Automatiserte anlegg 2 [2] 8200416305 [PDF]

Zitiervorschau

Helge Strømme

Automatiserte anlegg 2 Bokmål

~ i >aria

J6potbit>lioteket

Universitetsforlaget

© UNIVERSITETSFORLAGET AS 1995

ISBN 82-00-41630-5

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter april 1995 til bruk i den videregående skole.

Spørsmål om denne boka kan rettes til: Universitetsforlaget Postboks 2959 Tøyen 0608 Oslo 6

Tegning: Flemming Jacobsen Omslag: Tor Berglie Trykk: PDC Printing Data Center as, Aurskog 1995

Forord Automatiserte anlegg 2 dekker målene i læreplanen for faget automatiserte anlegg i videregående kurs 1 elektro. Boka forut­ setter at du har vært igjennom grunnkurspensum i elektro og hus­ ker en del av dette. Noen ganger repeterer vi grunnkursemnene i denne boka. Andre ganger går vi direkte inn i stoffet. Det er der­ for en fordel å beholde flest mulig av bøkene fra grunnkurset til å slå opp i. Den teknologiske utviklingen i elektrofaget går svært raskt, og mange fabrikanter benytter ulike metoder for løsning av en del styringsoppgaver. Av denne grunn bør du som elev ha tilgang til katalogmateriell, brosjyrer og datablader fra flest mulige leveran­ dører, slik at du kan slå opp for å skaffe deg opplysninger ut-over det som er nevnt i boka. Slik egenaktivitet for å tilegne seg kunn­ skap er helt i tråd med intensjonene i læreplanen. En del av opp­ gavene forutsetter at du har tilgang til slike kataloger og databla­ der. Det kunne vært skrevet egne bøker (og er det delvis) om emnene i hvert kapittel av denne boka. Det beste er om skolen har et bibliotek der hver enkelt elev kan finne litteratur ut fra sine interesser.

Ifølge læreplanen skal informasjonsteknologi («datalære») inte­ greres i alle fag. Informasjonsteknologi er et nyttig hjelpemiddel for elektrobransjen, der det brukes blant annet ved tegning, pro­ sjektering, simulering, styring og regulering. Det meste av det grunnleggende pensumet kan du lære uten bruk av edb. Hvert kapittel avsluttes med kontrollspørsmål, oppgaver og øvel­ ser. Kontrolloppgavene er laget for at du skal kunne kontrollere deg selv og se om du har fått med deg den viktigste teorien. Oppgavene er litt mer omfattende, og de er tenkt løst med alle hjelpemidler. Noen av oppgavene kan løses som gruppeoppga­ ver, og de kan dessuten danne grunnlag for prosjektoppgaver. Det kan være lurt å utføre øvelsene før du begynner å løse de teo­ retiske oppgavene.

3

Undervisningen kan gjeme legges opp i en annen rekkefølge enn kapittelinndelingen i boka. Lokale forhold må avgjøre dette. Det er en vanlig oppfatning at minst halve tiden bør brukes til prak­ tiske øvelser.

Emnene pneumatikk og ventilasjonsanlegg er ikke nevnt spesielt i læreplanen, men er likevel tatt med for at elevene skal lære generelt om elektriske styringer. Noen steder er det tatt med opplysninger i en ramme. Disse opp­ lysningene er ikke tenkt som en del av det faglige stoffet, men er tatt med for å sette stoffet inn i et historisk og allment perspektiv. Denne boka er gitt ut med forfatterstøtte fra Norsk faglitterær forfatter- og oversetterforening.

En del av figurene er hentet fra kataloger fra elektroleverandører, som Siemens, Telemecanique, Mitsubishi, ABB og Alcatel.

Forlag og forfatter setter pris på tilbakemelding fra lærere og ele­ ver, slik at senere utgaver av boka kan bli enda bedre.

Skien, februar 1995

4

Helge Strømme

Innhold 1 Helse, miljø og sikkerhet 9 Innledning 10 Elektrisitet og helse 10 Arbeidsmiljøloven 10 Helse og arbeidsmiljø 11 Ulykker og arbeidsmiljø 12 Sikkert verktøy og sikre maskiner 13 Sikkerhetsforskrifter for lavspenningsanlegg (SL) 13 Forskrifter for elektriske anlegg (FEB) 14 Kontrollspørsmål 17 Oppgaver 18

2 Likeretting 19 Innledning 20 Enfaset likeretting 20 Diode 22 Brulikeretter 24 Tyristor 24 Spenningsdobling 26 Trefaset likeretting 27 Forenklet tegning 29 Store strømmer 29 Glatting og stabilisering 30 Kontrollspørsmål 31 Oppgaver 31 Øvelser 31 3 Likestrømsmotorer 35 Innledning 36 Virkemåte 36 Motortyper 37

