Elektriske anlegg : industri- og motorinstallasjoner 8258510606 [PDF]

Zitiervorschau

Audkjell Aksdal

Elektriske anlegg Industri- og motorinstallasjoner Videregående kurs I elektromekaniske fag

Nasjonalbiblioteket avd. Rana Depotbiblioteket

GYLDENDAL YRKESOPPLÆRING

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner © 1995 Yrkesopplæring ans © Gyldendal Norsk Forlag AS 2000 1. utgave, 4. opplag

Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i desember 1994 Godkjenningen er knyttet til læreplanen av september 1994 Godkjenningen gjelder så lenge læreplanen er gyldig Omslag: Siri Elin Sørlie, Yrkesopplæring ans og

Grimshei Grafiske, Lørenskog Illustrasjoner: Rolf Sivertsen og Bjørn Norheim, dessuten datablader Layout: Yrkesopplæring ans.

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. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Printed in Norway by

PDC Tangen 2003

ISBN 82-585-1060-6

2

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

FORORD Elektriske anlegg Industri- og motorinstallasjoner dekker studieretningsfaget Industrianlegg i læreplanen for videre­ gående kurs I elektromekaniske fag. Boka egner seg også godt på andre linjer der en innføring i industri- og motor­ installasjoner er ønskelig. Boka er godkjent etter Reform -94.

Studieretningsfaget industrianlegg omfatter i grove trekk - motoranlegg - elektrisk installasjon i forbindelse med automatisering og styring av motoranlegg - dokumentasjon av industrianlegg Ettersom målgruppen er elever i elektromekaniske fag, er det lagt størst vekt på det anleggstekniske (praktiske), og mindre vekt på det elektrotekniske, det vil si størst vekt på valg av motor, vern, start- og styreutrustning, som hastighetsregulering, bremsemetoder, drift og vedlikehold, og forskriftenes krav til slike anlegg.

I et industrianlegg er det behov for ulike typer motordrifter i de aller fleste situasjoner og i alle deler av anlegget. Boka tar derfor for seg de viktigste motortypene, først og fremst ut fra et anleggsteknisk synspunkt. Vern, start- og styreutrustning, bremsemetoder, drift og vedlikehold er også behandlet med utgangspunkt i industri- og motorinstallasjoner. Boka tar videre for seg en del elektrisk materiell, blant annet kabler, brytere og givere, som finnes i alle industriinstallasjoner, og den gir en innføring i skjemateknikk og dokumentasjon for slike anlegg.

Enkelte av kapitlene går noe lenger enn læreplanen krever, og det er gjort for å gi en helhetlig innføring i emnene. I tillegg til det tekniske stoffet er det lagt stor vekt på hva forskrifter og normer sier, når det faller naturlig.

3

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Det er meningen at boka også skal fungere som en oppslags­ bok i laboratoriet og verkstedet og i forbindelse med motoren i praktisk bruk. Når det gjelder avsnitt 2.5 «Montering - vedlikehold reparasjon», må det ses i sammenheng med boken Montering og reparasjonsteknikk skrevet av Olav Wegge, også skrevet for videregående kurs I elektromekaniske fag.

Mye av stoffet i boka er hentet fra produktkataloger, brosjyrer, tekniske publikasjoner, forskrifter, normer, osv., blant annet fra Telemecanique, Pepperl+Fuchs, ABB, Danfoss A/S, Siemens, Klbckner Moeller, Lindner, FEB, SL og NEK 321. Spesielt vil jeg takke ABB og Danfoss A/S for velvillig bistand, og vil her nevne Frank A. Aasheim ved ABB Industri og Offshore AS, som har bidratt med mye underlag om motorer. Haugesund, 1995

Audkjell Aksdal

4

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

INNHOLD 1

Motoren ...................................................................... 9 1.1 Generelt.................................................................... 9 1.2 Motorprinsippet........................................................ 9 1.3 Likestrømsmotorer................................................. 13 1.3.1.1 Kommutering, børster og kullkvalitet.... 14 1.3.1.2 Motorens dreieretning ............................ 16 1.3.1.3 Motorens dreiemoment........................... 16 1.3.1.4 Tap og virkningsgrad............................... 18 1.3.1.5 Motorens turtall........................................ 19 1.3.1.6 Spesielle forhold...................................... 20 1.3.2 Fremmedmagnetisert motor.................... 21 1.3.3 Shuntmotor................................................ 24 1.3.4 Seriemotor................................................. 25 1.3.5 Kompoundmotor...................................... 26 1.4 Vekselstrømsmotorer............................................ 27 1.4.1 Asynkrone kortslutningsmotorer............. 27 1.4.1.1 Motorens mekaniske oppbygning ......... 29 1.4.1.2 Dreiefelt - feltviklinger........................... 31 1.4.1.3 Motorens turtall........................................33 1.4.1.4 Motorens dreieretning............................. 36 1.4.1.5 Motorens dreiemoment........................... 36 1.4.1.6 Tap og virkningsgrad............................... 44 1.4.1.7 Motorens merkeskilt................................ 45 1.4.2 Trefaset sleperingsmotor.......................... 50 1.4.3 Steinmetz-kopling av trefasemotor......... 51 1.4.4 Spesialmotorer...........................................52 1.4.4.1 Trefaset asynkronmotor........................... 52 1.5 Motorutførelser......................................................53 1.5.1 Isolasjonsmaterialer og temperaturklasser for statorviklingen .... 53 1.5.2 Driftsarter.................................................. 54 1.5.3 Kapsling..................................................... 59 1.5.3.1 Eksplosjonsbeskyttede motorer............. 63 1.5.4 Byggeform................................................. 64

5

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

1.5.5 Kjøling..................................................... 65 1.5.6 Støy fra motorer...................................... 67 1.6 Sammendrag.......................................................... 68 2

6

Motorinstallasjoner ..................................................... 73 2.1 Motorvern............................................................... 73 2.1.1 Kortslutningsvern..................................... 75 2.1.1.1 Høyeffektsikringer................................... 75 2.1.1.2 Effektbryter (for store motorer).............. 78 2.1.2 Overlastvern............................................. 80 2.1.2.1 Termiske releer - mekaniske...................81 2.1.3 Motorvernbryter....................................... 85 2.1.4 Termistorvern........................................... 86 2.1.5 Underspenningsreleer nullspenningsvern.................................... 87 2.1.6 Overspenningsvern................................... 88 2.1.7 Stillstandsvarme....................................... 89 2.2 Startmetoder........................................................... 89 2.2.1 Direkte start.............................................. 89 2.2.2 Stjerne/trekant-start.................................. 91 2.2.3 Sleperingsstart.......................................... 92 2.2.4 Transformatorstart....................................93 2.2.5 Statorresistansstart.................................... 94 2.2.6 Mykstarter................................................ 95 2.2.7 Frekvensregulert start.............................. 96 2.3 Hastighetsregulering ............................................ 97 2.3.1 Trinnvis hastighetsregulering..................98 2.3.1.1 Poltallsregulering med atskilte viklinger 98 2.3.1.2 Poltallsregulering med dahlandervikling99 2.3.2 Trinnløs hastighetsregulering............. 101 2.3.2.1 Frekvensregulering................................. 101 2.3.2.2 Sleperingsmotorer.................................. 106 2.3.2.3 Ward-Leonard-regulering...................... 108 2.3.2.4 Tyristorstyrt regulering......................... 109 2.4 Bremsemetoder.................................................. 111 2.5 Montering - vedlikehold - reparasjon.............. 114 2.5.1 Montering................................................114 2.5.2 Vedlikehold ........................................... 117 2.5.3 Årsaker til feil......................................... 118 2.6 Sammendrag......................................................... 119

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner 3

Anleggsbeskyttelse..................................................... 123 3.1 Nett-typer (TN- ,TT- og IT-systemer)............... 124 3.1.1 Bruksområder.......................................... 125 3.1.2 TN-systemer (punkt 312.2.1 i FEB).... 126 3.1.3 TT-system (punkt 312.2.2 i FEB)....... 127 3.1.4 IT-system (punkt 312.2.3 i FEB)......... 128 3.1.5 Andre systemer........................................129 3.1.6 Fordeler og ulemper med systemene... 130 3.1.7 Overspenning........................................... 133 3.2 Driftsforstyrrelser og feiltyper............................ 134 3.3 Beskyttelsesmetoder............................................. 138 3.3.1 Sikringer.... ..............................................140 3.3.1.1 Patronsikringer....................................... 141 3.3.1.2 NEOZED-sikringer............................... 144 3.3.1.3 Høyeffektsikringer................................. 146 3.3.1.4 Automatsikringer ....................................146 3.3.2 Jording..................................................... 149 3.3.2.1 Jordelektroder - jordledere.................... 150 3.3.2.2 Beskyttelsesledere................................. 151 3.3.3 Overspenningsvern................................. 152 3.4 Selektivitet............................................................ 154 3.5 Sammendrag......................................................... 157

4

Personbeskyttelse ....................................................... 161 4.1 Beskyttelsestiltak FEB § 411 - 413samt § 423 161 4.1.1 Automatisk utkopling i et TN-system .. 163 4.1.2 Automatisk utkopling i et TT-system .. 163 4.1.3 Automatisk utkopling i et IT-system.... 163 4.1.4 Utstyr i klasse II...................................... 164 4.1.5 Andre sikkerhetstiltak............................ 164 4.1.6 Jordfeilbryter........................................... 165 4.2 Berøringsspenning................................................ 168 4.3 Sikkerhet ved arbeid i lavspenningsanlegg - SLI 72 4.3.1 Strømmens virkning på kroppen.......... 172 4.3.2 Forebyggende tiltak............................... 174 4.3.3 Utdrag av sikkerhetsforskriftene .......... 177 4.4 Sammendrag......................................................... 179

5

Elektrisk materiell...................................................... 183 5.1 Kabler ................................................................. 183 5.1.1 Kabeltyper og bruksområder.................. 183

7

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7

Typebestemmelser................................... 185 Isolasjon...................................................189 Fasemerking............................................ 191 Armering og skjerm................................ 191 Ledningsdimmensjonering .................... 193 Skjøting, endeavslutning og tilkopling.................................................215 5.2 Brytere................................................................. 218 5.3 Givere ................................................................. 221 5.3.1 Mekaniske givere....................................223 5.3.2 Induktive givere....................................... 227 5.3.3 Kapasitive givere.....................................231 5.3.4 Fotoelektriske givere.............................. 234 5.3.5 Ultralydgivere.......................................... 236 5.4 Sammendrag........................................................ 238

6

Skjemateknikk............................................................ 241 6.1 Dokumentasjon................................................... 241 6.2 Normer og symboler........................................... 245 6.2.1 Myndigheter og forskrifter..................... 245 6.2.2 Skjemasymboler...................................... 246 6.2.3 Referansesystem...................................... 248 6.3 Skjemategning - lesing....................................... 251 6.3.1 Hovedstrømsskjema og styrestrømsskjema.................................. 251 6.3.2 Arrangementstegninger.......................... 255 6.3.3 Rekkeklemmetabell................................ 257 6.3.4 Interne koplingstabeller.......................... 259 6.4 Systemforståelse ogfeilsøking............................ 260 6.5 Sammendrag.........................................................265

Stikkordregister................................................................ 267 Litteratur ................................................................. 272

8

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

1 MOTOREN 1.1 Generelt Industrianlegg

Med industrianlegg mener vi først og fremst motor­ installasjoner med tilhørende styre- og reguleringsutstyr. I et industrianlegg er det behov for ulike typer motordrifter i de fleste situasjoner og i alle deler av anlegget. Vi skal derfor gjennomgå de viktigste motortypene, først og fremst ut fra et anleggsteknisk synspunkt.

I senere kapitler skal vi ta for oss det mest brukte styre- og reguleringsutstyret, og vern som brukes sammen med motorene. Vi skal også se på forskriftene som gjelder for slike anlegg, spesielt med tanke på drift og vedlikehold. Kravet til dokumentasjon er svært stort for slike installasjoner. Det skal vi behandle i siste kapittel. Motortyper

De viktigste motortypene i moderne industrianlegg er den trefasede asynkrone kortslutningsmotoren i vekselstrømsanlegg, og shuntmotoren eller den fremmedmagnetiserte motoren, i likestrømsanlegg. Vi skal også se på en del andre vanlige motortyper i industrianlegg, men hovedvekten blir lagt på de førstnevnte.

Anleggsteknisk synspunkt

Da det først og fremst er ut fra et anleggsteknisk synspunkt vi vil behandle disse motorinstallasjonene, går vi lite inn på de elektrotekniske prinsippene og virkemåtene til motorene her. Vi skal bare kort gjennomgå motorprinsippet for likestrømsmotorer og vekselstrømsmotorer. Eilers henviser vi til spesiallitteratur.

1.2 Motorprinsippet Likestrømsmotor

En likestrømsmotor består i prinsippet av et antall (partall) stillestående feltviklinger rundt et bevegelig anker (en rotor),

9

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

der de strømførende lederne er plassert. Strømmen til rotoren blir tilført via børster og kommutatoren. Motorprinsippet

Motorprinsippet kan uttrykkes på følgende måte:

En strømførende leder i et magnetisk felt påvirkes av en kraft F=B-I-l [N]

der

B = den magnetiske flukstettheten I = strømmen i lederen / = lengden av den delen av lederen som befinner seg i feltet F = kraften målt i newton (N)

Figur 1.1 Motorprinsippet

Venstrehåndsregelen Kraftretningen kan vi bestemme ved hjelp av (motorregelen) venstrehåndsregelen:

Plasser venstre hånd langs den strømførende lederen med fingrene i strømretningen og slik at feltet går inn i håndflaten. Tommelfingeren peker nå i kraftretningen. Motindusert spenning

Er lederen bevegelig, flytter den seg i kraftretningen. I lederen induseres det da en spenning

E = Blv [V] der

B = den magnetiske flukstettheten

10

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

l = lengden av lederen i feltet v = hastigheten til lederen Strømmen motoren Denne spenningen motvirker bevegelsen, det vil si at den har trekker motsatt retning av den påtrykte spenningen U. E kalles derfor ofte motindusert spenning.

Dersom Æa er resistansen i lederen, gjelder dette uttrykket for strømmen /:

Bremses lederens bevegelse ved at den mekaniske belastningen øker, reduseres hastigheten v og dermed også den motinduserte spenningen E. Det fører til at strømmen I øker, og når I øker, øker også kraften F. Når det mekaniske arbeidet lederen utfører, øker, må det altså kompenseres med større tilførsel av elektrisk energi.

Vekselstrømsmotor En vekselstrømsmotor har i prinsippet et felt som beveger seg rundt statoren (den delen av motoren som står stille), mens lederne er plassert i spor rundt omkretsen av en bevegelig rotor (et anker). Lederne kan være staver, som i kortslutningsrotoren (burviklingen) i kortslutningsmotorer, eller de kan være vanlige viklinger, som bruktes i sleperingsmotorer.

Vekselstrømsfelt

Når vekselstrømsfeltet beveger seg rundt inne i statoren, induseres det strøm i lederne, som vist på figur 1.2.

11

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

retning

Induksjonsprinsippet

Motorprinsippet

Figur 1.2 Bevegelsene til feltet og lederen (rotoren)

Lederens bevegelse

Den strømførende lederen som befinner seg i det trefasede feltet, blir utsatt for en kraft F, vist som motorprinsippet på figur 1.2.

Sakking

Dersom lederen hadde beveget seg like fort som feltet, ville det ikke blitt indusert strøm i lederen, og den ville ikke blitt utsatt for noen kraft. Derfor vil lederen alltid bevege seg noe saktere enn feltet. Det kalles sakking. Jo større belastning, desto større er sakkingen, og desto større blir altså den induserte strømmen i rotorstavene, og kraften F øker. Den induserte strømmen i rotorstavene bestemmer i sin tur størrelsen på den strømmen motoren trekker fra nettet. Det kan forklares blant annet ut fra transformatorprinsippet.

12

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

1.3 Likestrømsmotorer

Likestrømsmotor

Figur 1.3 Likestrømsmotor

1 2 3 4 5 6 7 8

Lagerskjold med børstehus over kommutatoren Rotor (viklet rotor) Kommutator der rotorviklingene begynner og slutter Lagerskjold (drivsiden) Motorhus med feltviklinger Drivaksel Børstebro Børster

13

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Feltvikling

Likestrømsmotorer har fått navn etter hvordan feltviklingen er koplet i forhold til rotoren (ankeret). I en seriemotor er feltviklingen koplet i serie med rotoren (ankeret), mens feltviklingen i en shuntmotor er koplet parallelt med rotoren (shuntkopling betyr parallellkopling). I en fremmedmagnetisert motor er feltviklingen koplet til en annen (fremmed) spenningskilde i forhold til rotoren.

Merking av viklingene

Viklingene i likestrømsmotorer skal være merket slik ifølge IEC34-8:

Al - A2 Fl - F2

Dl - D2 B1-B2 C1-C2 El - E2

rotorvikling (ankervikling) vikling for separat (fremmed) magnetisering serievikling (stabiliseringsvikling) kommuteringsvikling (vendepolsvikling) kompensasjonsvikling shuntvikling

I de tilfellene der det er to like viklinger, for eksempel to kommuteringsviklinger, får den ene viklingen sifferet 1 foran merkingen (1B1 - 1B2) og den andre sifferet 2 foran merkingen (2B1 - 2B2). Dersom samtlige uttak med sifferet 1 (Al, El osv.) blir koplet til samme polaritet, enten pluss (+) eller minus (-), og uttak med sifferet 2 til motsatt polaritet, blir rotasjonsretningen med urviseren, sett fra motorens drivside (akseltappsiden).

1.3.1.1 Kommutering, børster og kullkvalitet Børster

Betingelsen for god kommutering (ingen gnistring på kommutatoren) er at kommutatoren er rund, med glatt overflate og et tynt, brunlig belegg (patina).

Større motorer har kommutatorer med mikanittisolasjon mellom lamellene, frest 0,5 til 1,5 mm ned under overflaten på kommutatoren. På støpte kommutatorer for mindre

14

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner motorer er lamellisolasjonen som regel i nivå med over­ flaten.

