Oświetlenie 2-przewodowe a 3-przewodowe: kompletny przewodnik dotyczący instalacji inteligentnego przełącznika

W skrócie: 2-przewodowa instalacja oświetleniowa doprowadza do łącznika ściennego wyłącznie przewód fazowy stały oraz przewód fazowy załączany. Instalacja 3-przewodowa posiada w tym miejscu dodatkowo przewód neutralny. Większość domów w Wielkiej Brytanii posiada instalację 2-przewodową, dlatego przed wyborem inteligentnego przełącznika, ściemniacza lub modułu należy sprawdzić typ okablowania, ponieważ wiele urządzeń typu smart wymaga przewodu neutralnego do stałego zasilania.

Dla kogo przeznaczony jest ten przewodnik

• Dla osób planujących montaż inteligentnego przełącznika, ściemniacza lub modułu dopuszkowego, które muszą zweryfikować zgodność posiadanej instalacji.
• Dla osób, które otworzyły puszkę łącznika lub rozetę sufitową i chcą zidentyfikować funkcje poszczególnych przewodów.
• Dla instalatorów projektujących inteligentne systemy oświetleniowe w obwodach 1-kierunkowych, schodowych lub krzyżowych.

Czym jest obwód oświetleniowy?

Obwód oświetleniowy to linia kablowa prowadzona z rozdzielnicy (skrzynki bezpiecznikowej), która zasila grupę punktów świetlnych oraz przypisane do nich łączniki. W typowym domu w Wielkiej Brytanii przypada jeden obwód na kondygnację. Każdy obwód zabezpieczony jest osobnym wyłącznikiem nadprądowym lub bezpiecznikiem, w nowoczesnych rozdzielnicach zazwyczaj o wartości 6 A.

Każdy punkt świetlny wymaga do działania dwóch elementów: przewodu fazowego doprowadzającego zasilanie oraz przewodu neutralnego zamykającego obwód. Łącznik ścienny montowany jest na przewodzie fazowym i służy do jego rozłączania lub łączenia. Ze względów bezpieczeństwa równolegle prowadzony jest przewód ochronny (uziemienie).

Okablowanie obwodów oświetleniowych

W Wielkiej Brytanii obwody oświetleniowe wykonuje się standardowo za pomocą płaskiego przewodu „twin and earth” o przekroju 1.0 mm² lub 1.5 mm², zawierającego dwie żyły izolowane oraz nieizolowaną żyłę uziemienia. Pomiędzy łącznikami schodowymi stosowany jest przewód „3 core and earth”, posiadający trzy żyły izolowane i żyłę uziemienia.

Oznaczenia w kolorze brązowym i niebieskim wprowadzono w połowie lat 2000. Instalacje wykonane przed tym okresem wykorzystują kolory czerwony i czarny; w wielu budynkach występuje układ mieszany. W przewodzie „3 core and earth” żyły mają kolor brązowy, czarny i szary (starsze przewody: czerwony, żółty i niebieski). W innych krajach stosowane są odmienne standardy kolorystyczne; przykładowo w Ameryce Północnej przewód fazowy ma zwykle kolor czarny, a neutralny – biały.

Czym jest przewód fazowy załączany?

Przewód fazowy załączany (switched live) to przewód doprowadzający zasilanie z łącznika do punktu świetlnego. Napięcie występuje w nim wyłącznie wtedy, gdy przełącznik znajduje się w pozycji włączonej. Przewód fazy stałej doprowadza zasilanie do przełącznika i znajduje się pod napięciem nieprzerwanie.

W konsekwencji pojedynczy łącznik oświetleniowy obsługuje dwa przewody fazowe: wejściowy przewód fazy stałej oraz wyjściowy przewód fazy załączanej. Żaden z nich nie jest przewodem neutralnym.

Jaki kolor ma przewód fazowy załączany?

Kwestia ta bywa źródłem częstych pomyłek. Do przełącznika prowadzony jest zazwyczaj standardowy przewód dwużyłowy (twin and earth), składający się z żyły brązowej i niebieskiej. W takim układzie żyła niebieska pełni funkcję fazy załączanej, a nie przewodu neutralnego. Zgodnie z normami powinna być oznaczona na obu końcach krótką brązową koszulką lub taśmą brązową. W starszych instalacjach występuje żyła czarna z czerwoną koszulką.

