając natężenia czyli I ) otrzymujemy:

 I = P / U

w liczbach używanych w przykładzie:  7000 ( bo kilowaty ) / 230 V  = 30,4 A

Cóż nam daje taka wiedza? Na tej podstawie możemy określić parametry kabla odpowiedzialnego  za podłączenie pieca do źródła zasilania (‘do prądu’)

Przewody przyłączeniowe (kabel)…

 

Są takie zestawienia, które mówią nam jaka powinna być minimalna średnica przewodów w zależności od wielkości obciążenia. Natężenie wyrażamy w Amperach ( natężenie przepływającego prądu). Dlaczego to takie ważne? Otóż zastosowanie przewodu o mniejszej średnicy spowoduje, że wcześniej czy później  ten kabel nam się spali. Spali się w wyniku nagrzewania się kabla  A my chyba nie chcemy pożaru w domu? Chyba, że ktoś lubi….

Tabela doboru przewodów

Podłączenie pieca - obciążenie kabli

Analizujemy wyniki

Teraz okazuje się, że obliczenia których dokonaliśmy w poprzednim punkcie są jednak potrzebne. Szukamy w tabeli wartości większej! niż ta, która wyszła nam z obliczeń  i sprawdzamy wymaganą grubość przewodów. W naszym przypadku jest to kolumna C, 3 bo mamy trzy przewody fazowe obciążone i przedział wartości prądu 32 A –  czwarty wiersz. Średnica każdego przewodu nie może być mniejsza niż 4mm2. Kabel przyłączeniowy od pieca do rozdzielnicy nie może być mniejszy niż 4×5 czyli 4mm2 i pięć przewodów!!!

Oznacza to również, że podłączenie naszej pracowni lub nieruchomości do sieci energetycznej ( tej od elektrowni) nie może być mniejsze niż kolejna wartość w tabeli czyli 5×5. W większości przypadków, tam gdzie zgłoszone do zakładu energetycznego zapotrzebowanie na energię jest większe niż 10 kW przewody mają parametry 10×5. Nie ma niebezpieczeństwa – pod warunkiem, żę się to sprawdzi i tak rzeczywiście jest!!!

Zabezpieczenia przyłącza energetycznego

Przyłącze energetyczne chronione jest tzw. zabezpieczeniami nadprądowymi ( bezpieczniki dawniej zwane korkami). Jeżeli tak jak wyliczyliśmy piec obciąża nam instalację prądem ok 30A na fazie. Na tablicy rozdzielczej ( tej z elektrowni) mamy zabezpieczenia 32A to jeśli są już ‘sfatygowane’ a najprawdopodobniej są, to rozłączą nam instalację Trzeba będzie je włączać. W najgorszym przypadku dzwonić do zakładu energetycznego aby ten je włączył. Jeśli bezpieczniki są ‘sfatygowane’ co  się często zdarza mamy problem. Równoczesne podłączenie pieca ceramicznego, bojlera do podgrzewania wody, pralki, zmywarki, piekarnika bądź choćby odkurzacza da efekt natychmiastowy! I znowu ten sam kłopot. Co w takiej sytuacji? Należy ‘zorganizować’ ich wymianę na większe np. 40A. . Nie wolno mi podpowiadać jak. W żadnym wypadku nie gwoździem 🙂 .

Trzeba sprawdzić również maksymalne dopuszczalne obciążenie licznika elektrycznego. Na liczniku podane są parametry tzn. Jaki prąd nie powinien jeszcze go spalić :). Jeśli na liczniku energii elektrycznej mamy podane parametry 10(60) A to oznacza 10A prąd bazowy 60A prąd maksymalny na torze prądowym ( ułatwienie, nie trzeba tego rozumieć !!!) Ważne jest jedno obciążenie każdej fazy licznika prądem mniejszym niż 60A umożliwia jego bezpieczną pracę i nic mu nie zrobi. Licznik sobie liczy kWh a nam złotówki za pobór energii.

Urządzenia pomiarowe energii (liczniki)

Nie bardzo chciałbym z różnych względów 🙂 temat rozwijać. Posłużę się postem ( datowanym dawno ale aktualnym). Prawidłowe podłączenie pieca ceramicznego również wymaga rozważenia tego aspektu instalacji.
Podłączenie pieca - licznik uwagi

Zabezpieczenia naszej własnej sieci

 Zabezpieczenie różnicowo-prądowe tzw. różnicówka.

 

 Z teorii wynika, że jedno zabezpieczenie różnicowo-prądowe całej sieci wystarcza. Jednak… Ja w swojej pracy kilkukrotnie spotkałem się z tym, że różnicówka nie zadziałała!!! Po sprawdzeniu okazało się, że uległa uszkodzeniu. Przez moment było niebezpiecznie. Zwłaszcza, że dotyczyło porażenia ludzi pod prysznicem… Lepiej mieć zainstalowaną osobną różnicówkę na rozdzielnicy zasilającej piec.  Prawidłowe uziemienie różnicówki to podstawa . Należy pracować bezpiecznie…. Każde nawet niewielkie porażenie prądem w okolicy pieca, który przecież dość znacznie 🙂 się nagrzewa może skutkować nie tylko wstrząsem ale I głębokimi poparzeniami.

Czujnik asymetrii fazy ( po co to?). 

