Maritime elektriske anlegg : maritime elektriske installasjoner 8258512757 [PDF]

Zitiervorschau

Alf Kristiansen

Maritime elektriske anlegg Maritime elektriske installasjoner

Yrkesopplæring ans 2000

© Yrkesopplæring ans, Oslo 1998 1. utgave, 2. opplag 2000

Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i oktober 1998 til bruk i den videregående skolen på studieretning for elektrofag, VK II/bedrift i faget maritime elektriske anlegg, modul 7. God­ kjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av 05.07.96, og gjelder så lenge læreplanen er gyldig. Nynorskdelen er oversatt av Gode manus, Orkanger Grafisk design og tilrettelegging: laboremus prepress as, Oslo Omslagsutforming: Idéverkstedet AS, Hønefoss Omslagstegning: Bjørn Range, P & O deSign, Oslo Omslagsfoto: Bergesen dy ASA, Oslo Illustrasjoner: Helge Hansen, Oslo og Bjørn Range, P & O deSign, Oslo Figur 2.1, 2.3, 2.6, 2.9, 2.33 og 2.35 er gjengitt med tillatelse av Norsk Elektroteknisk Komité, NEK.

Printed in Norway by PowerPrint AS, Steinkjer

ISBN 82-585-1275-7

Det må ikke kopieres fra denne bok i strid med åndsverkloven eller 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.

I denne boka er ca 40% skrevet på nynorsk i hen­ hold til brev av 28.01.87 fra Kirke- og undervis­ ningsdepartementet.

Forord Denne boka dekker læreplanen for videregående kurs 2, Elektrofag, og for teknisk fag­ skole, Skipsteknisk drift. På noen områder vil emnene gå litt ut over læreplanen for de to studieretningene. Begge studieretningene har imidlertid behov for hovedemnene i boka. Maritime (skipselektriske) elektriske anlegg er et svært omfattende tema. På et skip i dag er det mange til dels komplekse systemer som krever elektrisk forsyning. I denne boka har jeg lagt hovedtyngden på beskrivelse av de enkelte systemene, da det er dette læreplanene konsentrerer seg om.

De fleste nye skip har et PMS (Power Management System) i en eller annen form. Dette kunne nok vært beskrevet i denne boka, men da boka er blitt så omfattende som den er, og det ikke er beskrevet i læreplanen, har jeg ikke funnet plass til dette.

Høyspentanlegg, som mange skip i dag er utstyrt med, kunne også vært bedre behand­ let, men et omfattende tema som dette ville dekke en hel bok for seg selv. Jeg vil til slutt takke ABB, Siemens, Megacon og alle andre for bidrag som har gjort boka mulig. Ikke minst vil jeg takke min kone Helga for hennes tålmodighet da arbeidet med boka pågikk som verst.

Forord til 2.opplag: I det nye opplaget er det rettet opp en del småfeil. Videre er det tatt med et Amendment B som beskriver elektromagnetisk kompabilitet ved elektrisk og elektronisk utstyr som kan selges fritt innen EF- og EØS-området. Dette direktivet fra EF har fått betegnelsen EMC-direktivet.

Nye forskrifter for skipselektriske anlegg som skal erstatte FEA-M 1990 er under utar­ beidelse. De nye forskriftene vil bestå av en forskrift utarbeidet av Produkt- og elektrisi­ tetstilsynet etter avtale med Sjøfartsdirektoratet og en norm, NEK 410, redigert av Norsk Elektroteknisk komite oversatt fra IEC 60092. FEA-M 1990 vil likevel gjelde i en over­ gangstid til 1.1.2002. Denne boka vil derfor referere til FEA-M 1990.

Karmsund, mars 2000 Alf Kristiansen

Innhold Forord til 2.opplag: 3

Kapittel 4

Kapittel 1

Likestrømsmaskiner og likestrømsfordelinger 63

Driftssystemer for skipsgeneratorer og ele­ ktriske framdriftsmotorer 9 1.1 Innledning 9 1.2 Driftssystemer for generatorer 10 1.3 Lavspente hovedfordelingsanlegg 12 1.4 Elektriske fordelingssystemer 14 1.5 Nominelle spenninger og frekvenser 16 1.6 Høyspenningsanlegg på skip med dieselelektrisk framdriftsmaskineri 16 1.7 Oppgaver i driftssystemer for skips­ generatorer og elektriske framdriftsmotorer 21

Kapittel 2 Start-stopp-kontroll av asynkronmotorer 23 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Innledning 23 Direktestart 23 Automatisk stjerne-trekantvender 24 Autotransformatorstarter 25 Impedansstarter 27 Dreieretningsvender ved direktestart 27 Mykstarter 28 Polomkopler for motor med to viklinger 38 Oppgaver i start-stopp-kontroll av asynkro­ nmotorer 39

Kapittel 3 Elektriske anlegg med overvåking 43 3.1 Innledning 43 3.2 Standarder og godkjenninger 43 3.3 Kapslingsgrader, beskyttelsesarter 45 3.4 Vern, kabler og ledninger 48 3.5 Jording, utjevningsforbindelser § 1235 FEAM 53 3.6 Isolasjonsresistans, § 1250 FEA-M 55 3.7 Isolasjonsmåling med likespenningsinjeksjon (Megacon) 55 3.8 Differensialmåletransformator (Megacon) 56 3.9 Utløsekarakteristikk og utløsegrenser 58 3.10 Jordfeilvakt for TN-, TT- og ITnett (Megacon) 59 3.11 Den personlige sikkerheten 60 3.12 Oppgaver i elektriske anlegg med over­ våkning 61

Innledning 63 Virkemåte 63 Oppbygging 64 Ankerviklinger 65 Magnetiseringsviklinger 65 Ankerreaksjon 66 Likestrømsgeneratorer 68 Likestrømsmotorer 73 Hastighetsregulering av likestrømsmotorer 77 4.10 Parallellkopling av likestrømsgeneratorer (kompoundgeneratorer) 79 4.11 Likestrømsfordelingsanlegg 80 4.12 Oppgaver i likestrømsmaskiner 81

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

Kapittel 5 Synkronmaskiner 83 5.1 Innledning 83 5.2 Konstruksjon 84 5.3 Virkemåte 86 5.4 Ankerreaksjon 88 5.5 Karakteristikker 88 5.6 Ekvivalentskjema 90 5.7 Motordrift 92 5.8 Kortslutning 92 5.9 Tap, virkningsgrad og moment 93 5.10 Magnetiseringssystemer 93 5.11 Spenningsregulatoren GX 300 (ABB Strømberg) 96 5.12 Parallelldrift 100 5.13 Synkronisering 102 5.14 «Speed droop» 103 5.15 Oppgaver i synkronmaskiner 104

Kapittel 6 Asynkronmotorer 109 6.1 Innledning 109 6.3 Virkemåte 111 6.4 Kopling 112 6.5 Indusert spenning 113 6.6 Effekt og virkningsgrad 114 6.7 Moment- og omdreiningstallsforhold med karakteristikker 114 6.8 Startforløp 115 6.9 Hvordan belastningsmomentet virker inn på starttiden 118 6.10 Overbelastningsvern 119

6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.22 6.23

Omdreiningstallsregulering 121 Dreieretningsvending og bremsing 124 Motor for enfasede nett 125 Motorlagre 128 Byggeformer 130 Driftsarter 130 Beskyttelsesarter 133 Kjølesystemet 134 Asynkrongeneratoren 135 EEx-motorer 136 Motorer for skip i handelsflåten 140 Oppgaver i asynkronmaskiner 140

Kapittel 7 Likeretting og vekselretting med strømrettere 143 Innledning 143 Enfasede likeretterkoplinger 144 Styrte trefasede likeretterkoplinger 149 Spenningsberegninger 152 Kontrollskjema for regulering av en likestrømsmotor 153 7.6 Vekselstrømsomformere med likestrømsmellomkrets 154 7.7 Frekvensomformertyper 158 7.8 Valg av frekvensomformerstørrelse 167 7.9 Betjening av frekvensomformere 168 7.10 Personsikkerhet og driftssikkerhet 171 7.11 Pulsomformer 172 7.12 Oppgaver i like- og vekselretting 173 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

Kapittel 8 Vekselstraumsfordelingsanlegg 175 8.1 Innleiing 175 8.2 Korleis hovudtavla er bygd opp 175 8.3 Fordelingsordning 176 8.4 Korleis hovudtavla er konstruert 176 8.5 Generatorfelt 178 8.6 Synkroniseringsfelt 179 8.7 Fordelingsfelt 179 8.8 Motorstartarfelt 180 8.9 Fordelingsanlegg for kjemikalietankskip 180 8.10 Naudanlegg for kjemikalietankskip 187 8.11 Generatoroppstart etter blackout 189 8.12 Oppgåver i vekselstraumsfordelingsanlegg 190

Kapittel 9 Effektbrytarar, vern og selektivitet 195 9.1 Innleiing 195 9.2 Effektbrytarar generelt 195 9.3 Effektbrytarar for generatorar 196 9.4 Masterpact effektbrytar M 16 H 1 med kontrolleining STR 58 U 198 9.5 Utstyr som høyrer til kontrolleining STR 58 U 201 9.6 Hjelpeutstyr for alle

6

Masterpact-effektbrytarar 202 9.7 Tilleggsutstyr for Masterpact-effektbrytarar 204 9.8 Temperaturen i omgjevnaden og sluttkom­ mentar til Masterpact-effektbrytarane 205 9.9 Compact- effektbrytaren generelt 206 9.10 Compact-effektbrytarsystemet 208 9.11 Straumsparande effektbrytarar 210 9.12 Typiske vern- og utløysingseiningar for Compact-effektbrytarar 210 9.13 Spenningsutløysing 215 9.14 Kortslutningsvern 216 9.15 Kortslutnings- og overstraumsvern 217 9.16 For låg og for høg kortslutningsstraum 217 9.17 Grunnlag for kortslutningsutrekningar 218 9.18 Termisk middelstraum og termiske påkjenningar 220 9.19 Definisjon av selektivitet 221 9.20 Selektivitet mellom sikringar, høgeffektsikringar og automatsikringar 225 9.21 Selektivitet mellom effektbrytarar 225 9.22 Diskriminerings- eller selektivitetstabellar 227 9.23 Oppgåver i effektbrytarar, vern og selektivitet 229

Kapittel 10 Batteri og batteri som naudkraftkjelde 233 10.1 Innleiing 233 10.2 Primærbatteri 233 10.3 Sekundærbatteri 235 10.4 Blyakkumulatoren 235 10.5 Grunnlag for å berekne batteri 239 10.6 Grunnlagsteori om NICD-batteri 239 10.7 SPH-batteriet 242 10.8 Vedlikehald av NICD-batteri 244 10.9 Dimensjonering av eit NICD-batteri 244 10.10 Levetida til nikkel-kadmiumbatteri 247 10.11 Samanlikning mellom NICD-batteri og blyakkumulatorar 247 10.12 Plassering og ventilasjon av batteri 248 10.13 Avbrotsfrie straumforsyningar, UPS 248 10.14 Naudstraumskjelde og naudstraumsforsyningsanlegg 249 10.15 Oppgåver i batteri og batteri som naud­ kraftkjelde 250

Kapittel 11 Navigasjonslys 253 11.1 Innleiing 253 11.2 Lanternekontroller 253 11.3 Føresegner for navigasjonshjelpemiddel 255 11.4 Navigasjonslanterner 256 11.5 Manøverlanterner 257

11.6 Signallanterner 258 11.7 Plassering av lanterner på skip på 20-50 meter 261 11.8 Plassering av lanterner på skip med lengd på meir enn 50 meter 262 11.9 Helikopterdekksutstyr 263 11.10 Oppgåver i navigasjonslys 265

Kapittel 12 Pneumatikk og hydraulikk 267 12.1 Innleiing 267 12.2 Pneumatikk 267 12.3 Pneumatisk styring av ventilar 269 12.4 Pneumatiske trykkregulerande ventilar 271 12.5 Hydraulikk 272 12.6 Hydrauliske akkumulatorar 272 12.7 Hydrauliske pumper 273 12.8 Ventilar som vi bruker i hydrauliske system 273 12.9 Hydraulisk tilleggskomponent og vedlike­ hald av hydraulisk utstyr 287 12.10 Oppgåver i pneumatikk og hydraulikk 288

Kapittel 13 Elektrohydrauliske og elektriske dekks­ maskiner 293 13.1 Innleiing 293 13.2 Fortøyingsvinsjar og ankerspel 293 13.3 Elektriske vinsjar etter Ward-Leonard-prinsippet 299 13.4 Polomkoplbare vekselstraumsvinsjar 303 13.5 Forhalingsspel («capstan») 306 13.6 Elektromagnetisk bremse 307 13.7 Dekksmaskiner generelt 307 13.8 Oppgåver i elektrohydrauliske og elektriske dekksmaskiner 309

Kapittel 14 Styremaskiner og baugpropellar 311 14.1 Innleiing 311 14.2 Innføring i styremaskiner 311 14.3 Aktuelle føresegner for styremaskiner 312 14.4 Styremaskin av «Ram»-typen 313 14.5 Styremaskin av «Vane»-typen frå Pors­ grunn Stearing Gear 314 14.6 Å starte opp og setje i drift ei «Vane»-styremaskin 315 14.7 Korleis «Vane» -styremaskina er konstruert 317 14.8 Korleis «Vane»-styremaskina fungerer 317 14.9 Elektriske funksjonar til «Vane»-styremaskiner 320 14.10 Oppgåver i styremaskiner og baugpropellar 322

Kapittel 15 Pumper, kompressorar og separatorar og fjernkontroll av dieselmotorar og kjelean­ legg 327 15.1 Innleiing 327 15.2 Drift av pumper 327 15.3 Drift av kompressorar 333 15.4 Drift av separatorar 335 15.5 Fjernkontroll av dieselmotorar 340 15.6 Wichmann 28 diesel frå WÅRTSILÅ PROPULSION 345 15.7 Drift av kjeleanlegg 348 15.8 Oppgåver om pumper, kompressorar, sep­ aratorar og fjernkontroll av dieselmotorar og kjeleanlegg 351

Kapittel 16 Ventilasjonsanlegg og kjøle- og frysean­ legg om bord i skip 361 16.1 Innleiing 361 16.2 Hovudkomponentane i ventilasjonsanlegg 361 16.3 Kopling av direkteventilasjonsvifter 364 16.4 Ventilasjonsvifter for innreiinga 365 16.5 Luftkondisjoneringsanlegg (kjøleanlegg) 366 16.6 Felleskomponentar for luftkondisjonering­ sanlegg og anlegg for kjøling og frysing av matvarer 370 16.7 Kjøleanlegg med oljeutskiljar og varmeutvekslar 373 16.8 Kjøleanlegg til kjølerom og fryserom 374 16.9 Oppgåver i ventilasjonsanlegg og kjele- og fryseanlegg om bord i skip 381

Amendment b elektromagnetisk kompabilitet 383 EMC-standardene er delt opp i tre grupper 384 CE-merking 384 Støyspredningsveier 384 Litteraturliste 385 Stikkord 387

Maritime

elektriske anlegg

7

Kapittel 1

Driftssystemer for skipsgeneratorer og elektriske framdriftsmotorer 1.1 Innledning Det er naturlig å starte med å se på drifts­ systemer for skipsgeneratorer. Deretter følger vi opp med å ta for oss de mulighe­ tene som finnes for elektriske framdrifts­ motorer, ettersom større fleksibilitet både i forbruket av elektrisk kraft og manøvreringsmulighetene for skip har ført til nytenkning på dette området.

Målet for dette kapittelet er å gjøre rede for oppbygningen og virkemåten til en hovedfordeling. Du skal kunne installere, sette i drift og vedlikeholde et hovedfordelingsanlegg. Vi legger også opp til at du skal få kjennskap til de vanligste hoved­ fordelingene. Ellers skal vi se nærmere på hovedtrek­ kene i de tekniske løsningene for elektrisk framdrift, som vi på figur 1.1 viser gene­ relt for et tankskip på 30 000 tonn dv.

Figur 1.1 Tankskip på 30000 dwt med totalt elektrisk kraftproduksjon på 7600 kW

De vanligste systemspenningene er for lavspente hovedfordelinger 380 V, 50 Hz og 440 V, 60 Hz, og ved likestrøm (lite brukt) er spenningen 220 V. På mange skip og på de fleste offshoreplattformer bruker vi likevel høyspente hovedforde­ linger. De vanligste systemspenningene er her 3 kV, 3,3 kV, 6 kV og 6,6 kV ved 50 Hz og 60 Hz. Dette kapittelet tar bare opp vekselstrømsanlegg der den elektriske kraftforsynin­ gen kommer fra synkrongeneratorer, som vi beskriver nærmere i kapittel 5. Like-

strømsgeneratorer blir beskrevet bare i kapittel 4. Når den elektriske forsyningen kommer fra synkrongeneratorer, kan vi sette opp denne sammenhengen mellom omdreiningstallet og antallet polpar ved 50 Hz og 60 Hz:

Tabell 1.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3000

1500

1000

750

600

500

429

375

333

300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3600

1800

1200

900

720

600

514

450

400

360

50 Hz Polpar:

r/min:

60 Hz Polpar: r/min:

1.2 Driftssystemer for generatorer a) Dieselmotordrift av generatorer

Ved dieselmotordrift av generatorer kan vi teoretisk velge mellom en rekke omdreiningstall. Det vanligste er et omdreiningstall på mellom 500 og 1200 r/min. Ved omdreiningstall på opptil 500 r/min kan enkelte dieselmotorer brenne tyngre olje enn dieselolje, og det kan få ned kostna­ dene. Selv om virkningsgraden også er bedre ved lave omdreiningstall, stiger anskaffelseskostnadene etter hvert som vi går ned i turtall.

Virkningsgraden til dieselmotorer varierer dessuten mye med ytelsen. Totaktsmotorer har best virkningsgrad ved 60-70 % ytelse og firetaktsmotorer ved 80-90 % ytelse. Det er i prinsippet mulig å sette et gir mel­ lom dieselmotoren og generatoren for å tilpasse generatorturtallet til den optimale ytelsen til dieselmotoren. Dette prinsip­ pet er imidlertid lite i bruk.

Figur 1.2 viser direkte dieselmotordrift av en generator.

Generatorene leveres med glide-, rulleeller kulelagre som skal være i forspent utførelse. Med det mener vi at lagrene er fjæravlastet, slik at de kan ta opp aksielle forskyvninger av rotoren når det er sjø­ gang.

FEA-M § 1404 krever at det alltid er minst to hjelpemotorer om bord. Det kravet kan likevel fravikes dersom det finnes akkumulatorbatterier med tilstrekkelig kapasi­ tet for det fartsområdet som skipet har.

b) Gassturbindrift av generatorer Gassturbindrift er lite aktuelt for det elek­ triske produksjonssystemet på skip på grunn av forholdsvis store driftskostna­ der. Men gassturbinen blir mye brukt på faste offshoreinstallasjoner der driftskost­ nadene er lave.

Figur 1.3 viser gassturbindrift av en gene­ rator skjematisk.

Hovedtavle

Gassturbin

Figur 1.3 Gassturbindrift av generator

ooooHHQ— Dieselmotor

Hovedtavle

Generator

Figur 1.2 Direkte dieselmotordrift av generator

Vi kopler som regel sammen en dieselmo­ tor og en generator ved å montere dem på en felles fundamentramme med en fleksi­ bel kopling mellom dieselmotoren og generatoren.

10

1.2 Driftssystemer

for generatorer

Vi bruker alltid gir mellom turbinen og generatoren på grunn av det høye turtallet til gassturbinen. Som regel bruker vi en topolet generator med 3000 eller 3600 r/ min.

c) Dampturbindrift av generatorer

c2 Dampturbin drevet av eksoskjele

Det finnes to hovedprinsipper for damp­ turbindrift:

Dette alternativet er attraktivt for diesel­ drevne skip der effekten i eksosgassen fra hovedmotoren ikke blir utnyttet til andre formål. Vi får ingen merkbar effektreduksjon i hovedmotoren når eksosen blir utnyttet til dette formålet. Vi kan regne med å få ut 2-3 % i generatoreffekt fra eksoskjelen.

cl dampturbin drevet av hovedkjelen c2 dampturbin drevet av eksoskjelen

Vi skal nå se litt nærmere på de to drifts­ systemene.

Figur 1.6 viser skjematisk en dampturbin drevet av eksoskjelen.

c1 Dampturbin drevet av hovedkjelen På turbintankskip driver ofte en damptur­ bin et hjelpeaggregat, fordi vi likevel har et fyringsanlegg. Dampturbinen får altså tilførsel fra det samme kjelesystemet som framdriften. Figur 1.4 viser skjematisk en dampturbin som blir drevet av hovedkjelen.

Hovedtavle

Gir

Figur 1.6 Dampturbin drevet av eksoskjele

Dampturbin

Figur 1.4 Dampturbin drevet av hovedkjele

Figur 1.5 viser et bilde av en synkrongenerator som blir drevet av en dampturbin, under montasje ved ABB Energie i Belgia.

d) Generator drevet av hovedmotoren (akselgenerator) Som et alternativ til separat drevne gene­ ratorer kan vi benytte generatorer som blir drevet av hovedmotoren. Det forutsetter at vi kan holde turtallet på hovedmotoren tilnærmet konstant, ved at vi bruker et vripropellsystem. Under visse driftsbetingelser kan et skip gå med bare ett hjelpe­ aggregat i tillegg til akselgeneratoren. En generator som er arrangert direkte på akselen, blir slik figur 1.2 skjematisk viser.

Figur 1.5 Synkrongenerator drevet av damp­ turbin. Merkedata: HSG 710 LP4, 5100 kVA, 6600 V, 60 HZ, IP54

Som vi ser på figur 1.7, er det ingenting i veien for at flere hovedmotorer kan drive samme propellgir og samme akselgenera­ tor. Dersom vi skal benytte synkrongeneratorer, må vi for disse systemene bruke vribare propeller.

Vi må ta med at etter FEA-M § 1410.6 kan NVE tillate at én eller flere av de generato­ rene som forlanges i henhold til § 1404, drives av framdriftsmaskinen.

Maritime

elektriske anlegg

11

Reguleringssystemet for hovedmotorene må være arrangert slik at frekvensen hol­ des mellom 95 % og 105 % av merkefrekvensen.

FEA-M § 1423.1 krever også at vekselstrømsgeneratorer skal ha en automatisk spenningsregulering som holder spennin­ gen innenfor merkespenningen ±2,5 %.