Shuntmotor 38 Seriemotor 38 Kompoundmotor 38 Start og drift av motorer 38 Start av motoren 38 Regulering av hastigheten 40 Motorens dreieretning 40 Kontrollspørsmål 41 Oppgaver 41 Øvelser 42 4 Vekselstrømsmotorer 43 Innledning 44 Enfasede og trefasede motorer 44 Synkrone og asynkrone motorer 45 Motorens virkemåte 47 Motorens merkeskilt 48 Vern av motorer 59 Beregninger for motorer 60 Kontrollspørsmål 62 Oppgaver 62 Øvelser 64 5 Startmetoder 67 Innledning 68 Start med kontaktor 68 Direkte start 68 Start med motorvernbryter 69 Stjerne-trekant-start 69 Mykstartere 72 Automatisk transformatorstarter 73 Start og stopp med korte opphold 74

5

Tungstart 75 Kontrollspørsmål 75 Oppgaver 75 Øvelser 76

6 Styring og regulering av hastighet 78 Forandring av motorens turtall 78 Trinnvis hastighetsregulering 79 Trinnløs hastighetsregulering 84 Måling av turtall 85 Kontrollspørsmål 86 Oppgaver 86 Øvelser 87 7 Frekvensomformere 89 Innledning 90 Oppbygning av frekvens­ omformere 91 Likeretter 91 Mellomkrets 92 Vekselretter 93 Styre- og reguleringskrets 94 Tilkopling av frekvensomformere 95 Bruk av frekvensomformere 96 Måling av turtall 96 Kontrollspørsmål 97 Oppgaver 97 Øvelser 98

8 Kontaktorer og releer 99 Innledning 100 Kontaktorer 100 Normer 100 Oppbygning 100 Virkemåte 100 Spolen 101 Kontaktene 101 Hjelpekontaktene 102 Releer 103 Beskyttelse 104 Elektroniske «releer» 104 Termiske releer 106 Elektroniske termiske releer 106 Termistorreleer 107 Tidsreleer 108 Spesialreleer 108 Kontrollspørsmål 110

6

Oppgaver 110 Øvelser 110 9 Valg av vern, kontaktor og kabel 113 Innledning 114 Motoren 114 Kabelen 115 Valg av kabeltverrsnitt 116 Spenningsfall 118 Termisk relé 118 Kontaktor 119 Sikringer 119 Effektbrytere 121 Dataprogrammer 122 Kontrollspørsmål 122 Oppgaver 122

10 Følere og givere 125 Innledning 126 Endebryter 126 Induktive og kapasitive følere 127 Utgang 128 Føleravstand 128 Tilkopling 128 Induktiv føler 129 Kapasitiv føler 129 Fotoelektriske givere 130 Utgang 131 Tilkopling 131 Termostater 131 Pressostater 131 Nivåfølere 133 Kontrollspørsmål 134 Oppgaver 134 Øvelser 135 11 Reléstyringer 137 Innledning 138 Skjemategning 138 Hovedstrøm og styrestrøm 138 Merking av komponentene 139 Henvisninger 140 Sikringer 141 Stoppfunksjoner 141 Startfunksjoner 141 Forrigling 142

Signal og alarm 143 Rekkeklemmer 143 Rekkeklemmetabell 144 Tabell for interne koplinger 144 Materialliste 145 Eksempler på styringer 146 Forrigling 146 Tidsreleer 147 Signal og alarm 150 Feilsøking 152 Vanlige feil i hovedstrømkretsen 153 Vanlige feil i styrestrømkretsen 154 Kontrollspørsmål 156 Oppgaver 156 Øvelser 158

12 PLS - oppbygging og tilkoplinger 161 Innledning 162 Oppbygging av PLS 162 Strømforsyningsenheten 163 Sentralenheten 164 PLS-ens virkemåte 166 Inngangsenheten 166 Utgangsenheten 167 Analoge inn- og utganger 169 Programmeringsenheten 170 Utvidelsesenheter/moduler 170 Operatørpanel 170 Spesialenheter 171 Tilkopling til datamaskin og prosessdatamaskin 172 Kontrollspørsmål 173 Oppgaver 173 13 PLS-programmering 175 Innledning 176 Programmeringsmetoder 176 Å bruke en datamaskin til programmering 177 Standardisering 177 Tilordningsliste 178 Instruksjonsliste 178 Kontaktplanskjema 179 Funksjonsplan 180 Invertering 181

Minneceller 182 RS-vipper 182 Tidsfunksjoner 183 Tellere 184 Dokumentasjon 184 Motorsty ringer 185 Andre programmeringsmetoder 186 Øvelser 187 Øvelse med releer 190 Øvelse med tidsfunksjoner 190 Øvelse med motorstyring 191 Øvelse med trafikklysanlegg 194 14 Pneumatikkanlegg 197 Innledning 198 Lufttilførsel 198 Sylindrer 199 Retningsventiler 200 Tilbehør 201 Skjemaer 201 Kontrollspørsmål 202 Oppgaver 202 Øvelser 202 15 Reguleringsteknikk en innføring 203 Innledning 204 Styring og regulering 204 Prosess 205 Følere/givere 205 Måleomformer 205 Standardsignaler 206 Eksempel på signalverdier 206 Regulator 207 Prosessverdi 207 Skal-verdi 207 Pådragsorgan 207 Forstillingsorgan 207 Prosessdatamaskin 208 Arbeidskraft og miljø 209 Kontrollspørsmål 211 Oppgaver 211 16 Skjemategning for prosessanlegg 213 Innledning 214 Skjemategning 214 Blokkskjema 214

