Ten sam dom jednorodzinny 120 m² co w poradnikach uziemienia i bilansu mocy. Na działce jest studnia z pompą głębinową 1,1 kW, 230 V (silnik kondensatorowy, prąd znamionowy 8 A, cosφ ≈ 0,9). Studnia stoi 80 m od rozdzielnicy. Objaw zgłaszany przez właściciela: „pompa czasem nie rusza i buczy, a czasem wybija bezpiecznik”. Napięcie w gniazdku obok studni bez obciążenia: 230 V — „więc z zasilaniem wszystko w porządku”. Sprawdźmy, czy na pewno.
Krok 1 — model obwodu: silnik to impedancja, nie rezystor
Silnik w pracy zastępujemy szeregowym obwodem RL: Z = U / I = 230 / 8 = 28,75 Ω przy cosφ = 0,9 → R = 25,9 Ω, XL = 12,5 Ω. Podczas rozruchu prąd jest ok. 5 razy większy (40 A), a cosφ spada do ok. 0,65 → Z = 5,75 Ω, R = 3,7 Ω, XL = 4,4 Ω. Do tego dochodzą: impedancja sieci do rozdzielnicy domu (na wsi przy długiej linii nn przyjmijmy 0,35 Ω) i rezystancja przewodu tam i z powrotem: Rprzew = 2 · L · ρ / S.
Krok 2 — napięcie na zaciskach silnika (rachunek na wskazach)
Prąd liczymy z całkowitej impedancji: I = U / |Zsieci + Rprzew + Zsilnika|, a napięcie na silniku: Us = I · |Zsilnika|. Wyniki dla trzech przekrojów:
| Przewód 80 m | Rprzew | Praca: Us | Rozruch: I | Rozruch: Us | Moment rozruchowy |
| 3 × 1,5 mm² | 1,87 Ω | 215 V (−6,5%) | 31,1 A | 179 V (−22%) | 61% |
| 3 × 2,5 mm² | 1,12 Ω | 220 V (−4,4%) | 33,8 A | 195 V (−15%) | 72% |
| 3 × 4 mm² | 0,70 Ω | 223 V (−3,2%) | 35,5 A | 204 V (−11%) | 79% |
Moment silnika indukcyjnego rośnie z kwadratem napięcia: przy 179 V to (179/230)² = 61% momentu rozruchowego. Pompa głębinowa rusza pod pełnym słupem wody, więc przy 1,5 mm² po prostu nie daje rady — buczy, prąd utrzymuje się na poziomie rozruchowym i po kilku sekundach zadziała zabezpieczenie (albo zabezpieczenie termiczne w silniku). Pomiar „bez obciążenia” pokazał 230 V, bo bez prądu na przewodzie nie ma spadku napięcia.
Ciekawostka dla dociekliwych: gdyby liczyć „po prostu” U − I · R, dla 1,5 mm² przy rozruchu wyszłoby 161 V zamiast 179 V. Różnica wynika z przesunięcia fazowego — spadek na rezystancji przewodu i napięcie na indukcyjności silnika nie dodają się arytmetycznie, tylko wektorowo. Kalkulator powyżej liczy właśnie w ten sposób.
Krok 3 — dlaczego wybijał bezpiecznik B10?
Wyzwalacz elektromagnetyczny charakterystyki B zadziała między 3 a 5 · In, czyli dla B10 przy 30–50 A. Prąd rozruchu 31–35 A trafia dokładnie w ten przedział — raz wyłącznik wytrzyma, raz nie. Dla silników z ciężkim rozruchem stosuje się charakterystykę C (5–10 · In): C10 zadziała natychmiastowo dopiero powyżej 50–100 A.
Krok 4 — warunek samoczynnego wyłączenia dla C10
Zmiana na C podnosi wymagany prąd zwarciowy: Ia = 10 · 10 = 100 A. Impedancja pętli: Zs = 0,35 + Rprzew.
- 1,5 mm²: Zs = 2,22 Ω → Ik = 104 A — ledwo powyżej 100 A, bez zapasu na nagrzanie przewodu i niedokładność danych sieci ✗
- 2,5 mm²: Zs = 1,47 Ω → Ik = 156 A ✓
- 4 mm²: Zs = 1,05 Ω → Ik = 219 A ✓
Rozwiązanie: przewód min. 2,5 mm² (przy dłuższych trasach lub głębszych studniach — 4 mm²), wyłącznik C10, RCD 30 mA (obwód zewnętrzny, pompa w wodzie). Kabel w studni — przeznaczony do pracy w wodzie pitnej, łączony mufą termokurczliwą lub żywiczną, nie taśmą.
Krok 5 — weryfikacja pomiarem
Pomiar napięcia ma sens tylko pod obciążeniem: miernikiem z funkcją rejestracji minimum (MIN/MAX) albo rejestratorem na zaciskach w skrzynce sterowniczej pompy w momencie startu. Uzupełnieniem jest pomiar impedancji pętli w gnieździe lub skrzynce przy studni — od razu pokazuje, czy obliczona wartość 1,47 Ω zgadza się z rzeczywistością.
🔧 Z praktyki pomiarowej
Przy pompach i sprężarkach na końcu długich obwodów zawsze mierzę napięcie podczas rozruchu, nie przed nim. Typowa historia: pompa działała latami, aż sąsiedzi dołożyli pompy ciepła i ładowarki — impedancja sieci wzrosła, napięcie w szczycie spadło o kilka woltów i silnik na granicy przestał startować. Drugi częsty winowajca to wyschnięty kondensator rozruchowy w skrzynce sterowniczej — objaw identyczny (buczenie, brak startu), ale napięcie podczas próby startu jest wtedy prawidłowe. Rejestracja napięcia w momencie startu rozróżnia te dwie przyczyny w minutę, a sam kondensator sprawdzam miernikiem pojemności — spadek o ponad 10% względem wartości z obudowy kwalifikuje go do wymiany.
Impedancję silnika w pracy i przy rozruchu wpiszesz w kalkulatorze powyżej jako obwód szeregowy RL — dostaniesz prąd, moc czynną, bierną i diagram wskazowy. Przekrój dla długiego obwodu sprawdzisz w kalkulatorze doboru przewodów, a warunek wyłączenia — w kalkulatorze prądu zwarciowego. Szerzej o spadkach napięcia: Spadek napięcia — dlaczego to ważne i jak go minimalizować.