Hoved----- tavle

Hovedmotor

Gir

Generator plassert etter gear

Figur 1.7 Generator drevet avhovedmotormed vribar propellanlegg

e) Asynkrongenerator drevet av hovedmotoren Dersom vi har en asynkrongenerator som blir drevet av hovedmotoren, kan hoved­ motoren ha fast propell. Likevel kan omdreiningstallet til asynkrongeneratoren varieres innenfor vide grenser. Begrensningen med dette systemet er at en asynkrongenerator ikke kan levere noen aktiv effekt uten at den har en synkrongenerator i parallell som produserer en reaktiv effekt til vekselstrømsmagnetisering av asynkrongeneratoren. Denne magnetiseringen kan også utføres av kondensatorbatterier. Du finner en detaljert gjennomgang av vekselstrømsmagnetisering av asynkrongeneratorer i kapittel 6. Figur 1.8 viser en asynkrongenerator som blir drevet av hovedmotoren, med en syn-

1.3 Lavspente

Hjelpemotor

Asynkron­ generator

Hovedtavle

ooooHk Til propell

Til vridbar propell

ooooH>~

12

Synkrongenerator

Hovedmotor

ooooHH^ Hovedmotor

krongenerator i parallell som produserer en reaktiv effekt.

hovedfordelingsanlegg

Figur 1.8 Asynkrongenerator drevet av hoved­ motor med parallell synkrongenerator for pro­ duksjon av reaktiv effekt

f) Andre driftssystemer av generatorer Det finnes mange flere måter å drive gene­ ratorer på enn dem som vi har beskrevet i dette avsnittet, der vi har tatt med bare de systemene som er mest i bruk.

Vi kan nevne at en hovedmotor med fast propell også kan drive en synkrongenera­ tor dersom vi plasserer en frekvensomformer mellom generatoren og nettet. Da trenger vi ikke noen egen magnetiseringsgenerator.

1.3 Lavspente hovedfordelingsanlegg Et typisk trefaset 440/220 V, 60 Hz fordelingsanlegg kan arrangeres slik figur 1.9 viser.

440 V til styremaskin 220 V til navigasjonslys

Forhalingsspill

Styremaskin

Små motorer for ventilasjon og pumper

Navigasjonslys

Fordelingstavle for lys og varme

Figur 1.9 Typisk arrangement av trefase 440 V/220 V, 60 Hz fordelingsanlegg

Figur 1.10 viser hvordan hovedfordelingsanlegget kan se ut for det typiske arrange­ mentet på figur 1.9.

Figur 1.10 Typisk fordelingsanlegg for arrangementet i figur 1.9

Maritime elektriske anlegg

13

Som vi ser av figurene 1.9 og 1.10 består energiforsyningen på dette lasteskipet av -

en dieselgenerator en turbogenerator en akselgenerator en nødgenerator en landtilkopling som kan brukes når skipet ikke kan bruke sine egne gene­ ratorer

På dette skipet bruker vi akselgeneratoren under seilas. Ettersom akselgeneratoren er en asynkrongenerator, må den som nevnt få tilført en reaktiv effekt for vekselstrømsmagnetisering. Denne reaktive effekten kan vi få ved at vi også kjører turbogeneratoren, der turbinen på generato­ ren får dampbehovet sitt dekt av eksoskje­ len. Dermed avgir turbogeneratoren en reaktiv effekt til akselgeneratoren og til alle andre induktive forbrukere i anlegget. Dersom vi får en utilsiktet stopp av hovedmotoren, stanser akselgeneratoren. Men eksoskjelen er slik innrettet at den kan forsyne turbogeneratoren i minst 10 minutter etter at hovedmotoren har stop­ pet. Det gir oss tid nok til å få startet dieselgeneratoren (eller nødgeneratoren). Fra 440 V-seksjonen på hovedtavla går det ut forsyningskabler til alle hovedforbrukerne, slik figur 1.10 viser. I tillegg er hovedtavla direkte tilkoplet en 440 V nødtavle som normalt ligger inne. Nødtavla kan alternativt få forsyningen sin fra en nødgenerator.

Hovedtavla på 440 V er også tilknyttet en 220 V seksjon over to trefasede transfor­ matorer som kan brukes separat, se figur 1.10. Transformatorene skal normalt være luftkjølt, men oljefylte transformatorer kan brukes etter de betingelsene som er beskrevet i FEA-M § 1430 Transformato­ rer.

Nødtavla på 440 V har også en 220 V sek­ sjon som er tilknyttet tavla over en trefaset transformator. Oppbygningen av og funksjonen til hovedtavler og nødtavler blir nærmere beskrevet i kapittel 8 Vekselstraumsforde­ lingsanlegg.

14

1.4 Elektriske

fordelingssystemer

- Forsyning fra landtilkopling Ofte er vi nødt til å forsyne et 440 V, 60 Hz skipsnett fra en 380 V, 50 Hz landtilkop­ ling, slik figur 1.10 viser. Det er en nødløs­ ning, men den blir likevel brukt ganske ofte. Vi må være oppmerksomme på at når et 440 V, 60 Hz skipsnett blir forsynt fra en 380 V, 50 Hz landtilkopling, blir spen­ ningen ca. 14 % for lav og frekvensen ca. 17 % under merkeverdien. For noen vik­ tige forbrukere gir det disse utslagene:

- motorer

- hastigheten og ytel­ sen blir ca. 17 % for lav - varmeapparater - ytelsen blir ca. 25 % for lav - glødelamper - lysstyrken blir ca. 44 % for lav - lysstoffrør - fungerer tilnærmel­ sesvis normalt, men får en litt større var­ meutvikling på grunn av større magnetiseringsstrøm

Men vi må merke oss at et 380 V, 50 Hz skipsnett ikke kan forsynes fra et 440 V, 60 Hz landtilkoplingsanlegg, fordi spen­ ningen og frekvensen da blir for høy for noen forbrukere.

1.4 Elektriske fordelingssystemer a) Likestrømsanlegg Her skal vi bare kort nevne at etter FEA-M § 1301 er disse likestrømssystemene til­ latt for spenninger opp til og med 1000 V:

- isolerte toledersystemer - toledersystemer med den ene polen jordet ved strømkilden, men ikke med skroget eller stålstrukturen som tilbakeleder - treledersystemer med midtpunktet jor­ det, men ikke med skroget eller stål­ strukturen som tilbakeleder

Se også kapittel 4.

b) Lavspente vekselstrømsanlegg FEA-M § 1301 tillater disse systemene for spenninger opp til og med 1000 V:

-

trefasede, isolerte treledersystemer, ITnett, se figur 1.11 trefasede treledersystemer med jordet nøytralpunkt, TT-nett, se figur 1.12

For spenninger til og med 500 V kan vi i tillegg bruke disse systemene:

trefasede fireledersystemer med jordet nøytralpunkt, men ikke med skroget eller stålstrukturen som tilbakeleder - enfasede isolerte toledersystemer - enfasede toledersystemer med den ene fasen jordet ved strømkilden, men ikke med skroget eller stålstrukturen som tilbakeleder -

I systemer med jordet nøytralpunkt bør vi vurdere å bruke resistansjording for å redusere feilstrømmene til et akseptabelt nivå.

Systemene ovenfor er beskrevet med antall aktive ledere, for eksempel har et

trefaset fireledersystem tre ledere og én nøytralleder (N-leder).

c) Høyspente vekselstrømsanlegg FEA-M § 2813 tillater disse systemene for spenninger opp til og med 11 kV og med en styrestrøm ikke over 250 V: - trefasede treledersystemer med høyohmig jordet nøytralpunkt - trefasede treledersystemer med lavohmig jordet nøytralpunkt - trefasede treledersystemer med di­ rekte jordet nøytralpunkt - trefasede treledersystemer med nøy­ tralpunkt jordet med spesielt utstyr etter særskilt godkjenning fra Elektri­ sitetstilsynet - trefasede treledersystemer med isolert nøytralpunkt Etter FEA-M § 2813.1.5 blir det for anlegg med isolert nøytralpunkt krevd høyere prøvespenninger for utstyr og kabler enn det den nominelle driftsspenningen til anlegget normalt kunne tilsi.

Figur 1.11 Isolert fordelingsnett, IT-nett, for et typisk skipsanlegg

Maritime

elektriske anlegg

15

b) Lavspente vekselstrømsanlegg I lavspente vekselstrømsanlegg bruker vi vanligvis

380 V, 50 Hz og 440 V, 60 Hz til moto­ rer og større varmeapparater - 220 V, 50 Hz, 110 V, 50 Hz, 220 V, 60 Hz og 110 V, 60 Hz til mindre varme­ apparater, belysningsanlegg og trans­ portable apparater - 42 V, 50 Hz, 24 V, 50 Hz, 42 V, 60 Hz og 24 V, 60 Hz til transportable apparater som krever «sikkerhetsspenning», og til styre- og kontrollapparater

-

c) Høyspente vekselstrømsanlegg

Figur 1.12 Typiske TT- og TN- fordelingsnett

- Høyohmig jordet nøytralpunkt I dette systemet er nøytralpunktet jordet over en motstand med en størrelse lik eller litt mindre enn 1/3 av den kapasitive reaktansen av en fase mot jord.

- Lavohmig jordet nøytralpunkt I dette systemet er nøytralpunktet jordet over en motstand med en størrelse som gjør at jordslutningsstrømmen blir mini­ mum 20 % og maksimum 100 % av merkestrømmen for den største generatoren.

- Isolert nøytralpunkt Kravet om spesielle høyere prøvespenninger kommer av de høye overspenningene som kan forekomme ved intermitterende jordslutning i slike anlegg innenfor de aktuelle spenningsområdene.

1.5 Nominelle spenninger og frekvenser a) Likestrømsanlegg I likestrømsanlegg bruker vi vanligvis 110 V og 220 V.

Ved 50 Hz og 60 Hz anser vi som standard nominelle systemspenninger 3 kV, 3,3 kV, 6 kV, 6,6 kV og 11 kV. Det er tillatt med maksimalt 11 kV nomi­ nell systemspenning. I styrestømssystemer er det tillatt med maksimalt 250 V nominell systemspenning.

I for eksempel et 6 kV anlegg med isolert nullpunkt kan vi ikke bruke kabler med spenningsklasse UNf/UN = 3,6/6 kV, men vi må bruke 6/10 kV. UNf er fasespenningen og UN er linjespenningen.

1.6 Høyspenningsanlegg på skip med dieselelektrisk framdriftsm askineri I de senere årene er det blitt vanligere med dieselelektrisk framdriftsmaskineri på skip, spesielt på passasjerskip og skytteltankskip. Ettersom den elektriske ener­ giforsyningen på slike skip nødvendigvis må bli ganske stor, har man her valgt å bruke høyspenningsanlegg. En viktig for­ del med et slikt anlegg er at det sparer mye plass sammenliknet med et konven­ sjonelt anlegg med en stor tungoljemaskin. Men det må påpekes at brenselskostnadene kan bli 20-25 % høyere med dagens oljepriser.

De dieselelektriske framdriftsmaskineriene kan deles inn i to hovedgrupper:

16

1.5 Nominelle

spenninger og frekvenser

a b

elektrisk framdriftsmotor for drift av vribar propell elektrisk framdriftsmotor for drift av fast propell

forsyningen til dette anlegget kommer fra tre 6,6 kV, 60 Hz dieselgeneratorer som hver yter 3200 kW, og et havneaggregat på 600 kW. Hovedtavla i anlegget er utstyrt med et dobbelt skinnesystem, som gir mulighet for både enkel og dobbel generatordrift uten problemer.

a) Elektrisk framdriftsmotor for drift av vribar propell

Det er i denne forbindelsen viktig å ta med at høyspentanlegg er behandlet i for­ skriftene FEA-M §§ 2902 til 2915. Vi vil også påpeke at anlegg som kommer inn under disse driftsforskriftene, og som ikke er jordet og kortsluttet, skal betraktes som spenningsførende.

Disse systemene har ofte til framdrift to asynkronmotorer som driver hver sin pro­ pell. Motorene har en høy og en lav has­ tighet, og den videre reguleringen blir gjort med vridningen av propellen. Figur 1.13 viser et høyspenningsfordelingsanlegg for et forskningsfartøy. Strøm­

6.6KV SW BO.

4530KVA 3625KW 72ORPM

4530KVA 3625KW 72ORPM

4530KVA 3625KW 72ORPM

6 6KV SW BO. BUS 8

BUS A

BOW THR. NO 2 883 KW 1200 RPM

vROS THR. FORE 883 KW 1800 RPM

3300/1700 KW 1200/900 RPM 450KW

TRANSF. 1600 KVA NO,2

3300/1700 KW 1200/900

RPM

BOW THR MO .1 883 KW 1200 RPM

450KW TRANSF. 1600 KVA \ NO.i y

HG1

r

| SW.BD.450V 60 HZ

SWB0.450V 60 HZ

BUS B

\

BUS

Figur 1.13 Enlinjeskjema for 6,6 kV, hovedtavle for forskningsskip

I anlegget på figur 1.13 kan dieselgeneratorene 1 og 2 forsyne framdriftsmotor 1 fra system 1 på 6,6 kV-tavla til system 1 på 480 V-tavla over en 6,6 kV/480 V transfor­ mator på 1500 kVA. System 1 på 6,6 kVtavla forsyner også en motorkontrolltavle for kompressorer.

Dieselgenerator 3 kan forsyne framdrifts­ motor 2 på 6,6 kV-tavla. System 2 på 480 V-tavla får også forsyningen sin over en 6,6 kV / 480 V transformator på 1500 kVA. I tillegg forsyner system 2 på 6,6 kV-tavla en baugpropell på 589 kW og en motor­ kontrolltavle for kompressorer.

I dette avsnittet skal vi bare konsentrere oss om forsyning til og fra høyspenningshovedtavla. Lavspenningsforsyninger ble behandlet i avsnitt 1.3.

Generatorseksjoner, motorseksjoner osv. på høyspenningstavler blir behandlet detaljert i kapittel 8 Vekselstraumsfordelingsanlegg. Figur 1.14 viser frontarrangementer av hovedtavla for system 1 og system 2. Generatorene på hovedtavla kan selvføl­ gelig parallellkjøres. Parallelldrift av synkrongeneratorer blir behandlet i kapittel 5 Synkronmaskiner.

Maritime elektriske

anlegg

17

ST.BD.

MM FREE SPACE

4

C0HTA2

Figur 1.14 a Frontarrangement hovedtavle del A. Inneholder blant annet hovedmotor 2, baugtruster 2 og transformator 2

,,

2250 + 300

AZIMUTH THRUSTER NO.2 HIGH SPEED 3300 KW HAI G12 125OA

|

1000

1000[ | t

1000 |

600

|

3650

J

røE

2250 + 300

I GENERATOR NO.3 3625 KW HA1 G12 1250A

|

600

]•□ J

□0 £0 E 1___

BUS TIE A-C

BUS RISE

HA1 G12 1250A

-|

600

|

600

00

S HZ |

|

oo oo

□ 00

o

o

2002

"o©

o

o o o o

GENERATOR NO.2 3625 KW HA1 G12 1250A

|

600

VROS THRUSTER FORE 883 KW D.O.L. STARTER HA1 Gl 2 125OA

|,

600

BUS TIE C-B HA1 G12 1250A

J

600

600

|

0 o 0 o jJJ $ 2) § 5

GENERATOR N0.1 3625 KW HA1 G12 1250A

J,

600

Figur 1.14 b Frontarrangement hovedtavle del B. Inneholder blant annet del 3 forsyningsgen era toren e

J

.|

4800

I

SYNCHR. BUS RISE

lo

o o o -ffi "

o o o o sist i

®s

□0

1°

MM FREE SPACE

00 000

IS o

J

8

|

PORT CONTAC. LOW SPEED AUTO/TR

VRC 7

■BW~

CONTAC FOR AUTO/TR STAR POINT

□0

VRC 7

VRC 7

O

____ Q. CONTAC. HIGH SPEED

VRC 7

CONTAC. HIGH SPEED AUTO/TR

VRC 7

TROlP

■pROP^

MOTOR 1 LOW SPEED 1900 KW

MOTOR 1 HIGH SPEED 3300 KW AUTO/TR. VRC 7

VRC 7 —g

1000

3650

18

1.6 Høyspenningsanlegg

transe. AZIMUTH THRUSTER N0.1 HIGH SPEED 3300 KW HA1 G12 1250A

□□ S> •

N0.1 1600 KVA

VRC 7

o

1000

600

1000

THR.1 883 KW D.O.L. STARTER

________ J

på skip med dieselelektrisk framdriftsmaskineri

Figur 1.14 c Frontarrangement hovedtavle del C. Inneholder blant annet hovedmotor 1, baugtruster 1 og transformator 1

b) Elektrisk framdriftsmotor for drift av fast propell - Alternative løsninger Når vi skal bruke en elektrisk framdrifts­ motor for drift av fast propell, må den elektriske motoren gå med lav hastighet. Den enkleste metoden å få det til på er å regulere frekvensen til motoren. Dersom vi for eksempel regulerer frekvensen trinnløst mellom 0 og 10 Hz, kan en elektromotor med 10 poler gå med 0-120 r/min. 6,6 kV

60 Hz

For å oppnå det kan vi bruke enten pulsomformere eller frekvensomformere foran motoren, (pulsomformeren og frekvensomformeren blir beskrevet i kapittel 7 Likeretting og vekselretting med strømrettere.)

Figur 1.15 viser tre ulike alternativer som blir brukt til framdrift med lavhastighets elektromotorer.

Hovedtavle

a) Pulsomformere for drift av framdriftsmotor med høyspenning

b) Pulsomformere for drift av framdriftsmotor med lavspenning

c) Frekvensformere for drift av framdriftsmotor

Figur 1.15 Tre ulike alternativer for framdrift med lavhastighets-elektromotorer

I dette delavsnittet skal vi konsentrere oss om figur 1.15 a Pulsomformer (Cycloconverter) for drift av framdriftsmotor med høyspenning, som hittil har vært mest aktuelt for norske skip.

hovedfordelingen blir da slik figur 1.16 b viser.

Vi har bare en liten kommentar til figur 1.15 først. Når vi bruker frekvensomfor­ mere, kan vi ikke kjøre frekvensen så lavt ned som med pulsomformere. Dermed må vi i tillegg til frekvensomformeren ha et gir for å få hastigheten ned på et aksepta­ belt nivå.

- Pulsomformere for drift av framdriftsmotorer med høyspenning Elektrisk framdrift kan for et skytteltankskip på 124 000 tonn dv. arrangeres slik figur 1.16 a viser. Enlinjeskjemaet for

Maritime elektriske anlegg

19

1. Dieselgeneratorer 2. Hovedtavle og syklostrømrettere

3. Framdriftsmotorer 4. Akterpropeller 5. Lastepumper 6. Motorkontrollrom

Figur 1.16a Drift av skytteltankskip med lavhastighets elektromotorer over syklostrømrettere

Dieselgeneratorer 6275 kW

Syklostrømrettere

Lastepumper 1500/750 kW S- Vaskepumpe for råolje 450 kW b Enlinjeskjema

Propeller 1750 kW

Propeller 1750 kW Lastepumper 1500/750 kW Vaskepumpe for råolje 450 kW

(450 V system)

Hovedtavle 6,6/60 Hz

Framdriftsmotor 19.000 kW, 98 rpm

Figur 1.16b Drift av skytteltankskip med lavhastighets-elektromotorer over syklostrømrettere

Den elektriske energien til skytteltankskipet på figur 1.17 blir produsert av fire 6,6 kV, 60 Hz dieseldrevne generatorer, hver på 6275 kW, slik enlinjeskjemaet på figur 1.16 viser.

20

1.6 Høyspenningsanlegg

på skip med dieselelektrisk framdriftsmaskineri

Figur 1.17 Skytteltankskip (Gjengitt med tillatelse fra ABB)

Fra hovedtavla på 6,6 kV, som har et dob­ belt samleskinnesystem, går det ut forsy­ ning til to framdriftsmotorer på samme aksel over to separate pulsomformere. Framdriftsmotorene er to saktegående trefasede synkronmotorer, som blir behand­ let nærmere i kapittel 5 Synkronmaskiner. Hovedtavla forsyner også fem propeller, hver på 1750 kW, som skal passe på at skytteltankskipet ligger rolig under las­ ting på oljefeltet. Til det må vi ha et dyna­ misk porsjoneringssystem. I tillegg forsyner hovedtavla lastepumper og andre større pumper. Alle andre fordelinger går over 450 Vhovedtavla, som er tilknyttet 6,6 kVhovedtavla over to 6,6 kV/450 V transfor­ matorer.

I kapittel 8 Vekselstraumsfordelingsan­ legg finner du en mer detaljert beskrivelse av hovedtavler.

1.7 Oppgaver i drifts­ systemer for skipsgeneratorer og elektriske framdriftsmotorer Oppgave 1.1 a

Hvilke hastigheter er de vanligste når en generator blir drevet av en diesel­ motor? b Når en generator blir drevet fra en dampturbin, bruker vi alltid gir. Hvor­ for? c Hvor stor generatoreffekt kan vi nor­ malt ta ut når dampturbinen blir drevet fra eksoskjelen til hovedmoto­ ren? d Hvorfor bruker vi ofte asynkrongenerator når en generator blir drevet av hovedakselen? e En asynkrongenerator som blir drevet av hovedmotoren, må ha vekselstrømsmagnetisering. Hvordan kan vi få til det?

Maritime elektriske anlegg

21

Oppgave 1.2 Skipsgeneratorer blir normalt drevet av diesel- eller turbinhjelpemotorer. Ofte suppleres anlegget med en akselgenerator som blir drevet av hovedmotoren. a

b

Forklar kort hvorfor vi har en akselgene­ rator, og hvordan den vanligvis kjøres i forhold til de andre generatorene. Spenningsfrekvensen til akselgeneratoren kan ofte variere litt, fordi omdreiningstallet til hovedmotoren

c

varierer. Hvordan kan vi «hindre» denne variasjonen i å nå fram til ho­ vedtavla? (Lag en enkel skisse.) Ulempene med denne «hindringen» er at akselgeneratoren ikke får levert reaktiv effekt til belastningen. Hvordan kan det problemet løses?

Oppgave 1.3 Figur 1.18 viser et forenklet enlinjeskjema for kraftforsyningen om bord i et lasteskip.

Figur 1.18 Forenklet enlinjeskjema for kraftforsyningen på et lasteskip

a

-

b

c

22

Studer figuren og plasser disse forbru­ kerne på utgående kurser fra de re­ spektive fordelingene: styremaskin pumpe babord styremaskin pumpe styrbord smøreoljepumpe babord smøreoljepumpe styrbord sirkulasjonspumpe lys maskinrom lys innredning navigasjonslys (to kurser) maskinromsventilasjon ventilasjon for innredning laste- og brannpumpe smøreoljeseparator

Hva mener vi med at et skip har «veritasklasse EO», og hvilke krav stilles det da til skipets kraftforsyning hvis strømforsyningen til hovedtavla svik­ ter? Ved landligge koples tavla til landan­ legget, som er 380 V, 50 Hz. Hvordan

1.7 Oppgaver

virker det inn på det elektriske anleg­ get på skipet?

Oppgave 1.4 Hva er definisjonen av et høyspen­ ningsanlegg? b Hva anser FEA-M 1990 som standard nominelle systemspenninger? c Hvilke fordeler og ulemper er det med å bruke høyspenning om bord i skip? d På et skip med elektrisk framdriftsmaskineri er det aktuelt å bruke høyspentfordeling. Et slikt skip har også et vanlig lavspent fordelingsanlegg. Nevn noen forbrukere det er aktuelt å forsyne fra høyspentfordelingen. e Ved omtrent hvilken effekt vil vi gå fra lavspentforsyning til høyspentforsyning for en motor? a

i driftssystemer for skipsgeneratorer og elektriske framdriftsmotorer

Kapittel 2

Start-stopp-kontroll av asynkronmotorer 2.1 Innledning Målet med dette kapittelet er å gi en inn­ føring i ulike start-, stopp- og styremetoder for asynkronmotorer som ikke er behandlet i andre kapitler. Samtidig vil vi gjennomgå aktuelle symboler.