En annen betingelse for god kommutering er at børstene er plassert i den nøytrale sonen. Kommer børstebroen ut av stilling, øker gnistringen på kommutatoren. Dette er det viktig å ta hensyn til ved demontering og overhaling (vi må merke godt og entydig før vi løsner børstebroen). En tredje betingelse er riktig kullkvalitet på børstene. Generelt skal vi alltid bruke den kullkvaliteten som produsenten har utstyrt motoren med. Aktuelle kullkvaliteter: Kulltype

Hardt kull (slipende)

Resistivitet ufi-m 100. .450

Strøm­ tetthet A/cm2 3...6 i)

Periferihastighet m/s 15...20

....8

50...80

8...12

20..60

15..35

4...15 1)

30..80

100...250

5...12

30...40

15...70

....8

40...60

5...15

6...15

15...40

0,1...2

15..25

Bakelittgrafittkull

50...180

....7

Sølvgrafittkull

0,05...2

....20

Grafittkull (smørende)

Kobbergrafittkull2)

Børstesp.fall Uq V 2,5..4 2..2,5

25 ...60

Elektrografittkull

Børstetrykk kPa 18...25

18...25

2...3,5

1,5...3 12...18

4...6

1,5...3 18...25

1...2

20...30

0,2...1

20..35

15...25

3...5

...40

15...20

0,2...1

Bruksområde

Små motorer uten vendepoler, for eksempel universalmotorer. Maskiner til høye spenninger Den mest brukte kulltypen fordi det finnes et stort antall varianter med forskjellige egenskaper Begrenset bruksområde fordi kulltypen er skjør. Brukes nesten bare ved store periferihastigheter DC-maskiner med store strømmer ved små spenninger og svært ofte i ACsleperingsmaskiner__________ Universalmotorer. Små tyristorstyrte motorer. Vekselstrømskommutatormotorer Nesten bare på målesleperinger, tacogeneratorer o.l.

Tabell 1.1 Kullkvaliteter

7) Når strømtettheten er under de angitte verdiene, kan en bruke spesielt egnede kullkvaliteter. 2) På sleperinger bør det ikke brukes kobbergrafittkull når 2 strømtettheten er under 6 A/cm".

15

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

1.3.1.2 Motorens dreieretning Som vi har sett på figur 1.3, har rotoren en rekke spor der rotorviklingene ligger. Alle viklingene begynner og slutter på kommutatoren, og her blir de tilsluttet de ulike lamellene etter bestemte regler. Når vi sender strøm inn på rotoren via børstene, styrer kommutatoren strømmen på en slik måte at de lederne som til enhver tid befinner seg under en bestemt pol, alltid har samme retning.

Dreieretning

Skal vi skifte dreieretning på motoren, må vi derfor enten snu strømretningen i rotorkretsen eller snu feltet. Feltet snur vi ved å snu strømretningen i feltviklingene. Snur vi både rotorstrømmen og feltet, blir dreieretningen som før.

1.3.1.3 Motorens dreiemoment Dreiemoment

Motorens moment er generelt lik "kraft multiplisert med arm": M = F • r [Nm] der

F = kraften målt i newton [N] r = radien av for eksempel akselen målt i meter [m]

Figur 1.4 Motorens moment er lik "kraft multiplisert med arm"

16

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Arbeid

Det arbeidet W som motoren utfører, er "kraft multiplisert med vei". Her er veien den strekningen som motoren trekker en gitt last. Ved w antall omdreininger blir strekningen

d= n ■ 2 ■ n ■ r [m]

der

2-Jt-r er omkretsen av akselen, reimskiven e.l.

Avgitt effekt

Arbeidet som utføres per tidsenhet, kaller vi motorens avgitte effekt P.

W Nm P = —[----- ] = [W] (watt) t s

Motorens dreiemoment

Ifølge motorprinsippet er kraften på de strømførende lederne i rotoren proporsjonal med strømmen i rotorkretsen (ankeret) /a, antall ledere som fører samme strøm, lederlengden i feltet, den magnetiske fluksen (feltet) B • A og flere konstanter. Motorens dreiemoment kan da uttrykkes som

kM ■ Za [Nm]

der kM = en maskinkonstant Formelen ovenfor viser at skal vi regulere dreiemomentet, må vi regulere enten rotorstrømmen /a eller fluksen ø, eventuelt begge deler.

Dreiemomentet kan også uttrykkes ved hjelp av motorens avgitte effekt P2 og turtallet (r/min):

m=

A:£°

- = fi [Nm] 2 -ti -n cd

der P2 = avgitt effekt [W] n = turtall [min'1] co - vinkelhastighet [s1]

17

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

1.3.1.4 Tap og virkningsgrad Avgitt effekt

Den effekten som er oppgitt på skiltet på motoren, er alltid avgitt effekt. Den er avhengig av turtallet og gjelder for et bestemt turtall.

Tap

Den avgitte effekten er alltid mindre enn den effekten vi tilfører motoren. Forskjellen mellom det vi tilfører og det vi får ut av motoren, er ulike typer tap: elektriske tap (strømvarmetap eller kobbertap i rotor- og feltviklinger => P = I -R) jerntap (hysterese- og virvelstrømstap) mekaniske tap (friksjons- og ventilasjonstap)

Hysteresetap er tap på grunn av den stadige ommagnetiseringen av jernet i motoren, mens virvelstrømstap skyldes strømvarmetap i jernet på grunn av at det blir indusert strømmer også der.

seringen. Dette angir de såkalte hysteresetapene.

Figur 1.5 Hysteresekurve

Hysteresetapene prøver vi å begrense ved å velge bløtjern som er lett å ommagnetisere, i rotoren og polene. Virvelstrømstapene begrenser vi ved å bygge rotoren og polene av laminert jern.

18

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Virkningsgrad

Forholdet mellom avgitt effekt, Pavg.>°g tilført effekt Ptilf, kaller vi virkningsgrad, Tj. Den kan skrives som

1.3.1.5 Motorens turtall Motorens turtall

I avsnitt 1.2 om motorprinsippet fant vi at

U-E

Ra Ut fra dette kan vi sette

/ = /a (rotorstrømmen), E - kE • ø ■ n , som i prinsippet er det samme som E = Blv U= Ua (spenningen over rotorkretsen) Her er

Ra = resistansen i rotorkretsen (ankerkretsen) kE = en maskinkonstant (en annen konstant enn kM) /a = strømmen i rotorkretsen ø = den magnetiske fluksen i motoren n = motorens turtall

Setter vi inn disse uttrykkene i ligningen for I, får vi

1a

_ U AP = I ■ R)

jerntap (hysterese- og virvelstrømstap) mekaniske tap (friksjons- og ventilasjonstap)

Figur 1.27 Tapene i motoren

Virkningsgrad

Motorens virkningsgrad er forholdet mellom avgitt effekt og tilført effekt. For en trefaset motor får vi 2-ti -n- M

y[3 - U ■ I -COS(p

der

U = spenningen i nettet motoren er tilkoplet (merkespenningen)

44

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner / = strømmen motoren trekker fra nettet (merkestrømmen dersom motoren går fullastet) cos (p- effektfaktoren til motoren

Både 7/, I og cos (p er angitt på merkeskiltet og er de verdiene motoren trekker fra nettet ved fullast.

Energieffektive motorer

I den senere tid er det utviklet motorer med ca. 10 % lavere tap i motoren. Det har en oppnådd blant annet ved å bruke tynnere blikk i magnetjernkretsen i motoren, slik at virvel­ strøm stapene reduseres. De nye, energieffektive motorene trekker altså mindre energi fra nettet ved samme last, og da blir driftskostnadene lavere, samtidig som det er et viktig ENØK-bidrag. I forhold til i en normal firepolt motor som avgir 37 kW med virkningsgrad = 0,925, har den nye motoren en forbedret virkningsgrad på 0,934, ifølge ABBs motorkataloger. Dersom vi tenker oss at disse motorene er i drift 14 timer per dag, 5 dager i uken i 45 uker i året, vil de trekke denne energimengden fra nettet:

Normal motor: (37/0,925) ■ 14 ■ 5 ■ 45 = 126 000 kWh Ny energieffektiv motor: (37/0,934) • 14 • 5 • 45 kWh = 124 785,87 kWh

Forskjellen blir 1214,13 kWh per år. Når vi vet at det i industribedrifter kan være titalls eller kanskje hundretalls slike motorer, ser vi at det er store energimengder å spare. Med dagens energipriser utgjør det mye penger.

1.4.1.7 Motorens merkeskilt Merkeskiltet

Som nevnt ovenfor er den avgitte effekten angitt på merkeskiltet. Det samme er både merkespenningen U, merkestrømmen I og effektfaktoren cos (p. i tillegg til flere andre opplysninger.

45

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Vi skal se litt mer systematisk på merkeskiltet, og gjengir et slikt skilt på figur 1.28.

ABB Motors

Motor 3 ~

50/60 Hz IEC 34-1 MBT112M 2860/3460 r/min 4/4,6 kW Cl F cos

50 mm beskyttelse mot bevisst inntrengning). Faste fremmedlegemer > 50 mm Fingre eller lignende gjenstander med lengde Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 12 mm < 80 mm. Faste fremmedlegemer med diameter > 12 mm. Verktøy, tråder o.l. med diameter eller Beskyttet mot faste fremmedlegemer >2,5 mm tykkelse > 2,5 mm. Faste fremmedlegemer med diameter > 2,5 mm Tråd, strimmel o.l. med diameter eller Beskyttet mot faste fremmedlegemer >1,0 mm tykkelse > 1,0 mm. Faste fremmedlegemer med diameter > 1,0 mm Inntrengning av støv ikke fullstendig Støvbeskyttet utelukket, men støv i så små mengder at det ikke påvirker normal drift av utstyret. Ingen inntrengning av støv. Støvtett

Veiledning: 1 Beskrivelsen i tabellen er bare en forenklet versjon og må ikke benyttes til å definere beskyttelsen. 2 For første siffer 3 og 4 er bruk av denne tabellen for utstyr med drenshull eller ventilasjonshull et ansvar for den aktuelle normkomiteen. 3 For første siffer 5 er bruk av denne tabellen for utstyr med drenshull et ansvar for den aktuelle normkomiteen Tabell 1.5 Betydningen av det første sifferet

61

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Beskyttelsesgrader - andre siffer

Det andre sifferet angir kapslingens grad av beskyttelse mot skadelig inntrenging av vann. I tabell 1.6 i tredje kolonne gis det en forholdsvis detaljert beskrivelse av hva slags beskyttelse hver kapslingsart gir, angitt av det andre sifferet i kapslingsbetegnelsen. At en kapsling oppfyller bestemmelsene for en bestemt beskyttelsesgrad, innebærer at den også tilfredsstiller bestemmelsene for alle lavere beskyttelsesgrader i tabell 1.6. Andre ______ Beskyttelsesgrad siffer Kort beskrivelse Forklaring 0 Ubeskyttet Ingen spesiell beskyttelse 1 Beskyttet mot dryppende Dryppende vann (vanndråper som faller vann vertikalt) skal ikke ha skadelig virkning 2 Beskyttet mot dryppende Vertikalt dryppende vann skal ikke ha vann når skråstilt opp til skadelig virkning når kapslingen skråstilles 15° opp til 15° i forhold til normal stilling 3 Beskyttet mot regn Regnvann som faller med en vinkel opp til 60° i forhold til vertikalen skal ikke ha skadelig virkning 4 Beskyttet mot vannsprut Vann som spruter mot kapslingen fra alle retninger skal ikke ha skadelig virkning 5 Beskyttet mot vannstråler Vann som sprøyter mot kapslingen fra et munnstykke, uansett retning, skal ikke ha skadelig virkning 6 Bekyttet mot tung sjø Vann fra tung sjø eller som sprøyter mot kapslingen med stort trykk skal ikke trenge inn i kapslingen i skadelige mengder 7 Beskyttet mot neddykking Vann i skadelig mengde skal ikke trenge inn i kapslingen når den er neddykket i vann en bestemt tid og ved et bestemt trykk 8 Beskyttet mot nedsenking Utstyret skal kunne tåle langvarig nedsenking i vann under forhold som er nærmere angitt av fabrikanten Veiledning: Det vil vanligvis innebære at utstyret er hermetisk forseglet. For visse typer utstyr kan det likevel bety at vann kan trenge inn, men slik at det ikke har skadelig virkning

Veiledning: Beskrivelsen i tabellen er bare en forenklet versjon og må ikke benyttes til å definere beskyttelsen. Tabell 1.6 Betydningen av andre siffer

62

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

1.5.3.1 Eksplosjonsbeskyttede motorer Dersom motorene skal brukes i eksplosjonsfarlige områder, må de, i tillegg til en eller annen IP-grad, være eksplosjonsbeskyttet. Se også forskriftene FEB § 808 om dette. Eksplosjonsbeskyttelse

Det finnes ulike former for eksplosjonsbeskyttelse. De vanligste med tanke på motorer er: EExe - tennsikker utførelse EExd - eksplosjonssikker utførelse EExp - overtrykkskapsling

EExe

EExe kan bare benyttes for kortslutningsmotorer, fordi det er den eneste motortypen som ikke har sleperinger eller kommutator, og derfor ikke kan lage gnister. Beskyttelsesmetoden går ut på beskytte utstyr som ikke lager gnister, eller har varme overflater innvendig. Kapslingen må heller ikke overskride visse temperaturgrenser utvendig. Kapslingen skal være minst 1P54.

ZE-tid

Til å beskytte mot for høye temperaturer i viklingene kan vi bruke enten temperaturfølere i viklingene (ikke så vanlig) eller termiske releer som løser ut før den kritiske temperaturgrensen er nådd. Her snakker vi om ZE-tid. Se FEB punkt 808.7.13.3.

EExd

EExd er en beskyttelsesmetode som har spesielt kraftig kapsling. Den skal kunne tåle en innvendig eksplosjon uten å antenne en tennbar utvendig atmosfære. En slik kapsling behøver ikke å være tett. I kapslingen kan vi ha utstyr som lager gnister og har varme overflater, for eksempel sleperingsmotorer og likestrømsmotorer. Kapslingen må ikke overskride visse temperaturgrenser utvendig.

EExp

EExp er en beskyttelsesmetode som baserer seg på et visst overtrykk (0,5 mb) inne i kapslingen. Da kan ingen eksplosjonsfarlige gasser trenge inn. Derfor kan utstyr inne i kapslingen frambringe så mye gnister de bare vil, vi får

63

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner ingen eksplosjon. Utstyret må forsynes med trykkovervåking eller strømningsvakter, to uavhengige overvåkingsinnretninger. Før oppstart må kapslingen gjennomspyles minst fem ganger eller minst en halv time, slik at vi er sikker på at det ikke finnes eksplosjonsfarlige gasser inne i den når vi starter. Dersom overtrykket forsvinner, skal strømtilførselen brytes.

I forskrifter om drift og vedlikehold av eksplosjonsbeskyttet utstyr står det blant annet at driftspersonell skal ha Ex-kurs tilpasset utstyret, og likevel er det svært begrenset hva som kan gjøres av overhaling og reparasjoner utenom autoriserte verksteder. Det betyr at dersom vi ikke har spesielle kvalifikasjoner eller godkjenning på dette området, skal vi overlate slikt arbeid til dem som kan og har lov til å utføre det.

1.5.4 Byggeform Motorens byggeform skal være tilpasset bruksområdet og oppstillingsmåten. IEC 34-7 betegner konstruksjonstypen og monteringsmåten med bokstavene IM {International Mounting) og fire karakteriserende tall.

Det første tallet angir konstruksjonsgruppen, for eksempel 1 som utførelse med fot, 2 med fot og flens og 3 med flens. Det andre tallet angir størrelsen på en eventuell flens. Det finnes to standardstørrelser. Det tredje tallet angir monteringsmåten. 0 angir for eksempel horisontal med fot nedover, 1 med aksel vendt nedover, 3 med aksel vendt oppover. Det fjerde tallet angir antall akseltapper (1 eller 2),

64

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Basismotor IM1001 Fotmotor med to lager og aksel med en tapp

Modifikasjoner IM1002 Fotmotor med to lager og aksel med to tapper

IM2001

IM2011

Fot og flensmotor med to lager og aksel med en tapp

IM3001 Flensmotor med to lager og aksel med en tapp

IM3011

IM3031

Figur 1.35 Byggeformer og monteringsarrangementer for roterende elmaskiner ifølge 1EC 34-7

1.5.5 Kjøling Tidligere ble kjøleproblemet løst ved at en blåste luft gjennom det indre av motoren i en utførelse kalt ventilert kapslet utførelse. I dag brukes det mest helkapslede motorer. Kjølingen foregår da utvendig via kjøleribber over hele overflaten, bortsett fra på lagerskjoldene. For å forsterke kjølingen ytterligere har motorene vanligvis en vifte innenfor et skjold på enden av akselen, slik at lufta tas inn fra enden og blåses over hele motoren. På den måten føres oppvarmet luft bort.

Kjøleform

Kjøleformen angis med bokstavene IC {International Cooling) etterfulgt to sifre, et mer komplisert merkesystem bestående av IC og fire sifre, eller et enda mer omfattende system bestående av IC og to kodegrupper med én bokstav og to sifre i hver.

65

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Den vanligste kjølemetoden for moderne helkapslede motorer med påmontert vifte, som beskrevet ovenfor, er IC0141.

I det enkleste systemet angir det første sifferet kjølekretstypen (0-9). For eksempel betyr 0 fri sirkulasjon og 4 betyr mantelkjøling. Det andre sifferet angir metoden som brukes for å sirkulere kjølemediet (0-8). For eksempel betyr 0 fri varmeflyt og 1 egenventilert (for eksempel kjølevifte på akselen).

