í é Moderní elektrické instalace v domácnosti v domácnosti

INVESTICE DO ROZVOJJE VZDĚLÁVÁNÍÍ
é instalace
Moderníí elektrické
v domácnosti
aneb
Od pantáty vedou dráty do žárovky nade vraty…
Přednáška v rámci projektu IET1
Mil l St
i b
Miloslav
Steinbauer
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
1
OSNOVA PŘEDNÁŠKY
Historické
é okénko
é
do vývoje
ý
elektrotechniky
 Elektrifikace českých zemí
 Bezpečné elektrické instalace
 Inteligentní instalační systémy
 Instalace a multimédia

2
É OKÉNKO
É
Ý
HISTORICKÉ
DO VÝVOJE
ELEKTROTECHNIKY
ELEKTROTECHNIKA



Začátek
Z
čát k lze
l ztotožnit
t t ž it s objevem
bj
prvního
íh
použitelného zdroje stálého elektrického proudu
- Voltova článku (1800)
Již během 1. poloviny 19. století byla
prozkoumána většina elektrických vlastností
látek za normálních podmínek, byly objeveny
zákony platící v elektrických obvodech a
nalezena souvislost elektřiny a magnetismu.
Nejvýznamnější jména té doby jsou např.
Al
Alessandro
d Volta,
V l André
A d é Marie
M i Ampere,
A
Georg
G
Simon Ohm, Hans Christian Oersted, Michael
Faraday Gustav Robert Kirchhoff.
Faraday,
Kirchhoff
Alessandro Volta
4
ELEKTROTECHNIKA

Průkopnické
P
ůk
i ké období
bd bí bylo
b l v roce 1865 završeno
š
Dynamickou teorií elektromagnetického pole,
ve které James Clerk Maxwell pouhými čtyřmi
rovnicemi (a třemi materiálovými) vyjádřil vše
podstatné z dosavadních objevů a zároveň
jako důsledek svých rovnic předpověděl další,
dosud neznámé elektromagnetické jevy.
James Clerk Maxwell
5
ELEKTROTECHNIKA


Období
Obd
bí 2.
2 poloviny
l i 19
19. století
t l tí bylo
b l ve
znamení technických aplikací elektřiny,
vynálezů různých elektrických spotřebičů
(generátor, oblouková lampa, žárovka,
elektromotor, telefon) a jejich zavádění do
výroby a domácností.
K slavným fyzikům a vynálezcům té doby lze
řadit jména jako Heinrich Hertz, William
Thomson lord Kelvin, Thomas Alva Edison,
Werner von Siemens,
Siemens Nikola Tesla
Tesla,
Alexander Graham Bell, František Křižík.
Thomas Alva Edison
6
ELEKTROTECHNIKA



Třetí
Tř
tí období
bd bí bylo
b l odstartováno
d t t á objevem
bj
elektronu v roce 1897 J. J. Thomsonem. To
vyvrátilo dosavadní představy o elektrickém
fluidu uvnitř látek a umožnilo spolehlivě
vysvětlit podstatu většiny elektrických jevů.
Dalšími kroky vpřed byly Planckova kvantová
teorie, Einsteinova teorie relativity a objevy
dalších subatomárních částic - protonu v roce
1911 a neutronu v roce 1932.
V elekrotechnice
l k
h i se novou součástkou
čá k stala
l
vakuová elektronka, umožňující vysílání a
příjem rozhlasu.
rozhlasu
Lee De Forest
7
ELEKTROTECHNIKA



Po celou
P
l prvníí polovinu
l i 20
20. století
t l tí byla
b l
charakteristická masová elektrifikace
obcí a stavba elektráren.
elektráren
Ve 2. polovině 20. století se
nejdůležitějším objevem stal
tranzistorový jev v roce 1947, který
uskutečnili John Bardeen, William
Brattain a William Shockley.
Po zvládnutí technologie výroby
příměsových
ří ě ý h polovodičů
l dičů se tranzistor
i
stal základem elektronických obvodů
používaných prakticky ve všech běžných
elektronických přístrojích
Replika prvního tranzistoru
8
Č
Ý ZEMÍÍ
ELEKTRIFIKACE ČESKÝCH
ELEKTRIFIKACE