Vi vil gjennomgå start og stopp med ulike metoder, som stjerne-trekantvender, autotransformatorstart, mykstarter osv. Vi vil legge spesiell vekt på mykstarteren, etter­ som den etter hvert har overtatt en stor del av markedet til de andre starterne. I tillegg vil vi i dette kapittelet også se på

toviklingsmotorer og dahlanderkoplede motorer.

2.2 Direktestart Den enkleste måten å starte en asynkron­ motor på er med direktestart. Direktestart har den ulempen at vi starter motoren direkte i kortslutning. Det gjør at startstrømmen kan være fem-sju ganger merkestrømmen. Figur 2.1 viser de symbo­ lene som vi har bruk for i enkle styre- og hovedstrømsskjemaer for direktestart av en motor.

68 001 IEC 07-21-01

Sikring, hovedsymbol. Se definisjon i punkt 613 08. IEV 441-18-01

Fuse, general symbol. See definition in paragraph 613 08.

62 002 ICV 07-13-01

Lastebryter.

Switch. (Syn.: On-load switch)

IEV 441-14-10

67 005 ICV 07-15-21

Aktuator for ternioelektrisk reie. Termisk overlastutløser. IEV 446-15-16 IEV 441-16-39

Actuating device of a thermal relay. Thermal overload release.

631 06 IEC 07-07-02

Trykknapp (bryter). (automatisk tilbakestilling) IEV 441-14-53

Push-button switch. (non-locking)

642 01 IEC 07-15-01

Aktuator for reie, hovedsymbol. En akuator for et elektromagnetisk reie blir ofte betegnet relespole. IEV581-11-09

Operating device for relay, general symbol. An operating device for an electromagnetic relay is often called relay coil.

643 02 IEC 07-02-02

Sluttekontakt. Tidligere betegnet arbeidskontakt. Se punkt 611 04. IEV 446-16-15

Make contact.

643 03 IEC 07-02-03

Brytekontakt. Tidligere betegnet hvilekontakt. IEV 446-16-16

Break contact.

See paragraph 611 04.

Figur 2.1 Symboler for hoved- og styrestrømsskjemaer i henhold til NEK 144 og IEC 617

Når vi tar i bruk symbolene på figur 2.1, får vi det hoved- og styrestrømsskjemaet for direktestart av en asynkronmotor som vi finner på figur 2.2.

2.3 Automatisk stjernetrekantvender Før vi går i gang med den automatiske stjerne-trekantvenderen, skal vi ta for oss noen symboler i tillegg til dem som ble vist på figur 2.1. Disse symbolene er vist på figur 2.3.

Figur 2.2 Hoved- og styrestrømsskjema for di­ rekte start av asynkronmotor

644 03 IEC 07-15-08

Spole for reie som er tregt ved operasjon

Relay coil of a slow-operating relay.

644 10 IEC

Brytekontakt forsinket ved opera­ sjon

Break contact delay when opera­ ting.

4

Figur 2.3 Symboler i henhold til NEK 144 og IEC 617

Når vi bruker en stjerne-trekantvender med overstrømsrelé, bør vi ikke plassere releet i hovedtilførselen, ettersom vi i slike tilfeller ikke får noen effektiv beskyt­ telse i stjernekopling. Dersom vi derimot plasserer releet i faseledningene i moto­ ren, slik hovedstrømsskjemaet på figur 2.4 viser, der det går en strøm som er ca. 58 % av hovedstrømmen, får vi også en effektiv overlastbeskyttelse i stjernekopling. Vi skal da velge de termiske overstrømsreleene for 58 % av fullaststrømmen til moto­ ren og innstille dem på denne verdien. Ved å plassere dem slik kan vi bruke en mindre relétype og en mindre nettkontaktor. Figur 2.4 Hovedstrømsskjema for automatisk stjerne/trekantvender

24

2.3 Automatisk

stjerne-trekantvender

Nå skal vi gi en funksjonsbeskrivelse av styrestrømsskjemaet på figur 2.5 for en automatisk stjerne-trekantvender. Når vi betjener startknappen Sl, får K3, Dl og Kl spenning (Dl ligger parallelt med K3, og arbeidskontakten til K3 i strømvei 5 legger inn Kl). Når tidsreleet Dl har løpt tiden ut, bryter hvilekontakten til Dl i strømvei 4 spolespenningen for K3. Hvilekontakten til K3 i strømvei 7 legger nå inn K2. Kl ligger inne fra før, og motoren arbeider nå i trekant. Når stoppknappen blir betjent eller bimetallreleet løser ut, mister Kl spenningen sin. K2, som får spenningen sin over arbeidskon­ takten til Kl i strømvei 6, blir da selvføl­ gelig også lagt ut.

tidene til releer og kontakter. Det er en feil som vi bare får ved en start. Dersom vi ikke skjønner dette prinsippet, kan vi feilsøke både hovedstrøms- og styrestrøms­ skjemaet uten å finne noen feil. Figur 2.6 gir et eksempel på to likeverdige symboler i henhold til NEK 144 og IEC 617.

Figur 2.6 Likeverdige symboltyper i henhold til NEK 144 og IEC 617

I dette kapittelet bruker vi symbolene på figur 2.6 a og b om hverandre. Men selv­ følgelig bruker vi ikke begge symbolene i det samme skjemaet.

2.4 Autotransformatorstarter Figur 2.7 viser et hovedstrømsskjema for en autotransformatorstarter.

FI-3 [][][]

Figur 2.5 Styrestrømsskjema for automatisk Y/ D-vender

-

-

Dersom anlegget blir prøvd uten motorsikringer, legges kontaktorene di­ rekte inn i trekant. Også med motorsikringene inne legges kontaktorene inn direkte for trekantkopling. Men når det er hvilekontak­ ten til K2 i strømvei 4 som legger ut K3, ligger K2 og K3 et lite øyeblikk inne samtidig. Det vil igjen si en regu­ lær kortslutning i hovedtilførselen.

Her har vi et svært godt eksempel på at det er viktig å være klar over prinsippet for tidsforsinkelse og de kravene som blir stilt til de forskjellige inn- og utkoplings-

Figur 2.7 Hovedstrømsskjema for auto-trafostart

Figur 2.8 viser et styrestrømsskjema for en autotransformatorstarter.

Maritime

elektriske anlegg

25

Før vi går i gang med å forklare styrestrømsskjemaet på figur 2.8, skal vi ta med symbolet for Dl, som vi ikke har vist før. Dette symbolet er vist på figur 2.9.

Figur 2.8 Styrestrømsskjema for auto-trafostart

644 07 IEC 07-05-01 07-05-02

Sluttekontakt forsinket ved operasjon. IEC 617-7 angir to varianter. NEK anbefaler høyre symbol.

Make contact delay when operating. IEC 617-7 show two symbol forms.

\-c H 1f 1

Figur 2.9 Symbol for sluttekontakt i henhold til NEK 144 og IEC 617

Når startknappen Sl i styrestrømsskjemaet på figur 2.8 er aktivert, skjer dette:

Relé K4 kopler inn og holdes innkoplet av hjelpekontakten K4 i strømvei 2. - Tidsrelé Dl koples til spenning. - Kontaktor Kl koples inn av impulskontakten Dl. - Kontaktor Kl fører til at kontaktoren K2 kopler inn.

-

Når kontaktene K2 og Kl er sluttet, går motoren med en spenning som er redusert av transformatoromsetningen. Dreiemo­ mentet til motoren varierer med spennin­ gen i 2. potens. Videre blir den tilførte strømmen i motoren redusert med kva­ dratet av transformatoromsetningen. Impulskontakten Dl er kortvarig sluttet etter at Dl er tilkoplet spenning. Når det

26

2.4 Autotransformatorstarter

har gått en tid, som tilsvarer at motoren har nådd 80-95 % av den normale omdreiningshastigheten, er impulskon­ takten justert til å bryte. Da åpner kontak­ toren Kl for stjernepunktet. Etterpå virker transformatorviklingen som drosselspoler, og spenningen til motoren er nettspenningen redusert med spenningsfallet over drosselspolene.

Når den tiden som er innstilt på tidsreleet Dl, har gått, skjer dette:

Tidskontakt Dl i strømvei 6 slutter, og dermed kopler kontaktoren K3 inn. - Kontaktor K2 i strømvei 4 kopler ut, fordi hvilekontakten K3 bryter strøm­ vei 4. -

Asynkronmotoren er direkte tilkoplet nettet når kontaktoren K3 i strømvei 6 er sluttet.

2.5 Impedansstarter Figur 2.10 viser et hovedstrømsskjema og figur 2.11 et styrestrømsskjema for en impedansstarter. Etter at vi nå har gjen­ nomgått virkemåten til en stjerne-trekant­ vender og autotransformatorstart, kan det være en oppgave for deg som leser dette, å forklare hovedstrømsskjemaet på figur 2.10 og styrestrømsskjemaet på figur 2.11 for en impedansstarter.

2.6 Dreieretningsvender ved direktestart Figur 2.12 viser hovedstrømsskjemaet og figur 2.13 styrestrømsskjemaet for en asynkronmotor med direktestart og dreie­ retningsvender. Hovedstrømsskjemaet har to kontaktorer som snur dreieretningen ved å vende to faser.

Figur 2.10 Hovedsstrømskjema for impedans­ starter asynkron kortslutningsmotor

Figur 2.12 Hovedstrømsskjema for dreiningsvender ved direkte start av asynkronmotor

Figur 2.11 Styrestrømsskjema for impedans­ starter asynkron kortslutningsmotor Figur 2.13 Styrestrømsskjema for dreie­ retningsvender ved direkte start av asynkron­ motor

Maritime elektriske anlegg

27

Styrestrømsskjemaet fungerer på denne måten: Når SH legges inn, trekker spolen Kl til, og kretsen blir opprettholdt av arbeidskontakten Kl. Dersom vi nå prøver å legge inn SV, er ikke det mulig, fordi hvilekontakten Kl i linjen til kontaktor K2 er brutt. Den mekaniske forriglingen for SH og SV skal forhindre at de kan legges inn samti­ dig.

Kretsen brytes med SO

2.7 Mykstarter Det finnes i dag mange typer mykstartere på markedet, men vi har i dette avsnittet valgt å ta for oss Altistart 3 fra Telemecanique. Vi skal her se litt på arbeidsprin­ sippet og hvordan den brukes ved start/ stopp av en asynkronmotor.

a) Beskrivelse av Altistart 3 Selv om funksjonsbeskrivelsen er den samme, deles Altistart 3 inn i to typer:

-

serie ATS-23 mykstart, mykstopp for alle applikasjoner serie ATS-23P mykstart, mykstopp for kontroll av hydrauliske sentrifugalpumper

Det kan være aktuelt å bruke Altistart 3 når vi stiller disse kravene til start-stoppprosessen: - reduksjon av strømtopper og linjespenningsfall - begrensning av startmomentet (se ka­ pittel 6) og beskyttelse av de drevne applikasjonene - en jevn akselerasjon, retardasjon eller bryting - beskyttelse av personell eller gjenstan­ der som blir transportert - en jevn starting av maskiner med stor treghet - kontroll av maskiner med hyppige starter - kontroll av flere motorer i forbindelse med en enkelt starter Altistart 3 inneholder en kontrollmodul og en effektenhet innenfor den samme komponenten, slik figur 2.14 viser.

Figur 2.14 Altistart 3 med kontrollmodul og effektenhet

•

Kontrollmodulen

Kontrollmodulen er en enkelt modul som er skiftbar for alle merkeeffekter innenfor den samme serien. Den kan

- tenne tyristorene (se kapittel 7) - beregne driftsforholdene ved å bruke en mikroprosessor (1) - registrere og lagre statusen til motoren og starteren - overvåke effektforsyningen og skaffe galvanisk isolasjon

28

2.7 Mykstarter

tilrettelegge overvåkning og alarmuttak med forriglingsreleer - gi statusen på en tavle med tre LED-er

-

- gjøre det mulig å velge funksjoner med fire brytere - gjøre det mulig å justere med fire potensiometre

Alle signal- og justeringsfunksjoner er til­ gjengelige fra fronten på Altistart 3, slik figur 2.15 viser.

-

Figur 2.15 Signal og justeringsfunksjoner til­ gjengelige fra fronten på Al tistart 3

-

•

-

Effektenheten

I effektenheten finner vi

-

-

tre par tyristorer, hvert par i antiparallell med beskyttelseskretsene sine (se kapittel 7) transformatorer for strømmåling og forsyning til kontrollkretsene et viftearrangement med sikkerhetskretser fra 72 A og oppover

start- og stoppforholdene temperaturstigningen i motoren (den beregner det termiske bildet) strømmen som trekkes, sammenliknet med maksimum tillatt strøm, avhengig av • merkeeffekten til startenheten • merkestrømmen til motoren • driftsperioden til motoren stadfesting av alarmer og beskyttelseskomponenter for motoren og for star­ tenheten overvåkning av effektforsyningen statustavle og dialogkriterier

Det som er nevnt her, kan framstilles i et blokkdiagram, slik figur 2.17 viser.

- Virkemåten Altistart 3 virker etter prinsippet med gammakontroll (Y). Det vil si at tennin­ gen av tyristorene blir forsinket til etter at motorstrømmen er blitt null.

Denne teknikken sikrer en kontinuerlig jevn rotasjon av motoren i startperioden og gir en optimal stabilitet.

Figur 2.17 Blokkdiagram for overvåking med mikroprosessor

Tenning og slokking av tyristorer er beskrevet i kapittel 7.

- Hovedfunksjoner Disse hovedfunksjonene er mulige med Altistart 3:

En mikroprosessor overvåker og optimali­ serer hovedvirkningsparametrene til startenheten og til motoren kontinuerlig. Her kan vi nevne

- Tre startefunksjoner: • med justerbar akselerasjonsrampe fra 1 til 30 sek • med justerbar strømgrense fra 2 til 5 x In • med kombinert akselerasjonsrampe og strømgrense for å kontrollere startmomentet Med alle disse funksjonene er det mulig å få fram et transient overmoment ved et løsrivelsesmoment.

- Tre stoppefunksjoner: • frihjulsstopping ved å slå av effekt­ forsyningen

Maritime elektriske anlegg

29

stopping med en retardasjonsrampe, justerbar fra 2 til 60 sek • bryting med likestrømsinjeksjon, justerbar fra 2 til 30 sek - Tre innebygde beskyttelsesegenskaper: • termisk overlastvern av motoren med tidlig varsel • termisk overlastvern av Altistart 3 •

Figur 2.18 viser hvordan overlastalarmen og termiske feil kan registreres av mikro­ prosessoren.

• Verneutstyr Et mikroprosessorkontrollert overvåk­ ningssystem overvåker kontinuerlig tem­ peraturstigningen til motoren og til starterenheten etter den strømmen Ir som motoren arbeider med, og den aktuelle motorstrømmen. En elektronisk krets som inneholder en tidskonstant som simulerer kjølekurven til motoren, lagrer den termiske statusen selv etter at effektforsyningen er koplet fra, eller etter at starterenheten er kortsluttet.

Temperaturstigning kan skyldes en ubety­ delig eller betydelig overlast som varer i lang eller kort tid.

To alarmnivåer opererer i kaskademålernivået på temperaturstigningen: en overlastalarm som indikerer at mo­ toren har overskredet stigningsterskelen for merketemperaturen - et termisk feilsignal som stopper mo­ toren dersom temperaturen kommer over den kritiske terskelen -

Disse feilene blir signalisert med to indikasjonslys og to releer på uttaket.

Figur 2.18 Registrering av overlastalarm og ter­ misk feil med mikroprosessor

Vi må velge Altistart 3 etter merkestrømmen til motoren eller merkestrømmen ved Sl-drift (se kapittel 6). Denne strøm­ men korresponderer vanligvis med mer­ kestrømmen til motoren. Selv om vi setter ned merkestrømmen til motoren, må vi velge Altistart 3 etter merkestrømmen for Sl-drift.

b) Start/stopp av en motor med Altistart 3 Før vi går i gang med å beskrive start/ stopp av en motor med Altistart 3, skal vi gjennomgå noen viktige punkter som vi alltid må ta med i betraktning ved start/ stopp av en motor. Isolasjon: -

Etter en stopp hindrer den termiske kon­ trollen av Altistart 3 at motoren kan starte på ny, dersom temperaturen fortsatt er for høy.

For å kunne gjøre det mulig å arbeide sikkert på installasjoner eller på moto­ rer og det elektriske utstyret til en motor, må det være mulig elektrisk å isolere alle effekt- og kontrollkretser fra hovedeffektforsyningen.

Bryting:

-

Brytingen tillater en krets å bli brutt og fungerer som en nødstopp.

Kortslutningsvern: -

30

2.7 Mykstarter

Alle motorkretser kan utsettes for me­ kaniske eller elektriske feil. For å hindre at disse feilene skader motoren og utstyret til motoren eller forstyrrer

effektforsyningen, er det viktig å fore­ skrive kortslutnings- og overlastvern. - Formålet med kortslutningsvernet er å måle og så raskt som mulig kutte ut ab­ norme strømmer som er større enn 10 xln. Overlastvern: Overlastvern gjør det mulig å måle økninger i strømmen opp til 10 x In og å kople fra starteren før motoren er blitt overopphetet. - Vi kan foreskrive et tilleggsvern, for eksempel vern mot isolasjonsfeil.

-

Effektkopling:

- Effektkoplingen lukker, bryter og regu­ lerer om nødvendig strømverdier som trekkes av en last.

- Valg av motorstartere Anvendelse: å foreskrive vern for personell og utstyr ved en hvilken som helst overstrøm (overlast eller kortslutning) - å redusere vedlikeholdskostnadene dersom det oppstår feil, ved å minima­

-

lisere reparasjonstiden og kostnadene til erstatningsutstyr - å sikre at brukeren kan få utnyttet energien best mulig

En feil på en motor skal ikke føre til at resten av installasjonen stanser. Det er viktig i skipsinstallasjoner, både for drif­ ten og for sikkerheten ved installasjonen. Standarder: -

IEC 947-4-2

Nivået på servicen etter en kortslutning:

Operatøren skal ikke løpe noen risiko. Andre komponenter enn kontaktorer og sikringer må ikke være ødelagt. - Isolasjonen må kontrolleres etter at en feil har oppstått. - Før vi starter opp driften igjen, må vi overhale motorstarteren. -

Hovedkomponenter: Figur 2.19 a og b viser hovedkomponen­ tene ved en start med Altistart 3.

a Mykstart med effektbryter

b Mykstart med aM sikringer

Figur 2.19 Hovedkomponenter ved start med Altistart 3

Maritime

elektriske anlegg

31

a + + +

b + + +

Motor effektbryter linjekontaktor forbikoplingskontaktor Altistart 3 mykstarter

sikringsholder med aM-sikringer linjekontaktor forbikoplingskontaktor Altistart 3 mykstarter

Figur 2.20 Bilde av hovedkomponentene i figur 2.19

- Tilpasning og inn- og utganger • Tilpasning til nettspenningen Tilkopling til styrekretsen:

Styrekretsen er helt uavhengig av effektkretsen. - På starterenhetene ATS-23 og ATS-23P må vi fjerne frontdekselet for å få til­ gang til styrekretstilkoplingene. - Vi må kople til en enfaset styrespenning på 220-240 V, 50 eller 60 Hz. -

Tilkopling av hovedkretsen: -

Hovedkretsen koples til 220-240 V, 50 eller 60 Hz, 380-415 V, 50 eller 60 Hz eller 440-500 V, 60 Hz.

• Tilpasning til motoren Mykstarterne ATS-23 og ATS-23P:

-

-

-

32

Beskyttelsesdekselet i fronten av Alti­ start 3 fjernes. Strømmålekortet er plassert i toppen på venstre side på effektmodulen, se figur 2.20. Bryterne RTI (innstilling av strømretur) og THERM er koplet på fabrikken etter størrelsen på starteren. Ved hjelp av THERM-bryteren setter vi det integrerte termiske vernet for tidskonstanten for temperaturøkning i mo­

2.7 Mykstarter

toren til 6 x Ir (gjennomsnittsverdi som for direktestart, låst rotorstrøm, etter IEC 158-1). - Enhver Altistart 3 kan uansett dimen­ sjon tilpasses forskjellige motorer av varierende størrelse fra de forskjellige fabrikantene etter effekten, matespenningen og antallet poler. - Ettersom tidskonstanten for oppvar­ ming er proporsjonal med volumet av kobber og jern, er det nødvendig å til­ passe det termiske vernet til motor­ størrelsen. Forholdsregler før vi kopler til spenning:

Kontroller at alle tilkoplinger samsva­ rer med koplingsskjemaet. - Kontroller at Altistart 3 er koplet til jord. - Juster starteren etter den ønskede drif­ ten.

-

•

Inn- og utganger

På starterenhetene ATS-23 og ATS-23P må vi fjerne frontdekselet for å få tilgang til inn- og utgangene på styremodulen. Om mating av styrekretsen, klemmene C230V-400V-460/500V, se neste delavsnitt.

Figur 2.21 viser tilkoplingsklemmer for desentraliserte funksjoner for ATS-23 og ATS-23P.

24 V

Stopp Start arret marche STOP RUN

24 V

Stopp Start arret marche STOP RUN

Feil défaut i----------- FAULT---------- 1

Fei! défaut FAULT

Overlast-alarm surcharge OVERLOAD

Last-alarm charge LOAD

Avsluttet oppstart D.C.-bremsing fin démarrage freinage c c END START UP D. C. BRAKE

Avsluttet oppstart fin démarrage END START UP

27 Figur 2.21 Desentraliserte funksjoner for ATS-23 og ATS-23P

c) Anbefalte koplingsskjemaer Nå skal vi se på noen anbefalte koplings­ skjemaer der vi benytter Altistart 3 ATS23 og ATS-23P.

Figur 2.22 viser et koplingsskjema for ATS-23 med én dreieretning, fri stopp og manuell resett.

Maritime

elektriske anlegg

33

For en drift med bare én dreieretning kan alle komponentene til starteren erstattes med en motorvernbryter.

Figur 2.22 Altistart 3 ATS-23 med én dreieretning, fri stopp og manuell reset

Vi må velge motorvernbryter etter merkestrømmen og merkeeffekten til motoren ved driftstart Sl. Dersom starteren blokkerer for en termisk feil eller en fasefeil, skjer dette:

- Feilreleet løser ut. - Nettkontaktoren faller. Når feilen er rettet, skal starteren resettes på denne måten:

For å resette feilene må vi gi en ny startkommando på klemme 03. - En restart er mulig bare når trykknapp S2 «Start» legger inn nettkontaktoren og resetter feilreleet. -

Fri stopp: En stoppkommando blokkerer starteren, starteren stanser over en tid uavhengig av treghetsmomentet til maskinen og motstandsmomentet.

På Altistart 3 ATS-23 kan vi velge en effekt-funksjon. 0: effekt-funksjonen AV

34

2.31 Mykstarter

- ingen effekt-funksjon ved start

1: effekt-funksjonen PÅ -

start med effekt-funksjon, motoren får full spenning i fem perioder for at den skal få et maksimalt moment i begyn­ nelsen av startforløpet

Figur 2.23 viser ATS-23, én dreieretning, fri eller kontrollert stopp, manuell eller automatisk resett f.eks. 400 V, 50 Hz.