Nedenfor er gjengitt noen typiske kjøleformer IC0041

IC01

Helt lukket

Selvventilert

Motorens indre er at­ skilt fra omgivelsene, og avgir tapene gjennom kappen til den omgivne luft

Motorens indre kjøles direkte av den omgi­ vende luft

IC0141

Helt lukket kappekjølt IC06

Fremmedventilert Motoren er utført med påbygget blåser for kjølelufttilløp

Motorens indre er ad­ skilt fra omgivelsene og avgir tapene gjennom kappen til den omgivende luft Kappen kjøles av en ytre egenventilator montert på akslen IC0641

Helt lukket, kap­ pekjølt IC17

Fremmedventilert Motoren er utført for atskilt kjølelufttilløp

Motorens indre er at­ skilt fra omgivelsene og avgir tapene gjennom kappen til den omgivende luft. Kappen kjøles av en ytre påbygget blåser IC0666

Helt lukket, luft/luft kjølt

IC37

Fremmedventilert Motoren er utført for både atskilt kjøleluftavløp og atskilt kjølelufttiløp

Motorens indre er at­ skilt fra omgivelsene og avgir tapene ved varmeveksling til den omgivende luft. Kjøleren er forsynt med to påbyggede blåsere.

Figur 1.36 Kjøleformer og -arrangementer for roterende elmaskiner ifølge IEC 34-6

66

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Til kjøling av roterende elmaskiner brukes gass eller væske. Gassene er luft (A), hydrogen (H), nitrogen (N) og karbon­ dioksid (C). Væskene er vann (W) og olje (O). Når det er behov for mer enn én kjølekrets, brukes det mer omfattende systemet med IC og to grupper, med en bokstav som angitt ovenfor og to sifre i hver gruppe. Den første gruppen angir lavtemperatursiden (den sekundære kjølekretsen). Den andre gruppen angir høytemperatursiden, det vil si kjølekretsen nærmest viklingen (den primære kjølekretsen).

Eksempel: IC W 37 A 71 Luftkjølt maskin med vannkjølt varmeveksler påmontert. Vannsirkulasjonen skjer fra en separat pumpe eller tilkoplet for eksempel offentlig vannforsyning.

1.5.6 Støy fra motorer IEC 34-9 angir tillatt lydnivå (lydtrykksnivå) fra helkapslede motorer, målt i desibel (dB). Tillatt lydnivå er avhengig av motorstørrelsen og turtallet og varierer fra 67 dB for små motorer med lavt turtall til 102 dB for store motorer med høyt turtall. Moderne motorer avgir langt mindre støy enn det, og det finnes i tillegg spesielt støysvake varianter av de fleste motorutførelser. De støysvake variantene er imidlertid dyrere i anskaffelse, og dette må ses i forhold til hva andre støydempende tiltak vil koste.

Eksempler på lydnivået fra to helkapslede standardmotorer fra ABB på henholdsvis 4 og 7,5 kW er gjengitt i tabellen på neste side. Tabellen viser utprøvde gjennomsnittsverdier ved 50 Hz og merkeeffekt.

67

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Lydtrykksnivå i dB (A) over 2 • 106 Pa lm fra motorens ytre ved r/min Motorstørrelse

3000

1500

1000

750

112

63

56

54

52

132

69

59

61

56

Støyen fra motorene er i hovedsak viftelyd, lagerlyd og magnetlyd. For små motorer dominerer magnetlyden, mens viftelyden er mest framtredende for store motorer, spesielt ved høye turtall. For sleperings- og kommutatormotorer kommer lyden fra børster og sleperingene eller kommutator i tillegg.

Viftelyden spres stort sett gjennom lufta og er derfor avgrenset av rommet motoren står i. Støydempende tiltak kan da være å sette opp støyskjermer rundt motoren, eventuelt å kle den inn. Men motoren må fortsatt ha tilstrekkelig kjøling. Lagerlyd og magnetlyd skyldes vibrasjoner i mekaniske detaljer i motoren, eller at hele motoren vibrerer. Lyden forplanter seg til tilstøtende rom via motorfundamentet, bygningskonstruksjoner og eventuelle rørsystemer. Nøyaktig oppretting ved montering er ett av tiltakene for å redusere støyen. Se avsnitt 2.5.1. Solide og stabile fundamenter er også med på å redusere støyen og motvirker samtidig motorhavari. Se avsnitt 2.5.3. Ved å montere motoren på nøyaktig dimensjonerte vibrasjonsdempere kan vi eliminere en stor del av denne støyen.

1.6 Sammendrag I industrianlegg har vi behov for ulike typer motorer til ulike formål og i alle deler av anlegget. Alt etter hvor motorene blir plassert, blir de utsatt for miljøpåkjenninger, det forskriftene kaller ytre påkjenninger.

68

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Kapitlet gir en kort innføring i motorprinsippet, før vi ser på egenskapene til de ulike motortypene. For en likestrøms­ motor innebærer motorprinsippet at en strømførende leder som befinner seg i et stillestående magnetisk felt, blir påvirket av en kraft F. Før lederen kommer i bevegelse, er det bare resistansen i lederen (rotorviklingen) som begrenser strømmen. For å begrense startstrømmen må vi derfor vanligvis bruke en igangsettermotstand. Når lederen er kommet i bevegelse, blir det indusert en spenning (motindusert spenning E) i lederen, og den begrenser strømmen. Under driften påvirker belastningen turtallet, og når turtallet avtar, øker den tilførte strømmen, og motsatt. Når strømmen øker, øker kraften F, det vil si motorens dreiemoment øker. Likestrømsmotorene har fått navn etter hvordan feltviklingen er koplet i forhold til rotoren. Koplingen gir motorene ulike egenskaper. Vi har i prinsippet fire typer likestrømsmotorer:

-

seriemotorer shuntmotorer kompoundmotorer fremmedmagnetiserte motorer

Viklingene har standardisert merking. Dreieretningen er avhengig av strømretningen i rotoren i forhold til i feltviklingen(e).

Likestrømsmotorer er lette å regulere, både turtall og moment, men de er dyre i innkjøp, og de krever mye vedlikehold. I en vekselstrømsmotor er det feltet som beveger seg rundt innvendig i statoren med jevn hastighet. Lederne er plassert i spor i rotoren. Når vekselstrømsfeltet beveger seg rundt i statoren, induseres det en strøm i lederne i rotoren. Strømmen er størst når den relative bevegelsen til lederne er størst, det vil si når rotoren står stille, og den avtar etter som lederne (rotoren) kommer i bevegelse. Det er årsaken til at motorene trekker mest strøm i startøyeblikket, noe som kan

69

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner forklares ut fra transformatorprinsippet. Dersom lederne hadde beveget seg like fort som feltet, ville det ikke blitt indusert noen strøm i dem.

Strømmen som blir indusert i lederne, fører til at de blir utsatt for en kraft F, som gir motoren et dreiemoment. Størrelsen på kraften (dreiemomentet) er altså avhengig av størrelsen på den induserte strømmen. Skal det bli indusert strøm i lederne, må de bevege seg saktere enn feltet gjør. Det kalles sakking. Jo større belastning motoren har, desto større er sakkingen. Dermed øker den induserte strømmen, og også dreiemomentet M. Normale endringer i belastningen fører imidlertid ikke til store endringer i turtallet.

Den overlegent mest brukte elektromotoren i dag er den trefasede asynkrone kortslutningsmotoren. Den er svært robust og krever nesten ikke vedlikehold, og den kan også tilkoples tofasenett på visse betingelser. For større motorer må vi følge smøreanvisningene nøye. Asynkrone motorer har som regel topolt, firepolt, sekspolt eller åttepolt vikling, og turtallene ligger noe under de synkrone turtallene, som er 3000, 1500, 750, 600 eller 500 r/min. Tidligere kunne ikke turtallet til disse motorene reguleres, men ved hjelp av frekvensregulering kan de nå brukes der vi har behov for dette. Trenger vi bare to, eventuelt tre, hastigheter, kan vi velge en motor med to, eventuelt tre, viklinger med ulike poltall, eller en Dahlanderviklet motor. Til spesielle formål kan vi velge for eksempel en sleperingsmotor med viklet anker. Den har større startmoment, men samtidig noe lavere startstrøm enn den normale kortslutningsmotoren. Det finnes en rekke spesialmotorer, blant annet synkronmotorer med synkront turtall, som navnet sier.

Motorens klemmebrett har standardisert merking. Vi kan endre dreieretningen ved å bytte om på to av de tre tiIførselsledningene.

70

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner Motorens momentkurve sier mye om motorens egenskaper, og den må ses i sammenheng med lastmomentet, og om det endres med turtallet. Når vi har bestemt momentet på motoren og turtallet, kan vi beregne størrelsen, og vi kan velge motortype, poltall osv. ut fra en motorkatalog.

Nye, energieffektive motorer har bedre virkningsgrad enn standardmotorene, og altså lavere tap i motoren. Det kan være både bedriftsøkonomisk og samfunnsøkonomisk riktig å velge slike motorer. For samtlige motortyper gjelder at merkeskiltet angir både nødvendige elektriske data og visse data om utførelsen. Vi må altså bestemme den fysiske utførelsen til motoren, i tillegg til alle elektriske størrelser, også forhold som ikke står på merkeskiltet. Den fysiske utførelsen er avhengig av blant annet ytre påvirkninger, og omfatter temperaturklasse, driftsart, beskyttelsesart, byggeform og kjøling. I tillegg må vi ta stilling til om vi skal ha ekstra korrosjonsbeskyttelse, og eventuelt stillstandsvarme. Skal motoren plasseres i eksplosjonsfarlige områder må den også ha en eller annen form for eksplosjonsbeskyttelse.

71

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

72

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2 MOTOR­ INSTALLASJONER 2.1 Motorvern Beskytte motoren

Med motorvern mener vi verneinnretninger som skal beskytte motoren mot å bli ødelagt. Iblant skal motorvernet også beskytte lasten, men slikt vern bør brukes bare der det er tvingende nødvendig. Overlast, kortslutning eller blokkert rotor kan resultere i så store strømmer at motoren brenner opp. Når vi sier at motoren brenner opp, mener vi at strømmen har varmet opp lederne i viklingene så mye at lederisolasjonen blir ødelagt, slik at det til slutt blir kortslutning. Også dersom spenningen er for lav, blir strømmen for stor, og motoren kan bli ødelagt. Lasten er jo den samme, og motoren må derfor avgi samme effekt. For en trefaset motor har vi: P = VJ -U • I • coscp Når spenningen minker, må strømmen stige for at effekten skal bli den samme.

Elektriske feil

Elektriske feil som kan oppstå i en motor, kan deles inn i to grupper, alt etter hvor store strømmer feilene forårsaker. Den ene er kortslutningsstrømmer i størrelsesorden fra ca. to ganger merkestrømmen og oppover. Den andre er overlaststrømmer, fra merkestrømmen og opp til der kortslutningsstrømmene overtar. Det er ingen klare grenser mellom disse områdene.

73

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Merkestrømmen er den strømmen motoren trekker ved fullast når motoren får den spenningen som er påstemplet merkeskiltet (merkespenningen).

Kortslutningsstrømmer

Kortslutningsstrømmer får vi selvfølgelig etter kortslutning i tilførselskabelen eller i motoren. Inntreffer kortslutningen i motoren, er skaden vanligvis allerede skjedd, men ved rask utkopling kan den begrenses. Skjer kortslutningen i kabelen, gjelder det også å begrense skaden mest mulig.

Vi får også strømmer på dette nivået når motoren starter (ca. 3,5-6 ganger merkestrømmen), men normalt minker strømmene da til merkestrømmen eller lavere på så kort tid at det ikke forårsaker noen skade. Skulle rotoren derimot være blokkert, for eksempel dersom lasten sitter fast eller et lager har skåret seg, fortsetter strømmen med samme styrke til den blir brutt av et vern eller ødelegger motoren. Det skjer på ganske kort tid (sekunder eller minutter).

Overlaststrømmer

Overlaststrømmer kan vi få ved overlast, ved mekaniske feil ved lasten (som lagerfeil), og vi kan få slike strømmer dersom spenningen blir lavere enn normalt, som nevnt ovenfor. Slike strømmer kan også ødelegge motoren, men det kan ta noe lengre tid før skaden skjer (minutter eller timer).

Fuktighet

Det finnes dessuten andre årsaker til at motorer blir ødelagt, blant annet fuktighet som trenger inn og ødelegger isolasjonen, og mekaniske årsaker. Disse forholdene skal vi se på senere.

Aktuelle vern

Aktuelle vern er - sikringer eller effektbrytere som kortslutningsvern - termiske releer eller temperaturfølere innebygd i motorviklingene som overlastvern - underspenningsreleer eller kontaktorkopling med holdekontakt som underspenningsvern

For mindre motorer til blant annet verktøymaskiner brukes av og til motorvernbryter, men de har ikke alltid tilstrekkelig

74

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

bryteevene, og vi må derfor i disse tilfellene også ha sikringer i serie som kortslutningsbeskyttelse.

2.1.1 Kortslutningsvern Kortslutningsvern

Som kortslutningsvern benyttes stort sett høyeffektsikringer for mindre motorer (opptil ca. 40-50 kW) og effektbrytere for større motorer. Dersom vi velger sikringer, må vi i tillegg bruke termiske releer eller temperaturfølere som vern mot overlast. Effektbryterne har normalt innebygd både en elektro­ magnetisk og en termisk funksjon. De enkleste typene har faste verdier, mens de større typene har regulerings­ muligheter enten for den ene eller den andre funksjonen eller for begge. Sikringer sammen med et termisk relé er vesentlig billigere enn en effektbryter. Når vi prosjekterer en motorinstallasjon, prøver vi først og fremst å finne løsninger der vi kan bruke sikringer.

2.1.1.1 Høyeffektsikringer Smeltesikringer

Høyeffektsikringer (knivsikringer) er smeltesikringer med en svært høy bryteevne, over 100 kA, og knivkontakter med lav overgangsresistans i kontaktflatene, slik at de utvikler lite varme. Knivkontaktene er festet til endeplatene, som blir skrudd fast til slokkekammeret. Smeltelegemet, som er sveiset fast mellom endeplatene, består av flerhulls parallelle strømledere med en tinnbro på midten. Finkornet kvartssand slokker lysbuen når sikringen ryker. Bruddindikatoren er en liten bladfjær som holdes på plass av en tynn metalltråd. Når sikringen smelter, spretter bladfjæra opp og indikerer brudd.

Kvikk, treg eller kombinert karakteristikk

Etter konstruksjonen kan høyeffektsikringer ha kvikk, treg eller kombinert karakteristikk. Den siste er den mest brukte. Strøm/tid-diagrammet for en høyeffektsikring med kombi­ nert karakteristikk er vist på figur 2.1.

75

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Figur 2. 1 Strøm/tid-diagram for høyeffektsikring med kombinert karakteristikk

76

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Enpolte eller trepolte sikringselementer

Sikringsunderdelene (sikringselementene) kan vi få enpolte eller trepolte for merkestrømmene 125 A (merket 00), 160 A (merket 0), 250 A (merket 1), 400 A (merket 2), 630 A (merket 3) og 1000 A (merket 4). Hver elementstørrelse omfatter en gruppe sikringer som har bestemte ytre mål, og dekker en lang rekke sikringsstørrelser opp til og med merkestrømmen. For eksempel omfatter elementstørrelse 1 sikringsstørrelsene 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 225 og 250 A av et fabrikat.

Betjening av sikringer

Sikringene betjenes av et håndtak av isolasjonsmateriale som kan hektes fast på patronen. Figur 2.2 viser en sikring med underdel og håndtak.

Figur 2.2 Sikring (til venstre) med underdel (i midten) og håndtak (til høyre)

Utførelse

Vanlige høyeffektsikringer er i dekket utførelse, men det finnes også en vanntett utførelse for utendørs bruk. De vanligste bruksområdene er industri, skipsinstallasjoner og installasjoner i forbindelse med oljevirksomhet til havs. Høyeffektsikringer brukes dessuten i kraftdistribusjonen, enten i vanlig åpen utførelse eller sammen med sikringslastskillebrytere. Sikringer i vanlig åpen utførelse er ikke berøringssikre, og de må betjenes med det spesielle håndtaket. Det kreves sakkyndig eller instruert betjening. Slike sikringer blir vanligvis ikke installert i dag, men de finnes i de fleste eldre anlegg. Personsikkerheten er også mye dårligere. Dagens høyeffektsikringer blir montert som beskrevet på neste side.

77

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Sikringslastskillebryter

Sikringslastskillebrytere består av en trepolt sikringsunderdel, en øvre dekk-kappe med slokkekammer, en nedre dekk-kappe og et avtakbart lokk som er hengslet i nedre dekk-kappe, og som bærer sikringspatronene. Bryteren virker ved at lokket svinges inn og ut ca. 60°.

Figur 2.3 Sikringslastskillebryter med underdel

Tilkopling: Det er viktig at tilførselen koples til på toppen, og at vi går ut inn på toppen og ut fra bunnen, for ellers kan vi berøre spenningsførende deler fra bunnen når lokket er halvt lukket. Kopler vi riktig, kan vi skifte sikringer som er festet i lokket, uten å komme i berøring med spenningsførende deler. Sikringene er da spenningsløse. Personsikkerheten blir langt bedre på denne måten, men det kreves likevel sakkyndig eller instruert betjening. En spesialutgave av lastskillebryteren er tatt i bruk som inntakssikring i boliginstallasjoner. Det må da finnes belastningssikringer av elementautomattypen eller en automatisk bryter, ellers kreves det sakkyndig eller instruert betjening.

2.1.1.2 Effektbryter (for store motorer) Høy bryteevne

78

Effektbryteren har en svært stor bryteevne, normalt langt over det som kreves på dette området (flere hundre kA). 1 prinsippet dreier det seg om en elektromagnetisk og en

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Elektromekanisk brytefunksjon

termisk brytefunksjon. Den elektromagnetiske funksjonen virker ved at hovedstrømmen går gjennom en spole viklet rundt løftemagneten til hovedkontaktene. En overstrøm klarer ikke å påvirke magneten, men en kortslutnings strøm påvirker den momentant, og hovedkontaktene til bryteren åpner i løpet av brøkdeler av et sekund.

Figur 2.4 Prinsippet for en elektromagnetisk bryter

Termisk brytefunksjon

Effektbryterens termiske funksjon er styrt av et bimetall som blir varmet opp av hovedstrømmen i kretsen. Når det blir utsatt for en overstrøm, vil det etter en tid, avhengig av strømmen, påvirke utløsermekanismen omtrent på samme måte som i et termisk relé, men her er det altså hovedkontaktene til bryteren som åpner, som ved den elektromagnetiske brytefunksjonen. De enkleste effektbryterne har en fast verdi for kortslutningsstrøm og en fast verdi for overlast. Disse bryterne blir ofte kalt sikringsløse brytere (engelsk: no fuse breakers). De egner seg ikke som motorvern.