7

Instrumentert flytskjema 215 Instrumentsymboler 215 Kontrollspørsmål 221 Oppgaver 221

Varmeanlegg 246 Kontrollspørsmål 246 Oppgaver 246 Øvelser 247

17 Måleteknikk 223 Innledning 224 Måling 226 Måling av temperatur 227 Temperaturskalaer 227 Termoelement 229 Resistansmåling 229 Termistorer 230 Bourdonrør 231 Strålingsmåling 321 Signaler fra følerne 231 Måling av trykk Målenheter 232 Trykkmålinger 233 Væskefylte trykkmålere 233 Mekaniske trykkmålere 234 Elektriske trykkmålere 235 D/P-celler 235 Nivåmåling 236 Visuelle målere 236 Trykkmåling 237 Elektriske nivåfølere 237 Ultralydgivere 237 Valg av utstyr 238 Måleomformere 238 Utvikling av komponenter 238 Kontrollspørsmål 239 Oppgaver 239 Øvelser 239

19 Regulatorer og innstilling av disse 249 Innledning 250 Regulatorer 250 Regulatorens signaler 250 Av/På-regulering 251 P-regulator 251 Pl-regulator 253 PID-regulator 254 Innstilling av regulatorer 255 Andre regulatorer 256 Simulering av reguleringssløyfer 256 Kontrollspørsmål 257 Oppgaver 257 Øvelser 257

18 Pådragsorganer og forstillingsmekanismer 241 Innledning 242 Forstilling og pådrag 242 Ventiler 243 Spjeldventil 243 Seteventil 244 Kuleventil 244 To- og treveisventiler 244 Ventilkarakteristikker 244 Ventilers forstillingsorganer 245 Ny teknologi 245 Energiøkonomisering 245

8

20 Ventilasjonsanlegg 261 Innledning 262 Hensikten med ventilasjonsanlegg 263 Krav til ventilasjon 263 FEBs krav til ventilasjonsanlegg 263 Ventilasjonsanleggets enkelte deler 264 Vifter 264 Varmeelementer 264 Termostater 266 Varmegjenvinner 266 Filter 267 Lyddemper 267 Luftfukter 267 Spjeld 267 Regulatorer 268 Tegning 268 Kontrollspørsmål 271 Oppgaver 271 Øvelser 272 Symboler - bokstavkoder 273 Stikkord 276

1 Helse, miljø og sikkerhet

Mål: I dette kapitlet skal du bli kjent med • hvordan elektrisitet kan påvirke helsen • hvilke krav som stilles til et godt arbeidsmiljø • hvilke krav som stilles til sikkerhet

9

Innledning I arbeidslivet finnes det en rekke forskrifter og lover som skal ivareta vår sikkerhet og et godt arbeidsmiljø, slik at vi unngår helseskader. Bedrifter og firmaer med mange ansatte har ofte opprettet en egen avdeling med hovedansvar for arbeidet med helse, miljø og sikkerhet i bedriften. Slike avdelinger blir gjeme kalt HMS-avdelinger. De siste årene er det blitt fokusert mer og mer på dette emnet, og det er ingen tvil om at de fleste har fått bedre arbeidsforhold. Selv om en bedrift har en egen avdeling som tar seg av helse og miljø, er det viktig at den enkelte ansatte også følger opp og tar ansvar for egen helse og sikkerhet. Gjennom lov om internkontroll er alle firmaer pålagt å ha faste rutiner og planer for å følge opp alt som har med helse, miljø og sikkerhet å gjøre. Alle bedrifter eller avdelinger er pålagt å utnevne ansvarlige for denne virksomheten.

Elektrisitet og helse Tidlig i 80-årene oppstod det en debatt om hvorvidt elektriske og magnetiske felt var farlige. Det ble spekulert på om det var farlig å bo nær kraftledninger, og om det var farlig å arbeide med elek­ trisitet gjennom hele livet. Noen mente at det var farlig med enkelte typer varmekabler i hus. Debatten fokuserte spesielt på om det å være i nærheten av elektrisitet kunne være en medvir­ kende årsak til lymfekreft og blodkreft.

Både i Norge og internasjonalt har det vært forsket på dette i fle­ re år. Forskningen har ikke kunnet påvise at slike felt er farlige. De fleste rapporter går ut på at det er for tidlig å trekke noen bas­ tante konklusjoner. Noen mennesker er mer følsomme enn andre for magnetiske og elektriske felt. Det kan blant annet føre til hodepine og tretthet for folk som arbeider lenge foran en dataskjerm. Eldre dataskjer­ mer hadde sterkere utstråling enn dem vi har i dag, og det førte til en del plager. Selv om skjermene er blitt bedre, anbefales det at de som arbeider foran en skjerm mye av dagen, veksler med annen type arbeid.

10

Arbeidsmiljøloven Lov om arbeidervern og arbeidsmiljø m.v., som til vanlig kalles arbeidsmiljøloven, kom i 1977 og er siden revidert noen ganger. Sammen med en del forskrifter skal denne loven hindre at fysis­ ke og psykiske arbeidsforhold fører til ulykker og helseskader.