-_[coi4

(1) t=1 sek, ved fri stopp t>retartasjonstiden ved kontrollert stopp (2) Eventuelle foriglinger (3) Automatisk reset

Figur 2.23 Kopling med Altistart 3 ATS-23 for én dreieretning

Figur 2.24 viser ATS-23, to dreieretninger, fri eller kontrollert stopp, manuell reset, f.eks. 400 V, 50 Hz.

Figur 2.24 Kopling med Altistart 3 ATS-23 for to dreieretninger

Figur 2.25 viser ATS-23, én dreieretning, forbikopling av mykstarteren etter avslut­ tet start, fri stopp, f.eks. 400 V.

Maritime

elektriske anlegg

35

04

■'T CD

Mt\ 3-J y

Etter avsluttet start blir Altistart frakoplet ved hjelp av kontaktor KM4. Det må onteres et eksternt termisk overlastrele for motoren.

Figur 2.25 Kopling med Altistart 3 ATS-23 for én dreieretning og bypass av mykstarter

Figur 2.26 viser ATS-23, én dreieretning, forbikoplings- og bremsekontaktor, fri

eller kontrollert stopp, manuell eller auto­ matisk resett, f.eks. 400 V.

(2) Automatisk reset

Figur 2.26 Kopling med Altistart 3 ATS-23 for én dreieretning, bypass og bremsing

36

2.7 Mykstarter

Figur 2.27 viser hovedstrømsskjemaet for kaskadestart av flere motorer, f.eks. 400 V med ATS-23.

Figur 2.27 Hovedstrømsskjema for Altistart 3 ATS-23 kaskadestart av flere motorer

En Altistart 3 kan brukes til å starte flere motorer i rekkefølge, men da må ikke effekten for hver av motorene være større enn merkeeffekten til mykstarteren. Ved

en kaskadestart må hver motor ustyres med et eget termisk relé, og vi må velge fri stopp. Løsningen er mulig bare når moto­ rene har en forholdsvis lett start.

0,5 s

0,5 s

-Qin--1 -Q1l\

-Qn1

-KM12/

-Fn1

-KM22

7

-KMn2

7

-FHn-j

-Q2l\

-KA1

-KA1

-KA1

-021 -F21

7? 7? ?? T? T? ?? ?? ??

-KMn2

-KMn2

-KMn2

-KMn2

-KMn2

-KMn2

-KMn2

-KMn2

Figur 2.28 Styrestrømsskjema for Altistart 3 ATS-23 kaskadestart av flere motorer

Maritime elektriske anlegg

37

Altistart 3 på figur 2.22, figur 2.23 og figur 2.25 kan også anvendes for å starte/stoppe pumper med ATS-23P.

Dersom vi ønsker automatisk reset, skal koplingsskjemaet på figur 2.23 brukes med styring over bryteren Sl. Framgangsmåte dersom starteren blokke­ rer for en termisk feil eller en fasefeil i dette tilfellet: - Dersom feilreleet løser ut ved en ter­ misk feil, må vi gi en startkommando på klemme 03 for å resette feilreleet når feilen har forsvunnet. - Dersom feilreleet forblir lukket ved en fasefeil, starter motoren automatisk dersom det ikke er gitt noen stoppkommando når feilen har forsvunnet.

Startstrømmen og momentet for start av en asynkronmotor med mykstarter blir beskrevet i kapittel 6 Asynkronmaskiner, avsnitt 6.8 Startforløp.

2.8 Polomkopler for motor med to viklinger Figur 2.29 viser hovedstrømsskjemaet for en polomkopler for motor med to viklin­ ger. L1 L2 L3

Dette skjer ved en kontrollert stopp på figur 2.23, figur 2.24 og figur 2.25: - En stoppkommando blokkerer ikke starteren. Stopp av motoren kontrolle­ res av starteren, alt etter hvilken posi­ sjon bryteren står i.

Bremsing med påtrykk av likestrøm med bremsekontaktor etter figur 2.26: - Motoren blir stoppet over en bremsetid som varierer med innstillingen på det aktuelle potensiometeret i Altistart 3.

Myk stopp av sentrifugalpumpe med Alti­ start 3 ATS-23P: Stopptiden bør økes gradvis i trinn, inntil minimumstiden, som ikke fører til noe hydraulisk sjokk, er oppnådd. - For at vi skal få en riktig justering under forsøk, må driftstiden til moto­ ren i stabil tilstand være minimum 90 sekunder før stoppkommandoen blir gitt. Lastestrømmen til motoren bør også være 80 % av den påstemplede strømmen for at vi skal få optimal kon­ troll i stoppfasen.

Figur 2.29 Hovedstrømsskjema for polomko­ pler for motor med to viklinger

Figur 2.30 viser et arrangement av viklin­ gene for en polomkopler for motorer med to viklinger.

-

NB For enkelte dykkpumper kan hydrau­ liske trykkstøt forekomme ved slutten av stoppforløpet. I slike tilfeller må spenningstilbakematingen utkoples.

38

2.8 Polomkopler

for motor med to viklinger

Figur 2.30 Arrangement av viklingene for toviklingsmotor

Figur 2.31 viser et styrestrømsskjema for en polomkopler for motorer med to vik­ linger.

F6

2.9 Oppgaver i start-stoppkontroll av asynkronmoto­ rer Oppgave 2.1 Dersom vi for å starte en stor motor som brukes i sjøen, for eksempel en baugpropell, må kjøre to eller flere generatorer i parallell, skal det vanligvis være en forrigling som sikrer at denne kursen kan innkoples bare når et tilstrekkelig antall generatorer er innkoplet. Baugpropellen om bord på en tankbåt på 150 000 tonn dv. skal bare kunne startes dersom tre av i alt fire generatorer leverer effekt til hovedtavla. Normalt er generatorbryterne, som er merket Kgl, Kg2, Kg3 og Kg4, lukket når en generator ligger inne på hovedtavla.

Tegn forriglingskretsen inn i et skjema for kontaktorstart av baugpropellmotoren når motoren skal kunne gå begge veier (dreie­ retningsvender) . Figur 2.31 Styrestrømsskjema for polomkopler for motor med to adskilte viklinger

Oppgave 2.2

Funksjonen til styrestrømsskjemaet på figur 2.31 for en motor med to atskilte vik­ linger kan beskrives slik:

Figur 2.32 viser hovedstrømsskjemet og styrestrømsskjemaet for en kontaktorstyrt stjerne-trekantvender med dreieretningsvender.

-

-

Ved et trykk på Sl kopler Kl inn, og hjelpekontakten i strømvei 3 bryter. Det hindrer K2 i å kunne kople inn. Holdekontakten i strømvei 2 sørger for å holde Kl innkoplet. Først etter at Kl er utkoplet, kan K2 kople inn ved at trykkontakten S2 blir aktivert. Ved et samtidig trykk på Sl og S2 blir ingen av kontaktorene aktivert, etter­ som begge bryterkontaktene i start­ knappene er brutt, før sluttekontaktene blir sluttet. Denne ekstra sikker­ heten er ikke absolutt påkrevd ved polomkopling med atskilte viklinger.

a

b

c

Tegn et nytt enlinjeskjema av hoved­ strømmen og vis på tegningen hvor du vil plassere det termiske vernet. Hvilken strømverdi skal det termiske vernet innstilles på? Det skisserte anlegget brukes om bord på et skip med isolert nullpunkt. Vi får en jordfeil i punkt A. Hva vil da skje i stjerne-trekantvenderen, når vi forut­ setter at anlegget for øvrig er i for­ skriftsmessig stand? (Vi forutsetter at anlegget er i drift, og at det deretter blir stoppet.)

Strøm- og momentforhold for alle startforløpene som er beskrevet i dette kapittelet, blir behandlet i kapittel 6 Asynkronmaskiner.

Maritime

elektriske anlegg

39

d Kan du forklare styrestrømsskjemaet på figur 2.32 a? e Hvilke krav stiller forskriftene FEA-M 1990 til isolasjonsresistansen i forbru­ kere og startapparater?

Oppgave 2.3 Figur 2.34 viser hovedstrømsskjemaet og styrestrømsskjemaet for start av en større asynkronmotor. a

b

Autotransformatoren Tl er innkoplet i startperioden, og transformator T2 er innkoplet når motoren ikke er i drift. Forklar fordelene med å bruke trans­ formatorene Tl og T2. Forklar virkemåten til anlegget ut fra skjemaene på figur 2.34. Figur 2.33 viser nødvendige symboler som ikke er vist tidligere i kapittel 2.

A) Styrestrømskjema

Figur 2.32

644 02 IEC 07-15-07

Spole for reie som er tregt ved tilbakegang.

Relay coil of slow-releasing relay.

644 08 IEC

Sluttkontakt forsinket ved til­ bakegang.

Make contact delayed when releasing.

644 11 IEC 07-05-03 07-05-04

Bryterkontakt forsinket ved tilbakegang.

Break contact delayed when releasing. IEC 617-7 shows two symbol forms

IEC 617-7 angir to varianter. NEK anbefaler høyre symbol.

Figur 2.33 Nødvendige symboler til styrestrømsskjema i figur 2.34 b

40

2.9 Oppgaver

i start-stopp-kontroll av asynkronmotorer

a) Hovedstrømsskjema

b) Styrestrømsskjema

Figur 2.34 Auto- tranformator- start av asynkronmotor

Oppgave 2.4 a

b

c

Forklar koplingsskjemaet på figur 2.23 som viser start/stopp av krets med mykstarter. Skjemaet viser én dreieret­ ning, fri eller kontrollert stopp og ma­ nuell eller automatisk resett. Forklar koplingsskjemaet på figur 2.24 som viser start/stopp av krets med mykstarter. Skjemaet viser to dreieretninger, fri eller kontrollert stopp og manuell resett. Forklar hovedstrømsskjemaet på figur 2.27 og styrestrømsskjemaet på figur

2.28 som viser start/stopp av krets med mykstarter. Skjemaene viser kaskadestart av flere motorer. d Hvilke krav må vi stille når vi bruker samme mykstarter til å starte flere mo­ torer? e Hva er hensikten med motstanden og kondensatoren som er plassert over kontaktoren på figur 2.23, figur 2.24 og figur 2.28? Figur 2.35 viser nødvendige symboler som ikke er vist tidligere i kapittel 2.

253 05 IEC 02-13-04

Opereres ved å dreie eller vri.

Operated by turning.

253 07 IEC 02-13-08

Nødutløsning.

Emergency operation.

Figur 2.35 Nødvendige symboler til skjemaet i figur 2.23

Oppgave 2.5 Studer figur 2.36 a og b og svar på disse spørsmålene:

a

b

Hvilke kontakter på figur 2.36 kaller vi forriglingskontakter, og hvilke funk­ sjoner har de? Hva er et vanlig brukt navn på denne motortypen?

Maritime elektriske

anlegg

41

Når er det vanligvis nødvendig å foreta «megging» (isolasjonsmåling) for denne motordriften? d Hva kan kontakt 97-98 på Fl brukes til? e Hva skjer dersom Sl og S2 betjenes samtidig?

c

Oppgave 2.6 Figur 2.37 viser et styrestrømsskjema for start/stopp av en dahlanderkoplet motor. a b

Kan du tegne hovedstrømsskjemaet til dette styrestrømsskjemaet? Kan du forklare først start med hastig­ het I og deretter start med hastighet II for styrestrømsskjemaet på figur 2.37?

Figur 2.37 Styrestrømsskjema for start/stopp og to hastigheter for Dahlander-koplet motor

Figur 2.36 Motordrift for oppgave 2.5

42

2.9 Oppgaver

i start-stopp-kontroll av asynkronmotorer

Kapittel 3

Elektriske anlegg med overvåking 3.1 Innledning Vi innleder dette kapittelet med å presen­ tere standardiserings- og godkjennelsesinstitus joner.

På forespørsel og alt etter situasjonen kan alle typer elektrisk utstyr godkjennes etter disse standardene: American National Standards Institute

ANSI

USA

British Standards Institution

BSI

Storbri­ tannia

Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

EN (CENELEC)

Europa

Kapittelet behandler også metoder for å registrere jordfeil og lokalisere jordfeil som varsles på hovedtavla. I tillegg kom­ mer vi inn på jording av ikke strømfø­ rende deler. Det er også viktig å kunne beregne minimumskravet til isolasjonsmotstanden i fordelingsanlegg og elektromaskiner om bord.

Comitato Electrotechnico Italiano

CEI

Italia

GOST

Russ­ land

International Electrotechnical Commission

IEC

Interna­ sjonal

3.2 Standarder og godkjenninger

Institut Belge de Normalisation

IBN

Belgia

IRANOR

Spania

Japanese Industrial Standard

JISC

Japan

Nederlands Normalisatie Institut

NNI

Neder­ land

Standards Associoation of Australia

SAA

Austra­ lia

Union Technique de 1'Electricité

UTE

Frank­ rike

Videre skal vi se på de kravene som stilles til beskyttelse (kapsling) av elektrisk utstyr på skip. Vi skal også kunne vurdere om det vernet, den kabeltypen og den kabeldimensjonen vi har valgt, er i sam­ svar med forskriftene.

a) Standardisering Standardene definerer en presis utførelse og konstruksjon av elektrisk utstyr. Her kan vi nevne IEC 947 for lavspenningsutstyr. Når de brukes korrekt og i samsvar med de reglene og retningslinjene som gjelder for typen, er disse produktene laget slik at sammenmontert utstyr, maskinsystemer eller installasjoner samsvarer med de formålstjenlige standardene.

Gosudarstvenne Komitet Standartov

Instituto Nacional de Racionalizacion y Normalizacion

Verband Deutscher Electrotechnicer

VDE/DIN Tyskland

- Europeiske EN-standarder Disse standardene er en gruppe tekniske spesifikasjoner som er etablert i samsvar med og med godkjennelse av de relative typene innenfor de forskjellige medlems­ landene i CENELEC (EU og EFTA). De europeiske standardene er et resultat av en majoritetsavstemning. Slike standarder blir så integrert i den nasjonale samlingen av standarder.

Dermed får for eksempel en britisk stan­ dard BS som er anerkjent som en euro­ peisk standard EN, betegnelsen BS EN etterfulgt av det aktuelle nummeret. Så langt det er praktisk mulig, skal euro­ peiske standarder EN samsvare med inter­ nasjonale standarder IEC.

b) Vedtekter - Europadirektivet Europeiske EU- og EØS-land har gått sammen om en felles merking av utstyr som skal flyte fritt mellom landene. Det er en CE-merking av utstyret som bygger fritt på et europadirektiv som er utformet av EU. CE-merkingen av et produkt forteller at fabrikanten sertifiserer at produktet sam­ svarer med relevante europadirektiver, og det kreves før et produkt kan flyte fritt mellom de europeiske landene. - CE-merket er bare beregnet på nasjo­ nale merkekontrollmyndigheter. - CE-merket må ikke forvekslet med go dkj enningsmerking. For elektrisk utstyr kreves det at ut­ styret er egnet for den funksjonen som det er konstruert for, og at det samsva­ rer med anerkjente standarder. Samti­ dig kreves det at fabrikanten kan dokumentere en høy grad av kvalitets­ sikring. - CE-merket etter europadirektivet var obligatorisk fra den 1. januar 1996.

c) Godkjenning I noen land krever loven godkjenning av at elektrisk utstyr er sikkert. I disse tilfel­ lene blir godkjenningssertifikat utstedt av offisielle testmyndigheter.

44

3.2 Standarder

og godkjenninger

Når det er obligatorisk, må hver godkjent komponent bære et relevant kvalitetsmerke fra disse landene: ASE

Sveits

CEBEC

Belgia

Canadian Standards Association

CSA

Canada

Danmarks Elektriske Materialkontrol

DEMKO

Dan­ mark

KEMAKEUR

Neder­ land

Norges Elektriske Materialkontroll

NEMKO

Norge

Union Technique de 1'Electricité

NF-USE

Frank­ rike

Såhkotarkastuskeskus Elinspektions Centralen

SETI/FI

Finland

Svenska Electriska Materiel Kontrollanstalten

SEMKO

Sverige

UL

USA

OVE

Øster­ rike

Association Suisses des Electriciens Comité Electrotechnique Belge

Keuring van Electrotechnische Materialen

Underwriters Labora­ tories

Osterreichischer Verband fur Electrotechnik

d) Skipsklassifikasjonsselskaper Skipsklassifikasjonsselskapene er private selskaper som er dannet for å undersøke og å utstede attest for soliditeten, utrust­ ningen og den alminnelige sjødyktigheten til et handelsskip. Disse selskapene veile­ der assurandører og befraktere om skipe­ nes egenskaper. For en reder er det frivillig om han vil la skipet sitt klasse. Men etter de reglene som gjelder for et uklasset skip, kreves det at elektrisk materiell og installasjonen normalt skal svare til de reglene som bru­ kes av klassifikasjonsselskapene.

Disse klassifikasjonsselskapene er de best kjente: ABS

USA

BV

Frank­ rike

DnV

Norge

GL

Tyskland

LROS

Storbri­ tannia

NKK

Japan

Polski Rejestr Statkow

PRS

Polen

Register of Shipping

RRS

Russland

RINA

Italia

American Bureau of Shipping Bureau Veritas Det norske Veritas Germanischer Lloyd

Lloyd's Register of Shipping Nippon Kaiji Kyokai

Registro Italiano Navale

Dersom et skip ikke ønskes klasset, byg­ ges det og seiler under tilsyn av de nasjo­ nale myndighetene. De nasjonale reglene er imidlertid sjelden internasjonalt kjent på den måten som reglene til de klasseselskapene som arbeider internasjonalt, er.

3.3 Kapslingsgrader, beskyttelsesarter Definisjonene på kapslingsgrader finnes i forskriftene FEA-M 1990 i § 1133 og i IEC 529.

Med kapslingsgrad mener vi en beteg­ nelse for beskyttelsesgrad som blir gitt av bokstavene IP pluss to siffer. Det første sifferet angir om utstyret innen­ for kapslingen skal beskyttes slik at men­ nesker unngår å berøre eller komme nær spenningsførende deler eller å berøre deler som er i bevegelse (bortsett fra glatte roterende akslinger og liknende]. Dessu­ ten angir sifferet om utstyret skal beskyt­ tes mot inntrengning av faste legemer. Det andre sifferet angir om utstyret innen­ for kapslingen skal beskyttes mot skadelig inntrengning av vann. Når normen for en spesiell type utstyr til­ later det, kan ytterligere informasjon gis med en tilleggsbokstav. Bokstavene S, M og W er tatt i bruk for roterende maskiner og skal benyttes med disse betydningene:

Et eksempel på norske nasjonale regler er Forskrifter for Elektriske Anlegg Maritime Installasjoner, FEA-M, som er utarbeidet av Norges vassdrags- og energiverk. Det må også tas med at Det norske Veritas, DnV, må forholde seg til disse forskrif­ tene.

-

Når en reder bestiller et skip ved et verft til en bestemt klasse, utarbeider verftet tegninger i overensstemmelse med reglene til det aktuelle klassifikasjonsselskapet og sender dem inn til selskapet til godkjennelse. I byggeperioden fører klasseinspektøren tilsyn.

-

Når verftet avleverer et skip, utstedes det klassesertifikater. De er gyldige fra avleveringsdatoen og løper normalt over en peri­ ode på fire år. Forutsetningen for at klassesertifikatene skal være gyldige i denne perioden, er at skipet kommer under årlig tilsyn, og at rederen i tilfelle havari tilkal­ ler klassen. Klassen skal da ta stilling til omfanget av skadene og arten og karakte­ ren av de reparasjonene som må blir gjort.

Bokstaven W står for «værbestandig utførelse» og skal plasseres i betegnel­ sen etter IP, for eksempel IP W 23.

Denne betegnelsen gjelder da «for bruk under spesifiserte værbetingelser» og har dermed spesielt beskyttelsesutstyr. Bokstavene S og M står for beskyttelse mot vann:

Brukes under spesielle forhold. For eksempel hindrer en innvendig kjølt motor med tette deksler som er montert foran inn- og utblåsningsåpningene i still­ stand (for eksempel på et skipsdekk), at vann trenger inn og skader utstyret. Bok­ stav S eller bokstav M brukes ved rote­ rende maskin (i drift). Motorer i disse utførelsene er utstyrt med et spesielt serti­ fikat.

Beskyttelsesarten betegnes derfor for eksempel IP 55 S / IP 23 M.

Hvis tilleggsbokstavene mangler, gjelder beskyttelsesarten for både drift og still­ stand.

Maritime

elektriske anlegg

45

Tabell 3.1 viser hva det første sifferet i IPkoden betyr, og tabell 3.2 viser hva det andre sifferet betyr. Ingen Beskyttelse

Ingen beskyttelse

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 50 mm

En større del av kroppen f.eks en hånd (ikke beskyttet mot bevisst inntrengning). Faste fremmedlegemer med diameter > 50 mm.

Beskyttet mot faste fremmedlegemer >12 mm

Fingre eller lignende gjenstander med lengde mindre enn 80 mm. Faste fremmedlegemer med diameter > 2,5 mm.

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 2,5 mm

Verktøy tråder etc. med diameter eller tykkelse større enn 2,5 mm. Faste fremmedlegmer med diameter > 2,5 mm.

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 1,0 mm

Tråd, strimmel e.l. med diameter eller tykkelse større enn 1,0 mm. Faste fremmedlegmer med diameter > 1,0

Støvbeskyttet

Intrengning av støv ikke fullstendig utelukket, men støv i så små mengder at det ikke påvirker normal drift av utstyret

Støvtett

Ingen inntrengning av støv.

Tabell 3.1

46

3.3 Kapslingsgrader,

beskyttelsesarter

Ubeskyttet

Ingen spesiell beskyttelse

Beskyttet mot dryppende vann.

Dryppende vann (dråper som faller vertikalt) skal ikke ha skadelig virkning.

Beskyttet mot dryppende vann når skråstilt opp til 15°.

Vertikalt dryppende vann skal ikke ha skadelig virkning når kapslingen skråstilles opp til 15 ° i forhold til normal stilling.

Beskyttet mot regn.

Regnvann som faller med en vinkel opp til 60 ° i forhold til vertikalen skal ikke ha skadelig virkning.

Beskyttet mot vannsprut.

Vann som spruter mot kapslingen uansett retning skal ikke ha skadelig virkning.

Beskyttet mot vannstråler.

Vann som sprøytes mot kapslingen fra et munnstykke uansett retning skal ikke ha skadelig virkning.

Beskyttet mot tung sjø.

Vann fra tung sjø eller som sprøyter mot kapslingen med stort trykk skal ikke trenge gjennom kapslingen i skadelig mengde.

Beskyttet ved ned dykking.

Vann i skadelig mengde skal ikke trenge gjennom kapslingen når den er neddykket i vann en bestemt tid og ved et bestemt trykk.

Beskyttet ved ned senkning.

Utstyret skal ikke kunne tåle langvarig nedsenkning i vann under forhold som er nærmere angitt av fabrikken.