W praktyce koszulki te bywają pomijane. Nigdy nie należy zakładać, że przewód niebieski lub czarny w puszce łącznika bądź rozecie sufitowej to przewód neutralny. W łącznikach podwójnych i potrójnych żyły czarne i szare z brązowymi koszulkami również pełnią funkcję przewodów fazowych załączanych.

2-przewodowe instalacje oświetleniowe (brak przewodu neutralnego w puszce łącznika)

Jest to najczęściej spotykany układ w Wielkiej Brytanii oraz wielu krajach europejskich. Określenie „2-przewodowy” wynika z faktu, że do łącznika doprowadzone są tylko dwa przewody robocze: faza stała oraz faza załączana. Przewód ochronny jest również obecny, lecz nie bierze udziału w procesie przełączania, przez co nie jest wliczany do konfiguracji roboczej.

W większości brytyjskich domów zasilanie jest rozdzielane przelotowo w rozecie sufitowej („loop-in”). Przewody fazowe i neutralne biegną pod sufitem od punktu do punktu. Z każdej rozety jeden kabel sprowadzany jest w ścianie do łącznika i z powrotem. Przewód neutralny pozostaje przy rozecie sufitowej i nie jest doprowadzany do puszki łącznika.

Sposób podłączenia 2-przewodowego wyłącznika światła

Wyłącznik pojedynczy (jednobiegunowy) ma dwa zaciski, zazwyczaj oznaczone jako COM i L1. Stała faza dochodzi do jednego z nich, a faza sterowana do drugiego. W prostym wyłączniku jednobiegunowym kolejność podłączenia nie ma znaczenia. Żyła ochronna (uziemiająca) posiada zielono-żółtą izolację i jest podłączana do zacisku uziemiającego w puszce instalacyjnej, a w przypadku metalowej ramki wyłącznika – również do niej.

Jeśli do wyłącznika dochodzą tylko dwa przewody oraz przewód uziemiający, oznacza to instalację 2-przewodową. Jest to standardowa konfiguracja i stanowi powód, dla którego inteligentne urządzenie montowane w miejscu wyłącznika nie ma dostępu do przewodu neutralnego.

Obwody z puszkami rozgałęźnymi

W niektórych budynkach, szczególnie starszych, stosuje się puszki rozgałęźne nad sufitem zamiast połączeń przelotowych bezpośrednio w każdej oprawie sufitowej. Zasilanie, przewód wyłącznika oraz przewód do punktu świetlnego łączą się w puszce. Efekt przy wyłączniku pozostaje identyczny: obecne są stała faza i faza sterowana, brak przewodu neutralnego.

3-przewodowe układy oświetleniowe (przewód neutralny przy wyłączniku)

W układzie 3-przewodowym linia zasilająca prowadzona jest przelotowo przez wyłącznik, a nie przez sufit. Jeden przewód doprowadza fazę i przewód neutralny do puszki wyłącznika. Drugi przewód odprowadza fazę sterowaną oraz przewód neutralny do punktu świetlnego.

Przewód neutralny nie jest podłączany do standardowego wyłącznika. Obie żyły neutralne łączy się za pomocą złączki z tyłu puszki, skąd biegną dalej do lampy. Kluczowe jest to, że przewód neutralny jest dostępny przy wyłączniku na potrzeby podłączenia urządzenia inteligentnego.

Układ ten rzadziej występuje w starszych budynkach w Wielkiej Brytanii. Spotyka się go częściej w nowym budownictwie oraz modernizowanych instalacjach, ponieważ przepisy instalacyjne (BS 7671) zalecają obecnie instalatorom zapewnienie przewodu neutralnego w każdym punkcie wyłącznika z myślą o wyłącznikach elektronicznych.

Podłączanie lampy sufitowej za pomocą 2 lub 3 przewodów

Liczba przewodów przy lampie budzi równie wiele wątpliwości, co instalacja przy wyłączniku. Należy rozróżnić dwie kwestie: ile przewodów ma sama oprawa oświetleniowa oraz ile kabli wychodzi z sufitu.