Loven stiller blant annet krav til • • • • • • • •

Figur 1.2

maksimal arbeidstid ordnede ansettelsesforhold godt arbeidslys, helst dagslys varme og ventilasjonsanlegg sanitæranlegg og velferdsrom verneutstyr alt teknisk utstyr førstehjelpsutstyr

Når du leser disse punktene, synes du kanskje det ser ut som om denne loven bare setter krav til arbeidsgiveren, men den innehol­ der krav som gjelder både arbeidsgiver og arbeidstaker. Uten innsats og samarbeid fra begge parter er det umulig å få til et godt arbeidsmiljø. Arbeidsgiveren skal skaffe utstyr og legge forholdene til rette, men skal en få til et godt arbeidsmiljø i prak­ sis, må disse tiltakene også følges opp av de ansatte. Arbeidsmiljølovens viktigste formål er å redusere faren for hel­ seskader og ulykker. Det viser seg i praksis at mange ulykker i arbeidslivet kunne vært unngått dersom en hadde fulgt loven.

For å følge opp loven har de fleste arbeidstakere valgt egne ver­ neombud som er de ansattes tillitsvalgte i saker som gjelder arbeidsmiljøet. Større bedrifter har en egen vemeleder som har ansvar for dette området. Staten følger opp dette gjennom Arbeidstilsynet, som har kontorer mange steder i landet. De fun­ gerer som rådgivere overfor bedriften og er kontrollorgan for sta­ ten i spørsmål som har med arbeidsmiljø, sikkerhet og ulykker å gjøre.

Helse og arbeidsmiljø Som elektriker kan du komme i kontakt med en del arbeidsplas­ ser der miljøet kan påvirke helsen din. Noen helseskader kan komme brått på, mens andre først kommer til syne etter lang tid. Det er derfor svært viktig at du følger opp alle vernetiltak.

De første montørsertifikat (fagbrev) for elektrikere ble utdelt i 1936

Et vanlig tilfelle av helseskade er dårlig hørsel på grunn av lang­ varig arbeid i støyende lokaler. En slik helseskade kan komme etter mange år. For å unngå slike skader er det viktig at det blir brukt hørselsvern når det er nødvendig, og at en oppholder seg kortest mulig tid på steder med mye støy.

11

Et annet eksempel på helseskade som kan komme etter lang tid, er såkalte belastningsskader. Belastningsskader kan komme i armer, bein eller rygg på grunn av ensformige arbeidsoperasjoner eller feil arbeidsteknikk. Derfor er det viktig at en er nøye med å lære seg riktig løfteteknikk og riktig bruk av verktøy.

I noen industribedrifter kan elektrikere bli utsatt for giftig røyk eller gass. Da er det viktig å bruke masker og eventuelt annet ver­ neutstyr. En skal heller ikke oppholde seg på slike steder lenger enn nødvendig.

Ulykker og arbeidsmiljø Det skjer dessverre mange tusen ulykker på norske arbeidsplas­ ser hvert år. En del av dem kunne vært unngått dersom arbeids­ miljølovens bestemmelser var blitt fulgt. Avis-faksimilen under­ streker hvor viktig det er med vernetiltak og bruk av verneutstyr.

Reddet av hjelmen Av TROND EIDE og KNUT ERIK KNUDSEN (foto)

DRAMMEN (VG) Plutselig raste flere tonn av et nystøpt betongdekke over Erling Johansen (54). Begravd i sementmasse og med forskalingslemmer og reisverk over seg, reddet hjelmen trolig livet hans. Et dypt, v-formet hull i Johansens hjelm forteller om utrolig flaks. - Det gikk et grøss gjennom meg da jeg fikk se den. Trolig er det jernarmeringene som har maltraktert hjelmen. Uten verneutstyret hadde jeg aldri vært her i dag, sier Johansen.

Skolebygging Ulykken skjedde under byg­ ging av Møllerdammen skole i Lommedalen torsdag. Sammen

Figur 1.3

12

med to kolleger gikk entreprenør-arbeideren ned i kjelleren for å dekke en lekkasje av støp. Mens de tre arbeidet under betongdekket, ga alle støttene etter. Det flere tonn tunge dek­ ket raste over arbeiderne. De to andre klarte å komme seg unna, men ikke Johansen. Erling Johansen ble sittende fast i betongen en halv times tid, før hjelpemannskapene klarte å få ham ut. Det var hele tiden en stor fare for at mer av betongdekke skulle rase ned.

Eksempler på enkle vernetiltak som kan redusere faren for ulyk­ ker for en elektriker, er

Figur 1.4 Påbudsskilter a) Påbudt bruk av hjelm b) Påbudt bruk av hørselsvern

• bruk av hjelm På en rekke arbeidsplasser er det påbudt med hjelm. Det har reddet mange fra store hodeskader. • bruk av vernesko Mange ødelagte negler og tær kunne vært unngått ved bruk av vemefottøy. • bruk av vernebriller eller visir Slikt utstyr er påbudt ved kopling av høyspentbrytere og ved en del slipearbeider. • riktig arbeidstøy Arbeidstøyet må tilpasses det arbeidet en utfører. Ved en del elektriske arbeider er det for eksempel påbudt å bruke heldekkende tøy. • verneutstyr på verktøy En del verktøy har verneutstyr når det er nytt, men etter en tid blir gjeme vedlikeholdet forsømt, og en glemmer å bruke verneutstyret. • riktig bruk av stillas og stiger Det skjer dessverre hvert år ulykker på grunn av feil bruk av stillas og stiger.