Tabell 3.2

Det kan også brukes et tredje siffer i IPkoden som viser hvor godt utstyret tåler mekaniske støt eller slag. IP-koden blir da for eksempel slik: IP 54-8. Den evnen som utstyret har til å tåle mekaniske støt eller slag, kan også angis med en egen kode, for eksempel AG3. Tabell 3.3 viser en oversikt over de kra­ vene som stilles ved denne beskyttel­ sesmetoden.

Maritime

elektriske anlegg

47

Ingen beskyttelse

Slagenergi opptil maksimum 0,25joule. (Ekstern betegnelse AG1.)

Slagenergi opp til maksimum 0,375 joule.

Slagenergi opp til maksimum 0,5 joule

Slagenergi opp til maksimum 2,0 joule. (ekstern betegnelse AG2.)

Slagenergi opp til maksimum 6,0 joule. (Ekstern betegnelse AG3.)

Slagenergi opp til maksimum 20,0 joule. (Ekstern betegnelse AG4.)

Tabell 3.3

3.4 Vern, kabler og ledninger a) Vern av kabler og ledninger For vern av kabler og ledninger vil vi vise til forskriftene FEA-M 1990 § 1883 og § 1885. De vernene vi skal behandle her, er enten smeltesikringer eller automatsikringer. Termisk vern av motorer er behandlet i kapittel 6 Asynkronmaskiner. Generatorvern og andre vern i hovedtavler blir behandlet i kapittel 9 Effektbrytarar, vern og selektivitet.

48

3.4 Vern,

kabler og ledninger

- Vern med smeltesikringer Når vi bruker sikringer som vern, må vi ta i betraktning at de fleste smeltesikringene har en teoretisk minste smeltestrøm på 1,4 ganger merkestrømmen til sikringen. Dersom vi velger en sikring med en merkestrøm som er lik den høyest tillatte belastningen for kabelen eller ledningen, kan kabelen eller ledningen i lengre peri­ oder bli belastet med 140 % av den tillatte belastningen.

Til å verne kabler i lavspenningsanlegg fra hovedtavla til underfordelingstavlene bruker vi ofte høyeffektsikringer. I mange tilfeller bruker vi SIBA lavspennings høy­ effektsikringer. Disse sikringene er garan­ tert å gi en maksimal beskyttelse mot alle feil som vi kan få i praksis. SIBA lavspen­ nings høyeffektsikringer er strømbegrensende. Sikringene er utført i vanlige stør­ relser: 00, 0, 1, 2, 3, 4 og 5. Maksimalspenningene for sikringene er 400 V, 500 V og 690 V. Lavspennings høy­ effektsikringer skal være i samsvar med en eller flere av disse standardene: DIN VDE 0636, IEC 269-1 eller EN 60269-1. Figur 3.1 viser et utvalg av SIBA høyef­ fektsikringer i forskjellige størrelser.

Siemens leverer effektbrytere ff a 0,1 A til 4000 A. Den minste, 3VU13, gir en sikker beskyttelse opp til 25 A. Den er kompakt dimensjonert og har et integrert neppfeste og er velegnet for montasje i fordelinger.

Figur 3.1 Lavspennings høyeffekt sikringer i forskjellige størrelser fra SIBA

Figur 3.2 Kompakt effektbryter for tavlemontasje fra Siemens

Vi kommer nærmere tilbake til lavspen­ nings høyeffektsikringer når vi behandler selektivitet i kapittel 9.

Effektbrytere generelt blir mer detaljert behandlet i kapittel 9 Effektbrytarar, vern og selektivitet.

- Vern med lavspennings effektbrytere

b) Kabler og ledninger

Effektbrytere (maksimalavbrytere eller automatiske brytere) med termisk eller elektromagnetisk utløsning bruker vi ikke bare til å beskytte generatorer (som nevnt i kapittel 9), men ofte i stedet for sikringer til å beskytte kabler. Bryterne er da plas­ sert i avgangsfeltene på hovedtavla.

Den største, 3WN1, går opp til 4000 A. Det elektroniske utløsersystemet gjør bryteren til en ideell universalbryter. En variant med korttidsforsinket utløser løser even­ tuelle selektivitetsoppgaver. Mellom disse ytterpunktene finnes hele spekteret av effektbrytere. Figur 3.2 viser en slik effektbryter.

Kabler og ledninger skal være av fabrika­ ter og typer som er godkjent for bruk om bord i skip og maritime innretninger. For øvrig vil vi vise til forskriftene FEA-M 1990 avsnitt 18 Kabler og ledninger.

Maritime

elektriske anlegg

49

Kabler kan deles inn etter bruksområde, for eksempel i faste og bevegelige, og etter hvor de skal brukes:

landkabler (hus-, industri-, jordkabler osv.) - skipskabler og kabler for oljevirksom­ het (innredning, maskin, dekk, Ex-områder osv.) - sjøkabler -

I tillegg kan vi dele kablene inn etter hva de skal brukes til: kraftkabel, signalkabel, parkabel, telefonkabel, varmekabel osv.

Kablene kan også deles inn etter spen­ ningsnivå: høyspenningskabler, lavspenningskabler, svakstrømskabler osv. Ellers kan vi velge kabel ut fra kataloger, der de er ordnet etter bruksområde.

For å kunne vurdere egenskapene til en kabel, må vi kjenne til egenskapene til lederne, isolasjonen og eventuell skjerm eller armering og dessuten oppbygningen og typebetegnelsen til kabelen. Det skal vi komme tilbake til. Her skal vi først se på hvordan FEA-M 1990 i § 1118 definerer leder, tråd, ledning og kabel.

- § 1118.1 Leder Del av konstruksjon eller krets som har som særskilt formål å føre elektrisk strøm, og som vanligvis består av enten én tråd eller flere tråder som er sammensnodde uten mellomliggende isolasjon. - § 1118.2 Tråd Massivt, elektrisk ledende materiale som er utformet med svært liten diameter i for­ hold til lengden. - § 1118.3 Ledning Generell betegnelse for tråd, leder, linje eller kabel som er anvendt i en elektrisk installasjon, et apparat eller en annen konstruksjon. - §1118.4 Kabel Én eller flere isolerte ledere som er omgitt av én eller flere beskyttende kappe(r).

50

3.4 Vern,

kabler og ledninger

- § 1118.5 Armering Omslutning som består av metalltape eller tråder som beskytter kabelen mot ytre mekaniske påkjenninger. - Entrådet leder Entrådede ledere brukes hovedsakelig i kabler for åpen forlegning i husinstalla­ sjoner, av og til som signalkabler og dess­ uten i en del apparatmontasjer som isolert ledning.

- Flertrådet ledning Flertrådede ledninger brukes i kabler for fast montering i industrien, om bord i skip og i oljevirksomhet til havs, med unntak av kablene for åpen forlegning som er nevnt ovenfor. - Mangetrådet leder Mangetrådede ledere brukes i bevegelige kabler og ledninger som skjøteledninger, sveisekabler og kabler mellom den faste og den bevegelige delen på kraner.

c) Typebetegnelse på kabler og ledninger De typebetegnelsene som brukes for kabler, har inntil fire hovedledd: Første hovedledd angir oppbygningen av kablene eller kabeltypen. - Andre hovedledd angir hvilken spen­ ning kabelen er konstruert for. - Tredje hovedledd angir antall ledere og tverrsnittet på dem og eventuelt til­ standen og oppbygningen til ledermaterialet. - Fjerde hovedledd brukes til å gi nær­ mere opplysninger om kabelen.

-

Vi skal nå gi et eksempel ved å ta for oss en typisk skipskabel: Kabelens oppbygning: RCOP, merkespenning: 1 kV, treleder tverrsnitt kobber: 3x35 mm2 Cu, norm (se figur 3.3).

- Oppbygging Oppbyggingen av kabelen er angitt som første hovedledd i en typebetegnelse som vanligvis er på fire bokstaver. Eksempler er PFSP, PFXP OG RCOP. På figur 3.3 skal

vi se nærmere på den typiske skipskabelen RCOP. 3. bokstav, skjerm/armering

Tabell 3.4 Oversikt over temperaturklasser og materialer som kan andvendes Materiale

Temperåtur

70 °C

PVC - polyvinklorid - type V 70

80 °C

Butylgummi - type B 80

90 °C

EPR - etylenpropylengummi - type E 90

PEX - tverrbundet polyetylen - type R 90

Si - silikongummi - type S 95

95 °C

105 °C

Figur 3.3 Oppbygning av kabelen RCOP

En del innarbeidede kabelbetegnelser føl­ ger ikke dette mønsteret, for eksempel gummislangeledningen NMH.

d) Isolasjon av kabler og ledninger Isolasjonen rundt lederne og den ytre iso­ lasjonen har til oppgave å hindre kortslut­ ning og jordslutning. Den skal også hindre at vi blir utsatt for farlige spenninger. I til­ legg tjener den ytre kappen som beskyt­ telse mot korrosjon.

Isolasjonsmaterialene har ulike egenska­ per for hva de tåler av påkjenninger fra temperatur, olje, sol, salt, spenning osv. De har også ulike aldringsegenskaper. I tillegg har de forskjellige egenskaper ved brann og når det utvikles gasser ved brann. Tabell 3.4 viser temperaturklasser og materialer som kan brukes.

MI - mineralisolasjon - type M 105

Klassifisering av isolasjonsmaterialer er gitt i FEA-M 1990 § 1807, og beskyttelseskapper, skjerm, omfletning eller armering er gitt i FEA-M 1990 § 1811. Ellers finnes det mineralisolerte kabler med mantel av kobber uten noe korrosjonsbeskyttende overtrekk som tåler

250°C. Kobbermantlede kabler leveres også med et korrosjonsbeskyttende over­ trekk av polyetylen. Overtrekket tåler kortvarige temperaturer på opptil 160°C og varige temperaturer på opptil 105°C. Se også FEA-M 1990 § 1816.

For at kablene skal være beskyttet mot korrosjon ved høyere temperaturer, kan de utstyres med et teflonovertrekk som tåler opp til 25O°C.

- Spenningspåkjenninger Isolasjonsmaterialenes egenskaper ved spenningspåkjenninger henger først og fremst sammen med hvor tykk isolasjo­ nen er. Vi grupperer vanligvis lavspenningskabler etter de spenningsnivåene som er angitt i tabell 3.5. Tabell 3.5 Oversikt over spenningsnivåer og kabeltyper

Spenningsnivå

Kabel

1,0 kV

Kraftkabel

750 V

Kraftkabel

250 V

Kraftkabel, styrekabel, signalkabel osv.

60 V

Parkabel

Maritime elektriske anlegg

51

- Begrensninger i bruksområdene FEA-M 1990 § 1835 gir begrensninger i bruksområdene i forbindelse med temperaturklasser, og § 1837 gir begrensninger i bruksområdene i forbindelse med isola­ sjonsmaterialer.

Her skal vi bare nevne et par punkter:

1

2

Temperaturklassen til kabler og led­ ninger skal være minst 10°C høyere enn omgivelsestemperaturen. Ledertverrsnittet må være stort nok til å hindre at isolasjonen blir skadet av de temperaturene som kortslutningsstrømmer kan lage.

e) Brannsikring av kabler og ledninger Installasjon av kabler. Brannbestandighet er behandlet i FEA-M 1990 § 1862.

Selvslokkende kabler skal tilfredsstille en prøve etter IEC 332-1 med senere tillegg. Eksempler på selvslokkende (brannhemmende) kabler er PFSP, RCOP, RHOH og THOH. Brannresistente kabler skal i tillegg til å være selvslokkende fungere i minst tre timer i en flamme på 750°C og holde merkespenningen i 12 timer etter at flammen er slokt, slik IEC 331 spesifiserer. Det får vi til for eksempel ved å forsyne kabelen med micaisolasjon nærmest lederen. Micaisolasjonen brytes ned først ved 1000 °C. Eksempler på slike kabler er BFOH, BHOH og Pyrotenax. Kabler og ledninger til viktige forbrukere eller nødkraftforbrukere som brannpumper, lys, intern kommunikasjon osv. skal i den grad det er mulig, føres utenom bys­ ser, maskinrom (av klasse A i henhold til IMO) og andre rom eller områder med høy brannrisiko. Dersom kabler fra nødtavla til brannpumpa går gjennom slike områ­ der, skal kabelen være av en brannresistent type. Sjøfartsdirektoratet og Oljedi­ rektoratet kan likevel stille spesielle krav om at det for kurser til visse typer forbru­ kere alltid skal benyttes kabel av brannresistent type. Disse kablene blir vurdert i denne sammenhengen:

52

3.4 Vern,

kabler og ledninger

-

-

kabler i nødkraftsystemet, for eksem­ pel til brannpumpa kabel til utløsningskurs for brannslokkingssystem kontrollkabel til vanntette dører kabel til nødlyssystemer kabel til navigasjonslys ballastkontrollkabel viktige alarmsystemer heisanlegg

Kravet om at kabler skal være installert slik at de opprinnelige selvslokkende egenskapene deres ikke er redusert, anses oppfylt dersom det benyttes kabler som tilfredsstiller kabelbuntprøven i IEC 3323, eller dersom det er installert brannbarrierer etter FEA-M 1990 § 1862. For å hindre sekundære skader som kor­ rosjon ved brann i kabelanlegg bør vi benytte kabler som inneholder såkalt halogenfrie materialer. Vi viser her til «Inter Nordic Standard for Shipboard Cables», IN-S-891 150/250 V and 0,1/1 kV og IN-S-892 3/6 kV and 6/10 kV og OLFs «Offshore cable specification» av 15.12.1988.

f) Fasemerking Fasemerkingen kan være fargemerking eller nummermerking, og for vanlige kabler følger merkingen tabell 3.6. Tabell 3.6 Oversikt over kablers fargemerking og nummermerking

Antall ledere

Lederes farge eller nummer

2 leder

Svart - blå

3 leder

Svart - brun - hvit

4 leder

Svart - blå - brun - hvit

Flere enn 4 ledere

Nummermerking

g) Armering og skjerm - Armering Armering er først og fremst en mekanisk beskyttelse, og den består derfor vanligvis av en eller annen metallkappe. Stålband og snodde ståltråder er den kraftigste for­ men for armering.

- Skjerm Skjermen er i tillegg til å være en meka­ nisk beskyttelse, andvendbar til jordingsformål

3.5 Jording, utjevningsforbindelser § 1235 FEA-M Alle utsatte anleggsdeler på elektrisk utstyr og kabler skal være jordet.

Jordingen kan sløyfes for disse delene, forutsatt at det ikke fører til sjenerende elektromagnetiske forstyrrelser:

lampeskjermer, reflektorer og gitter o.l. som er festet til lampeholdere eller lysarmaturer av ikke ledende materi­ ale b deler som er festet til ikke ledende ma­ teriale, og som er atskilt fra spenningsførende deler på en slik måte at de ikke kan bli spenningsførende eller komme i kontakt med jordede deler c flyttbart utstyr med dobbeltisolasjon og/eller forsterket isolasjon d utstyr som er tilknyttet likestrømsanlegg med en systemspenning på høyst 50 V e utstyr som er tilknyttet vekselstrømsanlegg med en systemspenning på høyst 30 V. Det gjelder likevel ikke anlegg i baderom a

I eksplosjonsfarlige områder skal det i nødvendig utstrekning være etablert utjevningsforbindelser. Sekundærviklingen i strøm- og spenningstransformatorer skal være jordet.

I høyspenningsanlegg skal det være lagt til rette for arbeidsjording i henhold til til­ leggsbestemmelsene for drift av høyspen­ ningsanlegg om bord i skip og sjøredskaper (§§ 2901-2916).

- Beskyttelsesforbindelser, § 1238 FEA-M Metallrammer og metallkapslinger for utstyr som solid og varig er festet til skro­ get ved metallisk forbindelse, og der kon­ taktflatene er rene og fri for rust og maling, trenger vanligvis ingen annen

form for forbindelse. Utførelsen skal like­ vel være slik at det til enhver tid er sikret kontinuitet i forbindelsene.

Rørledninger kan ikke benyttes som jordforbindelse.

Alle andre jordforbindelser enn de som er nevnt, skal normalt være av kobber, even­ tuelt et annet korrosjonssikkert eller korrosjonsbeskyttet metallisk materiale, og være installert på en slik måte at de er beskyttet mot mekanisk og galvanisk kor­ rosjon. I eksplosjonsfarlige områder bør det være benyttet beskyttelsesleder. Som beskyttelsesleder i kabel kan vi bruke en skjerm eller en flertrådet leder som er isolert på den samme måten og lagt under den samme kappen som de andre lederne. I en kabel med ledende beskyttelseskappe kan beskyttelseslederen være uisolert når den ligger under og i kontakt med den ledende beskyttelseskappen eller metallskjermen til kabelen. En slik beskyttelsesleder skal være flertrådet. En beskyttelsesleder i en bevegelig led­ ning skal være isolert på den samme måten og ligge under den samme kappen som de spenningsførende lederne.

Separat opplagte beskyttelsesledere skal være flertrådet, men vi kan bruke en kobberskinne med et tverrsnitt på minst 30 mm2. En separat opplagt beskyttelsesleder med et tverrsnitt på 6 mm2 eller mindre skal være isolert. Der ledere kan forveksles, skal beskyttel­ seslederen være merket gul og grønn. Ledere som er merket med fargene gul og grønn, må ikke brukes til noe annet for­ mål.

For dimensjonering av beskyttelsesforbin­ delser viser vi til § 1238.5 FEA-M.

- Fordelingssystem med jordet nøytralpunkt eller jordet fasele­ der, § 1240 FEA-M For dimensjonering av jordforbindelser viser vi til § 1240.1 FEA-M. Nøytralledere (N-ledere) skal være isolert på den samme måten som faselederne.

Maritime elektriske anlegg

53

I kabler og bevegelige ledninger skal nøytrallederen ligge under den samme beskyttelseskappen som faselederne.

Systemjording i et system med jordet nøy­ tralpunkt må være utført atskilt fra jordin­ gen av utsatte anleggsdeler. Likevel kan systemjording av strømkilden og PE-lederen ha en felles tilkopling til skroget eller den gjennomgående stålstrukturen.

I et fordelingssystem med jordet nøytral­ punkt skal det være plassert en lask eller liknende i jordforbindelsen til nøytralpunktet til hver generator eller transfor­ mator, slik at generatoren eller transfor­ matoren kan koples fra for isolasjonsmåling. I anlegg med et trefaset fireledersystem (TN-S-system) skal dessuten en lask eller liknende være slik plassert at nøytrallederen kan koples fra og isolasjonsmåling av utgående kurser kan fore­ tas. Nøytralpunktet til transformatoren skal ikke være jordet i et fordelingssystem der nøytralpunktet til generatoren er jordet.

- ParallelIdrift i anlegg med jordet nøytralpunkt, § 1423.4 FEA-M Når vi driver generatorer i parallell i anlegg med jordet nøytralpunkt, må vi sørge for at utjevningsstrømmen fra overharmoniske komponenter ikke overskri­ der 20 % av merkestrømmen for hver generator.

Det kan vi blant annet få til med arrange­ menter der nøytralpunktet fra bare en generator er jordet om gangen, for eksem­ pel ved hjelp av forriglede kontaktorer mellom generatorenes nøytralpunkter og jord.

Uten et slikt arrangement må generato­ rene være konstruert slik at vi ikke får for store utjevningsstrømmen Utjevningsstrømmer fra overharmoniske komponenter kan også virke inn på spenningsreguleringer og fordelingen av den reaktive effekten for noen generatortyper.

- Opplegging og kopling av jordleder, § 1241 FEA-M Beskyttelsesledere og jordledere for andre formål skal være så korte som mulig.

Beskyttelsesledere skal være forlagt slik at ledninger og kontaktforbindelser lett skal kunne undersøkes. Kravet om forlegging på en slik måte at jordledninger lett skal kunne undersøkes, innebærer vanligvis at ledningene må fargemerkes. Merkefargene er gul og grønn.

Kravet om at kontaktforbindelser lett skal kunne undersøkes, fører vanligvis med seg at det må være montert en egen skinne av kobber som er plassert slik at jordle­ dere kan tilkoples enkeltvis. I beskyttelsesledere er brytere eller sikrin­ ger ikke tillatt. Beskyttelsesledere skal vanligvis være koplet og lagt opp slik at de jordede anleggsdelene ikke selv dan­ ner en serieforbindelse som beskyttelsesleder.

- Jordleders opplegging og kop­ ling §1241 FEA-M Beskyttelsesledere og jordledere for andre formål skal være så korte som mulig. Beskyttelsesledere skal være forlagt slik at ledninger og kontaktforbindelser lett skal kunne undersøkes. Kravet om forlegging på en slik måte at jordledninger lett skal kunne undersøkes innebærer vanligvis at ledningene må fargemerkes. Merkefargene er gul og grønn.

Kravet om at kontaktforbindelser lett skal kunne undersøkes vil vanligvis medføre at det må være montert egen skinne av kobber, hensiktsmessig plassert for enkeltvis tilkopling av jordledere I beskyttelsesledere er brytere eller sikrin­ ger ikke tillatt. Beskyttelsesledere skal vanligvis være koplet og anordnet slik at de jordede anleggsdeler ikke selv danner serieforbindelse som beskyttelsesleder.

Tilkoplingen til den jordede anleggsdelen skal skje med en solid jordingsklemme. Når det ikke er benyttet en separat opplagt beskyttelsesleder, skal jordingsklemmer

54

3.5 Jording,

utjevningsforbindelser

§ 1235 FEA-M

være plassert i det samme koplingsrommet som koplingsklemmene til tilførselsledningene.

Beskyttelsesledere og ledere for driftsjord som skal forbindes med skroget, må ikke ha felles jordingsklemmer. For jording i spesielle utførelser viser vi til § 1243 FEA-M.

3.6 Isolasjonsresistans, § 1250 FEA-M Isolasjonsresistansen for generatorkurser, tavleanlegg, utgående kurser fra tavler o.l. skal både mellom lederne innbyrdes og mellom lederne og jord være minst 1 MQ. Maskiner, transformatorer, apparater og bruksgjenstander skal i både kald og driftsvarm tilstand hver for seg ha en iso­ lasjonsresistans på minst 3 • merkespenningen i V. Ytelse i kVA + 1000

Termiske apparater kan likevel i drifts­ varm tilstand ha lavere isolasjonsresis­ tans, men ikke under de verdiene som er oppgitt i tabell 3.7. Tabell 3.7 Isolasjonsresistans for apparater med og uten jordforbindelse

- For apparater uten jordforbin­ delse: - For apparater med jordforbin­ delse:

50000 Q

Inntil 5 kW

50000Q

5 - 10 kW

40000Q

10 - 20 kW

30000Q

20 - 50 kW

20000Q

Over 50 kW

10000Q

Isolasjonsresistansen mellom hver batteripol og jord, for et batteri skal være minst 200 Q pr. V driftsspenning. Ved måling av isolasjonsresistans skal maskiner, transformatorer, batterier ter­ miske apparater og andre bruksgjenstan­ der være frakoplet.

Når vi måler isolasjonsresistansen, skal vi bruke likestrøm med en spenning på minst to ganger den nominelle spennin­ gen til anlegget, men ikke mindre enn 250 V. Likevel kreves det ikke en høyere målespenning enn 500 V i anlegg for spenninger opp til 1000 V.