79

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner De egentlige effektbryterne har regulerbart termisk område, og litt større brytere har også regulerbart elektromagnetisk område. Vi kan stille den termiske funksjonen inn på motorens merkestrøm og kortslutningsstrømmen til et nivå tilpasset det anlegget motoren står tilkoplet. Her er det spesielt laveste kortslutningsstrøm som er av interesse. Prisen på effektbrytere er svært høy, men den store fordelen er at de er lette å tilpasse til krav som må stilles til vernet, som omfatter både anleggsbeskyttelse og beskyttelse mot farlige berøringsspenninger.

2.1.2 Overlastvern Termisk vern

Overlastvern skal som nevnt beskytte motorer mot strømmer i området fra merkestrømmen til ca. to ganger merke­ strømmen, eller der kortslutningsvernet overtar. Termisk vern brukes også i en lang rekke andre sammenhenger, blant annet i automatsikringer. Kravet til bryteevnen er langt mindre enn for kortslutningsvern. Overlastvern har også altfor lang utløsetid til å egne seg som kortslutningsvern. Det er av de viktigste årsakene til at vi deler verneinnretningene i to grupper etter funksjon, nemlig kortslutningsvern og overlastvern. Vi har flere typer overlastvern, men i denne sammenhengen dreier det seg først og fremst om termiske releer og temperaturfølere innebygd i motorviklinger. Det finnes flere varianter av hver av disse vernene, med noe ulike egenskaper. Vi kan derfor alltid finne et vern som dekker behovet vårt.

80

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.1.2.1 Termiske releer - mekaniske

Figur 2.5 Bimetall

I prinsippet består et termisk relé av et bimetall, det vil si to sammensveiste metallplater (strimler) med forskjellig utvidelseskoeffisient. Når de blir varmet opp, bøyer metallplatene seg ut til siden og påvirker for eksempel utløsermekanismen i hjelpekontakter i termiske releer eller hovedkontaktene i motorvernbrytere, automatsikringer og sikringsløse brytere. Oppvarmingen foregår vanligvis ved at hovedstrømmen føres i en isolert motstandsledning som er viklet rundt bimetallet, eventuelt ved at strømmen føres gjennom selve bimetallet. Differensialutløsning De forskjellige termiske releene og bryterne har bimetallutløsning i alle faser og samme utløsetid ved samme strøm, enten strømmen går gjennom bimetallene i én, to eller tre faser. Releene er ofte forsynt med differensialutløsning som skal beskytte spesielt mot enfaset brudd.

Innstilling

Termiske releer og motorvernbrytere skal, ifølge punkt 473.1.1.3 i FEB, innstilles på motorens merkestrøm, og skal ikke reagere på 5 % overbelastning. Ved 20 % over­ belastning skal releene løse ut innen to timer, og 50 % overbelastning skal gi utløsning innen 2 minutter, ifølge ABB.

UtløsekontroII

Det er viktig å foreta utløsekontroll av termiske releer og motorvernbrytere, fordi bimetallreleene ikke er særlig nøyaktige og har en relativt stor feilprosent. Kontrollen foregår ved å belaste releet via motstander, belastningskar e.l., slik at strømmen kan reguleres mellom 100 og 200 % (for eksempel

81

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner 105, 110, 120 og 150%) av den innstilte verdien på releet. Dette er også vanligvis et krav i spesifikasjonene for større anlegg.

Lang starttid

Iblant kan starttiden bli så lang at de termiske releene løser ut før strømmen har kommet ned i normal driftsstrøm. Vi må da ta spesielle forholdsregler for å unngå utløsning. Det finnes flere måter å gjøre det på.

Figur 2.6 Kurve over startstrømmen ved ulike belastninger

Aktuelle metoder er å benytte

termisk relé spesielt beregnet for tung start (releet koples da via metningstransformatorer, ofte bygd sammen som en enhet) forbikopling av termiske releer under start elektronisk motorvern med blant annet innsti 1 Ibar treghet Metningstransformator

82

Metningstransformatorer reduserer karakteristikken for de høye startstrømmene til lavere verdier, slik at bimetallreleet blir tilstrekkelig forsinket og ikke løser ut ved en normal tung start. Under normal drift virker det like raskt som et direktekoplet relé.

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Figur 2.2 Termisk relé med metningstransformator for tung start

En metningstransformator er en transformator med lav overstrømskarakteristikk, det vil si lineær omsetning inntil innstilt utløsestrøm, men med lavere sekundærstrøm enn det som svarer til omsetningsforholdet ved høyere strømmer.

Forbikopling av termiske releer

Forbikopling av termiske releer under start kan utføres som på figur 2.8. Men løsningene varierer fra firma til firma.

Figur 2.8 Forbikopling av termiske releer under start

Termiske releer

Termiske releer skal normalt innstilles på motorens merkestrøm. Hvis vi stiller inn på en lavere verdi enn

83

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner merkestrømmen, inviterer vi til unødige driftsforstyrrelser, og vi beskytter ikke motoren bedre på denne måten. Et argument mot dette er at vi ved å stille det termiske releet på en lavere verdi enn merkestrømmen beskytter det mekaniske utstyret som motoren driver. Det er imidlertid en tvilsom form for beskyttelse. Skal vi beskytte slikt utstyr, er det bedre å ta i bruk egnet beskyttelsesutstyr for det mekaniske utstyret. Se punkt 473.1.1.3 i forskriftene.

Termiske releer kan gi mulighet til å velge automatisk eller manuelt betjent tilbakestilling (reset). Det finnes også spesielle termiske releer for motorer med tung start.

Termiske releer med Termiske releer med differensialutløsning er releer som gir differensialutløsning normal overlastbeskyttelse, men er også spesielt følsomme for faseavbrudd. Releene er rent mekanisk bygd opp av flere bevegelige deler, med de svakhetene det fører med seg.

Intermitterende drift Ved intermitterende drift (gjentatt start og stopp) blir bimetallet oppvarmet av de høye startstrømmene. Hvis startene kommer for ofte, får ikke bimetallet tid til å bli avkjølt. Det blir derfor varmere og varmere, og løser til slutt ut. Ved over 12-15 starter per time kan vi altså ikke bruke termiske releer som motorvern. Her må vi bruke andre beskyttelsesmetoder, for eksempel elektroniske motorvern eller termistorvem. Hvis motoren arbeider i vesentlig varmere omgivelseser enn det termiske releet, beskytter ikke vernet tilstrekkelig mot overbelastning. I slike tilfeller oppnår vi mye bedre beskyttelse med termistorer innebygd i viklingene.

Elektroniske motorvern

84

I dag tar elektroniske motorvern mer og mer over som motorvern. Det finnes mange fabrikater og utførelser å velge mellom. De fleste har innstillbar treghet, for eksempel 2-30 s ved 6 • /n, vanligvis med trinnvis innstilling, blant annet for beskyttelse ved tung start. Slike vern beskytter også som regel mot faseavbrudd (differensialutløsning), jordfeil, blokkering, fasefølgefeil o.l., og har utstyr som indikerer

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

årsaken til eventuelle feil. 1 tillegg har de ofte andre funksjoner.

2.1.3 Motorvernbryter Mindre motorer, spesielt for verktøymaskiner og lignende, har ofte motorvernbryter som startorgan og vern.

Motorvernbryter

En motorvernbryter er i prinsipp en lastbryter eller effektbryter som er koplet i serie med et termisk relé. Dersom bryteren er en effektbryter, er den utstyrt med elektromagnetisk utløsning (I> ). Dette er det normale. Bryteren manøvreres manuelt via to trykknapper, én for start og én for stopp. Når bryteren legges inn, spennes en fjær. Fjæra blir utløst av det termiske releet dersom motoren blir overbelastet, og bryteren legger ut. En del motorvernbrytere, spesielt de større, har i tillegg ofte et underspenningsrelé ( U < ), som også løser ut tjæren ved for lav spenning.

Underspenningsrelé

Er bryteren utstyrt med underspenningsrelé, må det ha spenning for å få bryteren til å ligge inne. I denne kretsen kan vi kople inn fjernutløsning av motorvernbryteren om vi ønsker det. Dersom motorvernbryteren er en lastbryter, må kursen i tillegg beskyttes av sikringer som kortslutningsvern. Sikringene er normalt plassert i strømskinnen eller i sikringsskapet, alt etter hvordan installasjonen er arrangert.

Skjematisk er motorvernbryteren vist på figur 2.9.

85

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Utløserkurve: 1: Termisk utløsning 2: Magnetisk

Figur 2.9 Motorvernbryter (effektbryter) med underspenningsvern og utløsekarakteristikk

2.1.4 Termistorvern Temperaturfølere

Der det stilles strenge krav til motorvern, for eksempel i store og dyre maskiner og ved intermittent drift, brukes det ofte termistorvern istedenfor termiske releer. Med termistor­ vern mener vi termistorer, for eksempel NTC-motstander, som er lagt inn i motorviklingene og føler viklingstemperaturen direkte.

Termistorene er koplet til strømreleer, slik at når temperaturen stiger over den fastsatte verdien (se avsnitt 1.5.1 om temperaturklasser), blir strømreleene aktivert og bryter styrestrømskretsen til motoren slik at motoren stopper. Det gir mye sikrere overvåking av viklingstemperaturen og dermed bedre beskyttelse av motoren.

86

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Slike temperaturfølere (termistorer) kan ha negative eller positive ulineære temperaturkoeffisienter (NTC eller PTC).

Figur 2.10 Kurver som viser forholdet mellom resistans og temperatur for en PTC-termistor og en NTC-termistor. I PTCtermistoren øker resistansen med økende temperatur, i NTCtermistoren er det omvendt

Montering av temperaturfølere

Men forutsetningen for sikker og god beskyttelse av motoren er at temperaturfølerne bygd inn i motorviklingene, og ikke blir montert utenpå dem senere. Blir følerne montert inn i en ferdig motor (utenpå viklingene), er det stor fare for at de havner i en kald luftstrøm, og ikke registrerer om viklingene får for høy temperatur. Da har motoren ingen, eller i hvert fall liten, beskyttelse.

2.1.5 Underspenningsreleer underspenningsvern Spenningsbortfall

For å hindre at motoren starter automatisk etter et spennings­ bortfall, kan vi bruke et underspenningsrelé. Vi kan også bruke andre metoder for å oppnå det samme resultatet, for eksempel kontaktorstyring med holdekrets. Se også FEB § 451.

Underspenning

Underspenningsreleet kan også ha som oppgave å løse ut hovedbryteren når spenningen blir for lav, og dermed hindre at motoren brenner opp. I prinsippet virker releet slik at når spenningen er over en innstilt verdi, holdes en fjærbelastet sperre på plass, slik at hovedbryteren ligger inne etter at den

87

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

er lagt inn manuelt. Når spenningen så kommer under et innstilt nivå, klarer ikke underspenningsreleet å holde sperren på plass, og hovedbryteren faller ut.

Kontaktorstyring med holdekrets

Underspenningsbeskyttelse oppnår vi ved å bruke kontaktorstyring med holdekrets. Når spenningen blir borte, faller kontaktoren, og holdekretsen brytes. Når spenningen kommer tilbake, må det ny startimpuls til for at motoren skal starte på ny.

For store motorer brukes det av og til effektbrytere istedenfor sikringer og termisk vern. Effektbryteren inneholder da oftest en elektromagnetisk utløsning som kortslutningsvern, overstrøm s vern og underspenningsutløsning. IEC nr.

Eksempel

663 08 IEC 07-17-07

Underspenningsrele. Eksempel: Innstillingsområde fra 50 til 80 V og tilbakegangsforhold 130%

Symbol

U< 50..80V 130%

Figur 2.11 Symbol for underspenning

2.1.6 Overspenningsvern I den senere tid er det kommet flere typer overspenningsvern på markedet, både for boliger og for industrien. Virkemåten er i prinsippet den samme som for avledere. Se også FEB § 443.

Overspenning

Overspenning kan forårsake isolasjonssvikt, med brente viklinger som resultat. Motorvemet skal kunne forhindre slike feil, men ofte mangler slikt vern, eller det fungerer ikke som det skal. U> 50..80V

Figur 2.12 Symbol for overspenning

88

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.1.7 Stillstandsvarme Stillstandsvarme

Utendørs eller i kalde eller fuktige områder

Motorer som skal plasseres utendørs eller i andre kalde eller fuktige områder, blir vanligvis forsynt med innvendig varmeelement som automatisk kopler seg inn når motoren stopper. Dermed unngår vi at isolasjonsnivået blir redusert i stillstandsperioder på grunn av kondens o.l.

Istedenfor å bruke varmeelement kan motorviklingene koples til en lav spenning (5-10 V) via en transformator når motoren stoppes, og da beholder den normal driftstemperatur også når den står stille. Spenningen er tilpasset slik at strømmen ikke overstiger påstemplet strøm. Produktkataloger og annen informasjon om motorvern.

spesiallitteratur

gir

mer

2.2 Startmetoder Problemer med lang starttid og/eller tung start har vi behandlet i kapittel 2.1.2.1 under termiske releer.

2.2.1 Direkte start Direkte start

Den enkleste startformen er direkte start. Da blir motoren koplet til nettet uten noen ytre strømbegrensning. Vi trenger bare en bryter til å kople motoren til nettet, for eksempel en motorvernbryter.

Startstrømmen

Startstrømmen blir normalt 5-7 ganger merkestrømmen til motoren. Den kan reduseres noe, ned mot 3,5 ganger merkestrømmen, ved hjelp av en motor med strømfortrengningsrotor, det vil si med spesielle rotorstaver i rotorens burvikling, som gir denne strømbegrensningen. Det er imidlertid bare store motorer som er forsynt med slike staver

89

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

i rotoren. For mindre motorer kan vi derfor se bort fra slike forhold. Energiverkene setter grenser

Dersom nettet tåler den store startstrømmen, er dette den enkleste og billigste startmetoden. Energiverkene setter grenser for hvor store motorer som kan startes med direkte start. Grunnen er at den store startstrømmen kan forårsake sjenerende spenningsfall i nettet, med de følger det kan ha for andre abonnenter, blant annet redusert lysstyrke (blinking i lyset) og utfall av underspenningsvern. Vanligvis er grensen 4-5 kW. I noe større industribedrifter med egen forsyningstransformator, om bord i skip, på plattformer og andre steder der det ikke er andre abonnenter på linjen (strøm­ forsyningen), kan det likevel være aktuelt å starte svært store motorer direkte.

Strømfortrengningsrotor

Her kan det også være aktuelt å bruke motorer med strømfortrengningsrotor. Strømfortrengningen virker i prinsippet slik at på grunn av den spesielle utformingen av rotorstavene er reaktansen og resistansen i startøyeblikket større enn etter at motoren er kommet i gang, fordi det nesten ikke går strøm i den nederste delen av staven før rotoren er kommet opp i hastighet. Dette kan forklares med at rotorstrømmens frekvens er mye større i starten enn etter at motoren er kommet opp i hastighet. Strømfortrengningsrotoren forbedrer startmomentet. Aluminium i stavene istedenfor kobber øker også startmomentet. I industriell drift er det mer aktuelt med start via fjernstyrte kontaktorer, kontaktløse brytere, som triacer og i visse tilfeller effektbrytere, enn med motorvernbrytere.

Hvis nettet av en eller annen grunn ikke tåler direkte start, hvis vi ikke ønsker det, eller hvis energiverket hindrer det, har vi flere startmetoder å velge mellom. Alle begrenser startstrømmen vesentlig i forhold til direkte start. De ulike startmetodene har forskjellige egenskaper (fordeler og ulemper), slik at vi ikke uten videre kan velge fritt mellom dem.

90

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.2.2 Stjerne/trekant-start (Y/Å-start) Ubelastet start

For mindre motorer skjer stjerne/trekant-omkoplingen ofte ved hjelp av en manuell stjerne/trekant-vender. Særlig gjelder det verktøymaskiner o.l.

Figur 2.13 Stjerne/trekant-vender. Venderen gir strømavbrudd ved omkopling fra stjerne til trekant

Tidspunkt for omkopling

Dersom omkoplingen fra stjerne til trekant skjer ved for lavt turtall, n < ca. 0,8 ■ z?N blir strømstøtet i omkoplingsøyeblikket omtrent 50 til 80 % av startstrømstøtet ved direkte start. Men dersom omkoplingen skjer for sent, og motoren går for lenge i stjerne, kan viklingstemperaturen bli for høy, og motoren kan bli ødelagt. Det er viktig å finne det rette tidspunktet for omkopling.

For større motorer, og når vi ønsker fjernstyring, foregår vanligvis omkoplingen ved hjelp av kontaktorer og et tidsrele.

91

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Den største ulempen med Y/A-start er at vi ikke kan starte med belastet motor, fordi dreiemomentet ved stjemekopling bare er 1/3 av trekantmomentet i startøyeblikket.

L1

L2

L3

Innstilling = / (merkestrøm). Ulempen ved denne plasseringen er at vernet ikke beskytter motoren når den går i Y.

Figur 2.14 Alternative plasseringer av termiske releer

Alternative plasseringer

De termiske releene kan ha to alternative plasseringer, enten i tilførselen (innstilt på merkestrømmen) eller i faselederne (innstilt på fasestrømmen). Figur 2.14 viser de to alternativene.

2.2.3 Sleperingsstart Belastet motor

Resistanser i serie med rotorvikling

92

Ved belastet motor kan vi, foruten å bruke direkte start, blant annet bruke sleperingsstart for å redusere startstrømmen, men samtidig beholde et svært høyt startmoment. Sleperingsstart vil si at motoren har viklet rotor og at det er koplet resistanser i serie med rotorviklingene via sleperinger. Under starten reduseres så resistansene suksessivt til rotoren er helt kortsluttet. Det kan skje manuelt eller trinnvis automatisk via kontaktorer. Se avsnitt 1.4.2 Trefaset sleperingsmotor.