Sikkert verktøy og sikre maskiner Alle maskiner - og dermed også en del av det elektriske verktøy­ et som elektrikere bruker - skal være sikre med tanke på ulykker og personskader. Fra 1995 gjelder det såkalte maskindirektivet fra EU. Maskiner som tilfredsstiller dette direktivets krav til hel­ se, miljø og sikkerhet, skal CE-merkes. Utstyr som ikke tilfreds­ stiller disse kravene, er det ikke tillatt å selge i Norge. Kravet om CE-merking gjelder også en del vememateriell.

Sikkerhetsforskrifter for lavspenningsanlegg (SL) Arbeidsmiljøloven gjelder for stort sett alle arbeidstakere og arbeidsgivere. Elektrikerens sikkerhet ved arbeid nær eller på spenningsførende deler er ivaretatt i Sikkerhetsforskrifter for lavspenningsanlegg (SL).

Det er en generell regel i SL at arbeid på og i nærheten av elek­ triske anlegg alltid skal utføres med spenningen slått av. I tillegg anbefaler SL følgende tiltak:

Figur 1.5

• skilt som forteller at anlegget ikke må innkoples (se figur 1.6) • låsbar bryter som hindrer utilsiktet innkopling • kontrollmåling - slik at en er sikker på at det ikke er spenning - før arbeidet igangsettes.

13

I noen tilfeller må en arbeide med spenningen på. Da bør en gjen­ nomføre disse sikkerhetstiltakene:

• • • •

Figur 1.6

god planlegging av arbeidet bruk av isolerte hansker og annet personlig verneutstyr isolert verktøy isolering og avskjerming av nærliggende spenningsførende deler

Du bør ha SL for hånden og ta den fram av og til for å være sik­ ker på at du utfører arbeidet ditt riktig. Loven påbyr alle i elektrobransjen å gjennomgå et kurs i sikkerhetsforskrifter og -tiltak minst én gang i året. Blant elektrikere skjer det hvert år alvorlige ulykker og ett til to dødsfall som kunne vært forhindret dersom SL ble fulgt.

Kravene i SL tar vare på deg og dine medelevers helse og sikker­ het. Ta derfor alle anbefalinger og påbud alvorlig!

Forskrifter for elektriske anlegg (FEB) Utførelsen av elektriske anlegg i Norge er regulert i flere forskrif­ ter. FEB er den mest aktuelle for elektrikere. Disse forskriftene er du blitt litt kjent med på grunnkurset, og du vil bli noe bedre kjent med dem i de fleste studieretningsfagene i dette kurset. Dersom du fortsetter yrkesutdanningen innen elektro, vil du komme til å bruke dem i praksis senere. Figur 1.7

La oss derfor bare kort nevne noen av de kravene som har med sikkerhet å gjøre:

• En del anlegg må jordes. • En del anlegg skal ha jordfeilbryter eller jordfeilvarsler. • Anlegg skal ha en viss beskyttelse mot berøring og ytre påvirkning. (Et såkalt IP-nummer viser graden av beskyttelse.) • I en del anlegg skal det være nødstoppbrytere. • I en del anlegg skal det være sikkerhetsbrytere. • Det stilles strenge krav til materiell. • Det stilles strenge krav til dimensjonering. • Det stilles krav til fagmessig utførelse av arbeidet. • Det kreves fagbrev for den som skal utføre arbeidet. • Det skal være krav til automatisk utkopling ved en del feil. • Det er krav om kontroll og tilsyn.

Norsk elektrisk materiellkontroll NEMKO ble opprettet i 1932.

14

Jording Jording av elektriske anlegg skal uføres først og fremst for å redusere faren for skader dersom det oppstår feil på det elektriske anlegget og kapslingen eller på andre deler som er i forbindelse med spenning. Når et anlegg er jordet, går strømmen til jord iste-

denfor til en person som berører anlegget. Les kapittel 54 i FEB om jording og legg spesielt merke til størrelsen på jordledere.