Podłączanie lampy 3-przewodowej do zasilania 2-przewodowego

Jeżeli oprawa wymaga uziemienia, a kabel sufitowy je zawiera, przewód uziemiający oprawy należy połączyć z uziemieniem obwodu. Jeśli kabel sufitowy nie posiada uziemienia (co zdarza się w instalacjach oświetleniowych wykonanych przed połową lat 60. XX wieku), nie wolno stosować oprawy wymagającej uziemienia. Należy wówczas wybrać oprawę z podwójną izolacją lub zlecić modernizację instalacji wykwalifikowanemu elektrykowi.

Dwa przewody fazowe w oprawie oświetleniowej lub trzy kable w suficie

W puszce sufitowej typu loop-in znajdują się zazwyczaj trzy kable: zasilający, odejściowy do kolejnej lampy oraz kabel do wyłącznika. Oznacza to obecność kilku żył brązowych (lub czerwonych) i kilku niebieskich (lub czarnych) w jednym miejscu, przy czym żyły o tym samym kolorze mogą pełnić odmienne funkcje.

• Lampa łączy się wyłącznie z dwoma elementami: fazą przełączaną i przewodem neutralnym.
• Przewody fazowe stałe są połączone razem na zaciskach pętli i biegną dalej do kolejnego punktu oświetleniowego. Nie łączy się ich z oprawą oświetleniową. Z tego powodu w punkcie oświetleniowym można zastać „dwa przewody fazowe”.
• Jedna żyła niebieska lub czarna należy do przewodu łącznika. Jest to faza przełączana. W przypadku podłączenia jej wraz z przewodami neutralnymi podczas wymiany oprawy nastąpi wyzwolenie wyłącznika nadprądowego lub oświetlenie pozostanie stale włączone. Jest to najczęstszy błąd podczas wymiany rozety sufitowej na nową oprawę oraz powód, dla którego należy oznaczyć każdy przewód przed odłączeniem czegokolwiek.
• Punkt sufitowy z pojedynczym przewodem (dwie żyły i uziemienie) ma prostszą konstrukcję. Prowadzi wyłącznie fazę przełączaną i przewód neutralny, zazwyczaj ze względu na umieszczenie połączeń w puszce elektroinstalacyjnej lub przy łączniku.

Jak rozpoznać posiadany typ instalacji?

Należy zakładać instalację 2-przewodową, chyba że można dowieść inaczej, szczególnie w przypadku domów w Wielkiej Brytanii, w których instalacja elektryczna nie była ostatnio modernizowana.

1. Sprawdź wiek instalacjiStarsze domy w Wielkiej Brytanii są niemal zawsze wyposażone w instalację 2-przewodową. Ostatnio wzniesione budynki oraz nowo wymienione instalacje mogą posiadać przewód neutralny przy przełączniku, lecz nie jest to gwarantowane.
2. Sprawdź przewody doprowadzone do przełącznikaPo odłączeniu zasilania obwodu wykwalifikowana osoba może skontrolować wnętrze puszki montażowej. Jeden przewód, którego wszystkie żyły są podłączone do przełącznika, oznacza instalację 2-przewodową.
3. Poszukaj połączonych przewodów neutralnychDwie lub więcej niebieskich (lub czarnych) żył połączonych w złączce zaciskowej i niepodłączonych do przełącznika wskazuje na instalację 3-przewodową.
4. Uzyskaj potwierdzenieOznaczenia kolorystyczne mogą wprowadzać w błąd. Faza sterowana bez założonej koszulki izolacyjnej wygląda jak przewód neutralny. Przed zakupem należy zwrócić się do elektryka lub innej wykwalifikowanej osoby dysponującej odpowiednim sprzętem pomiarowym w celu potwierdzenia przeznaczenia poszczególnych przewodów.

Każdy przełącznik może mieć inne okablowanie. W korytarzu może występować instalacja 2-przewodowa, podczas gdy w nowo dobudowanej części budynku na tej samej kondygnacji może być zainstalowana instalacja 3-przewodowa. Z tego względu należy sprawdzić każdy punkt przewidziany do modyfikacji.