W tym przypadku, w żadnym razie nie chodzi o zabezpieczenie pieca! Wręcz przeciwnie. Piec – zwłaszcza jego grzałki to urządzenie bardzo odporne. Zmiana napięcia na jakiejkolwiek spirali pieca nie jest dla niego groźna! W żadnym wypadku czujnik asymetrii nie powinien rozłączać pieca. Zniszczy nam naszą pracę. Czujnik asymetrii fazy ma nas informować, że jedna (lub więcej faz) jest przeciążona. O co chodzi. Jest wiele ‘prądożernych’ odbiorników prądu.

  • bojler ( elektryczny podgrzewacz wody), pralka ( są tam grzałki, które podgrzewają wodę),
  • zmywarka ( też grzałki),
  • kuchenkę elektryczną,
  • piekarnik elektryczny
  • odkurzacz

To one powodują przeciążenie fazy przy równoczesnym podłączeniu. Czujnik asymetrii powinien służyć do odłączenia największego ‘pożeracza lub pożeraczy’ prądu podczas wypału. To nie podłączenie pieca ma być wyłączane tylko pozostałe największe pożeracze możliwe do chwilowego odłączenia.

Jakie są widoczne efekty przeciążenia fazy?

Spadek napięcia w fazie! Kiedyś dawno, za czasów klasycznych żarówek widać było, że światło ‘przygasa’ podczas załączenia dużego obciążenia. Czym nam to grozi? W każdej małej lub dużej ‘elektronice’, w automatyce pieca też, siedzą małe ‘pchełki’ zwane kondensatorami i cewkami. Z ich natury wynika, że mają przeciwdziałać kolejno zmianom natężenia I napięcia w elektronice. Samo sam wyłączenie prądu nie jest dla nich problemem. Gdy dochodzi do nagłego wyłączenia i włączenia urządzeń oraz związanych z tym wahań napięcia reagują. Kondensatory mogą generować znaczny prąd. Cewki generują znaczne napięcia. 

Zwłaszcza w wypadku przeciążonej fazy skoki napięć mogą być znaczne. Powoduje to znaczne skrócenie życia urządzeń elektronicznych ( czasem natychmiastowe 😉 ) Dotyczy to również/zwłaszcza automatyki pieca!!! Ponadto długotrwałe przeciążenie fazy powoduje, że grzałki pieca podłączone do fazy przeciążonej, słabiej grzeją ( tracą moc). Wynika to wprost z praw fizyki. Rezystancja grzałek zmienia się nieznacznie wraz ze wzrostem temperatury ( powiedzmy jest stała ). Więc jeśli obciążenie rezystancyjne jest stałe a spada napięcie to spada moc – tyle!.

Rozważania o opłatach…

 

Często pada pytanie czy podłączenie pieca wymaga zwracania się do zakładu energetycznego o zwiększenie energii zapotrzebowanej. Na to pytanie każdy powinien odpowiedzieć w zgodzie z własnym sumieniem. Pada argument, że cena prądu jest taka sama – ale to oczywiście nieprawda! Na rachunkach są takie pozycje jak opłata przejściowa 🙂 ( u mnie to ok 2 zł za 1 kW energii zapotrzebowanej ) oraz opłata stała za przesył (ok 4 zł) – jeśli przyjąć, że ktoś chce zwiększyć energię zapotrzebowaną z 10 kW do np. 25 kW to zapłaci 15 x 4 + 15 x 2 = 90 zł netto miesięcznie a 1100 zł netto rocznie więcej (obecnie). Jeśli nie będzie dodatkowo jakiejś ‘dobrej zmiany’. W sytuacji kiedy przecież nie kradnie energii bo licznik wskazuje zużycie prawidłowo. Ja powiem tak…Jeśli ktoś sporadycznie przeciąża sieć np. dwa trzy wypały w miesiącu… nie wiem… Jeśli ktoś to robi na skalę przemysłową, no to pewnie nie ma wyjścia…To taka pobieżna analiza: podłączenie pieca a opłaty za energię..

Uwagi:

Piec posiada grzałki!!! To jest obciążenie rezystancyjne a nie indukcyjne!!! Tu nie ma konieczności równomiernego obciążania faz!!!
Szczególnie w przypadku pieców o mniejszych mocach obciążenia faz przy podłączeniu 3 fazowym nie muszą być równomierne i bardzo często nie są!!! Bardzo często grzałki są podłączane w ten sposób, że na jednej fazie podłączane jest jedno pole grzejne na kolejnej następne pola. Wynika to ze specyfiki sterowania piecem. Trzecia faza bardzo często jest separowana ( to znaczy wykorzystywana do zasilania i obsługi automatyki pieca aby nie narażać automatyki na tzw. bouncing czyli po polsku zakłócenia związane z drganiem styków przekaźników mocy!!!
 
Tak wygląda  trójfazowe połączenie pieca. Jest to oczywiście schemat podłączenia silnika trójfazowego z ‘gwiazdę. Ale piec podłączony jest dokładnie tak samo!!! PE- obudowa, L1,L2,L3,N – pola grzałek i automatyka.  O ile, jak powiedziałem wcześniej w silniku 3 fazowym dla obciążeń indukcyjnych wymagane są mniej więcej równe rezystancje ( a właściwie impedancje) uzwojeń U,V,W to w przypadku pieców takiej potrzeby nie ma!!!   
gwiazda

Inne artykuły:

Oczywiście, jak zwykle zapraszamy do zapoznania się z pozostałymi artykułami dostępnymi tu!

Woman Placing Clay Dish Into Electric Oven At Pottery Workshop

Spis treści :