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Flytende resistans

Vi kan imidlertid erstatte de faste igangsetterresistansene med en flytende resistans i form av en elektrolytt i et lukket kammer. Elektrolytten endrer resistansen under starten fordi rotorstrømmen ledes gjennom elektrolytten. Når strømmen går gjennom elektrolytten, blir den oppvarmet og fordamper, og det gir en kontinuerlig reduksjon av resistansen. Til slutt kortsluttes elektrolytten ved hjelp av for eksempel et tidsrelé.

Figur 2.15 Resistansforløpet (a) og motorens momentkurve (b) ved bruk av en elektrolytisk rotor igangsetter, merket 1, sammenlignet med en igangsetter med tre faste trinn, merket 2, som funksjon av relativt turtall. MB er momentkurven for belastningen.

2.2.4 Transformatorstart I dag brukes ofte ulike former for transformatorstart for å redusere startstrømmen. Ved transformatorstart kan vi bruke den vanlige kortslutnings-asynkronmotoren, og metoden er også driftssikker. Spenningen reguleres normalt fra null til full spenning via en regulerbar autotransformator. I prinsippet er dette den samme metoden som brukes for blant

93

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

annet store baugpropellmotorer. De koples elektrisk til en generator som så kjøres opp fra null til full spenning og drar motoren med i samme takt. Autotransformator Som regel brukes en autotransformator koplet Y/Y. Først sluttes stjernepunktsbryter 1 og deretter nettbryter 2. Motoren starter med redusert spenning. Når motoren er kommet opp i hastighet, åpnes bryter 1, og autotransformatorens sekundære fellesvikling virker som en reaktor som demper strømstøtet ved overgangen til full spenning. Når strømmen har stabilisert seg på normalt driftsnivå, sluttes bryter 3.

Figur 2.16 Autotransformatorstart

2.2.5 Statorresistansstart Resistanser foran motorens statorklemmer

94

Ved å kople resistanser foran statorklemmene på motoren kan vi redusere startstrømmen, men når strømmen reduseres proporsjonalt med (i samme takt som) spenningen over statorklemmene, reduseres motorens dreiemoment med ca. andre potens av spenningsreduksjonen. Varmetapet blir også stort. Statorigangsettere har i prinsippet samme utforming som rotorigangsettere.

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

SR

SCR

Figur 2.] 7 Stator igangsetterens resistans som funksjon av det relative turtallet

2.2.6 Mykstarter Mykstarteren består av en startkopler med seks Spenningen øker jevnt under starten antiparallellkoplede tyristorer. Tennvinkelen deres blir styrt av en mikroprosessor på en slik måte at spenningen til motoren øker jevnt under starten. Mykstarteren har en skala der vi kan stille inn starttiden slik at vi får en myk start. Det gir mulighet til å overvåke driften kontinuerlig, og spenningen kan tilpasses til behovet slik at effekttapet blir minst mulig.

Bremsing

Figur 2.18 Prinsipiell oppbygning av mykstarteren

95

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Mykstartere fra Telemecanique finnes i 12 størrelser fra 12 til 1200 A, med valgfri nominell spenning 230, 400 og 450 V og 50 eller 60 Hz.

Mykstarteren må velges ut fra motorens utnyttede effekt, som er definert av motorleverandøren, og som tar hensyn til aktuell driftsart og applikasjon. Er ikke annet spesifisert, velger vi driftsart Sl. Start- og stoppmetode kan reguleres blant annet med hensyn til start- og stopptid. Vern

Mykstarteren har blant annet termisk vern for både motor og starter, og vern mot faseubalanse. Den må ha forankoplet kortslutningsvern, og kan ha forankoplet hovedkontakter med tilhørende styrestrømskrets (ulike varianter etter størrelsen) for blant annet nødstopp, for å kunne bli spenningsløs. Alternativt til kortslutningsvern og kontaktor kan vi bruke en motorvernbryter.

2.2.7 Frekvensregulert start Frekvensregulering

Når vi har behov for å regulere hastigheten under drift, er frekvensregulering en av de mest aktuelle metodene. Da har vi samtidig fått en svært god startutrustning. Ved at vi regulerer frekvensen fra 0 og oppover, starter motoren på en myk og skånsom måte. Vi har mulighet til å tilpasse moment-karakteristikken til drivobjektet, og både starten og driften foregår uten tap. Frekvensomformerens funksjon og virkemåte blir forklart nærmere i avsnitt 2.3.2.1.

96

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.3 Hastighetsregulering Trinnvis eller trinnløs regulering

De fleste motordrifter krever ikke hastighetsregulering. Men i noen tilfeller har vi behov for to eller tre hastigheter, og av og til også for trinnløs hastighetsregulering.

Foruten den normale utførelsen med én hastighet kan den trefasede kortslutningsmotoren være viklet som polomkoplbar motor for to hastigheter, i sjeldnere tilfeller for tre hastigheter, eller som en dahlanderviklet motor for to hastigheter. Det finnes også motorer med en kombinasjon av separat vikling og dahlandervikling for tre hastigheter. Frekvensomformeren tar mer og mer over som reguleringsmetode når hastigheten må kunne reguleres trinnløst. Det kommer først og fremst av at vi da kan bruke normalutførelsen av den trefasede kortslutningsmotoren, men også av de gode reguleringsmulighetene og prisen på utstyret.

Ellers har vi flere andre metoder for trinnløs hastighets­ regulering, men felles for dem er at de er mer kompliserte, krever mer vedlikehold og/eller er dyrere enn frekvens­ omformeren. Når vi trenger en eller annen form for hastighetsregulering, må vi altså vurdere dette behovet mot de reguleringsmetodene vi har til rådighet, og kostnadene med dem. Som vi så i avsnitt 1.4.1.3 på side 33, var turtallet for en asynkronmotor bestemt av uttrykket

« = (l-i) — [s'J p

Tre metoder for turtallsregulering

Dette gir tre muligheter til å regulere turtallet til en asynkronmotor:

1

Poltallsregulering

97

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner 2 3

Frekvensregulering Regulering av sakkingen

2.3.1 Trinnvis hastighetsregulering Når vi har behov for to hastigheter, kan vi som nevnt velge mellom polomkoplbare motorer og motorer med dahlandervikling. Polomkoplbare motorer kan også ha tre hastigheter. Videre finnes det en kombinasjon av en enkel Y-vikling og dahlanderkoplet vikling for tre hastigheter.

2.3.1.1 Poltallsregulering med atskilte viklinger Polomkoplbar motor

En polomkoplbar motor har to, eventuelt tre, sett med statorviklinger med ulike poltall. For eksempel kan den ene viklingen være viklet som en topolt motor med synkront turtall lik 3000 r/min, mens den andre viklingen kan være viklet som en firepolt motor med synkront turtall lik 1500 r/min. Ved at vi kopler inn den ene eller den andre viklingen, går motoren med tilnærmet 3000 eller 1500 r/min. Om­ koplingen kan skje manuelt ved hjelp av en omkopler eller fjernstyrt via kontaktorer.

Klemmemerking

På figur 2.19 ser vi klemmemerkingen for en polomkoplbar motor med to separate viklinger, ifølge IEC 34-8. Det laveste første sifferet viser det laveste turtallet, mens det høyeste første sifferet viser det høyeste turtallet.

Figur 2.19 Klemmemerking for en polomkoplbar motor

Ved for rask omkopling fra høyt til lavt turtall vil motoren et øyeblikk gå som generator, og maksimalmomentet kan bli

98

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner mange ganger større enn akselerasjonsmomentet. Det kan være skadelig for både motoren og drivobjektet. For å unngå dette bør vi altså legge inn en eller annen form for tidsforsinkelse ved automatisk omkopling.

2.3.1.2 Poltallsregulering med dahlandervikling Dahlanderviklet motor

Som alternativ til polomkopling kan vi bruke en dahlanderviklet motor. Den har dobbelt sett viklinger som kan koples som vist på figurene 2.20-2.22.

Denne motoren er merket D/YY.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 1.

Motoren passer best for konstant lastmoment.

Figur 2.20 Kopling av dahlandervikling for konstant lastmoment

99

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Denne motoren er merket YY/D.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 1,7.

Motoren passer best der lastmomentet er stigende, f.eks. for vifter o.l.

Figur 2.21 Kopling av dahlandervikling for stigende lastmoment Denne motoren er merket Y/YY.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 0,75.

Motoren passer best der startmomentet er stort (avtagende lastmoment).

Figur 2.22 Kopling av dahlandervikling for avtakende lastmoment

100

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.3.2 Trinnløs hastighetsregulering Trinnløs regulering

Mange motordrifter ville vært ubrukelige uten en eller annen form for trinnløs hastighetsregulering. Det skulle være nok å nevne elektrisk drevne tog, trikker, valseverk og papir­ maskiner i papirfabrikker. Andre motordrifter kan bruke flerhastighetsmotorer, eller de har ordnet driften på en annen måte.

En av disse motordriftene er pumpemotorer som skal levere en varierende væskemengde. Her kjøres motoren normalt med full hastighet, mens reguleringen tradisjonelt skjer ved å strupe væskestrømmen ut fra pumpen ved hjelp av en ventil. I dette tilfellet går en mengde energi til spille med å pumpe mot et kunstig mottrykk, og det gir motoren ekstra slitasje, i tillegg til svært dårlig virkningsgrad. Årsaken til at denne metoden er så utbredt, er at tidligere reguleringsmetoder var dyre, og/eller krevde mye vedlikehold. I dagens frekvensomformere er imidlertid dette løst på en svært god måte med hensyn på både pris, regulering og vedlikehold. Der det er ønskelig eller nødvendig med trinnløs hastighets­ regulering, kan vi blant annet velge mellom frekvensregulering, regulering av sakkingen (sleperingsmotor), Ward-Leonard-regulering og tyristorstyrt regulering. De to siste metodene bruker likestrømsmotorer som drivmotor.

2.3.2.1 Frekvensregulering Statisk frekvensomformer

I den senere tid har frekvensregulering fått stadig større betydning der vi ønsker trinnløs regulering. Vi regulerer frekvensen til motoren fra for eksempel 2,5 til 50 Hz ved hjelp av en statisk frekvensomformer. Ved å tilføre denne variable frekvensen til en vanlig kortslutningsasynkronmotor får vi en trinnløs hastighetsregulering fra omtrent null til full hastighet, praktisk talt uten tap.

101

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Dersom vi skal holde dreiefeltet konstant, må spenningen reguleres i samme forhold som frekvensen. Dermed oppnår vi et konstant dreiemoment i hele turtallsområdet. Bare ved de laveste turtallene må motoren ha en noe høyere spenning enn det forholdet som er nevnt ovenfor, blant annet for å kompensere for økt tap i motoren ved lave turtall. PWM (puls/ bredde-modulert)

Mange av frekvensomformerne som er på markedet, leverer heller ikke en ren sinusformet strøm, og derfor kan motoren i disse tilfellene ikke belastes hundre prosent i noen del av turtallsområdet. Blant annet Danfoss’ nye frekvensomformer (VVC-styring), som er en forbedret utgave av PWM (puls/bredde-modulert) leverer imidlertid en ren sinusformet motorstrøm, og har altså overvunnet denne ulempen. Frekvensomformeren har utviklet seg mye siden den først kom på markedet i slutten av 60-årene. Spesielt har utviklingen innenfor mikroprosessor- og halvlederteknikken medført store forbedringer. De grunnleggende prinsippene er likevel de samme.

Den statiske frekvensomformeren er i prinsippet bygd opp av fire hovedelementer:

1 2 3

4

Likeretter (styrt eller ikke styrt) Mellomkrets (likestrøms-Zlikespenningsfilter) Vekselretter (tyristorer, eventuelt transistorer) Styrekrets for vekselretter, og eventuelt for likeretter (når den er styrt)

Styreinngang

Figur 2.23 Prinsippskjema for en statisk frekvensomformer

102

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Styrekretsens elektronikk kan gi signal til både likeretter, mellomkrets og vekselretter. Hvilke deler kretsløpet styrer, avhenger av hvordan frekvensomformeren er bygd opp. Felles for alle frekvensomformere er at styrekretsen alltid gir signal til vekselretterens-halvledere om å lede eller å sperre. Dette koplingsmønsteret kan bygges opp etter ulike prinsipper. Vi deler frekvensomformere inn etter hvilket koplingsmønster som styrer motoren. PAM (puls/ Puls/amplitude-modulerte omformere (PAM) leveres med amplitudemodulert) eller uten styrt likeretter:

PAM-frekvensomformer

PAM-frekvensomformer med styrt likeretter

Utgangssignal fra 6-puls amplitude-modulert frekvensomformer a. Maks spenning og maks fre­ kvens b. Motorstrømmen ved merkelast og omløpstak c. Utgangssignal fra en 18-puls modulasjon

Figur 2.24 Frekvensregulering ved hjelp av puls/amplitudemodulert (PAM) frekvensomformer

103

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Firkantpulser

Fordi vekselspenningen i en PAM-omformer er laget av firkantpulser med varierende amplitude, er vekselspenningen ut fra vekseIretteren langt fra sinusformet. Dette forårsaker økt oppvarming av motorviklingene, eller redusert motor­ ytelse, og elektrisk støy.

Likeretter

Filter Vekselretter

a) Koplingsskjema

b) Pulsbreddemodulert signal. Spenningen u og strømmen i som funksjon av tiden t

Figur 2.25 Puls/bredde-modulert (PWM) frekvensomformer

Denne omformeren, som arbeider med bare en ren sinusformet referansemodulasjon, er bare i stand til å levere 86,6 % av den nominelle tilførte spenningen. Ved ulike kunstkoplinger er det mulig å oppnå noe høyere ut-spenning, men langt fra 100 %.

Danfoss VVC-styreprinsipp Vekselretteren styrer her både amplituden og frekvensen til utgangsspenningen. Styrekretsen er forsynt med en mikroprosessorbasert datamaskin, som i tillegg til å levere en helt sinusformet ut-spenning opptil 100 % av den tilførte, også gjør det mye enklere å tilpasse frekvensomformeren til motoren. Omformeren foretar vanligvis automatisk nødvendige innstillinger etter at den er tilkoplet motoren, ved at den selv måler og behandler nødvendige data i

104

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

motoren. Det er selvfølgelig også mulig å gjøre de samme innstillingene manuelt.

Figur 2.26 Momentkarakteristikken til en frekvensomformerstyrt motor kan innstilles i "rektangler"

Momentkarakteristikk

Motorens momentkarakteristikk for noen frekvensomformertyper ligger innenfor de nominelle verdiene, men det er en fordel om omformeren i kortere eller lengre tid tillater et moment på for eksempel 160 % av det nominelle. Det er normalt at en frekvensomformerstyrt motor kan kjøres i det oversynkrone området, opptil 200 % av det nominelle turtallet, i blant enda høyere.

Spennings/ frekvens-forholdet

Da frekvensomformeren ikke kan avgi høyere spenning enn spenningen i forsyningsnettet, vil det si at spennings/ frekvens-forholdet avtar når turtallet blir større enn det nominelle. Magnetfeltet svekkes, og momentet som motoren kan utvikle, faller med \/n.

Figur 2.27 Motorens moment og oversynkront moment

105

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Bremsing

Bremsing

Når turtallet reduseres, virker motoren som en generator og bremses. Er bremseeffekten større enn frekvensomformerens tapseffekt, stiger spenningen i mellomkretsen. For å unngå det kan mellomkretsen belastes med en motstand som mottar bremseeffekten i form av oppvarming. En annen måte å gjøre det på er å kople en vekselretter antiparallelt med likeretteren, og levere bremseeffekten tilbake til nettet.

Figur 2.28 Puls/amplitude-modulert (PAM) frekvens omformer med tyristorinngang og bremsevekselretter

2.3.2.2 Sleperingsmotorer Regulere hastighet

106

Ved hjelp av en sleperingsmotor er det mulig å regulere hastigheten ved å endre resistansen i rotorkretsen. Det skjer ved at igangsetterresistansene, som er koplet i serie med de tre stjernekoplede rotorviklingene over sleperinger, skytes mer eller mindre inn. Dette kan gjøres trinnløst eller i faste trinn, og hastigheten endres i samme takt over et visst hastighetsområde.

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Stator

Rotor

Sleperinger

•m

* Ri

• H1

Igangsetter | Igangsetting

R2

Figur 2.29 Sleperingsmotor med ytre rotorresistans

Regulere resistansen Ved å regulere resistansen i rotorkretsen kan vi altså regulere i rotorkretsen etterslepet. Figur 2.30 viser hvordan momentkurven endres når vi endrer den ytre resistansen, og også hvordan turtallet endres. Men økt resistans fører til større tap og dermed dårligere virkningsgrad.

Figur 2.30 Momentkurven er avhengig av rotorresistansen

107

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Metoden fører som nevnt til store effekttap, men de kan elimineres ved at vi lar effekten gå tilbake til nettet via en likeretterenhet, en styrt tyristorenhet og en transformator.

Figur 2.31 Prinsippet for en sleperingsmotor som leverer effekten tilbake til nettet ved start- og hastighetsregulering

2.3.2.3 Ward-Leonard-regulering Der det stilles spesielle krav til hastighetsreguleringen, for eksempel hurtiggående elevatorer og kraner, brukes av og til Ward-Leonard-regulering. Denne reguleringsmetoden ble mye brukt før i tiden, spesielt om bord i skip, der det var likestrømsforsyning. Den er fortsatt aktuell i en del situasjoner.

Arbeidsmotoren (M-) er en fremmedmagnetisert likestrømsmotor, som mates fra en omformer som består av en trefaset kortslutningsmotor og en likestrømsgenerator. Forsyningen som magnetiserer generatoren og arbeidsmotoren, kan enten komme fra en likeretter, se figur 2.32, eller fra en magnetiseringsgenerator. L1

L2 L3

Figur 2.32 Ward-Leonard-regulering

108

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Stort regulerings­ område

Fordelene med denne reguleringsmetoden er at vi oppnår et stort reguleringsområde (fra full hastighet i den ene retningen, gjennom null, til full hastighet i den andre retningen), og at reguleringen gir små effekttap. Ulempen er at metoden er dyr og krever mye vedlikehold.