Skąd mam wiedzieć, które produkty będą współpracować z posiadanym systemem?

Każdy inteligentny przełącznik, ściemniacz i moduł wymaga ciągłego poboru niewielkiej ilości energii, aby móc odbierać polecenia, gdy oświetlenie jest wyłączone. Przewód neutralny zapewnia bezpośrednie zasilanie. W przypadku jego braku urządzenie musi pobierać znikomy prąd przez źródło światła. Z tego powodu wybór produktów dla obwodów 2-przewodowych jest bardziej ograniczony.

Karty produktów określają, czy dane urządzenie wymaga przewodu neutralnego. Należy szukać oznaczeń: „no neutral required” (bez przewodu neutralnego), „2-wire” (2-przewodowy) lub „works with or without neutral” (działa z przewodem neutralnym lub bez). Oznaczenia „neutral required” (wymagany przewód neutralny) lub „3-wire” (3-przewodowy) wskazują, że urządzenie nie będzie działać przy przełączniku w instalacji 2-przewodowej.

• Dopuszkowy moduł ściemniaczaMontowany za przełącznikiem. Wiele modeli działa z przewodem neutralnym lub bez niego.
• Dopuszkowy moduł przełącznikaSterowanie załączaniem i wyłączaniem. Większość wymaga przewodu neutralnego, niektóre nie.
• Zamienny przełącznik ściennyZastępuje cały przełącznik. Dostępny w wersjach z przewodem neutralnym i bez niego.
• BypassMontowany przy oprawie oświetleniowej, aby zapobiegać migotaniu lub świeceniu diod LED o niskim obciążeniu.

Czy można używać inteligentnego przekaźnika lub przełącznika bez przewodu neutralnego?

W niektórych przypadkach tak. Przez wiele lat odpowiedź brzmiała: nie. Przekaźnik stanowi prosty styk typu załącz/wyłącz; po jego rozwarciu prąd przestaje płynąć, przez co układ elektroniczny traci zasilanie. Ściemniacze mogły funkcjonować bez przewodu neutralnego, ponieważ nigdy nie przerywają obwodu całkowicie – przepuszczają przez źródło światła znikomy prąd, zbyt niski, aby wywołać świecenie, i wykorzystują go do własnego zasilania.

Niektóre nowsze moduły przełączników i przełączniki ścienne wykorzystują to samo rozwiązanie, dzięki czemu sterowanie załączaniem i wyłączaniem bez przewodu neutralnego jest obecnie możliwe. Podstawowe zasady są następujące:

• Z przewodem neutralnym: sprawdzi się dowolny przełącznik, przekaźnik lub ściemniacz i zazwyczaj nie trzeba martwić się o obciążenie minimalne.
• Bez przewodu neutralnego: wymagane jest urządzenie z oznaczeniem obsługi instalacji 2-przewodowych lub pracy bez przewodu neutralnego (no-neutral). Najprostszym rozwiązaniem jest często ściemniacz, a wiele modeli można ustawić w tryb prostego włączania/wyłączania, jeśli funkcja ściemniania nie jest potrzebna. Ponieważ nadal jest to ściemniacz, należy stosować ściemnialne źródła światła.
• Obciążenia inne niż oświetlenie (wentylatory, pompy, silniki, grzejniki) powinny być przełączane za pomocą przekaźnika z przewodem neutralnym.

Istnieje jeszcze jedno rozwiązanie, które może zasugerować elektryk. Przewód neutralny jest zawsze obecny przy punkcie świetlnym. Jeżeli doprowadzona jest tam również stała faza (np. w sufitowej puszce rozgałęźnej), moduł można niekiedy zamontować przy suficie w odpowiedniej obudowie zamiast pod przełącznikiem.

Migotanie i żarzenie diod LED a moduł bypass

Urządzenie pracujące bez przewodu neutralnego opiera się na niewielkim prądzie upływu przepływającym przez lampę. Tradycyjne żarówki włóknowe przepuszczały go bez widocznego efektu. Obciążenie nowoczesnych diod LED może być na tyle małe, że ten prąd upływu powoduje słabe żarzenie po wyłączeniu, migotanie lub błyski co kilka sekund. Urządzenie smart może także tracić połączenie z siecią z powodu niewystarczającego zasilania.