Isolasjonsresistansen skal måles etter utført nyanlegg, utvidelse eller repara­ sjon. Elektrisitetstilsynet kan kreve at slik måling skal inngå i internkontrollsyste­ met til eieren/brukeren, og at det skal leg­ ges fram dokumentasjon ved besiktigelse. Ved isolasjonsmålinger må vi være forsik­ tige, slik at utstyr som ikke tåler målespenningen, ikke blir skadet. Det kan for eksempel være nødvendig å kortslutte elektroniske komponenter som dioder og tyristorer under målingen.

Elektrisitetstilsynet kan kreve at det ved alle anlegg skal være transportable isolasjonsmåleapparater.

3.7 Isolasjonsmåling med likespenningsinjeksjon (Megacon) I vekselstrømsnett med isolert nøytral­ punkt, IT-nett, måles isolasjonsnivået ved hjelp av likespenning som blir injisert mellom en av lederne i nettet og beskyttelsesjord. Dersom vi får en isolasjonsfeil, flyter det likestrøm ut på vekselspenningsnettet gjennom isolasjonsfeilen til jord og tilbake til en Isoguard-enhet. Inji­ sert likestrøm er begrenset til maksimum 0,9 mA ved full kortslutning. KPM161 og KPM163 er typiske Isoguardisolasjonsvakter som måler ved hjelp av injisert likespenning, se figur 3.4. Begge enhetene kan brukes opp til en system­ spenning på 690 V, men KPM163 kan utstyres med en separat reaktorforsats for målinger på systemspenninger på opp til 1,2 kV, 3,3 kV og 6,6 kV. Forsatsen er filtre som hindrer at vekselspenning tilføres KPM163.

Maritime

elektriske anlegg

55

KPM161

KPM 163

Figur 3.4 Måleinstrument KPM161 for måling av jordfeil i anlegg opp til 690 V, 40 - 400 Hz og måleinstrument KPM 163 for måling av jordfeil i anlegg opp til 6,6 kV, 40 - 400 Hz

Figur 3.5 KPM 161 for direkte måling av jord­ feil i anlegg opp til 690 V

- Spesifikasjon KPM161 og KPM163 Målemetode:

Systemspenning:

IT-nett, 40-400 Hz

KPM161 inntil 690 V KPM163 inntil 6,6 kV med en reaktorforsats

Måleområde:

KPM161 0-1 MQ og KPM163 0-10 MQ

Hjelpespenning:

110 V, 230 V, 400 V, 440 V, 40-400 Hz

Varselsnivå:

KPM161 0-1 MQ i 1-30 sekunder

KPM163 0-10 MQ i 1-30 sekunder Alarmnivå:

Tilbakestilling:

KPM161 0-100 kQ i 0,08 sekunder KPM163 0-1 MQ i 0,08 sekunder 0-3 sekunder

- Tilkopling KPM161 og KPM163 Generelt anbefales det at vi kopler KPM161 og KPM163 til stjernepunktet på fordelingstransformatoren. Men på skipsanlegg der det vanligvis ikke er mulig, kopler vi KPM161 og KPM163 til en av fasene.

Figur 3.5 viser et koplingsskjema for KPM161 for direkte måling av jordfeil i anlegg opp til 690 V. Figur 3.06 viser et koplingsskjema for KPM163 med reaktor­ forsats CH163/6 for måling av jordfeil i anlegg fra 3,3 kV til 6,6 kV. I den siste koplingen er det skapt et falskt nullpunkt.

56

3.8 DifferensialmAletransformator (Megacon)

Figur 3.6 KPM163 for måling av jordfeil over reaktor- forsats CH163/3 i anlegg fra 3,3 kV til 6,6 kV. Tilkoplingen er foretatt via falskt null­ punkt

- «Stand by»-overvåkning Vi bruker likespenningsinjeksjon også til å overvåke isolasjon i motorer og liknende når de er spenningsløse, «stand by»-overvåkning. Vi injiserer da målespenningen mellom den spenningsløse kursen og beskyttelsesjord.

3.8 Differensialmåletransformator (Megacon) Isoguard-systemet nytter en IG-transformator, differensialtransformator, som signalgiver for selektiv måling av jordstrøm i isolerte IT-nett eller jordede TT- og TNnett, enfaset og tre- eller fireleder trefaset, for 50 Hz, 60 Hz og opp til 400 Hz.

Vi monterer en IG-transformator i hver kursavgang som overvåkes. Transformato­ ren måler bare feil i den delen av kursen som ligger etter transformatoren, se figur 3.7 a) og b). Alle belastede ledere, også

nøytrallederen i et fireledersystem, føres gjennom transformatoren. Beskyttelsesjord, PE, skjerm og armering må ikke føres gjennom.

a) IG-transformator i hver kursavgang

b) detalj av IG-tranformator

Figur 3.7 IG-tranformator plassert i hver kursavgang som overvåkes

Målingen bygger på prinsippet om at den vektorielle summen av alle fasestrømmene i et feilfritt nett er null. Dersom vi får en jordfeil i kursavgangen, blir sum­ men av strømmene null. Denne differansestrømmen induserer et målesignal i sekundærsiden i trafoen med en ampli­ tude som er proporsjonal med jordstrømmen. Målesignalet bør føres i en skjermet kabel til Isoguard-enheten.

En IG-transformator kan nyttes i kabelkurser med svært høye spenninger dersom den godkjente spenningsgrensen for isolasjonskappen til kabelen ikke overskrides.

I et jordet treledernett kan lekkasje i alle kursavgangene og viklingene måles når nøytrallederen, jordlasken, til transforma­ toren eller generatoren føres gjennom en IG-transformator til jord.

(IT-nett) krever derimot at nettets isolsasjonsmotstand mot jord er høy, dvs. at det er lekkasjemotstanden i returveien (sum­ men av de distribuerte jordfeilene i nettet) som avgjør størrelsen på jordstrømmen. Forenklet kan vi si at sikkerheten i et iso­ lert nett avgjøres av jordfeilene til nabo­ ene. Blant annet for å hindre målefeil utenfor en overvåket kursavgang må et IT-nett derfor ha en stabil returvei til sekundærsi­ den til fordelingstransformatoren. For å sikre en optimal målenøyaktighet må vi kople en felles referanseenhet MML1501 mellom nett og jord, se figur 3.08. «Constant Impedance Network» MML1501 gir nettet en normalisert returvei som er uav­ hengig av andre jordfeil.

- Selektiv måling med IGtransformator i IT-nett I både jordede og isolerte nett registrerer IG-transformatoren bare jordstrøm i en overvåket kursavgang, det vil si i den delen av installasjonen som ligger etter transformatoren. I et jordet tre- eller fireledernett (TN- eller TT-nett) har jordstrømmen en direkte returvei til nøytrallederen i fordelingstransformatoren, og størrelsen på strømmen påvirkes ikke av andre jord­ feil i nettet. Sikkerheten i et isolert nett

Figur 3.8 Koplingskjema med felles referanse­ enhet MML1501 koplet mellom nett og jord, for å gi nettet en normalisert returvei

Maritime elektriske anlegg

57

3.9 Utløsekarakteristikk og utløsegrenser Isoguard nyttes prinsipielt for å overvåke isolasjonsnivå og jordfeil. Men utløsningsreleene kan også nyttes som vern og løse ut ved jordfeil. Utløsegrensene kan innstilles ned til 2,5 mA for strøm og opp til 8 MQ for isola­ sjon. Vanligvis innstiller vi Isoguard til de grensene for utløsenivå og utløsetid som offentlige forskrifter for jordfeilovervåkning og IECs sikkerhetskurve på figur 3.9 krever.

Utløsegrenser for overvåkning av hovedskinner o.l. med store strømmer må i prin­ sippet innstilles lik eller høyere enn sum­ men av den tillatte jordstrømmen, 30 mA, i hver av kursavgangene.

Utløsegrensene for varsel og alarm henger blant annet sammen med nettkonfigurasjonen, systemspenningen, målemetoden og offentlige krav og brukerkrav. Varselsreleet gir forvarsel om at isolasjonsnivået ikke er ideelt, slik at preventivt vedlike­ hold kan utføres. Alarmreleet tar hensyn til de medisinske tålegrensene for personsikkerheten. Normalt er det resulterende isolasjons­ nivået i lokale IT-nett for vekselspenning og likespenning høyt. For en isolasjonsvakt anbefales etter tabell 3.8 disse alarmnivåene, som tillater en maksimal jordstrøm på rundt 15-20 mA ved direkte berøring av en fasele­ der: Tabell 3.8 Anbefalt alarmnivå for isolasjon­ svakt

En vanlig regel er at utløsenivået da reg­ nes ut etter denne formelen:

Systemspenning

Alarm

Varsel

690V AC

35kQ

150kQ

1,5 mA x kursens effektavgang i kW

400 - 440V AC

3 OkQ

125kQ

En innstillbar forsinkelse av utløsningsreleene tillater en tidsselektiv utkopling av ulike anleggsdeler.

230V AC/DC

20kQ

lOOkQ

125V AC/DC

10kQ

75kQ

En jordfeilbryter krever en reell jordfeil og feilsituasjon for å løse ut. Isoguard-vernet kan også varsle når bare betingelsene for fare er til stede.

Anbefalte varselsnivåer er et kompromiss mellom erfaringsdata og hensynet til ikke å varsle i utide.

- Total overvåkning Mens overvåkning av det aktive nettet har personsikkerhet som mål, er siktemålet for «stand by»-overvåkning å sikre den operative beredskapen. Figur 3.10 viser et system for total overvåkning, og figur 3.11 viser overvåkningspanelet for systemet.

Figur 3.9 IEC's sikkerhetskurve for jordfeilovervåkning

58

3.9 Utløsekarakteristikk

og utløsegrenser

MML1501 Constant impedance network

Figur 3.10 System for total overvåkning

Figur 3.11 Detalj av panel for total overvåkning

3.10 Jordfeilvakt for TN-, TT- og IT-nett (Megacon)

Figur 3.12 viser et måleinstrument for jordfeilmåling med en skala 0-150 mA.

Kontrollinstrumentet KPM162 overvåker og varsler jordfeil i nett med jordet nøy­ tralpunkt, TN- og TT-nett, mens KPM164 overvåker nett med isolert nøytralpunkt, IT-nett. KPM162 og KPM164 nytter en IGtransformator, se avsnitt 3.8. KPM162 og KPM164 måler jordfeil bare i den delen av et nett som ligger etter en IGtransformator.

For totalovervåkning av det resulterende isolasjonsnivået i et IT-nett kan KPM164 supplere KPM161.

Figur 3.12 Måleinstrument KPM162 eller KPM164 for jordfeilmåling

Maritime elektriske

anlegg

59

- Spesifikasjon KPM162 og KPM164 KPM162: TN- og TT-nett

System:

KPM164: IT-nett Frekvens:

40-400 Hz

Måleområde:

Standard 0—150 mA

Hjelpespenning:

110 V, 230 V, 400 V og 440 V AC, 24 V DC

Varsels- og alarmnivå:

0-100 % av full skala, tid: 0-30 sekunder

Signalutgang:

Opsjon 0-1 mA, 4-20 mA, 0-50 Hz

- Innkopling av induktiv last Når vi kopler inn en sterk induktiv last som motorer og transformatorer, kan den tilførte elektriske energien i en kort peri­ ode absorberes i lasten som magnetisk energi. Det kan føre til at strømmen i IGtransformatoren ikke summerer til null, og det gir et viserutslag som ikke skyldes jordfeil. For å motvirke det kan vi øke tidsforsinkelsen til alarmreleet.

3.11 Den personlige sikkerheten Det er allment kjent at den menneskelige organismen får mer eller mindre alvorlige skader dersom det går en elektrisk strøm gjennom den. Vi skjelner mellom skader som kommer av en strøm som passerer gjennom deler av kroppen b brannskader som kommer av direkte strømgjennomgang eller elektriske lys­ buer

a

De skadene som er nevnt under punkt a, kommer ved at et menneske inngår i en strømkrets. De fleste skadene kommer vanligvis ved relativt små strømstyrker, 10 mA til 50 mA, som ved passasje gjen­ nom kroppen lammer hjerte- og åndedrettsorganene. I slike tilfeller er også sjokkskader svært vanlig. Det er viktig at vi straks avbryter spennin­ gen til et anlegg der et menneske ved berøring er utsatt for en elektrisk strøm, og straks begynner med kunstig ånde­ drett.

60

3.11 Den

personlige sikkerheten

Motstanden i et menneske er vanligvis av en slik størrelse at det ofte kan oppstå fare selv ved 220 V. Elektriske anlegg skal der­ for alltid betraktes med den største respekt. Kjennskap til elektroteknikk og elektriske anlegg minsker risikoen for ulykkestilfeller når vi betjener et anlegg. Inngrep i elektriske anlegg må alltid utfø­ res av sakkyndig personell. I vekselstrømsanlegg for 440 V med et iso­ lert system uten jordet nullpunkt har spenningsforskjellen mellom en leder og skipsskroget, dersom det er direkte jordforbindelse på anlegget, en effektiv spen­ ning på 440 V. Figur 3.13 viser et isolert system, IT-system, med direkte jordfeil.

I et vekselstrømsanlegg for 440 V med direkte jordet nullpunkt er den effektive spenningsforskjellen på grunn av jordin­ gen til generator- eller transformatorstjernepunktet 254 V. Figur 3.14 viser et sys­ tem med direkte jordet nullpunkt, TT- og TN-system, med direkte jordfeil.

For å unngå ulykker på grunn av strøm­ gjennomgang bør vi i den grad det er mulig unngå å arbeide på lavspenningsanlegg som er under spenning. Dersom det ikke er mulig, bør det alltid være to personer til stede. For arbeid på og nær høyspenningsanlegg, se §§ 2902-2915 i FEA-M. I vekselstrømsanlegg der spenningen blir nedtransformert til «sikkerhetsspenning», dvs. en spenning på under 50 V, skal vi bruke en transformator med atskilte vik­ linger. Ved isolasjonsfeil på et slikt anlegg er det da ikke fare for de personene som betjener de transportable apparatene, fordi personene høyst kan bli utsatt for «sikkerhetsspenningen».

Vi må aldri bruke en enviklingstransformator, autotransformator, for som vi kan se av figur 3.15, blir ikke spenningen til skipsskroget redusert i det hele tatt ved en jordfeil.

Hvilke fordeler og ulemper har isolerte og direkte jordede nullpunktsystemer? d Hvilken innvirkning vil det ha på et elektrisk anlegg for 440 V, 60 Hz dersom anlegget tilkoples 380 V, 50 Hz? e Hva vil skje dersom et anlegg for 380 V, 50 Hz tilkoples 440 V, 60 Hz?

c

Figur 3.13 Generator med IT-system og direkte jord på fase L3, gir 440V til jord for fase LI og L2

Oppgave 3.2 Hvilke høyspente vekselstrømsanlegg er etter FEA-M 1990 tillatt for spen­ ninger opp til 11 kV og med en styrestrøm på ikke over 250 V? b Hva er definisjonen på et høyspen­ ningsanlegg? c Hvilke fordeler og ulemper vil det være med å bruke høyspenning om bord i et skip? d Forskriftene FEA-M 1990, avsnitt 29 Tilleggsbestemmelser for drift av elek­ triske anlegg, beskriver blant annet an­ svaret til driftslederen. Hva må driftslederen gjøre når det blir arbeidet på eller nær ved et høyspenningsanlegg? a

Figur 3.14 Generatorer med TT- og TN-system og direkte jord på fase L3, gir 254V til jord for fase Ll og L2 |_1

Autotransformator

50 V 220 V

Oppgave 3.3 Figur 3.15 Autotransformator gir ingen reduk­ sjon av spenning til skipsskrog ved jordfeil

3.12 Oppgaver i elektriske anlegg med overvåkning

Jordfeilvarsleren i et skipselektrisk anlegg indikerer feil. a b

Oppgave 3.1 Forklar hva vi mener med et lavspenningsanlegg. b Av lavspenningsanlegg har vi tre ulike hovedsystemer: - trefasede treledersystemer, IT-nett. Isolert nullpunkt - trefasede treledersystemer, TT-nett. Jordet nullpunkt - trefasede fireledersystemer, TNnett. Jordet nullpunkt, men ikke med skrog eller stålstruktur som nøytralleder a

Tegn en skisse av de tre systemene, og for­ klar hvor de ulike systemene kan brukes.

Hvordan vil du gå fram for å finne fei­ len? Du lokaliserer feilen til en elektrisk motor. Du har to instrumenter til dis­ posisjon: 1 en vanlig megger 2 et vanlig ohmmeter

Forklar hvordan du vil bruke disse to instrumentene til den videre feilsøkingen på motoren.

Oppgave 3.4 Til å dekke kraftproduksjonen om bord i et passasjerskip er det benyttet fire like store høyspentsynkrongeneratorer med en merkespenning på 3,3 kV ved 60 Hz.

a

Hvor stor er den minste tillatte isola­ sjonsresistansen i ankerkretsen på

Maritime elektriske

anlegg

61

denne typen generatorer? Se FEA-M 1990. b Hvilket apparat bruker vi til å måle isolasjonsresistansen? c Hva sier forskriftene FEA-M 1990 om jordslutning i en generator eller en generatorkurs for høyspentanlegg med tre ledere og med lavohmig eller di­ rekte jordet nøytralpunkt? d Hva sier forskriftene FEA-M 1990 om jordslutning i høyspentanlegg med tre ledere og med høyohmig jordet nøy­ tralpunkt eller isolert nøytralpunkt?

Oppgave 3.5 Hvilken målemetode bruker vi for isolasjonsmåling i et IT-nett? b Lag en skisse som viser hvordan vi kan måle isolasjonen i skipsanlegg inntil 690 V. Ta utgangspunkt i måleinstru­ mentet KPM161. c Hva er hensikten med å bruke en differensialmåletransformator? Støtt for­ klaringen med en skisse. d Skisser et 440 V, 60 Hz IT-nett fra gene­ ratoren, og vis hvilke spenninger vi får ved direkte jordslutning.

a

Oppgave 3.6 Et skip har et trefaset, 440 V isolert forde­ lingssystem. Isolasjonskontrollen blir utført med tre glødelamper på 24 V, som vi tilslutter ved hjelp av spenningstransformatorer. a b

c

62

Tegn en prinsippskisse for systemet. Hvordan konstaterer vi en jordfeil på fase L2? Hvilket omsetningsforhold skal trans­ formatorene ha?

3.12 Oppgaver

i elektriske anlegg med overvåkning

Kapittel 4

Likestrømsmaskiner og likestrømsfordelinger 4.1 Innledning Målet med dette kapittelet er å gi en inn­ føring i likestrømsmaskiner og behandle shuntmotoren og shuntgeneratoren spesi­ elt og likestrømsfordelinger generelt. Likestrømsmaskinen er en roterende, elektromagnetisk energiomformer. Den omformer mekanisk energi til elektrisk energi (generator) eller omvendt (motor). Men fordi det er enklere og billigere å pro­ dusere og fordele vekselstrøm enn like­ strøm, er likestrømsmaskinen i dag lite brukt som generator i større enheter. En del likestrømsgeneratorer brukes likevel fortsatt, men parallelldrift er sjelden aktu­ elt. Likestrømsmaskinen som motor, og da hovedsakelig som shuntmotor, forsynes i dag for det meste fra strømrettere.

Det maritime bruksområdet for shuntmo­ toren spesielt er på boremoduler på off­ shoreplattformer og til framdriftsmotorer og baugpropeller på skip.

4.2 Virkemåte Dersom vi lar en spole med en vinding rotere i et magnetfelt, slik figur 4.1a viser, produserer den en vekselspenning som vist stiplet på figur 4.1 b. For at maskinen på figur 4.1a skal kunne produsere likespenning, må vi plassere en fasevender på akselen. Denne fasevenderen kaller vi en kommutator. Fra kommutatoren tar vi så ut likespenning til forsyninger over bør­ ster. På denne måten har vi fått en genera­ tor. Dersom vi i stedet tilfører likespen­ ning på kommutatoren, virker maskinen som en motor.

a En vinding og kommutator

b Indusert spenning i en vinding

Figur 4.1 Indusert spenning i en vinding tatt ut over kommutator

Som vi ser av figur 4.1 b, blir spenningen og dermed strømmen svært ujevn med én spole, og vi får problemer med et varier­ ende moment. Dersom vi bruker flere spoler og flere enn to deler på kontaktringen, får vi en jev­ nere spenning og strøm og dermed et moment som ikke varierer så mye, se figur 4.2 a og b. På disse figurene går magnetfluksen gjennom en roterende jernsylinder med fire spor som hver har to spolesider. Endene på spolene er ført fram til de fire delene som kontaktringen er oppdelt i.

4.3 Oppbygging Figur 4.3 viser et aksialsnitt av en større fremmedmagnetisert likestrømsmotor.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Figur 4.2 Kommutator med fire lameller og vik­ ling med fire spoler og fire spor

Ventilator Ventilatormotor Endedeksel Anker Åk Magnetpol Børsteholder med børster Kommutator bygd opp av lameller Kulelager eller glidelager

Figur 4.3

Ankeret (se figur 4.4) utføres som et såkalt trommelanker, dvs. at det har form som en sylinder som er satt sammen av et stort antall likt utstansede, tynne plater med et isolert lag imellom. Det er nødvendig for å begrense virvelstrømstapet som vi får når ankerjernet roterer i ankerfeltet.

Figur 4.4 Trommelanker for likestrømsmaskin (ABB)

Ankerplatene er utstanset slik at vi får et antall spor i det samlede ankeret. I spo­ rene legges viklingene. Ankerviklingen er satt sammen av et stort antall like spoler,

64

4.3 Oppbygging

som først er foret med isolerende materi­ ale. De to endene fra hver spole føres til kommutatoren, som også er plassert på akselen.

Den ene akselenden, normalt den enden som er motsatt kommutatorenden, er ført ut gjennom endeskjoldet som en akseltapp. På denne tappen kan det monteres en kopling eller en reimskive. Denne enden av motoren kaller vi D-enden («drive end»). Den motsatte enden av motoren kaller vi N-enden («non-drive end»), se figur 4.3. Forbindelsene fra magnetpolene på statoren kan føres direkte til et klemmebrett i en klemmekasse. Derimot må den elek­ triske forbindelsen til ankerviklingsklemmebrettet gå over såkalte børster, som glir på den roterende kommutatoren. Børstene er plassert i børsteholdere, som med et fjærtrykk sørger for at børstetrykket mot kommutatoren holdes konstant etter hvert som børstene slites, se figur 4.5. Børstene er som oftest laget av kullstaver.

som er koplet i serie, slik at vi får to paral­ lelle ankerstrømveier, 2a = 2, se figur 4.6.

Figur 4.6 Serievikling (bølgevikling)

Dersom vi har en parallellvikling, varierer antallet ankerstrømveier med poltallet, slik at 2a = 2p, der 2p er poltallet, se figur 4.7.