Statisk omformer

Dagens Ward-Leonard-regulering har gjerne statiske omformere, både som magnetiseringsforsyning og som rotorkretsmating. Dermed forsvinner både vekselstrømsmotoren og likestrømsgeneratoren, og reguleringsprinsippet blir egentlig det samme som ved regulering av fremmedmagnetiserte likestrømsmotorer med kombinert felt- og rotorspenningsregulering, beskrevet i avsnitt 1.3.2 på side 21.

Men likestrømsmotorer er vesentlig dyrere enn veksel­ strøm smotorer, og de krever også betydelig mer vedlikehold. I de fleste tilfeller er derfor frekvensomformeren et mye bedre alternativ.

2.3.2.4 Tyristorstyrt regulering Likerettet via en brokoplet enhet

Ved tyristorstyrt regulering blir vekselstrømmen likerettet via en eller annen form for brokoplet tyristorenhet. Likespenningen reguleres så ved at vi regulerer tennvinkelen til tyristorene, som vist på figur 2.33.

Figur 2.33 Energien som slipper gjennom en tyristor ved ulike tennvinkler

109

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Figur 2.34 viser et par eksempler på hvordan en slik tyristorreguleringsenhet kan se ut. Det finnes imidlertid mange varianter.

Figur 2.34 Eksempler på tyristorreguleringsenheter

En likestrømsmotor, for eksempel en fremmedmagnetisert motor, kan vi regulere trinnløst fra null til full hastighet i begge retninger ved å regulere tennvinkelen, og dermed likespenningen, fra null til full spenning. Det gir en svært nøyaktig hastighetsregulering. Ulempene er de samme som for Ward-Leonard-reguleringen: høy pris og mye vedlikehold.

110

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.4 Bremsemetoder Bremsemetoder for trefasede asynkronmotorer De mest aktuelle metodene for elektrisk bremsing av trefasede asynkronmotorer er 1 2 3 4

Regenerativ bremsing (oversynkron senkebrems) Motstrømsbremsing (motstrømsstoppbrems) Resistansbremsing (motstrømssenkebrems) Likestrømsbremsing (senkebrems)

I tillegg finnes det mekaniske bremsemetoder, for eksempel skivebremser, lamellbremser og kjeglebremser.

Senkebrems

Regenerativ bremsing (oversynkron senkebrems)

Regenerativ bremsing foregår ved at lasten drar motoren med et turtall som er litt større enn motorens tomgangsturtall. Det kan forekomme for eksempel etter at vi har heist opp en last og så har byttet om to tilførselsledninger for å senke ned lasten. Omkoplingen skjer enten ved hjelp av en vender eller ved hjelp av kontaktorer. Motoren vil da gå over til å bli en oversynkrongenerator og levere bremseenergi til nettet. Ved denne bremsemetoden kan ikke lasten bremses til lavere hastighet enn hastigheten på dreiefeltet. Lasten kan stanses ved at to tilførselsledninger igjen bytter plass. Da har vi fått det vi kaller en motstrømsbremsing.

Stoppbrems

Motstrømsbremsing (motstrømsstoppbrems)

Motstrømsbremsing foregår altså ved at to av tilførselsledningene blir byttet om, og ved at strømtilførselen brytes når turtallet er blitt null eller i nærheten av null, ellers vil motoren bare begynne å gå den andre veien igjen. For å få til det kan vi bruke en bremsevakt. Når motoren er stoppet, må det brukes en mekanisk brems i tillegg for å holde den i ro

111

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

hvis det finnes last som forsøker å dra den rundt. Motstrømsbremsingen er enkel og effektiv, men den er brutal, for både bremsestrømmen og retardasjonen blir stor.

Senkebrems

Resistansbremsing (motstrømssenkebrems)

Bare for sleperings- Resistansbremsing er aktuell bare for sleperingsmotorer. Ved motorer å kople inn resistans i rotorkretsen blir den nye moment­ kurven forskjøvet mot venstre, som vist på figur 2.35.

nF = turtall ved firing nH = turtall ved heising

Figur 2.35 Forskyvning av momentkurven ved resistansbremsing

Ved å kople inn tilstrekkelig stor resistans blir kurven skjøvet så langt mot venstre at motoren, som for eksempel heiste opp en last, begynner å fire lasten med turtallet «F. Lasten drar altså motoren motsatt vei. Ved å redusere resistansen igjen kan man stanse lasten, eventuelt heise den igjen. Overgangene kan gjøres myke ved å variere resistansen gradvis.

Senkebrems

Likestrømsbremsing (senkebrems) Likestrømsbremsing er en metode som egner seg både for sleperingsmotorer og kortslutningsmotorer. Figur 2.36 viser de mest brukte koplingene. Metoden går ut på å kople bort vekselspenningen og kople inn likespenningen t/L.

112

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

9

UL

9

Figur 2.36 Koplinger ved likestrømsbremsing

Likestrømmen f/L gir et stillestående magnetisk felt. Når rotoren roterer i det stillestående feltet, blir forholdet omtrent omvendt av det vi har ved en vanlig start, der rotoren står stille mens feltet roterer, og rotoren bremses raskt ned mot null. Men ved stillstand er det ikke noe moment, og metoden kan derfor ikke benyttes til å stoppe motoren helt. Der det er nødvendig, må vi i tillegg ha mekanisk bremsing. Mekaniske bremser

Mekaniske bremser kan være separate eller bygd sammen med motoren. I begge tilfeller skjer bremsingen gjerne ved hjelp av skivebremser, lamellbremser eller kjeglebremser. Bremsekraften skaffes av en ijær, slik at når bremsen ikke skal være på, må den løftes, gjerne med en eller annen form for elektromagnet, en bremseløftemagnet. Bremseløftemagneter kan være for vekselstrøm eller likestrøm. Skivebremser

Skivebremser er ofte bygd sammen med motoren til en enhet. Magneten opereres med likestrøm fra samme nett som motoren via en likeretter, og effekten ligger på mellom 35 og 110 W, avhengig av motorstørrelsen, som kan være mellom 0,2 og 7,5 kW. Bremsens falltid, det vil si tiden fra strømmen brytes til bremsevirkningen begynner, kan varieres ved hjelp av koplinger mellom likeretteren og magneten. Bremsemomentet kan reduseres ved å redusere antall pressfjærer.

Lamellbremser

Lamellbremser er ofte separate bremser og består i prinsippet av flere tynne bremseskiver som parvis trykkes mot hverandre. De opereres vanligvis på samme måte som skivebremser. En kjeglebremse er egentlig et konisk anker med tilsvarende form på statoren. Når motoren står, trykker en fjær ankeret ut

Kjeglebremser

113

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

av statoren (mot spissen på konen), og ankeret blir låst fast i statoren. Når motoren får strøm, trekkes ankeret inn i statoren igjen (fra spissen på konen) mot fjærkraften, og ankeret frigjøres. Den aksiale bevegelsen er ca. 1 mm.

2.5 Montering - vedlikehold reparasjon 2.5.1 Montering Framgangsmåten ved montering er avhengig av tilkoplingsmåten, det vil si om motoren har flenstilkopling eller kilereimsdrift. I begge tilfeller må vi se til at fundamentet er solid og stabilt, slik at det ikke begynner å vibrere eller gir etter under driften.

Flenstilkopling Viktig at senter­ linjene stemmer overens

Senterlinjene for motoren og drivobjektet må stemme overens (være på linje). Sidelengs er det vanligvis tilstrekkelig å sikte inn motoren i forhold til drivobjektet før vi spenner den fast. For å få riktig senterhøyde må vi ofte legge tynne jernblikk eller lignende under labbene på motoren. Til slutt bør vi kontrollere med en linjal langs flenskoplingen, både på sidene og over og under, for å se om senterlinjene virkelig er på linje.

A - B = max. 0,05 mm

Figur 2.37 Maksimale avvik ifølge ABBs vedlikeholdsinstruksjon

114

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Kilereimsdrift Rett overfor hverandre med parallelle aksler

Riktig

Ved kilereimsdrift er det først og fremst viktig at reimene er riktig strammet, og at reimskivene står rett overfor hverandre med parallelle aksler. Vanligvis strammer vi reimene ved å regulere motorfundamentet, som kan gli på strammeskinner (spenningslinjaler), ved hjelp av stilleskruer.

Gal

Gal

Figur 2.38 Rett og feil innretning av reimskiver ifølge ABBs vedlikeholds instruksjon

Figur 2.39 Strammeskinner (spenningslinjaler) hentet fra ABBs motorkatalog

115

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Reimskiver og koplinger Reimskiver og koplinger driver vi normalt inn på akselen ved å hamre på et stykke tre som holdes mot skiven eller koplingen, som på forhånd er varmet opp, for eksempel i olje. Vi må kontrollere at kilen (akselkilen og kilesporet i skiven på akselen) ikke er skadet. Er den det, må vi file bort grader og lignende med en fmriflet fil. En del skiver og koplinger er sikret med settskruer som må løsnes før vi driver skiven eller koplingen på akselen. Vi må ikke glemme å skru settskruene fast til etterpå. Ved demontering bruker vi en egnet ters til å trekke skivene eller koplingene av, etter at vi har løsnet eventuelle settskruer.

Når det gjelder montering av koplinger, må vi også se til at eventuelle skadede eller slitte foringer, støtdempere e.l. er skiftet ut.

Ved kilereimsdrift må vi passe på at reimene har riktig størrelse (riktig nummer). Når vi skifter ut reimer, er det viktig at vi skifter ut alle på en gang og justerer strammingen, og at vi justerer strammingen etter en kortere driftstid. Hvis vi ikke skifter ut alle reimene, vil de få ulik stramming og bli mye raskere nedslitt. Idriftsettelse

Prøvekjøring

Når vi skal prøvekjøre en motordrift for første gang, bør vi gå fram på denne måten: 1 2

3

116

Først kopler vi bare til styrestrømmen og kjører styrekretsen med hovedsikringene til motoren ute. Så kontrollerer vi sikringer og termisk releer (størrelser og eventuelle innstillinger). Vi foretar utløsetest av termiske releer, side 81. Til slutt kjører vi motoren med eventuelle reguleringene, og vi gjør de testene og målingene som spesifikasjonene krever.

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

2.5.2 Vedlikehold Periodisk kontroll

Det viktigste vedlikeholdsarbeidet er forebygging. Hvis det skal fungere, må det opprettes en journal for hver motordrift, der måleresultater fra de periodiske kontrollene blir ført inn (isolasjonsmålinger, eventuelle vibrasjonsmålinger osv.). Videre må smøreinstruksjonene følges og anmerkes i journalen. Ved å sammenligne måleresultatene kan vi se om isolasjonsnivået avtar, og vi kan da overhale og eventuelt rengjøre og tørke motoren før den havarerer. Om isolasjons­ nivået for motorer, se § 512 i forskriftene. Journalføringen er lett å tilpasse de andre rutinene i bedriften.

Overhaling

Hvis vi må foreta en overhaling, bør vi gå fram på denne måten: 1 2 3

4

5

6

7

8

Merk tilkoplinger før frakopling. Megg og mål motoren og noter måleresultatene. Det må utføres i alt ni målinger for en trefasemotor. Rengjør motoren utvendig før demontering (med white-spirit e.l.). Demonter motoren. Det er viktig å merke deler som skal sitte sammen, før demonteringen. Vær forsiktig så ikke lagerskjoldene ødelegges (brister). Bruk ters for å ta av koplinger, reimskiver og lagre. I kortslutningsmotorer er det vanlig å skifte lagre når motorene overhales. Rengjør motoren innvendig. Vask skikkelig over viklinger, anker osv. med white-spirit. Bruk for eksempel en smal pensel. NB! Det beste rengjøringsmiddelet er white-spirit, og det er mye billigere enn spesielle "electrocleanere". Men husk: Det er et løsemiddel. Tørk motoren (alle deler) etter rengjøringen, spesielt viklingene. Bruke spesielle tørkeapparater, varmevifte e.l. for å tørke viklingene. Tørkingen tar normalt fra ett til to-tre døgn, i enkelte tilfeller enda lengre tid. Gjør nye målinger med megger og ohmmeter og

117

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

9

10

11 12

2.

Lagerskader dominerer

sammenhold resultatene med kravene i forskriftene (§512 for landanlegg og § 1250 for skipsanlegg) og dessuten med måleresultatene fra punkt 2. Journalfør måleresultatene. Rengjør nye lagre hvis de er innsatt med tectyl eller størknet fett. Sett dem inn med anbefalt type lagerfett (ikke for mye). Driv så lagrene ned på akslingene ved å drive på innerringen etter at lagrene er varmet opp, for eksempel i olje. Ytterringen må ikke utsettes for press eller slag (det ødelegger lageret). NB! Under hele arbeidet med lagrene er det svært viktig å passe på at det ikke kommer forurensning eller skitt inn i dem. Monter motoren. Husk eventuelle innvendige deksler for lagre. Hvis vi glemmer dem, blir fett fra lageret kastet inn i motoren, og den kan bli ødelagt. NB! Hvis det ikke finnes innvendige deksler for lageret, skal lageret være av kapslet type. Prøvekjør motoren. Lytt etter ulyder og kjenn etter varmgang. Monter motoren, rett den opp og kopi den til. Kon­ troller rotasjonsretningen. NB! Opprettingen er svært viktig. Feil ved opprettingen og ubalanse i drivobjektene er opphav til over halvparten av alle motorhavarier.

5.3 Årsaker til feil (feilkilder)

Av alle feil som oppstår med elektromotorer, dominerer lagerskader (opptil 75 % av alle feil). Nesten uten unntak har de ytre årsaker. De vanligste årsakene er dårlig oppretting mellom motoren og drivobjektet dårlig balanserte koplinger vibrerende eller for svakt fundament ubalansert drivobjekt

118

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Dette kan gi opphav til pulserende krefter som via akseltappen kommer inn i lagrene og kan forårsake lagervandring. Det innebærer at ytterringen i lagrene begynner å rotere i setet sitt, med havari som følge.

Hvis vi overser eller glemmer å følge smøreanvisningene for motoren og driften, kan motoren også havarere. Se ellers ASEA-tidningen nr. 1 1981.

2.6 Sammendrag Når vi har funnet fram til en motortype og -størrelse (se kapittel 1), må vi ta stilling til mange spørsmål før vi installerer den og tar den i bruk:

- Hvilke vern skal motoren ha, og hvordan skal de stilles inn? - Hvilken startemetode skal vi velge, og hvordan skal motoren betjenes? - Hvilken reguleringsmetode skal vi velge hvis det er behov for å endre hastigheten? - Hvilken bremsemetode skal vi velge hvis vi må kunne bremse motoren? - Hvordan skal motoren monteres? - Hvordan må det forebyggende vedlikeholdet være for at vi skal få minst mulig driftsforstyrrelser og reparasjoner?

Hvilke motorvern vi skal velge, er avhengig av blant annet størrelsen på motoren. For små motorer er ofte en manuelt betjent motorvern bryter, eventuelt med forankoplede smeltesikringer, tilstrekkelig. Motorvernbryteren stilles normalt inn på motorens merkestrøm, den strømmen som er angitt på merkeskiltet. Sikringene må ikke være større enn det som er angitt for motorvernbryteren som høyeste verdi på forankoplede sikringer.

119

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

For større motorer er det vanligvis mest aktuelt med kontaktorstyring, termiske releer og forankoplede sikringer. Termiske releer stilles også her normalt inn på motorens merkestrøm. De største forankoplede sikringene som kan brukes, er angitt for hvert relé. Dersom starten er tung eller starttiden er lang, må vi ta spesielle forholdsregler for å unngå utløsning før motoren er kommet opp i hastighet. Der vi har intermittent drift, må vi vanligvis velge temperaturfølere (termistorer) innebygd i motorviklingene sammen med et strømrelé, istedenfor termiske releer.

Der vi har forankoplede sikringer, må sikringene, i tillegg til det som er sagt ovenfor, ikke slippe igjennom en større energimengde enn motorkabelen og resten av utstyret tåler. Dette må bestemmes av elektrofagfolk.

For de største motorene må vi ofte velge effektbrytere. Vi stiller da den termiske funksjonen inn på merkestrømmen, mens kortslutningsfunsjonen må stilles inn på en verdi bestemt av elektrofagfolk. Dersom det medfører fare om motoren starter automatisk etter spenningsbortfall, må vi bruke underspenningsrelé eller kontaktorstyring med holdekontakt. Videre må motorer som er plassert utendørs eller i andre kalde eller fuktige omgråder, i regelen forsynes med stillstandsvarme. De vanligste startmetodene er direkte start for mindre motorer (opptil 4-5 kW). Det er den enkleste metoden, men også den som gir størst startstrøm.

Dersom vi ønsker å begrense startstrømmen, har vi flere metoder å velge mellom. For motorer som startes uten belastning, er stjerne/trekant-start aktuelt. Dette kan være manuelle startere, eller motoren kan startes ved hjelp av kontaktorer og et tidsrelé. Dersom motoren er belastet under starten, kan vi velge mellom blant annet mykstarter, frekvensregulering og transformatorstart.

120

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Har vi behov for mer enn én hastighet, må vi ta stilling til om det skal være trinnvis eller trinnløs regulering. Skal vi ha trinnvis regulering, kan vi velge mellom polomkoplbare motorer (to viklinger med ulike poltall), eller motorer med dahlandervikling. Det er også mulig å få motorer for tre hastigheter. Hvis vi ønsker trinnløs regulering, er frekvensregulering den vanligste metoden i dag. Vi må da finne fram til en egnet frekvensomformer.

Ellers kan vi oppnå trinnløs hastighetsregulering i sleperingsmotorer ved å kople regulerbare resistanser inn i rotorkretsen. Metoden gir store effekttap eller en komplisert og kostbar krets for å unngå det. Likestrømsmotorer kan reguleres trinnløst ved hjelp av en Ward-Leonard-regulering med statiske omformere, eller ved hjelp av en tyristorregulering. Men dette er dyre motorer som krever mye vedlikehold.