Każde urządzenie bez przewodu neutralnego charakteryzuje się określonym obciążeniem minimalnym. Jedna lub dwie lampy LED często nie osiągają tej wartości. Rozwiązaniem jest bypass: niewielki komponent podłączany równolegle do źródła światła, pomiędzy przewodem fazowym sterowanym a neutralnym. Zapewnia on łatwiejszą ścieżkę dla prądu podtrzymania, dzięki czemu lampy pozostają wygaszone, a urządzenie zachowuje zasilanie.

Bypass montuje się przy oprawie oświetleniowej (lub pierwszej oprawie w grupie), a nie przy przełączniku. Należy stosować bypass zalecany dla danego ściemniacza lub przełącznika oraz sprawdzić minimalne obciążenie podane na karcie produktu.

Przełączanie schodowe i krzyżowe

Układ schodowy umożliwia sterowanie jednym punktem świetlnym za pomocą dwóch przełączników, na przykład na dole i na górze schodów. Każdy przełącznik posiada trzy zaciski: COM, L1 i L2. W standardowym układzie stosowanym w Wielkiej Brytanii przewód 3-żyłowy z żyłą ochronną łączy ze sobą odpowiednie zaciski obu przełączników. Jest to „połączenie 3-przewodowe” między przełącznikami schodowymi.

Układ krzyżowy wprowadza trzeci (lub czwarty) przełącznik pośrodku, co sprawdza się w przypadku długich korytarzy lub pomieszczeń z trzema wejściami. Przełącznik krzyżowy ma cztery zaciski i jest wpięty w linie łączące dwa przełączniki schodowe. Każde przełączenie zmienia konfigurację połączeń.

W niektórych instalacjach stosowane są inne rozwiązania: dwużyłowe połączenie między przełącznikami z fazą na jednym końcu i fazą sterowaną na drugim bądź zbieganie się wszystkich przewodów w puszce połączeniowej pod sufitem. Rezultat działania jest identyczny, jednak układ przewodów w poszczególnych przełącznikach się różni, dlatego przed wyborem urządzenia smart należy zidentyfikować dany obwód.

Montaż sterowania smart w obwodzie schodowym

Do każdego punktu oświetleniowego potrzebne jest tylko jedno urządzenie smart, bez względu na liczbę przełączników sterujących obwodem.

W instalacji bez przewodu neutralnego obowiązują te same zasady, co w przypadku pojedynczego łącznika: należy użyć urządzenia typu no-neutral, uwzględnić obciążenie minimalne oraz dodać bypass w przypadku nieprawidłowej pracy źródeł światła LED.

Wykorzystanie istniejących łączników z modułem

Moduł dopuszkowy posiada wejście sterujące, dzięki czemu dotychczasowy łącznik ścienny zachowuje swoją funkcjonalność. Większość modułów obsługuje dwa rodzaje łączników, konfigurowane w parametrach urządzenia:

• Łączniki kołyskowe bistabilne (standardowy łącznik pozostający w pozycji górnej lub dolnej). Odpowiednie do prostego załączania i wyłączania. W przypadku modułu ściemniacza każde przełączenie załącza oświetlenie z ostatnio ustawionym poziomem jasności lub je wyłącza.
• Łączniki monostabilne (zwane również przyciskami dzwonkowymi lub chwilowymi, odbijające po naciśnięciu). Optymalne do ściemniania: krótkie naciśnięcie załącza lub wyłącza oświetlenie, przytrzymanie reguluje poziom jasności w górę lub w dół.
• Łączniki monostabilne z pozycją centralną wyłączoną (góra/dół ze spoczynkową pozycją pośrodku) stosowane są w wybranych ściemniaczach oraz sterownikach rolet. Nie każdy moduł zapewnia ich pełną obsługę.