Jordfeilbryter og jordfeilvarsler For de fleste elektriske anlegg er det påbudt med jordfeilvarsler og umiddelbar retting av en eventuell jordfeil. Slik varsling letter arbeidet med feilsøking og gir dermed sikrere anlegg. På noen anlegg er det også krav om utkopling ved jordfeil. Beskyttelse mot berøring og ytre påvirkning Kravet om beskyttelse skal sikre oss mot tilfeldig berøring av spenningsførende deler. Det kreves tettere innkapsling (beskyt­ telsesgrad) for utstyr som står ute enn for utstyr som står inne. Beskyttelsesgraden beskrives med en egen kode, et IP-nummer. Lavt IP-nummer betyr at materiellet har lav beskyttelsesgrad, og høyt IP-nummer betyr god beskyttelse. Lavest er IP 00, som betyr ingen beskyttelse. IP 68 er den høyeste beskyttelsesgraden. Les i FEB 202 om kapslingsgrader, som er den offisielle beteg­ nelsen på beskyttelsesgraden. Nødstoppbryter På en del elektriske anlegg er det montert nødstoppbrytere, slik at anlegget raskere kan slås av når det er fare for ulykker. Nødstopp brukes blant annet på en del verktøymaskiner, rulle­ trapper, skiheiser og transportbånd. Det er også vanlig på skoleverksteder. En slik bryter koples ofte i serie med en kontaktor som styrer hovedstrømmen til anlegget. Direktoratet for arbeidstilsynet har fastsatt forskrifter om tekniske innretninger. I Arbeidstilsynets for­ skrifter for tekniske inn­ retninger § 19 står det: «Når det ved verktøyoppstilling, vedlikehold, reparasjon m.v. er nødvendig å oppholde seg i faresone, skal teknisk innretning ha utstyr som sikrer mot utilsiktet bevegelse eller igangsetting.»

Sikkerhetsbryter En sikkerhetsbryter, eller servicebryter, som den også kalles, er en bryter som ligger i hovedstrømkretsen til for eksempel en motor. Den brukes når en skal utføre service eller vedlikehold på motoren eller tilhørende utstyr. Den som skal utføre vedlikehol­ det, kan slå bryteren av og låse den i av-stilling. Dermed kan arbeidet gjøres uten fare for innkopling og eventuelle skader.

J »’ l

§ 27 bestemmer: «Teknisk i innretning skal være slik at j montering, vedlikehold og 3 reparasjon kan foregå uten fare for skade på liv og helse og om mulig uten uheldige belastninger. Som hovedregel skal arbeidet foregå når energitilførselen er koblet ut J og innretningen er i ro.» y i i ______— J

Figur 1.8 En sikkerhetsbryter skal plasseres minst 06 m fra gulvet eller arbeidsplanet - og høyst 1,9 m over dette.

15

Krav til materiell Alt materiell skal tilfredsstille FEBs krav. Tidligere måtte alt materiell godkjennes av NEMKO eller en tilsvarende godkjen­ ningsinstans. Nå er det fabrikanten som i form av en fabrikanterklæring skal gå god for at materiellet tilfredsstiller alle krav til sikkerhet I tillegg skal materiellet registreres hos NEMKO. Krav til dimensjonering FEB stiller strenge krav til dimensjonering av elektriske anlegg, slik at alle delene skal tåle de belastningene de kan bli utsatt for. I et senere kapittel lærer du om dimensjonering av kabel, kontak­ torer og vern til motoranlegg. Fagmessig utførelse av et anlegg Alle anlegg skal utføres fagmessig. I tillegg til å tilfredsstille FEBs krav, betyr dette at anlegget skal utføres på en estetisk til­ fredsstillende måte. Det er ikke nok at et elektrisk anlegg virker; utførelsen skal også være pen å se på.

Fagbrev En som arbeider med et elektrisk anlegg, må ha fagbrev for å kunne gjøre dette. Kravene til fagbrev er nå til revisjon, og det ser ut til at en må ha fire års utdanning for å få fagbrev. I tillegg til fagbrev må det være en person med installasjonsrett (autorisa­ sjon) som går god for anlegget. Annet fagpersonell med en del tilleggsutdanning kan få tillatelse til å utføre arbeid på visse deler av et elektrisk anlegg.

Utkopling ved feil Ved feil som kortslutning og overbelastning er det krav om utkopling av anlegget. Formålet med dette kravet er å redusere personskader og materielle skader på grunn av oppvarming, røyk og i verste fall brann. Kontroll og tilsyn Elektrisitetstilsynet har blant annet som oppgave å kontrollere elektriske anlegg. Det gjøres ved kontroll av alle nye anlegg og ved periodiske kontroller. Offentlige institusjoner som sykehus, skoler o.l. skal besiktiges hvert fjerde år. Bolighus skal besiktiges hvert tolvte år. Tilsynet kan etter egen vurdering kontrollere anleggene oftere. Den delen av tilsynet som utfører kontrollen på hvert enkelt sted, kalles et stedlig tilsyn.

Den fagforeningen som organiserer flest elektrofagfolk heter Norsk elektriker og kraftstasjonsforbund (NEKF). Den ble stif­ tet i 1918.

16

Forskriftsmessig riktig utførte anlegg er sikre både for mennes­ ker, dyr og eiendom. Elektriske anlegg forårsaker en stor del av brannene i Norge. Det betyr ikke at elektrikerne gjør en dårlig jobb, men skyldes sannsynligvis dårlige vedlikeholdsrutiner fra huseierens side. A få en fagmann til å sjekke anlegget med noen års mellomrom er en god investering.

Figur 1.9 gjengir utdrag fra noen av Elektrisitetstilsynets rappor­ ter som viser hvor alvorlige ulykker som kan oppstå dersom for­ skriftene ikke blir fulgt.