Vlastníí začátky
Vl
čá k vzniku
ik elektrizačních
l k i č í h soustav spadají
d jí
do poloviny 19. století
Zpočátku se elektrická energie přenášela
stejnosměrným proudem. Zásadní překážka byla
v nemožnosti výroby a přenosu větších výkonů
Střídavýý p
proud a možnost jjeho výroby
ý y byl
y znám jjiž
kolem roku 1870. Teprve však pozdější objevy
synchronního
y
alternátoru,, trojfázové
j
soustavy,
y,
transformátoru a Teslova objevu asynchronního
motoru,, znamenalyy zásadní změnu v rozvojij
všeobecné elektrizace střídavým proudem.
10
ELEKTRIFIKACE




Prvníí využití
P
ži í elektřiny
l k ři b
bylo
l pro svícení
í
í
(obloukové lampy, žárovky)
Motory na DC proud byly drahé a málo spolehlivé
Zavedení 3f AC soustavyy byl
y umožněn dálkovýý přenos
p
elektřiny a nastal rozmach elektrifikace
Na počátku 20.
20 století nastal boom elektrických
spotřebičů
11
ELEKTRICKÉ SPOTŘEBIČE












1905 – žehlička
1905 – Vánoční svíčky
1909 – vysavač
1911 – toustovač
1921 – lednička
1925 – mixér
1927 – kotoučová pila
1935 – fén
1937 – pračka
1939 – TV
1947 – klimatizace
1967 – mikrovlnná trouba







1975 – videorekordér
1978 – PC
1982 – CD
1984 – telefonní záznamník
1997 – DVD
1999 – plazmová TV
2002 – wi-fi router
12
NIKOLA TESLA (1856-1943)
(1856 1943)
Nejprve pracoval v Paříži
Nejprve pracoval v Paříži
v Edisonových továrnách
 Asynchronní motor
h
í

 1882 idea
 1888 patent
1886 zakládá Tesla Electric Co.
1886
zakládá Tesla Electric Co
 Spolupráce s G. Westinghousem

Volba kmitočtu:
125 Hz, 133 Hz
25, 30 Hz
60 (50) Hz
 Vítězství koncepce střídavého proudu
 1891 1891 –
vodní elektrárna Niagara (2× 3725 kW)
vodní elektrárna Niagara (2×
3725 kW)
13
ELEKTRIFIKACE ČESKÝCH ZEMÍ



14.11.1882
14
11 1882 b
bylo
l uvedeno
d
d
do provozu
Městské divadlo v Brně - 1. plně
elektrifikované divadlo v Evropě
Elektrifikaci Městského divadla provedla
pařížská Societé electrique, na projekt a
jeho realizaci dohlížel Edisonův asistent
Francis Jehl
Instalováno celkem 1920 žárovek, z toho
960 na jevišti, 140 v hledišti a 820
v dalších
d lší h prostorách
á hb
budovy
d
.P
Prostranstvíí
před divadlem osvětlovalo 5 obloukových
lamp.
lamp
14
ELEKTRIFIKACE ČESKÝCH ZEMÍ



Napájení divadla zajišťovala samostatná
parní elektrárna na Offermannově, dnešní
Vlhké ulici, asi 300 m vzdálená.
Vedení pomocí Edisonových kabelů
(měděné vodiče izolované slámou a
uložené v trubce zalité asfaltem)
Vnitřní vedení bylo opředenými vodiči,
jiště é olověnými
jištěné
l ě ý i „pojistkami“
ji tk i“
15
ELEKTRIFIKACE ČESKÝCH ZEMÍ