Til slutt må vi tenke igjennom om vi har behov for noen form for bremsing, og i tilfelle om det er en senkebrems eller en stoppbrems som trengs. Senkebremsmetodene er elektriske, mens stoppbremsing kan foretas elektrisk eller mekanisk. Ofte stoppes bevegelsen elektrisk, for så å bli låst fast ved hjelp av en mekanisk brems.

Det er helt avgjørende for en problemfri motordrift at monteringen blir gjort riktig, enten det er flenstilkopling eller kilereimsdrift. Motoren må i begge tilfeller ha et solid fundament og være korrekt innrettet i forhold til drivobjektet. Drivobjektet må også være avbalansert, ellers kan vibrasjoner forplante seg til motoren og føre til motorhavari. Det er viktig at vi tester styrekretsen, vern o.l. før selve motoren prøvekjøres. Videre bør vi etablere en periodisk kontroll og opprette en egen journal for hver motor, der vi fører måleresultater o.l. Ved overhaling og reparasjon må vi følge fastlagte rutiner.

121

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

122

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

3 ANLEGGSBESKYTTELSE I et industrianlegg kan det oppstå feil som kan gjøre skade på utstyr og eiendom. Det kan også være knyttet faremomenter til betjening, feilsøking og reparasjon av elektriske installasjoner i slike anlegg. Vi må derfor ha oversikt over de ulike måtene slike installasjoner får strømforsyningen sin på, det vil si over fordelingssystemene og egenskapene deres. Forskriftene FEB punkt 112.1 sier:

§112

Generelle krav

112.1

Generelt

Elektriske installasjoner og utstyr skal være slik at mennesker, husdyr og eiendom er beskyttet mot fare og skader ved normal og fornuftig drift og bruk.

Normal og fornuftig bruk

Veiledning: Det er ikke forutsatt beskyttelse ved direkte uforsvarlig drift eller bruk. De to største faremomentene i elektriske installasjoner er farlig strømgjennomgang for høye temperaturer som kan føre til forbrenning, brann eller andre skadelige virkninger Detaljerte bestemmelser vedrørende krav til beskyttelses­ tiltak finnes i delene 4, 5, 7 og 8.

Forskriftene tar altså for seg beskyttelse av mennesker, husdyr og eiemdom, men bare ved normal og fornuftig drift og bruk.

123

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner Anleggsbeskyttelse

Det er vanskelig å skille mellom anleggsbeskyttelse og personbeskyttelse. Vi skal likevel se på dem hver for seg, fordi visse typer feil og beskyttelsesmetoder er mer knyttet til materiell og anlegg, mens andre er mer aktuelle for mennesker og husdyr.

I dette kapitlet tar vi for oss anleggsbeskyttelse, i neste kapittel tar vi for oss personbeskyttelse.

3.1 Nett-typer (TN-, TT- og ITsystemer) Fordelingssystemer Vi skal først se på de fordelingssystemene som kan brukes. Ifølge FEB §312 kan vi i lavspenningsfordelinger nytte enfase-, tofase- eller trefasesystemer med isolert eller direkte jordet nøytralpunkt for vekselstrømsanlegg. For likestrømssystemer kan det nyttes to- eller treledersystem. Et treledersystem har for eksempel ± 220 V og jordet midt-punkt, slik at vi får 440 V mellom pluss og minus.

Punkt 312.2 skiller mellom anlegg over og under 230/400 V vekselstrøm. Videre skilles det mellom direkte jordede nøytralpunktsystemer (TN- og TT-systemer) og isolert nøytralpunktsystem (IT-system). En oversikt over dette, med bruksområder, er vist nedenfor. Vekselstrømssystemer

De vekselstrømssystemene som er godkjent i Norge, er

- TN

124

TN-S TN-C-S TN-C

opp til og med 230/400 V opp til og med 230/400 V ikke som fordelingssystem, ikke i Ex-områder bare fram til første fordeling

- TT

opp til og med 230 V

- IT

opp til og med 230 V, og for spesielle formål: 400, 690 og 1000 V

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Likestrømssystemer

Av likestrømssystemer har vi

- TN - TT - IT

1 f opp til og med 220

V, og medjordet midtpunkt opp til og med 440 V

opp til og med 220 V for spesielle formål opp til og med 1500 V

Her betyr Første bokstav: T (terra) - jord, det vil si direkte forbindelse I (insulated) = isolert, eventuelt høyohmig forbindelse

Andre bokstav: T = direkte fra utsatte deler til jord N = fra utsatte deler direkte til det jordede punktet (terrestrisk jord)

Tilleggsbokstaver: S = separat C (combined) = kombinert

3.1.1 Bruksområder

400/230 V

Bruks­ områder

Boliger Skip Industri (Alle formål)

Boliger (Alle formål, unntatt sykehus o.l.)

Boliger Plattformer Industri (Alle formål, unntatt sykehus o.l.)

Industri Spesielle formål Distribusjon

Figur 3.1 Bruksområder for ulike typer nøytralpunktsystemer

125

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

3.1.2 TN-systemer (punkt 312.2.1 i FEB) TN-systemer

TN-systemer har et punkt direkte forbundet til jord, vanligvis nøytralpunktet. Utsatte deler er forbundet til dette punktet med PEN- eller PE-ledere. I et TN-system kan det forekomme at N-lederen ikke er ført med. PE-lederne og N-lederen kan være ordnet på disse måtene:

TN-S-system: PE-lederne og N-lederen er helt atskilt (unntatt i nøytralpunktet). TN-C-system: PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PEN-leder). TN-C-S-system: PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PEN-leder) i en del av systemet.

(Neutral)

(Protective Earth)

Fordelings­ systemets jord

Figur 3.2 TNS-S-system: PE-lederne og N-lederen er atskilt gjennom hele systemet

126

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

1. fordeling TN-C-system ------- —|—------- TN-S-system

Figur 3.3 TN-C-S-system: PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PEN-leder) fram til første fordeling

Fargemerking for PEN-leder: På skinner, og der det stilles krav til fargemerking: gul/grønn / lys blå I kabler: => gul/grønn

Se mer om fargemerking i § 514 i forskriftene.

3.1.3 TT-system (punkt 312.2.2 i FEB) TT-system

TT-systemet har ett punkt, vanligvis nøytralpunktet, direkte forbundet til jord. Utsatte deler er forbundet til jordelektroder elektrisk uavhengig av fordelingssystemets jording.

127

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

L 1 L2

L 3

Gul/grønn

PE

Gul/grønn

_ L_ FordelingsUtsatte deler ~ systemets jord

Figur 3.4 TT-system

3.1.4 IT-system (punkt 312.2.3 i FEB) IT-system

IT-systemet er isolert fra jord eller forbundet til jord over en tilstrekkelig høy impedans, enten z nøytralpunktet (stjernepunktet) eller i et kunstig nøytralpunkt. IT-systemet har ingen direkte forbindelse mellom spenningsførende deler og jord. Nøytralpunktet, eller én av ytterlederne, kan ha gjennomslagsvern mot jord. Utsatte deler i den elektriske installasjonen er forbundet til en jordelektrode.

__ Fordelings~ systemets jord

Figur 3.5 IT-system

128

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

3.1.5 Andre systemer Jordede systemer

I tillegg til disse systemene finnes det flere isolerte og jordede systemer, både enfasesystemer og trefasesystemer, som er i bruk både i Norge og i andre land. Det fører for langt å gå inn på alle her, men vi skal vise et enfasesystem som er i bruk i Norge, og som normalt er jordet.

Figur 3.6 Systemer med isolert nøytralpunkt

Systemet brukes til styrestrømsforsyning i anlegg både om bord i skip, i oljevirksomhet og i industrien. Vi skal senere komme tilbake til hvilke fordeler og ulemper dette systemet har.

129

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

3.1.6 Fordeler og ulemper med systemene Isolert nøytral­ punktsystem

Isolert nøytralpunktsystem (IT-system) I et isolert nøytralpunktsystem vil en jordfeil ikke forårsake noen driftsforstyrrelse forutsatt at resten av anlegget er tett. Det går ingen strøm tilbake til nøytralpunktet eller noen av de andre fasene, bortsett fra kapasitive lekkasjestrømmer i milliamperestørrelse, og anlegget fortsetter som før.

Isolert nøytralpunktanlegg uten jordfeil

Isolert nøytralpunktanlegg med full jord i fase T

Figur 3.7 Spenningen mellom fase og jord, med og uten jordfeil

De andre fasene får imidlertid hovedspenning til jord, slik at det er større fare ved direkte berøring enn i et anlegg med direktej ordet nøytralpunkt. Skulle det oppstå en ny jordfeil i en annen fase, vil det gå strøm mellom disse fasene. Sikringene ryker, og driften stanser. Det er derfor viktig at vi er i stand til å oppdage og utbedre den første feilen før den neste kommer, for å unngå driftsforstyrrelser.

130

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Automatisk isolasjonsoverovervåking

Hvis vi setter inn automatisk isolasjonsovervåking som beskrevet i punkt 532.3 i forskriftene, blir vi varslet med en gang det oppstår en jordfeil. En automatisk isolasjons­ overvåking kan i prinsippet se ut som vist på figur 3.8. Se også punkt 413.1.5.4 i FEB.

Figur 3.8 Prinsippet for automatisk isolasjonsovervåking

Overvåkingen virker slik at jordingspotensialet blir sammenlignet med et kunstig nøytralpunkt dannet av de tre resistansene R. Ved en jordfeil i anlegget får dette punktet et annet potensial enn null, og potensialforskjellen gir utslag på instrumentet og utløser alarm og lyssignal.

Det finnes også andre systemer for isolasjonsovervåking, blant annet et system der vi påtrykker for eksempel 4 Hz spenning mellom fasene og jord.

To jordfeil i samme fase

Uten isolasjonsovervåking kan to jordfeil i samme fase føre til at motorer starter, eller at endestopper, sikkerhetsutstyr, nødstopper osv. blir satt ut av funksjon. Det skjer hvis det oppstår jordfeil, som vist på figur 3.9, det vil si jordfeil i fase L2 og jordfeil i styrestrømskretsen i punkt A eller punkt B.

Figur 3.9 To jordfeil i samme fase

131

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Styrestrømstransformator

Hvis vi fører inn en styrestrømstransformator, som vist på figur 3.6, men uten jording av sekundærviklingen, må det to feil til i hver styrestrømskrets for at det skal kunne skje en utilsiktet oppstarting, eller for at stoppere eller lignende skal kunne settes ut av funksjon. Hvis vi fører inn jording på transformatorens sekundærside, som vist på figur 3.6, ryker sikringen F6 i styrekretsen med en gang det oppstår jordfeil. Se punkt 413.1.3.1 i FEB. Se også punkt 465.2 i FEB.

Skjulte isolasjonsskader

På grunn av isolasjonsovervåkingen kan vi oppdage og utbedre skjulte isolasjonsskader og dermed hindre at utstyr brenner opp og eventuelt også antenner omgivelsene. Uten isolasjonsovervåking er altså et isolert nøytralpunktsystem, det normale lavspenningsnettet vårt, mer brannfarlig enn et direkte jordet nøytralpunktsystem. Utstyr i brann- og eksplosjonsfarlige områder kan skilles fra nettet med skilletransformatorer og ha egen isolasjonsovervåking. Det reduserer faren for gnistdannelse og eventuelt brann som følge av jordfeil.

Intermitterende jordfeil

Intermitterende jordfeil (lysbue som tennes og slokkes) kan føre til at spenningen stiger fem-seks ganger driftsspenningen på grunn av selvinduktans i kretsen. Det kan igjen føre til gjennomslag i isolasjonen i apparater, spoler og andre steder der den kan være svekket fra før. Direkte jordet nøytralpunktsystem (TN-system)

TN-C-system

TN-C-systemer er lovlige bare fra spenningsforsyningen og fram til første fordeling. Der vi må gå over til et TN-S-system.

PEN-leder

Det er ikke lov å belaste PEN-lederen, se FEB § 546. Det er heller ikke mulig å bruke jordfeilbryter i et slikt system.

Eksplosjonsfarlige områder

I eksplosjonsfarlige områder er TN-C-systemet ikke tillatt. Fordelen med TN-C-systemet er at vi sparer en leder i forhold til TN-S-systemet, og det er mye brukt fra transformator til første fordeling.

TN-Ssystem

Hvis vi skal belaste nøytralpunktet (mellom en fase og nøytrallederen), må vi bruke et TN-S-system. Belast-

132

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

N-leder PE-Ieder

Kopling av jordfeilbryter

ningen må altså skje via N-lederen, slik at PE-lederen ikke belastes. Med dette systemet har vi altså tilgang til to spenninger uten å bruke transformator. Ved feilsøking i for eksempel styrestrømskretser kan vi løse lasken i nøytralpunktet og dermed feilsøke på normal måte. Vi kan også benytte jordfeilbryter i TN-S-systemet. Da fører vi faselederne og N-lederen gjennom jordfeilbryteren, mens PE-lederen går utenom. Etter jordfeilbryteren må N-lederen og PE-lederen ikke forbindes igjen. Vi oppnår her en fullgod beskyttelse mot for høye berøringsspenninger.

For utførelse og tverrsnitt av N-ledere, se FEB § 524, og for utførelse og tverrsnitt av PE-ledere og PEN-ledere, se kapittel 54. En enkelt jordfeil

En enkelt jordfeil fører til øyeblikkelig sikringsbrudd og driftsstans fordi strømmen får lukket krets tilbake via nøytralpunktet. Anlegget er altså ikke så driftssikkert som et anlegg med isolert nøytralpunkt, og viktige forbrukere, som kraner, pumper og prosesser, stopper og kan ikke startes igjen før feilen er utbedret.

Berøringsspenning og fasespenning

Fordi nøytralpunktet er jordet, vil aldri berøringsspenningen (se §201) eller spenningen i noen fase overstige fasespenningen. Dette anlegget gir også langt mindre spenningspåkjenning på isolasjonen i apparater, spoler osv., for det blir ingen spenningsstigning for eksempel på grunn av selvinduktans.

3.1.7 Overspenning Overspenning

Atmosfæriske overspenninger fra lynnedslag i høyspenningsnettet eller i nærheten av linjen, og koplingsoverspenninger og overspenninger som skyldes jord på høyspenningssiden, blir ledet til jord via nøytralpunktjordingen, slik at overspenningen blir sterkt dempet på sekundærsiden. Overspenningene representerer således ikke på langt nær så stor fare for gjennomslag i isolasjonen i apparater, spoler osv. som når nøytral-punktet er isolert.

133

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

I lavspenningsanlegg med direkte jordet nøytralpunkt (oppstår ved gjennomslått gjennomslagssikring) fører en enpolt jordslutning til utkopling. Bruker vi disneuter (se nedenfor) eller lignende i nøytralpunktet istedenfor gjennomslagssikringer, blir slike feil i noen grad eliminert. Ikke-aktivert disneuter gir isolert nøytralpunkt. Disneuter

En disneuter er en lavspent overspenningsavleder bestående av et lysbuegap i serie med en sikringstråd som blir kortsluttet av en robust kontakt dersom det blir for stor spenningspåkjenning for avlederen. Overspenningsavlederen avleder atmosfæriske overspenninger, koplingsoverspenninger o.l. til jord via en lysbue som tennes når spenningen blir for høy, og som slokner når spenningen igjen nærmer seg normalt nivå. Disneuteren er nå driftsklar igjen. Men hvis det kommer høyspenning eller direkte lynnedslag inn på lavspenningsnettet, blir strømmen til jord over lysbuen og sikringstråden så stor at sikringstråden brenner av. Dermed løser den ut kontakten, som gir direkte og varig kontakt til jord. Disneuteren må nå stilles tilbake manuelt, og sikringstråden må skiftes før disneuteren er driftsklar igjen.

Gjennomslags­ sikring

En gjennomslagssikring er en spenningsavhengig motstand. Når den er i orden, representerer den en høyohmig forbindelse til jord. Mindre overspenninger fører til at motstanden midlertidig blir redusert og avleder overspenningene til jord. Hvis gjennomslagssikringen blir utsatt for høyere spenninger (for eksempel direkte lynnedslag), blir motstanden varig brutt ned, og vi får en permanent forbindelse til jord. I slike tilfeller må gjennomslagssikringen skiftes ut.

3.2 Driftsforstyrrelser og feiltyper Driftsforstyrrelser

134

Med driftsforstyrrelser mener vi ulike former for feil, som overlast, kortslutning, jordslutning eller overspenninger av ulike slag. Driftsforstyrrelser kan føre til at materiell og

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

anlegg blir skadet eller ødelagt, og vi risikerer også driftsstans i kortere eller lengre tid. Vi kan ikke unngå driftsforstyrrelsene. Men vi kan beskytte anlegget mot virkningene. Vi utformer også anlegget med tanke på å forebygge andre typer feil.

Forebyggende tiltak

Den beste måten å hindre at feil oppstår på, er forebyggende tiltak. Men slike tiltak koster ofte mye, spesielt i installasjonsperioden. Vi må alltid vurdere hvor stor risikoen for feil er - og hvilke konsekvenser feilene får - i forhold til hva de fore­ byggende tiltakene koster.

Uansett forebyggende tiltak kan det oppstå situasjoner som forårsaker feil. Anlegget må derfor være forsynt med vern som eliminerer feilen, eventuelt avleder overspenningen, så raskt som mulig, slik at skadene blir mest mulig begrenset. Filosofi

Hvor god beskyttelsen skal være, og hvor mye vi er villige til å koste på den, er i stor grad avhengig av hvilken filosofi vi legger til grunn, men er alltid begrenset av hva som er teknisk mulig til enhver tid. Vi må ta stilling til hva som er viktigst, for eksempel å beskytte anlegget, å holde driften i gang eller å sørge for god personsikkerhet. Langt på vei avgjør dette hvilke vern vi skal bruke. Hvordan anlegget skal arrangeres, for eksempel om det skal ha jordet eller isolert nøytralpunkt, vil også påvirke dette valget.

Økonomi

Vi må altså se graden av driftsforstyrrelser og konsekvensene av dem i forhold til driftsstabiliteten og prisen for den.

Vi må også ta i betraktning at selve vernet kompliserer kretsen og øker sannsynligheten for feil. Det gir dessuten selv opphav til en del feil. Driftsforstyrrelsene reduseres altså ikke automatisk om vi setter inn nye vern.