Person utsatt for strømgjennomgang Den 21. august ble en person i 20-årene utsatt for strømgjennomgang. Personen kom i samtidig berøring med en arbeidslampe og en dreibenk. I lyskursen, som arbeidslampen var tilknyttet, var det brudd i jordledningen mellom sikringstavlen og rommet hvor ulykken skjedde. Undersøkelser viste også at det var jordfeil i en lysarmatur som var montert etter bruddstedet i samme lyskurs. Som følge av brudd i jordledningen og jordfeil på en lysarmatur i samme kurs, ble den «jordede» kapslingen på arbeidslampen spenningsatt. Ved samtidig berøring av lampen og dreibenken som var tilknyttet jord, ble personen en del av feilstrømkretsen. Undersøkelser viste også at det var en jordfeil uten­ for installasjonen, men på samme trafokrets. Personen ble således trolig utsatt for en berøringsspenning på 230 volt. Ulykken førte til sykmelding i en uke.

Brann i bolighus Den 2. november ble en enebolig på det nærmeste totalskadet av brann. Brannen brøt ut i en bod i boligens sokkeletasje. Etterforskningen har avdekket at mest sannsynlig arne­ sted er trepanelet bak en fryseboks som var plassert i boden. Den mest sannsynlige brannårsaken synes derfor enten å være elektrisk kontaktsvikt i fryseboksen, eller at fryseboksen har vært tildekket, med varmgang og brann som resultat.

Brann i 3 år gammelt sikringsskap Den 2. desember merket familien i et 3 år gammelt hus at det oppsto en form for knitrelyd i lysstoffarmaturene. Like etter forsvant lyset. Eieren tok seg fram til kjelleren hvor sikringsskapet for huset var plassert. Han kjente røyklukt og da ska­ pet ble åpnet, slo flammene mot ham. Han fikk lukket skapet, og da han åpnet det igjen etter noen minutter, var ilden slukket. I ettertid ble det konstatert at brannårsaken sannsyn­ ligvis skyldtes svikt i tilkoblingen av inntakskabelen.

Figur 1.9

Kontrollspørsmål 1 Hva vet vi om hvilken innvirkning elektrisitet kan ha på helsen vår? 2 Gi et kort resymé av de viktigste kravene i arbeids­ miljøloven. 3 Gi eksempler på hvordan en kan unngå ulykker ved å følge arbeidsmiljøloven. 4 Gi eksempler på hvordan arbeidsmiljøet kan påvirke helsen vår. 5 Gi et kort resymé av SL. 6 Nevn de fem sikkerhetskravene fra FEB som du mener er viktigst.

17

Oppgaver 1

Diskuter skolens verneregler og hvordan de best kan gjen­ nomføres i praksis. Hvordan stemmer disse reglene med SL?

2

Diskuter hvordan skolen bør reagere overfor elever som ikke følger SL og skolens verneregler.

3

Studer skolens sikkerhetstiltak. Finnes det sikkerhetsbrytere, nødstoppbrytere og jordfeilbrytere? Er alt utstyr på verk­ stedet i forskriftsmessig orden? Kom med forslag til eventu­ elle forbedringer.

4

Diskuter hvordan en kan komme fram til et best mulig psy­ kisk arbeidsmiljø i klassen. Sett opp en liste over tiltak som hver enkelt bør forholde seg til.

5

Tenk over følgende situasjon: Du har lagt merke til at en slipeskive ikke har godkjent verneskjerm, og at det ikke er vemebriller tilgjengelig. Du ten­ ker som så at det går sikkert bra, og melder ikke fra til lære­ ren om dette.

Dagen etter får en av elevene gnister i øynene og en alvorlig øyeskade. Hvem er ansvarlig for dette? Du, som ikke meldte fra, lære­ ren, som ikke la merke til manglene, skolens vemeleder, som ikke har gått vemerunde det siste året, eller den eleven som ødela seg? Diskuter denne og liknende situasjoner som kan oppstå. 6

Internkontroll og kvalitetskontroll er viktige begreper som går igjen på mange arbeidsplasser. Diskuter om dere kan få til en form for slik kontroll av det arbeidet (både teoretisk og praktisk) dere utfører på skolen.

7

Gi eksempler på anlegg der du vil anbefale bruk av nødstoppbryter. Begrunn svaret ditt.

8

Gi eksempler på anlegg hvor du vil anbefale å installere sikkerhetsbryter. Begrunn svaret.

9

I hvilke tilfeller er det påbudt å jorde et elektrisk anlegg?

10 Hvor ofte skal elektriske anlegg kontrolleres av det offentli­ ge? Hvem har ansvaret for slik kontroll? 11

18

Hvem er ansvarlig for at et elektrisk anlegg er i forskrifts­ messig orden?

2 Likeretting

Mål: Etter at du har lest dette kapitlet, skal du kjenne til • de mest brukte koplingene for enfaset og trefaset likeretting • komponentene som inngår i likeretterkoplinger • enkle prinsipper for stabilisering og filtrering av likestrøm

19

Innledning Forsyningsnettet for energi i Norge leverer vekselstrøm fram til forbrukerne. En mengde apparater og komponenter som brukes i hjemmene, på kontorer og i bedrifter, er avhengige av likespenning for å virke. Det er derfor helt nødvendig å omforme spen­ ningen fra vekselspenning til likespenning for denne typen utstyr. Til det brukes forskjellige typer likerettere. I hjemmene våre finner vi likerettere blant annet i de fleste apparater som har med lyd og bilde å gjøre, for eksempel radio og tv.