1882 osvětlili
ě lili obloukové
bl k é llampy
Františka Křižíka Staroměstskou radnici v Praze
Další rozvoj městského osvětlení
První městskou elektrárnu p
postavilo v roce 1889
město Praha – Žižkov
První větší elektrárnou produkující střídavý proud byla
roku 1900 pražská elektrárna v Holešovicích
16
ELEKTRIFIKACE ČESKÝCH ZEMÍ





1919 – 22.6.
22 6 přijat
řij t zákon
ák o všeobecné
š b
é elektrizaci.
l kt i i Při vzniku
ik
republiky mělo přístup k elektřině 34 % obyvatel (na Slovensku
pouze 2 %),
%) ale pouze 10 % měst a obcí
obcí.
1920 - výnosem ministra veřejných prací zavedena třífázová
soustava 50 Hz a napětí pro místní sítě 3 x 380/220 V a
dálkové 100 kV
1926 - dostavěna p
první velká elektrárna v českých
ý zemích Ervěnice s výkonem 70 MW
1948 - první přečerpávací elektrárna ve Štěchovicích
1955 - elektrifikováno celé území českých zemí (poslední
elektrifikovanou obcí na území České republiky byla Hrčava,
okres Frýdek-Místek)
ý
í
17
Č É ELEKTRICKÉ
É INSTALACE
BEZPEČNÉ
BEZPEČNÁ ELEKTROINSTALACE

Musíí chránit
á před:
ř
 úrazem
elektrickým
ý p
proudem
 před vznikem požáru
 před poškozením připojených zařízení
(nadproudem, přepětím)
 před
ř d zničením
ič í sebe
b sama
19
ZNAČENÍ VODIČŮ BARVAMI
Střídavý rozvod
Stejnosměrný rozvod
Vodič, žíla kabelu Poznávací barva L
Fá ý b k j í
Fázový nebo krajní
č á h ědá b š dá
černá, hnědá nebo šedá N Nulový (střední) světlemodrá PE Ochranný zelená / žlutá PEN
PEN Vodič PEN
Vodič PEN
zelená / žlutá (+ světlemodrá) žlutá (+ světlemodrá)
Vodič, přípojnice Poznávací barva L+ Kladný pól tmavě červená L‐ Záporný pól tmavě modrá M Vodič ze středu světle modrá PE, PEM Ochranný zelená/žlutá 20
OCHRANNÉ PŘÍSTROJE - POJISTKA


Umělé nejslabší místo elektrického obvodu
Vypnutím je zničena a musí se vyměnit
Jmenovitá
hodnota
barva
2A
růžová
4A
hnědá
6A
zelená
10 A
červená
16 A
šedá
20 A
modrá
25 A
žlutá
35 A
černá
50 A
bílá
63 A
měděná
80 A
stříbrná
100 A
červená
125 A
žlutá
21
OCHRANNÉ PŘÍSTROJE - JISTIČ


Po vypnutí
yp
lze opět
p zapnout
p
Obsahuje nadproudovou a zkratovou spoušť
22
OCHRANNÉ PŘÍSTROJE - PROUDOVÝ CHRÁNIČ



Nechrání p
před nadproudy
p
y
Vypíná při překročení velikosti rozdílového proudu I
Chráničem prochází všechny pracovní vodiče (fázové a
nulový),
ý ochrannýý vodičč musíí vést
é mimo
PE
Poruchový
( díl ý)
(rozdílový)
proud
L1 L2 L3 N
i = iL1+iL2+iL3+iN
i
Součtový proudový transformátor
Vypínací proud
Vypínací
kontakty
Spotřebič
Spoušť
šť
23
POUŽITÍ PROUDOVÝCH CHRÁNIČŮ