Vernets oppgave

Vernets oppgave i et elektrisk anlegg er som nevnt å fjerne så raskt som mulig feil som oppstår, slik at driftsforholdene blir normale igjen. Det skal blant annet hindre at de ulike delene i

135

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

anlegget, som generatorer, transformatorer, linjer og brytere, blir utsatt for utillatelige termiske eller mekaniske påkjenninger. Iblant kan oppgaven også være å hindre at farlige (høye) spenninger kommer inn i anlegget og bryter ned isolasjonen (gir gjennomslag) i apparatene. Det er viktig å gjøre vernet selektivt, det vil si gi det evne til å velge ut, slik at det bryter den anleggsdelen der feilen oppstår, mens resten av anlegget fortsatt er i drift. Vernet skal virke bare når feilen finnes på den anleggsdelen det skal beskytte. Ved feil på andre anleggsdeler skal dette vernet ikke reagere. Andre vern må beskytte disse delene. Relévern

Relévern kan deles inn i to grupper: 1 2

Registrerende vern - som registrerer ulike feil, og som i tillegg til registreringen gir impuls til et aktivt vern Utøvende (beskyttende) vern - som bryter kretsene der feilen er oppstått, eller avleder overspenninger.

Disse vernene kan være a) aktive - effektbrytere b) passive - sikringer og avledere (Sikringer og avledere er i tillegg registrerende vern.) Tilbakefallsforhold

For relévern er tilbakefallsforholdet viktig. Det vil si hvor langt ned strømmen må komme før releet slipper igjen etter at det er trukket til. Tilbakefallsforholdet angis ofte i prosent av tiltrekningsverdien. Elektromagnetiske releer har et tilbake­ fallsforhold på 80-85 %. Elektroniske releer har tilbakefalls­ forhold på 95-98 %, som er mye bedre. Lavt tilbakefalls­ forhold kan føre til svikt i selektiviteten, for laststrømmen kan da opprettholde startbetingelsene for releet selv om det er slutt på kortslutningsstrømmen.

Strøm- og spenningstransformatorer

I forbindelse med vern må vi også ta med strøm- og spenningstransformatorer, som ofte er de organene som aller først registrerer uregelmessigheter i forbindelse med feil. Det stilles store krav til disse transformatorene, og det er svært viktig at de er i stand til å gjengi strøm- og spenningsforløpet

136

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

ved feil, slik at relévemet kan analysere forløpet og velge riktig reaksjonsmåte. En viss forvrengning må vi likevel regne med og ta hensyn til når vi bygger relévernet. Forskjellige reaksjoner

Mange av de moderne vernene kan ut fra for eksempel kurveform, steilhet, størrelse, retning og tid reagere på ulike måter: registrere, gi feilsignal, gi utløseimpuls til effektbrytere osv.

Feiltyper

De vanligste feiltypene (vi ser bort fra feil i forbindelse med styrekretser og automasjonskretser) kan vi dele inn i to kategorier: 1

2

Mikroprosessor

Overbelastning, kortslutning eller jordslutning. Her må vi normalt bryte bort feilen. Det kan også være aktuelt med hurtig gjeninnkopling eller eventuelt bruke reaktansspole (Petersen-spole). Overspenninger: induserte overspenninger, atmosfæriske overspenninger og koplingsoverspenninger. Her må vi normalt avlede spenningene.

I den senere tid er også mikroprosessoren tatt i bruk for bedre å tilfredsstille kravet til registrering og til overvåking og selvtesting av selve vernet. All nødvendig informasjon som prosessoren krever, må omformes til digital form inne i releet. Den ferdige digitaliserte informasjonen som finnes i lageret i mikroprosessoren, er relativt enkel å overføre fra releet til andre apparater, for eksempel den rapporterende data­ innsamlings- og alarmenheten og ijemkontrollsystemets understasjon. Datainnsamlingen til disse enhetene blir enklere og mer allsidig takket være at intelligensen blir desentralisert til relévemene. Brukeren får helt nye muligheter til å beherske så vel ett enkelt relé som hele relésystemer, fordi vernet realiseres med intelligente relépakker tilkoplet en datainnsamlingsenhet.

Fiberoptikk

Lenger inn i framtiden kommer vi også til å få mikro­ prosessorer i målegivere. Fiberoptikk vil bli utnyttet i langt større grad til dataoverføring og i målegiverteknikken.

137

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

De operative funksjonene i et relévern kan vi oppsummere slik:

Oppsummering

Konvensjonelt relévern:

beskyttelsesfunksjoner kontaktalarm optisk minneindikering Intelligent relévern, tilleggsegenskaper:

lokal numerisk presentasjon av måle- og innstillingsverdier registrering og presentasjon av feilinformasjon dataoverføringskanal selvtesting og overvåkning Mikroprosessorbaserte relévern oppfatter og reagerer på en rekke feiltyper, og utviklingen går trolig mot at ett enkelt vern dekker mange funksjoner. Vern som dekker bare en type feil, vil da forsvinne til fordel for integrerte vern.

3.3 Beskyttelsesmetoder Bryte bort eller avlede

Når det gjelder vanlige feiltyper i industrianlegg, må vi enten bryte bort en eller annen form for overstrøm eller avlede ulike former for overspenninger. Overstrømmer kan deles inn i overlaststrømmer, som er i området fra én til omtrent to ganger merkestrømmen, og kortslutningsstrømmer, som er strømmer over dette nivået.

Oppvarmingen forårsaker skade

Vanligvis er det ikke selve overstrømmen som gjør skade, men oppvarmingen den forårsaker, først og fremst på isolasjonen, men også ved at brennbare materialer kan ta fyr. Videre kan store kortslutningsstrømmer gi til dels store mekaniske påkjenninger på skinner og andre strømførende deler. Oppvarmingen skjer alltid slik som på figur 3.10.

138

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Figur 3.10 Oppvarmingsfor/øp

Oppvarmingen skjer raskere jo større strømmen er, men for strømmer til og med merkestrømmen blir oppvarmingen ikke større enn at isolasjonen tåler den uten å ta skade. Levetiden blir redusert

Dersom isolasjonen i motorer, kabler o.l. blir utsatt for temperaturer mellom 5 og 10 °C over den angitte temperaturklassen i en time, blir levetiden til isolasjonen, og dermed utstyret, reduset med ca. 50 %. For kabler ligger denne temperaturen nærmere 10 °C over den angitte temperaturklassen, mens for transformatorer og motorer ligger den omtrent 5 °C over.

Det er altså svært viktig for levetiden til alt elektrisk utstyr at det vernet vi velger, beskytter utstyret mot strømmer som gir for høye temperaturer. Der strømmen ligger i området for overlast, fra én til omtrent to ganger merkestrømmen, går det fra over en time for de minste overstrømmene til noen minutter for de høyeste før isolasjonen tar skade.

Kortslutningsstrømmer

Dersom strømmen er fra omtrent to ganger merkestrømmen og større, kaller vi den kortslutningsstrøm. Da blir isolasjonen skadet i løpet av sekunder. Det er også betydelig

139

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

større fare for at oppvarmingen forårsaker brann eller eventuelt mekaniske ødeleggelser. Overlaststrømmer

Til å bryte bort overlaststrømmer bruker vi gjerne termiske releer eller andre vern med tilsvarende funksjon. Her har vi relativt god tid, fordi den skadelige oppvarmingen ikke skjer før overlaststrømmen har virket en tid. Jo høyere strømmen er, desto kortere tid går det, men vanligvis dreier det seg om minutter.

Vern som bryter

Vern som skal bryte kortslutningsstrømmer, som kan komme opp i mange tusen ampere (kA-nivå), må bryte i løpet av sekunder eller millisekunder og være i stand til å slokke lysbuene som oppstår når vi bryter slike strømmer. I lavspenningsanlegg bruker vi oftest sikringer som kortslut­ ningsvern, men av og til også effektbrytere. I høyspenning­ sanlegg brukes det oftere effektbrytere, skjeldnere sikringer.

I avsnitt 2.1 har vi sett på vern av motorkretser, som effektbrytere og høyeffektsikringer som kortslutningsvern, og termiske releer eller termistorer som overlastvern, og dessuten blant annet underspenningsvern. Vi skal ikke komme nærmere inn på dette her, men ta for oss andre typer vern som er aktuelle i industrianlegg.

3.3.1 Sikringer Sikringstyper

De sikringstypene som er på markedet for lavspennings­ anlegg, er

- smeltesikringer:

- automatsikringer:

140

- vanlige patronsikringer, eller Dsikringer (DIAZED-sikringer) - spesielle patronsikringer, (NEOZED-sikringer) - høyeffektsikringer (NH-sikringer) - elementautomater - skruautomater

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Smeltesikringer

Smeltesikringene har smeltetråder for mindre sikringsstørrelser, eller smeltebånd for større sikringer, gjerne av sølv, men iblant av kobber. Smeltepunktet for sølv er 960 °C og for kobber 1083 °C. Disse smeltelederne smelter og bryter strømmen når den overskrider den verdien som strøm/tidkarakteristikken for den aktuelle sikringsstørrelsen gir. Hulrommet rundt smelte-lederen er fylt med finkornet kvartssand som har til oppgave å avkjøle og å slokke lysbuen som oppstår når smeltelederen blir brutt (smelter av).

3.3.1.1 Patronsikringer Patronsikringer (D-sikringer)

Trege sikringer

Vanlige patronsikringer (D-sikringer) kan være kvikke eller trege. Trege sikringer tåler i de første minuttene noe høyere strøm enn kvikke. De egner seg derfor bedre i motorkurser, da de ikke ryker så lett når motoren starter og trekker mye høyere strøm enn etter at den er kommet opp i normalt turtall. Etter den første tiden tåler ikke trege sikringer høyere strøm enn kvikke. Vi bør altså velge trege sikringer når startstrømmen er høy, det vil si der vi har motorer, transformatorer, kurser med mange lysrør, kurs for mikrobølgeovn o.l. Trege sikringer finnes til og med 80 A. De er merket med et sneglehus.

Figur 3.11 Symbolet for treg sikring

Kvikke sikringer

For alle andre kurser bør vi velge kvikke sikringer, fordi de beskytter bedre mot høyere overstrømmer den første tiden.

Figurene 3.12 og 3.13 viser strøm/tid-karakteristikker for kvikke og trege patronsikringer

141

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

Figur 3.12 Strøm/tid-karakteristikk for kvikke sikringer

Figur 3.13 Strøm/tid-karakteristikkfor trege sikringer

142

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

Fargekode

Hver sikringsstørrelse har sin fargekode. Nedenfor er de mest brukte sikringsstørrelsene med tilhørende fargekode gjengitt:

6A 10 A 16 A 20 A 25 A 35 A 50 A 63 A

-

-

grønn rød grå blå gul svart hvit kobberfarget

I enden av sikringen sitter en indikatorperle med samme farge som fargekoden. Bunnskruen i sikringselementet har også denne fargen. Patronsikringen er i prinsippet bygd opp som på figur 3.14 Indikatorperle —

Motstandstråd

Smeltetråd Kvartssand

Samme farge

Bunnskrue

Figur 3.14 Prinsippet for en patronsikring

Indikatorperle

Indikatorperlen spretter normalt opp når sikringen ryker, men ved liten overstrøm hender det at den ikke gjør det, ettersom motstandstråden ikke alltid smelter av samtidig med smeltetråden. Dersom vi tester en slik sikring med en summer, indikerer summeren forbindelse, selv om sikringen

143

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

i virkeligheten er røket. Vi må altså kontrollere sikringen ved hjelp av et ohmmeter, og motstanden skal ikke være så mange milliohm (mQ).

Som regel er det fornuftig å skifte alle (to eller tre) sikringene i en kurs dersom en sikring har røket. De andre er da ofte svekket og kan føre til unødig driftsstans senere. Bunnskrue

Bunnskruene er tilpasset sikringsstørrelsen. Det er derfor fysisk umulig å å sette inn for store sikringer uten å knuse bunnskruen. Sikringselementene er også ulike i størrelse, og det begrenser mulighetene til å sette inn for store sikringer.

Det er viktig at vi ikke setter inn større sikringer enn beregnet. Skulle vi greie å sette inn for store sikringer, har vi ikke lenger den beskyttelsen den riktige sikringen skulle gi mot for høye temperaturer, og vi risikerer å redusere levetiden på det elektriske utstyret, inkludert kabelen fram til utstyret. I verste fall kan det oppstå brann.

Bryteevne

Patronsikringenes bryteevne er nærmest ubegrenset til og med 63 A. Har vi behov for større sikringer bør vi velge høyeffektsikringer.

Varmgang

Det har lettere for å oppstå varmgang i store patronsikringer, noe som i verste fall kan forårsake brann. Det skyldes blant annet at selv om sikringslokkene blir skrudd skikkelig fast, vil de i løpet av noen måneder bli løsere som følge av den varmen sikringen normalt avgir ved belastning. Blir de ikke etterskrudd med jevne mellomrom, vil de altså løsne. Derfor har vi ikke lov til å bruke patronsikringer i inntaket i boliger.

33.1.2 NEOZED-sikringer NEOZED-sikringer En annen type patronsikringer er NEOZED-sikringene,

som er mindre og mye tynnere. De er godkjent for opptil 380 V og finnes i størrelser fra 2 til 100 A. Denne sikringstypen er ikke særlig mye brukt, bortsett fra på

144

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner

plattformer i Nordsjøen, men har en lang rekke fordeler framfor vanlige D-sikringer. Mindre plass Gode selektivitetsegenskaper Ubegrenset bryteevne

NEOZED-sikringer tar mye mindre plass enn D-sikringer, og alle sikringselementene har de samme ytre målene. Det finnes to grupper av sikringselementer, 16 A og 63 A. Elementene har samme mål som andre komponenter, som jordfeilbrytere og automatsikringer, noe som letter avdek­ kingen. NEOZED-sikringer utvikler vesentlig mindre varme enn D-sikringer, og de har svært gode selektivitetsegenskaper.

Figur 3.15 NEOZED-sikringer Nennstrom ! A ]

Figur 3.16 Utløsekarakteristikk for NEOZED-sikringer

145

Elektriske anlegg. Industri og motorinstallasjoner

3.3.1.3 Høyeffektsikringer Se avsnitt 2.1.1.1.

3.3.1.4 Automatsikringer Elektromagnetisk ogAutomatsikringer er i prinsippet en form for manuelt termisk utløsning betjente effektbrytere, da de har elektromagnetisk utløsning ved kortslutningsstrømmer og termisk utløsning ved overlaststrømmer.

Bryteevne

Bryteevnen har vært forholdsvis lav, nemlig fra 1,5 til 6 kA, men nyere typer har gjerne bryteevne på 6 eller 10 kA, og, i visse tilfeller, helt opp til 30 kA. Automatsikringer med merkestrøm 63 A og lavere, og lavere bryteevne enn 10 kA, må ha forankoplede smeltesikringer, vanligvis på 63-125 A. Derimot er automatsikringer med bryteevne minst 10 kA godkjent uten slike forankoplede smeltesikringer, på betingelse av at den virkelige kortslutningsstrømmen ikke overskrider automatsikringenes bryteevne. Avhengig av type og fabrikat kan auto­ matsikringer brukes i anlegg med spenninger opptil 440 V vekselstrøm og 250 V likestrøm.

Ulike karakteri­ stikker

Automatsikringer kan ha en lang rekke ulike karakteristikker, alt etter bruksområdet.

B- ka rakte risti kk

B-karakteristikken brukes der vi har resistiv last, som varmeovnkurser og lyskurser med glødelamper, det vil si der innkoplingen ikke gir store strømstøt. Disse sikringene løser ut termisk ved 1,13-1,45 •/n, og elektromagnetisk ved 3-5 •/n.

C-karakteristikk

C-karakteristikken brukes der vi har induktiv last, som i lysrørkurser og kurs for mikrobølgeovn, der innkoplingen kan gi til dels store strømstøt. Disse sikringene løser ut termisk ved 1,13-1,45 • 7n, som for B-karakteristikken, men elektromagnetisk ved 5-10 ■ In. Teoretisk skulle slike sikringer være ideelle i en motorkurs, og de brukes da også

146

Elektriske anlegg. Industri- og motorinstallasjoner iblant for mindre motorer, men det normale i motorkurser er høyeffektsikringer og termiske releer.

D-karakteristikk

D-karakteristikken brukes der innkoplingen gir ekstra store strømstøt, som i transformatorkurser. Disse sikringene har de samme termiske grensene som B- og C-karakteristikken, nemlig 1,13-1,45 • Zn, men de løser ut elektromagnetisk først ved 10-20-/n (10-14 • 7n).

K-karakteristikk

K-karakteristikken ligner D-karakteristikken, men løser ut termisk allerede ved 1,05-1,2 • In, mens elektromekanisk ut­ løsning er i området 8-12 • 7n. Disse sikringene egner seg også i transformatorkurser.

I tillegg finnes blant annet en U-karakteristikk med termisk utløsning ved 1,05-1,35 • In, og elektromekanisk utløsning ved 5,5-8,8 • 7n.

Figur 3.17 gjengir strøm/tid-karakteristikkene for noen sikringskarakteristikker.

Ausloseverhalten Elektromagnetisctre Ausldser®

Thermische A usldser® nach Bestimmung

DIN VDE 0641/6.78 und 0641/A 4

DIN VDE 0660 Tell 104, Typ 1 DIN VDE 0660 8/69 Teil1 ©

AuslOsecharakteristik und Nennstrombereich

B C K

6

6

bis 40 A

bis 40 A

0,5 bis 40 A

PrufstrOme: kleiner

AuslOsezeit

Prufstrom

grOBer Prufstrom

li

I?

PrufstrOme: halten StromstOBe von

>1 h 1 h < 1 h®

5

1.45-l„

1.2

■!„

>1 h

Våte

Tørre

0 cr C ø

Smuss

Norske

CENELEC

Syrehc

0 o>

0 o>

Brannf årlige

Betegnelser

Utendørs

Tørre

Innendørs romgrupper i bygnlnger

Ch

"□

0 5 0 ■ø

Merknader

O 0