På kontorer og i forretningsbygg finnes likerettere i de fleste kon­ tormaskiner, for eksempel i datamaskiner og kopimaskiner, og i industrianlegg finnes likerettere i forbindelse med styre- og reguleringskretser, sveiseapparater og en rekke andre apparater. I elektrokjemisk industri finnes likerettere på mange tusen ampere for blant annet smelteovner.

Enfaset likeretting Likespenning finnes i en rekke standarrisertestørrelser. De van­ ligste er 5, 12, 24, 48, 60, 110, 230 og 500 V. Figuren viser en enfaset likeretter. Den går under flere navn som dobbel likeretter, toveis likeretter, brulikeretter og graetzkoplet likeretter.

Figur 2.1 Brulikeretter

20

På grunnkurset lærte du om denne typen likerettere og om de komponentene som inngår i likeretterkretser, men vi tar likevel med en kort gjennomgang av dette emnet. Dersom vi, som vist på figur 2.2, kopler sinusspenning inn på likeretteren, får vi ut en pulserende likespenning som ser ut som på figur 2.3 b.

u

Figur 2.3 a) Sinusspenning inn på likeretteren b) Pulserende likespenning ut av likeretteren

t

Denne pulserende likespenningen har en størrelse som er lik sinusspenningens toppverdi minus det som er av spenningsfall i kretsen.

230 V Nett

Den liketettede spenningen kan ikke uten videre brukes til utstyr som krever glatt likespenning. Vi kan på en enkel måte glatte spenningen ved hjelp av en kondensator som koples parallelt med belastningen. Se figur 2.4. Spenningen vi får ut, kan da se ut som i figur 2.5.

Figur 2.4

Figur 2.5 Kondensatorstørrelsens innvirkning på den likerrettede spenningen. a) Liten kapasitans (C) gir stor rippelspenning b) Stor kapasitens gir liten rippelspenning. c) Ideel utjevning av rippelspenning ingen belast­ ning)

21

1884 fant Edison ut en metode for å lede strømmen fra + til - på. Dette var forløperen til elektronrøret og dioden.

Denne glattingen er god nok dersom det ikke er stilt krav til svært nøyaktig likespenning og liten rippelspenning. Velges det en kondensator med en størrelse på ca. 2000 mikrofarad (pF) per ampere (A) belastning, vil en få en relativt jevn likespenning. Figur 2.23 og 2.24 viser koplingsskjemaer som gjør likespenningen enda mer stabil.

Stabilisering og utjevning av den pulserende likespenningen kal­ les også filtrering. Den enheten som utfører dette, kalles et utjevningsfilter. Til enkle utjevningsfilter bruker vi en kondensator. I tillegg til kondensatoren brukes noen ganger også en spole. Andre ganger brukes en resistans sammen med kondensatoren. Disse filtrene kalles med et samlegbegrep for n- fil tre. Et filter med spole og kondensator kalles et LC-filter, og et filter med resistans og kondensator kalles et RC-filter. Slike filtre blir sjel­ den brukt i sterkstrømsanlegg, men de brukes en del i elektronikkutstyr, for eksempel i radioer og tv-apparater. Figur 2.6 viser hvordan et utjevningsfilter kan settes sammen.

Diode Den komponenten som er mest brukt til likeretting, er dioden.

Figur 2.7 Diodesymbol

22

Dioden har den egenskapen at den slipper igjennom strømmen bare den ene veien og sperrer i motsatt retning. Strømmen går fra anode til katode (i pilretningen). Det finnes en rekke forskjellige dioder med ulike egenskaper og bruksområder, for eksempel signaldioder, zenerdioder, lysdioder, fotodioder og tunneldioder. Dette kan du lese mer inngående om i boka Elektronikk 1. De diodene som blir brukt til likeretting, kalles ofte kraftdioder

eller effektdioder, fordi de som regel skal tåle mer strøm, og der­ med større effekt, enn dioder som bare brukes til signaler i elektronikkretser. Når vi skal velge dioder må vi ofte slå opp i datablader, som er oversikter fra fabrikken over hvilke egenskaper diodene kan ha. Slike datablader finner du på skolen. Det er spesielt viktig å sjek­ ke at den dioden du velger, tåler den strømmen og spenningen som den skal brukes til. Figur 2.8 viser et eksempel på et slik datablad. 1N4148 1N4446 1N4448

1N4148: 1N4446: 1N4448:

yellow yellow yellow (cathode)

brown yellow yellow

yellow yellow yellow

grey blue grey

RATINGS

Limiting values in accordance with the Absolute Maximum System (IEC 134) Continuous reverse voltage

VR

max.

Repetitive peak reverse voltage

vRRM

max.

75 V

Average rectified forward current

1 f(av) 'f 'frm

max.

150 mA

75 V

max.

200 mA

max.

450 mA

'fsm 'fsm

max.

2000 mA

max.

500 mA

Ftot

max.

500 mW

Storage temperature

Tstg

-65 to + 200 °C

Junction temperature

Ti

max.

Vf

100 V

V(BR)R

>

75 V

'R lR