Figur 4.7 Parallellvikling (sløyfevikling)

4.5 Magnetiseringsviklinger Figur 4.8 viser den symbolske tegnemåten for alle viklingene som vi kan ha i en likestrømsmaskin, med bokstavbetegnelser. Figur 4.5 Børsteholder med børste av kull på kommutator A2

a Anker

4.4 Ankerviklinger

£z-| o___ IHHB___ o E2

13 Shuntvikling

Det finnes to typer ankerviklinger for likestrømsmaskiner, serieviklingen (bølgeviklingen) og parallellviklingen (sløyfeviklingen). Serieviklingen brukes når vi vil ha høy spenning og lav strøm, mens paral­ lellviklingen brukes ved lav spenning og høy strøm.

ø-| o-------- ■■■-------- o 02

c Serievikling

F1 o—■■■■—o F2

d Fremmedmagnetiseringsvi kling

B1 °------■■-------o B2

e Vendepolvikling

C1 °------ ■■------ ° C2

f Kompensasjonsvikling

Dersom ankerviklingen i alt har N vindinger, er det i serieviklingen N/2 vindinger

Figur 4.8 Likestrømsmaskinens viklinger

Maritime

elektriske anlegg

65

4.6 Ankerreaksjon Figur 4.9 viser hvordan ankerfeltet virker inn på hovedfeltet.

a Hovedfelt

b Ankerfelt

c Resulterende felt

Figur 4.9 Ankerfeltets innvirkning på hovedfeltet

Når maskinen går ubelastet, er ankerfeltet ubetydelig, og de magnetiske feltlinjene går slik figur 4.9 a viser. Ved belastning vil de magnetiske feltlinjene mellom hovedpolene på figur 4.9 a sette seg sammen med ankerfeltet på figur 4.9 b, og vi får et resulterende felt slik figur 4.9 c viser. Ret­ ningen på dette feltet varierer med belastningsstrømmen. Dermed forskyver den nøytrale sonen seg. Når vi vet at børstene skal kortslutte spoler som ligger i den nøytrale sonen, blir vi nødt til å forskyve børstebroen etter belastningen. Ved å sette inn hjelpepoler med polaritet rettet mot ankerfeltet, slik figur 4.10 viser, unngår vi at den nøytrale sonen blir for­ skjøvet ved belastningsendringer, og der­ med er det ikke nødvendig å forskyve bør­ stebroen.

Figur 4.10 2-polet maskin med hjelpepoler

- Vendepoler og kompensasjonsvikling Vanligvis kaller vi hjelpepolene vendepo­ ler. Figur 4.11 viser en generator med ven­ depoler.

66

4.6 Ankerreaksjon

a Lamell 2

ø

Spenningsretning ut av planet

®

Spenningsretning inn i planet

Figur 4.11 4-polet generator med vendepoler

For generatorer gjelder at etter en hovedpol skal det i dreieretningen følge en vendepol med motsatt polaritet.

For motorer gjelder at etter en hovedpol skal det i dreieretningen følge en vendepol med samme polaritet. Riktig polaritet på vendepolene fra mas­ kinleverandøren gir automatisk riktig polaritet, enten maskinen skal gå som generator eller som motor. Strømretningen i en spole vendes når en børste passerer kommuteringslamellene til spolen, se figur 4.12. Men på grunn av induktansen i spolen tar strømvendingen litt tid. Det er derfor vanlig å gjøre vende­ polene litt kraftigere enn det som er nød­ vendig for å oppheve ankerfeltet. Dermed får vi indusert en spenning i de spolene som skal kortsluttes av børstene, som er like stor, men motsatt rettet selvinduksjonsspenningen, noe som fører til at kommuteringen skjer raskere.

Figur 4.12 Kommutering

Spolene i vendepolene er utført av en tråd med stort tverrsnitt og har få vindinger, noe som fører til et lavt spenningsfall.

Vendepolene virker bare lokalt i den nøy­ trale sonen mellom hovedpolene og kan derfor ikke hindre at hovedfeltet forsky­ ves mot den ene polskospissen. Det retter vi opp på større maskiner ved å forsyne hovedpolene med kompensasjonsviklinger, se figur 4.13. Viklinger plasseres i spor på langs av polskoen og skal også gjennomflytes av ankerstrømmen. Kompensasjonsviklingen nøytralise-

Maritime elektriske

anlegg

67

rer ankerfeltet under polene der vendepolene ikke strekker til.

ringsviklingene forsynes fra en separat, eventuelt regulerbar spenning, se figur 4.14.

Figur 4.14 Kopling av fremmedmagnetisert generator

Figur 4.13 4-polet motor med vendepolvikling og kompensasjonsvikling

- Remanens For egenmagnetiserte likestrømsgeneratorer kreves det et remanent felt for at de skal kunne bygge opp spenningen sin. Dette feltet induserer en liten spenning i ankerlederne når ankeret på generatorer roterer. I shunt- og kompoundgeneratorer driver denne spenningen en strøm gjen­ nom magnetiseringsviklingen (shuntviklingen), slik at feltet forsterkes.

4.7 Likestrømsgeneratorer Når likestrømsmaskinen skal fungere som generator, må den tilkoples en drivmaskin som er i stand til å dreie generatorakselen rundt med merkeomdreiningstallet ved full belastning av generatoren. Spolene, som lager magnetfeltet, forsynes enten fra en ytre spenningskilde, fremmedmagnetisering, eller fra ankeret i generatoren, egenmagnetisering. Dermed kan vi dele likestrømsgeneratorer inn i to grupper: a) fremmedmagnetiserte generatorer b) egenmagnetiserte generatorer - med disse undergruppene: bl shuntgeneratorer b2 seriegeneratorer b3 kompoundgeneratorer

a) Fremmedmagnetiserte generatorer her er ankerkretsen og magnetfeltspolene uten elektrisk forbindelse, og magnetise-

68

4.7 Likestrømsgeneratorer

På figur 4.14 er U klemmespenningen og E den induserte spenningen. Når en genera­ tor er belastet, er den induserte spennin­ gen alltid større enn klemmespenningen, fordi spenningsfall som skyldes ankerresistansen Ra og vendepolresistansen Rv skal overvinnes. Rm er resistansen i mag­ netiseringsviklingen. Når en generator roterer med omdreiningstallet n, har en vinding en fluksforandring pr. tidsenhet , og det blir indusert en spenning E i den som fører til at dette gjelder:

E - kE • (b • n der kE er en maskinkonstant.

Når generatoren er ubelastet, er klemmes­ penningen U omtrent lik den induserte spenningen E. Etter hvert som belastnin­ gen, dvs. den avgitte strømmen, økes, fal­ ler klemmespenningen U. Årsaken er det stigende spenningsfallet over anker- og vendepolviklingen.

Utover dette belastningsavhengige spen­ ningsfallet må vi regne med et spennings­ fall over børstene. Dette spenningsfallet Ub er praktisk talt uavhengig av strømmen og settes normalt til en fast verdi på 2 V for alle børstene under ett.

Klemmespenningen ved en vilkårlig ankerstrøm kan da beregnes etter U = E-(Ra + Rv)Ia-MJb

Ra - resistansen i ankerviklingen i Q - resistansen i vendepolviklingen i Q Ia - ankerstrømmen i A

I all videre behandling av likestrømsmas­ kinen vil vi se bort fra den virkningen som ankerreaksjonen har på magnetfeltet og dermed på E.

- Virkningsgrad

- Effektforhold

P2 _

For en fremmedmagnetisert generator er ankerstrømmen Ia = den avgitte strømmen I. Den indre effekten som dekker den avgitte effekten og de elektriske tapene, er gitt av

P1 ~ P2+ Ptab ~

Pj —

P2 + Pcu — E • I

Dersom vi så tar med jern- og friksjonstap, får vi for den tilførte effekten

Virkningsgraden for den fremmedmagnetiserte generatoren og for alle andre like­ strømsgeneratorer er gitt av

P2

_Pi- Plap P1

- Karakteristikker Til å beskrive driftsegenskapene til den fremmedmagnetiserte generatoren bruker vi ofte to karakteristikker. Det er I tomgangskarakteristikken II den ytre karakteristikken

Pi “ ^2 + Pcu ~ E " If e + fr

Pa - den tilførte effekten i W P2 - den avgitte effekten i W P3 - den indre effekten i W Pcu - kobbertapet i ankerkretsen i W Ppe + fr _ jerntap + friksjonstap i W Når vi tar hensyn til børsteovergangsspenningen, er kobbertapene gitt av Pcu = Ia2- XRa + Ia- AUb

Vanligvis samles ankerresistansen Ra, vendepolviklingsresistansen Rv og kompensasjonsviklingsresistansen Rk i en resistans som kalles X Ra.

I Tomgangskarakteristikken Vi kan bruke den koplingen som er vist på figur 4.15 a), til å ta opp tomgangskarakte­ ristikken. Dersom vi starter med Rmr inn­ stilt slik at Im = 0 på figur 4.15 a og antar at generatoren er uten remanens i startøyeblikket, får vi kurve 1 på figur 4.15 b etter hvert som vi øker Im til vi når den merkeinduserte spenningen EN. Ved merkeindusert spenning EN = tomgangsspenningen Uo ser vi at kurven begynner å flate ut. Det skyldes at polene i generatoren går mot metning.

- Momentforhold Forholdet mellom det tilførte momentet T3 og det utviklede momentet T er ffiksjonsmomentet Tfr. Tfr = Ta - T

Den mekaniske vinkelhastigheten til ankeret er gitt av a) = 2tt n Dermed er det tilførte momentet gitt av

T.= æ

For det utviklede momentet gjelder da

Maritime

elektriske anlegg

69

a Fremmedmagnetisert generator med last

a Fremmedmagnetisert generator i tomgang

b Ytre karakteristikk

Figur 4.16 Fremmedmagnetisert generator b Tomgangskarakteristikk

b) Egenmagnetiserte generatorer Figur 4.15 Fremmedmagnetisert generator

Når magnetiseringsstrømmen blir regulert ned, ligger kurveforløpet på grunn av hysterese litt over den første kurven, og når Im er regulert til 0, er det i polene en rema­ nent magnetisme, slik at spenningen ikke faller til 0, se figur 4.15 b. I dette forsøket holdes omdreiningstallet n = nN konstant hele tiden.

II Den ytre karakteristikken Koplingen på figur 4.16 kan brukes til å ta opp den ytre karakteristikken. Den ytre karakteristikken viser hvordan klemmespenningen blir påvirket ved belastning. Under forsøket skal vi holde omdreining­ stallet og magnetiseringsstrømmen kon­ stant. Dermed framkommer en karakteris­ tikk som er vist på figur 4.16 b.

70

4.7 Likestrømsgeneratorer

Disse generatorene har den samme tomgangskarakteristikken som er vist på figur 4.15. Den ytre karakteristikken for disse generatoreneavviker fra den som er vist på figur 4.16, alt etter hvilken egenmagnetisert generator vi snakker om. Figur 4.17 viser en oversikt over den ytre karakteristikken for egenmagnetiserte generatorer.

u Generator: Kompound (Over- og medkompoundert) Kompound (Flat- og medkompoundert)

Shunt Kompound (Under- og medkompoundert)

Serie Kompound (Motkompoundert)

4 4n Figur 4.17 Ytre karakteristikker for egenmagnetiserte generatorer

b1 Shuntgeneratoren I denne generatoren er spolene i hovedfel­ tet forbundet parallelt over ankerkretsen, slik figur 4.18 viser. Dermed er den egenmagnetisert. Ettersom ankerspenningen normalt varierer lite, kan spenningen over shuntviklingen regnes som konstant. Den nødvendige magnetiseringen får vi med en liten strøm i et stort antall vindinger, som er utført av tynn tråd. Motstanden i magnetiseringsviklingen er derfor for­ holdsvis stor.

4

'

Figur 4.18 Shuntgeneratorens kopling

Ettersom shuntgeneratoren er egenmagnetisert, leverer ankeret både magnetiseringsstrømmen Im og den ytre belastningsstrømmen I. Dermed gjelder

ia = i + L Fra koplingen på figur 4.18 kan shuntstrømmen bestemmes på denne måten:

U Im = R m + R ilr

Klemmespenningen er som for den frem­ medmagnetiserte generatoren bestemt av U = E - Z R„ • I, - A Ub I tomgang er Ia = Im, og ettersom shuntmotstanden er stor, er tomgangsstrømmen liten i forhold til fullaststrømmen til generatoren.

For at generatoren skal kunne oppmagnetisere seg selv, må det være en viss rema­ nent magnetisme i polene. Dette remanente feltet fører til at det induseres en liten spenning i ankeret. Denne spennin­ gen lager en strøm i shuntviklingen, og feltet økes. Men forutsetningen er at det frambrakte feltet er rettet samme vei som det remanente feltet. I motsatt fall blir polene avmagnetisert. Det økende feltet stiger, og slik fortsetter det til merkespenningen er nådd, fordi den da begren­ ses av krummingen på magnetiseringskurven. (Se tomgangskarakteristikken på figur 4.15 b.) Dersom generatoren ikke selv kan arbeide seg opp i spenning, kan det skyldes -

feil omdreiningsretning av ankeret feil strømretning i shuntspolene for stor motstand i shuntkretsen

Maritime elektriske

anlegg

71

- Effektforhold, momentforhold og virkningsgrad Effektforholdene for shuntgeneratoren er stort sett like effektforholdene for den fremmedmagnetiserte generatoren, men med disse forskjellene på grunn av shuntviklingen:

gjennomløpes av ankerstrømmen eller den ytre belastningsstrømmen. Styrken på magnetfeltet til kompoundviklingen følger altså belastningen på generatoren. Kompo­ undgeneratoren kan forbindes med lang shunt, slik figur 4.20 a viser, eller med kort shunt, slik figur 4.20 b viser.

Den tilførte effekten: P* = P2 + Pcu + Pm + PFe + fr Tap i magnetiseringsviklingen:

Pm = U • Im

- Karakteristikker Tomgangskarakteristikken blir som vist på figur 4.15 b, og den ytre karakteristik­ ken blir som vist på figur 4.17.

a) Lang shunt

b2 Seriegeneratoren Seriegeneratoren har på grunn av de spesi­ elle driftsegenskapene sine sjelden vært anvendt. Som figur 4.19 viser, er feltspolene seriekoplet med ankeret, og feltet er derfor bestemt av belastningen, dvs. den strøm­ men som avgis ffa generatorklemmene.

Men den har vært brukt som brems for kraner og vinsjer, der den ffa motor i 0stilling koples om til seriegenerator.

b) Kort shunt

Figur 4.20 Kompoundgeneratorens koplinger / *-------- o +

U R.

På grunnlag av koplingsskjemaene figur 4.20 a og b, der kompoundgeneratoren er forbundet med henholdsvis lang og kort shunt, kan disse beregningsuttrykkene settes opp:

Lang shunt: Figur 4.19 Seriegeneratorens kopling

Vi skal ikke si mer om seriegeneratoren her, men bare nevne at de spesielle drifts­ egenskapene går fram av den ytre karakte­ ristikken på figur 4.17.

b3 Kompoundgeneratoren Hovedpolene i en kompoundgenerator er ved siden av shuntviklingen også forsynt med en serievikling, også kalt kompoundvikling, se figur 4.20. Denne viklingen

72

4.7 Likestrømsgeneratorer

U = E-(Ra + Rv + Rs).Ia-AUb Ia = Is = I + Im

U_

L = Rm Kort shunt:

U = E - (Ra + Rv) I, - R, • I, - AUb I, = I og Ia = I + Im

U + Rs- 4 Im = Rm

- Effektforhold, momentforhold og virkningsgrad Effektforholdene blir litt mer komplisert enn det vi har behandlet tidligere i dette avsnittet, og vi skal derfor ikke gå nær­ mere inn på dem her.

a) Fremmedmagnetiserte motorer Figur 4.21 viser et koplingsskjema for en fremmedmagnetisert likestrømsmotor. Strømstyrken i magnetiseringsviklingen og dermed styrken på feltet kan reguleres uavhengig av ankerspenningen.

4

Momentforholdene og virkningsgraden blir som for den fremmedmagnetiserte generatoren.

- Karakteristikker Tomgangskarakteristikken blir som vist på figur 4.15 b, og de ytre karakteristik­ kene blir som vist på figur 4.17. Vi må merke oss at ved kompoundering virker serieviklingen samme vei som shuntviklingen, og ved motkompoundering virker serieviklingen imot shuntvik­ lingen. Som det går fram av figur 4.17, forsterkes det samlede feltet ved medkompoundering, mens det svekkes ved motkompoundering.

4.8 Likestrømsmotorer Virkningsmåten til likestrømsmotoren bygger på at det fra en ytre spenningskilde sendes strøm gjennom børstene og kom­ mutatoren til ankerviklingen. Ankerlederne befinner seg i et magnetfelt og påvirkes dermed av en kraft.

På samme måten som ved generatordrift kan likestrømsmaskinen som motor koples på flere måter, og vi får dermed for­ skjellige driftsegenskaper.

Vi deler også likestrømsmotorene inn i to grupper: a) fremmedmagnetiserte motorer b) egenmagnetiserte motorer - med disse undergruppene: bl shuntmotorer b2 seriemotorer b3 kompoundmotorer

Figur 4.21 Fremmedmagnetisert motor

Under drift med omdreiningshastigheten n blir det som nevnt indusert en spenning E i ankeret: E = k,. • • n Denne induserte spenningen E er rettet mot klemmespenningen U, som vi der­ med kan finne etter dette uttrykket:

U = E + SR, • Ia + AU,, Ankerstrømmen Ia er bestemt av det dreie­ momentet som belastningen på motoren krever. Ved tomgang eller lav belastning er Ia liten, og ettersom motstandene i ankerkretsen er små, er E bare litt mindre enn U. Dersom motoren blir belastet, sti­ ger ankerstrømmen, og det fører til at E reduseres ved samme U.

Dersom vi snur formelen for E i ankeret, får vi

n=E^(r/min) Av denne formelen ser vi at når E faller, synker n ved en konstant . Likevel syn­ ker ø litt når E faller, men likevel vil n synke, fordi E reduseres mest. Det er illus­ trert på figur 4.22, som viser n som en funksjon av lasten P2.

Maritime elektriske anlegg

73

- Virkningsgrad Virkningsgraden finner vi etter likningen:

^2

?2

^1 ~ ?tap

= P2 + Ptap =

PY

- Anvendelse Figur 4.22 Den fremmedmagnetiserte moto­ rens belastningskarakteristikk ved konstant magnetisering

Dersom magnetiseringsfeltet i en fremmedmagnetisert motor avbrytes, slik at feltet forsvinner, er det fare for at motoren løper løpsk.

- Effektforhold

Den fremmedmagnetiserte likestrømsmotoren er i dag den mest brukte. Vanligvis forsynes ankerkretsen fra en likeretterbro med styrte tyristorer. Slik kan klemmes­ penningen og dermed omdreiningstallet endres. Magnetiseringsviklingen forsynes fra en fast likespenning. Det blir behand­ let nærmere i kapittel 7.

b) Egenmagnetiserte motorer

P1 = P2 + PFe+fr + Pcu

Av egenmagnetiserte motorer har vi som nevnt tre typer. Her skal vi konsentrere oss om bl shuntmotoren og bare nevne kort b2 seriemotoren og b3 kompoundmotoren.

Pcu finner vi etter likningen.

b1 Shuntmotoren

Pe. = V-SR. + I.-AUb

Shuntmotoren atskiller seg fra den frem­ medmagnetiserte motoren ved at magneti­ seringsviklingen er forbundet parallelt over ankerkretsen og dermed er tilsluttet den samme spenningen som denne kret­ sen. Figur 4.23 viser en shuntmotor med igangsetter.

Med utgangspunkt i figur 4.21 kan vi sette opp dette effektforholdet for den frem­ medmagnetiserte motoren:

Den indre effekten som dekker den til­ førte effekten minus kobbertap, kan vi finne på denne måten:

Pi = P1-Pcu = E-Ia

- Momentforhold Forskjellen mellom det utviklede momen­ tet T og det avgitte momentet T2 er friksjonsmomentet Tfr. Tfr = T - T2 Det avgitte momentet er gitt av ^2 “

Figur 4.23 Shuntmotor med igangsetter

(O

For det utviklede momentet har vi

Som det går fram av figur 4.23, må shunt­ viklingen alltid koples inn foran igangset­ teren, slik at den hele tiden får fullt felt. Fra figur 4.23 kan vi sette opp dette uttrykket:

74

4.8 Likestrømsmotorer

u_ og I„, = R m

Dessuten gjelder som tidligere nevnt for klemmespenningen U = E + SR„ ■ Ia + A Ub For shuntmotoren og alle andre likestrømsmotorer kan startmotstanden beregnes på denne måten:

blikket er 1,5 ganger merkeverdien til ankerstrømmen. c Beregn strøm varmetapet i ankerkretsen og tap i magnetiseringsviklingen. d Beregn den tilførte effekten, den av­ gitte effekten og virkningsgraden når jern- og friksjonstapet er oppgitt til 500 W. e Beregn det avgitte momentet til moto­ ren.

U~^Ub R., =-----1----- SRa a

Løsning eksempel 4.1:

da E = 0 i startøyeblikket.

a

I denne formelen er Ia merkestrøm, og der­ med får motoren merkestrøm i startøye­ blikket. Dersom vi tillater en høyere startstrøm, kan Ia ganges med en faktor på fra 1 til 2, som gir en mindre startresistans. Igangsettingen skjer normalt over flere trinn.

- Effektforhold, momentforhold og virkningsgrad Effektforholdene for shuntmotoren er stort sett like effektforholdene for den fremmedmagnetiserte motoren, men med disse forskjellene på grunn av shuntviklingen:

U 220 1^=Rm = 110 = 2 A

Ia = I - Im = 52 - 2 =50 A E = U - Z ra • Ia - A Ub = 220 - 0,2 • 50 2 = 208 V u~^ub 220 -2 b Rst= 1,5’4 ’lRa= 1,5’50

- 0,2 = 2,71Q Pcu = Ia2 • ZRa + Ia • A Ub = 502 • 0,2 + 50 • 2 = 600 W Pm = Im • U = 2 • 220 = 440 W d P3 = U • I = 220 • 52 = 11440 W P2 = Pi-Pcu'Pm-PFe + fr= U440-600440 - 500 = 9900 W

c

9900 = 4 = 11440 = 0,865 P2

Tap i magnetiseringsviklingen:

P2 9900 • 60 T = w = 2 • 900 = 105 Nm

Pm = U • Im

e

Tilført effekt:

b2 Seriemotoren

Pj = P2 + P^ + Pm + PFe+fr

Figur 4.24 viser et koplingsskjema for en seriemotor.

Momentforholdene er som for den frem­ medmagnetiserte motoren. Virkningsgraden er som gitt av likningen på forrige side under virkningsgrad.

Eksempel 4.1 En shuntmotor er koplet slik figur 4.23 viser. For motoren er disse dataene gitt:

UN = 220 V, X Ra = 0,2 Q, Rin = 110 Q, IN = 52 A, AUb = 2 V og nN = 900 r/min. a b

Beregn ankerstrømmen og den indu­ serte spenningen i motoren. Beregn igangsettermotstanden når vi tillater at ankerstrømmen i startøye­

Figur 4.24 Koplingskjema for en seriemotor

Fordi alle viklingene er seriekoplet, får vi for strømmen

I = Ia = Is

Maritime

elektriske anlegg

75

Klemmespenningen er her gitt av

b3 Kompundmotoren

U = E + (ZRa + Rs) Ia + AUb

Figur 4.26 viser en kompoundmotor med lang shunt. Kompoundmotorer med kort shunt anvendes sjelden.