Do wejścia sterującego modułu nie należy podłączać dwóch elementów: tradycyjnych ściemniaczy obrotowych lub przyciskowych, które kolidują z wbudowanym układem ściemniającym modułu, oraz łączników elektronicznych lub dotykowych z podświetleniem sygnalizacyjnym, których większość modułów nie jest w stanie zasilić. Więcej informacji na temat wyboru pomiędzy modułami, łącznikami ściennymi a źródłami światła znajduje się w artykule Inteligentne łączniki oświetlenia, ściemniacze i moduły.

Planowanie instalacji inteligentnego oświetlenia

1. Weryfikacja każdego punktu łącznikaOkreślić typ obwodu: 1-kierunkowy, schodowy lub krzyżowy, liczbę klawiszy oraz obecność przewodu neutralnego.
2. Weryfikacja obciążeniaZsumować moc źródeł światła w każdym obwodzie i sprawdzić, czy lampy LED są przystosowane do ściemniania.
3. Weryfikacja przestrzeni montażowejModuły wymagają odpowiedniej przestrzeni w puszce za łącznikiem. Płytkie puszki podtynkowe standardu UK (16 mm lub 25 mm) są często zbyt ciasne. Standardowym rozwiązaniem jest zastosowanie puszki o głębokości 35 mm lub 47 mm.
4. Wybór urządzenia i kontroleraDobrać moduł lub łącznik dopasowany do schematu okablowania, a następnie zweryfikować jego kompatybilność z centralą.

Inteligentne moduły współpracują ze wszystkimi wiodącymi kontrolerami: Hubitat, Homey Pro, Home Assistant, Aeotec Smart Home Hub (SmartThings) oraz Fibaro Home Center. Zakres wsparcia różni się w zależności od urządzenia – szczegółowe informacje znajdują się w artykułach Czy urządzenie współpracuje z moim systemem? oraz Wybór kontrolera inteligentnego domu.

Wskazówki dotyczące okablowania dla poszczególnych typów obwodów

Niniejsze wytyczne aplikacyjne przedstawiają przykłady zastosowania dopuszkowego modułu ściemniacza w powszechnie stosowanych typach obwodów UK, z wykorzystaniem łączników bistabilnych oraz monostabilnych. Przedstawione zasady mają zastosowanie do większości modułów, jednak należy zawsze postępować zgodnie ze schematem połączeń zawartym w instrukcji obsługi konkretnego urządzenia.

Wskazówki dotyczące montażu modułu w puszce podtynkowej znajdują się w sekcji fizyczna instalacja ściemniacza lub modułu przekaźnikowego.

Czy potrzebuję elektryka?

Wszystkie prace elektryczne w gospodarstwie domowym muszą być bezpieczne i zgodne z przepisami instalacyjnymi, niezależnie od tego, kto je wykonuje. W Anglii i Walii do całości takich prac zastosowanie ma Part P przepisów budowlanych (Building Regulations). Niektóre zadania wymagają również zgłoszenia do nadzoru budowlanego (building control) lub wykonania przez uprawnionego elektryka. W Anglii dotyczy to nowego obwodu, wymiany rozdzielnicy (consumer unit) oraz prac instalacyjnych lub modyfikacji w pobliżu wanny bądź prysznica, a także w pomieszczeniach z basenem lub sauną. Walia stosuje szerszy zakres wymogów, obejmujący m.in. rozbudowę obwodu w kuchni lub na zewnątrz. Szkocja i Irlandia Północna posiadają odrębne przepisy.

Wymiana łącznika lub dodanie modułu do istniejącego obwodu zazwyczaj nie wymaga zgłoszenia w Anglii. W Walii należy uprzednio sprawdzić, czy prace są prowadzone w kuchni lub na zewnątrz. W każdym przypadku instalacja musi zostać przeprowadzona profesjonalnie i sprawdzona pod kątem poprawności działania. W przypadku braku pewności co do bezpiecznej identyfikacji fazy stałej, fazy załączanej (sterowanej) oraz przewodu neutralnego, zadanie to należy powierzyć wykwalifikowanemu elektrykowi.

Wymagane elementy

• Dopuszkowe moduły ściemniaczy oraz moduły łączników
• Inteligentne łączniki i ściemniacze ścienne
• Bateryjne kontrolery ścienne do dodatkowych punktów sterowania
• Akcesoria, w tym moduły bypass