Hlavníí chránič
Hl
h á ič 300 mA
A – ochrana
h
před
ř d požárem
žá
vlivem unikajících proudů
Další chrániče 30 mA jako doplňková ochrana před
přímým dotykem pro skupiny spotřebičů a zásuvek,
nezpožděné nebo (G)
24
TYPICKÉ PORUCHY V SÍTI NN
25
ŠKODY ZPŮSOBENÉ PŘEPĚTÍM
26
ŠKODY ZPŮSOBENÉ BLESKEM
27
VÝVOJ ELEKTROMAGNETICKÉ KOMPATIBILITY
28
ZÓNY BLESKOVÉ OCHRANY
Označení zóny
Charakteristika
0A
Oblast mimo budovu. Mohou nastat přímé údery blesku.
0B
Chráněno před přímým úderem blesku
1
Uvnitř budovy. Pouze dílčí bleskové proudy, tekoucí např. svody
nebo vedením vyrovnání potenciálu, mají omezenou energii.
Elektromagnetické pole je tlumeno stíněním 1.
2
Uvnitř budovy. Dílčí bleskové proudy jsou omezeny zónou 1.
Elektromagnetické pole je dále tlumeno stíněním 2.
2
3
Oblast uvnitř budovy (např. kovová pouzdra přístrojů).
Prakticky žádná přepětí a žádné rušivé elektromagnetické pole
29
OCHRANA PŘED BLESKEM A PŘEPĚTÍM
30
OCHRANA PŘED BLESKEM A PŘEPĚTÍM
Třída požadavků
typ I (B)
(svodič bleskových
proudů, tzv. hrubá
ochrana)
typ II (C)
(svodič přepětí,
tzv. střední ochrana)
typ III (D)
(přepěťová ochrana,
tzv. jemná ochrana)
Funkce
Ochranné zařízení
pro vyrovnání
á í potenciálů
t iálů
v ochraně před účinky
blesků při přímých nebo
blízkých úderech.
Ochranné zařízení proti
ř ětí vzniklých
iklý h
přepětí
následkem vzdálených
úderů blesku nebo při
spínání.
Zařízení k přepěťové
ochraně koncových
spotřebičů, zapojených
zpravidla do zásuvek.
Rozhraní
ZBO
0→1
Maximální
ochranná
úroveň
4 kV
Impulsní
proud
svodiče
50 kA
Schopnost
absorpce
energie
až 60 J
10 kA
až 1800 J
1 kA
1J
(kat. přepětí III)
1→2
2,5 kV
(kat. přepětí II)
2→3
1,5 kV
(kat. přepětí I)
31
Ý
Á Í ELEKTROINSTALACE
VÝVOJ
DOMÁCÍ
VÝVOJ DOMÁCÍCH INSTALACÍ

Za sto let se od počátku
čá
se v instalacích
í mnoho
nezměnilo
 Klasické
žárovky jsou vytlačovány úspornými
zářivkami.
 U vypínačů se sice změnil design, ale funkce je
stále stejná (klasický,
(klasický schodišťový,
schodišťový křížový,
křížový tlačítko).
tlačítko)
 Také u zásuvek se mění pouze design, i když jsou i
vícenásobné s krytem,
vícenásobné,
krytem clonami,
clonami chráničem…
chráničem
 Pojistky v rozvaděčích nahradily jističe.
33
VÝVOJ DOMÁCÍCH INSTALACÍ

Ve druhé
é polovině
ě 20. stoletíí se začaly
č v
domácích instalacích uplatňovat automatizační
prvky
 časové
spínače
 spínací hodiny, HDO
 schodišťové
h dišť é automaty
 hlídače hladin
 instalační relé
 přednostní relé
34
KONVENČNÍ INSTALACE

Konvenční
č í elektroinstalace je složena
ž
z různých
ů ý
samostatných systémů (ovládání osvětlení, ovládání
vytápění, ovládání rolet)

Zapojení v klasické elektroinstalaci je pevné, změny
znamenají další náklady (sekání a vrtání do zdí)

Problémem
P
blé
může
ůž být propojení
j í různých
ů ý h systémů
té ů
(např. rozsvítit světlo při spuštění rolet či realizace
centrálních funkcí)
35
VÝVOJ DOMÁCÍCH INSTALACÍ



Ke k
K
koncii 20
20. století
l í se d
domy začínají
čí jí vybavovat
b
stále
ál
více datovými systémy (EZS, EPS, digitální TV/R,
I
Internet)
)
Požadavky na vzájemné propojení těchto systémů s
klasickou instalací a na nové sofistikovanější funkce
daly vzniknout tzv. inteligentní budovy
Opustila se klasická koncepce silové instalace, vznikly
systémy
y
y ovládané datovou sběrnicí,, které se dále
integrovaly s jinými datovými systémy
36
Č Í SYSTÉMY
É
INTELIGENTNÍÍ INSTALAČNÍ
INTELIGENTNÍ INSTALACE


Komfortní
f
í ovládání:
á á í

stmívací funkce,

ovládání prostřednictvím dotykového displeje, IR ovladačem,
mobilem nebo přes internet, hlasem,

regulace teploty podle předem nastavených programů
individuálně podle místností.
Automatizace:

funkce se provádí automaticky na základě určené veličiny,
veličiny

lze vykonávat několik funkcí na základě jednoho povelu či
události,
události

příchodové/odchodové (centrální funkce).
38
INTELIGENTNÍ INSTALACE


Bezpečnost:
č

EZS s rozšířenými funkcemi je součástí systému, s možností
zasílání SMS či připojení na PCO,

ochrana domu při špatném počasí,

Dotykové části senzorů jsou napájeny bezpečným napětím
24 VDC.
Regulace:

regulací vytápění lze dosáhnout až 30% úspor,
úspor

regulací osvětlení lze dosáhnout až 10% úspor,

závislé
á i lé spínání
í á í ((např.
ř při
ři soumraku,
k nastavené
t
é tteplotě),
l tě)

blokování vybraných spotřebičů při vysokém tarifu.
39
INTELIGENTNÍ INSTALACE

Flexibilita

instalaci lze připravit univerzálně, dvoudrátová sběrnicová
instalace (rozvod po celém domě),

jednotky lze poté připojit na tuto sběrnici kdekoliv,

programování aplikace přes počítač,


jjednotkyy lze kdykoliv
y
postupně
p
p doplňovat,
p
,
jednotky lze zaměnit (silnější výstup, větší počet i/o),
40
INTELIGENTNÍ DOMÁCÍ INSTALACE
XComfort
 INELS
 EIB
 KNX
…

41
SYSTÉM INELS

INELS® je
j systém
é iinteligentní
li
í elektroinstalace
l k i
l
určený
č ý
zejména pro:





spínání,stmívání,
regulaci a měření,
sledování stavů v objektech.
Výměna informací se uskutečňuje prostřednictvím
instalační sběrnice CIB, která zajišťuje napájení i
přenos zpráv
Na sběrnici se připojují aktory (výkonové členy) a
senzoryy
42
SYSTÉM INELS
43
SYSTÉM INELS
44
SYSTÉM INELS
45
PROGRAMOVÁNÍ
Časový program vytápění
Vizualizace INELS
46
VIZUALIZACE
Základní html rozhraní
SCADA/HMI rozhraní
h í
47
PRAKTICKÁ UKÁZKA INELS
48
INELS – START KIT
Kit osvětlení - žárovky
Kit osvětlení - zářivky
49
INELS – START KIT
Kit osvětlení - vytápění
50
VZÁJEMNÉ PROPOJENÍ FUNKCÍ
51
É
INSTALACE A MULTIMÉDIA
MULTIMEDIÁLNÍ SYSTÉM
53
MULTIMEDIÁLNÍ SYSTÉM
54
MULTIMEDIÁLNÍ SYSTÉM – DOTYKOVÝ PANEL
55
INVESTICE DO ROZVOJJE VZDĚLÁVÁNÍÍ
Konec
Tel.: 541 149 511
Fax: 541 149 512
e-mail: [email protected]
http://www.utee.feec.vutbr.cz
56