Effektforhold, momentforhold og virk­ ningsgrad blir som for shuntmotoren med unntak av at vi må ta hensyn til serievik­ lingen og se bort fra shuntviklingen. Dreiemomentet er innenfor et stort område proporsjonalt med kvadratet av strømmen, og motoren er dermed i stand til å yte et stort dreiemoment. Ettersom feltet endres sterkt med belastningen, er også omdreiningshastigheten avhengig av belastningen. Dersom motoren avlastes for mye, vil strømmen og dermed feltet falle, og det er fare for at motoren løper løpsk. Seriemotoren må derfor ikke kjøre ubelastet. Sam­ menhengen mellom momentet og omdreiningstallet går fram av karakteristikken på figur 4.25.

Figur 4.26 Kompoundmotor koplet med lang shunt

Vi skal ikke gå nærmere inn på beregninger for kompoundmotoren.

- Moment-omdreiningstallkarakteristikken Figur 4.27 viser moment-omdreiningstallkarakteristikken for en kompoundmotor. På den samme figuren er også karakteris­ tikken for en shuntmotor tatt med.

Figur 4.25 Moment/omdreiningstallkarakteristikkfor en seriemotor

- Anvendelse Seriemotoren anvendes i små utførelser til håndverktøy. Seriemotoren er den eneste likestrømsmotoren som også kan anvendes med vekselstrøm. Anvendelses­ områdene er her de samme som for likestrømsseriemotoren.

76

4.8 Likestrømsmotorer

Figur 4.27 Moment/omdreiningstallkarakteristikk for shuntmotoren og kompoundmotoren

Som det går fram av figur 4.27 for en medkompoundert kompoundmotor, faller omdreiningstallet sterkt når belastningen øker. For en motkompoundert kompound­ motor er det mulig å holde et tilnærmet konstant omdreiningstall uavhengig av belastningen, men denne motoren er ikke i stand til å holde et så stort dreiemoment som en shuntmotor.

- Endring av dreieretningen

b) Motstandsregulering

På en likestrømsmotor kan vi snu dreie­ retningen ved å snu strømmen enten gjen­ nom ankeret eller gjennom magnetiseringsviklingen. Merk at vi for en kompoundmotor må snu strømmen gjen­ nom både shuntviklingen og serieviklin­ gen.

Ved hjelp av en variabel motstand i serie med ankeret, kan omdreiningstallet regu­ leres nedover. Omdreiningstallet i tom­ gang blir tilnærmet uforandret, ettersom ankerstrømmen da er liten i uttrykket Ia. (ERa + Rsm). Seriereguleringen har ingen innvirkning på belastningsevnen, men omdreiningstallet varierer med belastnin­ gen, og virkningsgraden blir dårlig på grunn av ekstra varmetap i seriemotstanden. Metoden brukes derfor sjelden.

4.9 Hastighetsregulering av likestrømsmotorer Vi har så vidt vært inne på hastighetsregu­ lering av likestrømsmotorer i forbindelse med den fremmedmagnetiserte motoren. Nå skal vi se nærmere på dette for alle likestrømsmotorer. For å forklare hvordan hastigheten kan endres er det enklest å gå tilbake til formelen E = kE • ø • n og løse den med hensyn på omdreiningstallet. E n~ •

U - /q(SHa) ~ ■ kF

Av dette uttrykket ser vi at vi kan regulere hastigheten på disse tre måtene: a

b

c

feltregulering - ved å regulere fluksen 0 motstandsregulering - ved å sette inn en motstand i serie med £Ra spenningsregulering - ved å regulere spenningen U

c) Spenningsregulering Dersom vi ønsker en stor variasjon i omdreiningstallet, er feltregulering ikke tilfredsstillende, fordi momentet blir for lavt ved høye omdreiningstall. Mot­ standsregulering er på sin side svært energikrevende. Derimot kan vi regulere klem­ mespenningen fra 0 til maksimal verdi, noe som gjør at omdreiningstallet kan varieres innenfor vide grenser. Dersom feltet holdes konstant, blir momentet kon­ stant, ettersom feltet er uavhengig av klemmespenningen etter dette uttrykket:

I = ø • k • Ia

Vi kan regulere spenningen etter disse to metodene: cl Ward-Leonard-kopling c2 kopling med styrte strømrettere

a) Feltregulering

d Ward-Leonard-koplingen

Vi regulerer vanligvis feltet ved at vi har en regulerbar motstand (feltregulator) i serie med shuntviklingen. Det er også mulig å dele feltviklingen i to deler som kan serie- eller parallellkoples. For seriemotorer kan vi regulere feltet ved å kople en motstand parallelt over feltviklingen, eller vi kan regulere feltet ved å forandre vindingstallet med avtappingen

Figur 4.28 viser en Ward-Leonard-kopling for hastighetsregulering av en eller flere likestrømsmotorer.

I alle tilfellene må vi sørge for at feltet ikke blir for sterkt redusert eller brutt.

Svakheten med denne metoden er at belastningsevnen til motoren avtar når feltet svekkes. Vi får altså de laveste momentene ved de høyeste hastighetene.

Maritime elektriske

anlegg

77

Figur 4.29 Effekt og moment ved forskjellige motorhastigheter Figur 4.28 Ward-Leonard-kopling for hastighetsregulering

Ward-Leonard-koplingen på figur 4.28 kan beskrives på denne måten: En trefaset asynkronmotor I driver en likestrømsgenerator II med et nesten kon­ stant omdreiningstall. Likestrømsgenera­ toren II mater i sin tur en likestrømsmotor III. Når vi starter likestrømsmotor III, gir vi den full magnetiseringsstrøm, og deret­ ter økes magnetiseringsstrømmen til gene­ rator II gradvis. Dersom nå motor III skal ha et større omdreiningstall enn det som svarer til full magnetiseringsstrøm på generator II og motor III, kan vi redusere magnetiseringsstrømmen til motor III. Det gir et høyere omdreiningstall. Dersom vi vil ha et lavere omdreiningstall, kan vi gi motor III full magnetiseringsstrøm og generator II mindre magnetiseringsstrøm. Det gir det diagrammet for effekt og moment med hensyn på omdreiningstallet for motor III som figur 4.29 viser.

Ward-Leonard-koplingen gir en myk og god regulering. Den har også den egenska­ pen at effektretningen kan reverseres. I dette tilfellet går motor III som generator, generator II som motor og motor I som generator og leverer effekten tilbake til nettet. Det kaller vi også regenerativ bremsing.

c2 Kopling med styrte strømrettere Denne koplingen kommer vi tilbake til i kapittel 7. Vi skal her bare vise den van­ ligste koplingen, som er en likestrømsmo­ tor som blir forsynt over en trefaset brokopling med styrte ventiler (tyristorer), slik figur 4.30 viser.

Figur 4.30 Likestrømsmotor forsynt over en tre­ fase brokopling med tyristorer

I denne koplingen er det styrevinkelen til tyristorene som bestemmer spenningen inn til likestrømsmotoren.

78

4.9 Hastighetsregulering

av likestrømsmotorer

4.10 Parallellkopling av likestrømsgeneratorer (kompoundgeneratorer) Figur 4.31 viser et koplingsskjema for parallellkopling av to kompoundgenera­ torer. For å få en sikker parallelldrift må generatorene ha 1

2 3 4

samme klemmespenning. Men den ge­ neratoren som skal innkoples på skin­ nene, må ha noen få volt høyere spenning enn skinnene samme ytre karakteristikk samme spenningsfall over serieviklingen en utjevningsskinne. Dette er en for­ bindelse mellom minusbørstene på ge­

neratorene, slik figur 4.31 viser. Dermed blir alle serieviklingene på parallellkoplede generatorer parallellkoplet. Det fører igjen til at serieviklingene for like generatorer fører like stor strøm uansett belastning på generatorene. Det er viktig for for­ delingen av effekten

Amperemeteret skal alltid koples i plussledningen. Bryterkniven for U-skinnen skal legges først inn og brytes sist. Effek­ ten skal fordeles ved hjelp av shuntregulatoren Rr på figur 4.31.

+ skinne

Figur 4.31 Parallellkopling av kompoundgeneratorer

a) Generatorfelt Generatorfeltene er utstyrt med separate elektromagnetiske overstrømsreleer. Der­ som en generator blir overbelastet, bryter en kontakt i overstrømsreleet til generato­ ren strømkretsen til underspenningsutløseren til generatorbryteren, og hovedbryteren Q kopler ut.

Dersom generatoren Gl arbeider på hovedtavla og det på grunn av en belast­ ningsøkning er nødvendig å legge inn generatoren G2 i parallell, må spenningen i generatoren G2 reguleres inn til samme

spenning som hovedtavla ved hjelp av shuntregulator Rr.

Belastningen fordeles likt på de to genera­ torene som arbeider på tavla med shuntregulatorene Rr. Under denne belastningsfordelingen må vi passe på at normalspenningen i anlegget blir opprett­ holdt.

Dersom vi ønsker å ta en generator ut av drift, må belastningen føres over på den andre generatoren før generatorbryteren legges ut.

Maritime elektriske anlegg

79

Dersom en generator blir forsøkt koplet i parallell når den har for lav spenning, vil de andre generatorene som går på nettet, forsøke å levere strøm til denne generato­ ren. For at det ikke skal skje, er hver generatorbryter utstyrt med et tilbakestrømsrelé.

vanligste. Prinsippet er som figur 4.32 viser.

b) Vedlikehold av generatorbrytere Brytere bør etterses minst en gang om året, og dessuten når de har vært utsatt for å bryte kortslutningsstrømmer eller viser tendens til feil. Utløsingsorganene bør ikke skilles fra av hensyn til justeringen, men vi må nøye oss med å smøre sidefla­ tene med tynn olje. Kontaktflatene bør etterses, men ettersom de som oftest er forsølvet på overflaten, må vi ikke rense dem med smergel, men vaske dem med et rengjøringsmiddel som er beregnet for elektrisk utstyr. Etter ren­ gjøringen smører vi inn hovedkontaktene med et tynt lag syrefri vaselin.

c) Amperemetre Amperemetrene til generatorene bør være dreiespoleinstrumenter. Hver generator skal ha et amperemeter plassert i plussledningen, se figur 4.31, og det skal kunne vise minst

150 % av merkestrømmen til generatoren. Dessuten anbefales det at instrumentet har en skala til venstre for nullpunktet, slik at vi kan kontrollere om tilbakestrømsreleet virker.

d) Voltmetre Voltmetrene til generatorene skal være dreiespoleinstrumenter, slik at vi kan kontrollere at generatoren har riktig pola­ ritet. Skalaen skal gjøre det mulig å måle 120 % av normal driftsspenning.

4.11 Likestrømsfordelingsanlegg I dette avsnittet skal vi behandle bare toleder-isolerte fordelingsanlegg, som er det

80

4.11 Likestrømsfordelingsanlegg

Figur 4.32 Hovedfordeling for likestrøms­ anlegg på lasteskip

Tre generatorer leverer effekt til samleskinnene på hovedtavla over hver sin effektbryter. Fra hovedtavla skjer fordelin­ gen til større motorer og til seksjonstavler. Hver seksjonstavle forsyner mindre moto­ rer, varme og lys osv. Ofte kan det være aktuelt å utstyre moto­ rer med nødstopp. Slike motorer kan være maskinromsventilasjon og brenselsoljepumpe, ettersom forskriftene sier at disse motorene skal være fjernbetjent, slik at de kan stoppes fra et annet sted i tilfelle brann.

Lystavler kan få forsyningen sin både fra hovedtavla og fra en nødtavle. Her er det sikkerhetsgraden til lyset som avgjør.

Ved nødstrømstavla er det plassert en vender som kan kople samleskinnene på nødstrømstavla til enten nødbatteriet eller hovedstrømstavla. Nødenergikilden skal være i stand til å levere strøm til belysning av alle rømningsveier fram til livbåter og redningsflåter, se også forskriftene FEA-M § 1520.

Nødenergikilden skal etter disse forskrif­ tene kunne drives i tre timer.

4.12 Oppgaver i likestrømsmaskiner

Dessuten kan vi nevne at navigasjonslystavla skal forsynes fra både hovedstrømstavla og nødstrømstavla, se FEA-M § 1655. Se også kapittel 11 Navigasjonslys.

En likestrømsshuntmotor har disse merkedataene:

a) Hovedtavle

UN = 220 V, P2N = 10 kW, T| N = 0,85, X Ra = 0,3 Q, Rm = 110 Q og A Ub = 2 V

Hovedstrømstavler bygges normalt for fri oppstilling med betjeningsgang på baksi­ den. Baksiden av hovedtavla forsynes med dører for hvert felt. Forsiden utføres med dører for hvert felt og med paneler for hver koplingsenhet (utgående kurser).

b) Samleskinner Samleskinnene lages av kobber. De må være i stand til å føre den strømmen som kan komme. Av hensyn til den mekaniske styrken bruker vi ikke samleskinner med dimensjoner som er mindre enn 3 x 20 mm. Ved større strømstyrker bruker vi flere like store skinner i hver pol. De må da plasseres med en viss avstand av hen­ syn til kjølingen. Utjevningsskinnene skal bare ligge mel­ lom utjevningsbryterne på generatorene. Utjevningsskinnene skal kunne føre minst 50 % av generatorstrømmen ved anlegg med inntil tre generatorer.

c) Automatisk utkopling av mindre viktig belastning Vanligvis brukes automatisk utkopling av mindre viktig belastning i flere trinn, ettersom vi innenfor begrepet «mindre viktig last» har en del belastning som vi nødig vil ha brutt før det er absolutt nød­ vendig. Ved anlegg der den mindre viktige lasten er delt i tre trinn, anbefaler Lloyd's disse tidsinnstillingene for dieseldrevne generatorer: 1. trinn

2 sekunder

2. trinn

5 sekunder

3. trinn

8 sekunder

Oppgave 4.1

Skisser koplingen av shuntmotoren med en startmotstand. b Beregn den tilførte strømmen, anker­ strømmen og magnetiseringsstrøm­ men. c Beregn den induserte spenningen i motoren. d Beregn magnetiseringstap, strømvarmetap og jern- og friksjonstap. e Beregn startresistansen når startstrømmen tillates å være 1,8 x Ia. a

Oppgave 4.2 a

b

c

Tegn en skisse og forklar den prinsipi­ elle oppbygningen av en likestrømsmaskin (mekanisk og elektrisk). Forklar også hva som frambringer dreiemomentet i en likestrømsmotor. Tegn et prinsippskjema for en shunt­ motor med startmotstand og forklar hvordan du vil snu dreieretningen på motoren. Omdreiningstallet til en shuntmotor er gitt av dette uttrykket: l/-z0-H0

n=

kB-*

Forklar hvilke alternativer vi har til å regulere omdreiningstallet på denne motoren.

Oppgave 4.3 a

b

Hvor benyttes likestrømsmotoren om bord i dagens skip med vekselstrøm­ sanlegg, og hvilken type likestrøms­ motor benyttes for det meste? Hvorfor velger vi i dag å forsyne en li­ kestrømsmotor over strømrettere heller enn fra likestrømsgeneratorer?

Maritime elektriske anlegg

81

Oppgave 4.4 a

b

c

Hvilke betingelser må oppfylles hvis vi skal ha parallelldrift av to likestrømskompoundgeneratorer? Hva er hensikten med en U-skinne når to kompoundgeneratorer arbeider i pa­ rallell? Hva mener vi med remanensen i en ge­ nerator, og hvordan kan vi få den til­ bake når en generator har mistet remanensen sin?

Oppgave 4.5 I et anlegg har vi tre generatorer som for­ syner motorer, lys osv. Som nødkraftkilde til dette anlegget har vi et batteri. Lag en skisse som viser et anlegg som er forsynt fra tre generatorer. Som for­ bruker tar du med tre motorer som er forsynt fra hovedtavla, og dessuten lys, varme, nødlys og navigasjonslys som er forsynt fra de respektive tav­ lene sine. b Hva er det som avgjør om lys skal for­ synes fra en underfordelingstavle eller fra en nødtavle? c Hva sier FEA-M om hvor lenge en nødkraftkilde skal kunne drives? a

82

4.12 Oppgaver

i likestrømsmaskiner

Kapittel 5

Synkronmaskiner 5.1 Innledning Synkronmaskinene er som oftest trefa­ sede, og det blir brukt synkrongeneratorer for å produsere elektrisk kraft stort sett på alle skip i handelsflåten og på de fleste offshoreinstallasjoner. I skipsanlegg og anlegg på oljeproduksjonsplattformer blir synkrongeneratorene drevet av varmekraftmaskiner, som dieselmotorer og tur­ binen Figur 5.1 viser et bilde av en typisk børsteløs trefaset synkrongenerator fra ABB Drives.

Det er ingen prinsipiell forskjell på hvor­ dan en generator og en motor er bygd opp. Men etter virkemåten skiller vi mellom generatordrift og motordrift. Målet med dette kapittelet er å gå gjen­ nom synkrongeneratoren generelt og å behandle de kravene som stilles til kapa­ siteten til generatorer på skip. Vi skal også se på ulike synkroniseringsmetoder for å parallellkople to eller flere synkrongene­ ratorer. I denne forbindelsen tar vi med hvordan den aktive og den reaktive effek­ ten fordeles på et nett med flere synkron­ generatorer.

Det er også aktuelt å se på magnetiseringssystemer og hvordan ulike typer spenningsregulatorer er bygd opp og fungerer. Hovedkomponentene i magnetiseringssystemer er blant annet diodebrokoplinger og tyristorbrokoplinger. Virkemåten til disse komponentene er beskrevet i kapit­ tel 7 Likeretting og vekselretting med strømrettere. For drift av synkronmaskiner bruker vi vanligvis dieselmaskiner. Start og drift av disse maskinene blir derfor behandlet på slutten av dette kapittelet. Figur 5.1 Børsteløs trefase synkrongenerator fra ABB Drives. Data 400 V - 13 800 V og 350 kVA - 8000 kVA

Som motor på skip brukes synkronmaskinen lite. Men den kan være aktuell der­ som omdreiningstallet skal være konstant og lavt, og dersom effekten er stor. Årsa­ ken til at synkronmaskinen sjelden bru­ kes som motor på ordinære nett, er at den da må drives opp i hastighet av en drivmotor og deretter fases inn på tavla som en generator. Etter innfasingen kan drivmotoren legges ut.

Lavspenningsgeneratorene bygges vanlig­ vis for trefasespenningene 380 V og 440 V med de tilhørende frekvensene 50 Hz og 60 Hz.

Høyspenningsgeneratorene bygges vanlig­ vis for trefasespenningene 3 kV, 3,3 kV, 6 kV og 6,6 kV med de tilhørende frekven­ sene 50 Hz og 60 Hz.

Vi kan nevne at det for europeiske skip kreves at generatorene bygges i henhold til IEC-standardene, og at vi ofte også tar hensyn til europeiske VDE-standarder, franske NFC-standarder og britiske BSstandarder.

Disse klasseselskapene er mest aktuelle:

LloycTs Register of Shipping Det norske Veritas

-IP23/IC01

De mest brukte beskyttelsesgradene og kjølemetodene er i henhold til IEC 34-6: Med en rist på luftinntak og -uttak

Egenventilert

Med en luft-vann-veksler montert på maskinen

Egenventilert

Med en luft-luft-veksler montert på maskinen (intern og ekstern vifte)

Egenventilert

- IP54/ICW37A81

- IP54/IC01-61

Germanischer Lloyd American Bureau of Shipping

5.2 Konstruksjon Rammen og endestykkene er en sveiset konstruksjon som er behandlet med epoksymaling som beskyttelse mot korrosjon. Overflaten er behandlet på den samme måten, se figur 5.1.

a) Statoren Statorvindingene til synkrongeneratorene fra ABB Strømberg er formviklet og vakuumtrykkimpregnert, VPI-et, med epoksyharpiks. VPI garanterer kvaliteten på vin­ dingene ved at den hindrer støv utenfra, samtidig som den gir en ypperlig termisk og elektrisk beskyttelse av isolasjonen.

Avstandene som danner luftkanaler mel­ lom spolene, gjør at spoleendene kan få en svært effektiv avkjøling.

b) Rotoren Rotorvindingen består av rektangulære kobberstaver som kan være lagt i en ettlags eller flerlags vinding. Rotorviklingen er også VPI-et. Isolasjonsmaterialet for stator- og rotorvindingene er motstands­ dyktig mot høye temperaturer. Dermed har vi en rikelig dimensjonert klasse Fisolasjon. Rotoren er konstruert for å motstå vibra­ sjoner som er forårsaket av drivmotoren og av de kreftene vi får ved 120 % av merkehastigheten.

Rotorer for lavspente og høyspente syn­ krongeneratorer som drives av dieselmaskiner, og som skal brukes om bord i skip, har nesten alltid utpregede poler. Genera­ torer med en sylindrisk rotor brukes til andre formål. Figur 5.3 viser en rotor med utpregede poler, en diodebro som er plas­ sert på rotoren, og en magnetiseringsgenerator.

Figur 5.2 Stator med spoler

Ettersom den komplett viklede statoren har både spole og avstivninger som er VPI-et i ett trinn, er vindingene mekanisk sterke. Det eliminerer spolevibrasjoner i sporene og deformasjon av spoleendene ved en kortslutning.

84

5.2 Konstruksjon

Figur 5.3 Rotor med utpregede poler, diodebro plassert på rotoren og magnetiseringsgenerator

Vi bruker forskjellige metoder til å feste de utpregede polene på rotoren til akselen eller rotorsenteret. Rotoren er avbalansert i samsvar med ISO 1940-1973 klasse C 6.3.

c) Kjøling Generatorene blir kjølt med en akselmontert eller en svinghjulmontert vifte. Som standard blir kjøleluften dratt inn gjen­ nom luftfiltre og blåst ut til omgivelsene.

d) Lagre Lagrene er enten hylse- eller antifriksjonslagre.

Figur 5.4 Hylselager av den delte typen

Antifriksjonslagre er standard grissmurte kule- eller rullelagre med sjokkpulsmålemellomstykker. For at driften skal være sikker, er alle lagerhusene isolert. Dieselendelageret er jordet til generatorendestykket for å beskytte kraftkildelageret.

e) Tilkoplinger I synkrongeneratorer er statorkoplingsledningene ført til en IP 55-koplingsboks som er montert på siden av generatoren.

Hylselagrene er av den delte typen. De er sfærisk plassert for å gjøre det enkelt å montere og vedlikeholde dem. Lagrene er utstyrt med tynnveggede foringer som er tilpasset en drift med olje med høy tempe­ ratur. Det tillater at lagrene kan koples til smøreoljesystemet for en tungoljemaskin.

I tolagergeneratorer er dieselendelageret konstruert for å ta opp aksiale krefter som blir laget av girkoplingen mellom genera­ toren og kraftkilden eller av rotorvekten ved krengende installasjoner. Hvert hylselager er utstyrt med et kapillært termometer og/eller en Pt 100 temperaturdetektor for å sikre sikker drift ved varierende belastninger.

Figur 5.5 I synkrongeneratorene fra ABB Strømberg er statorklemmene ført til en IP 55 klemmeboks

Dersom det kreves, er nullkoplingene i statoren ført til et nullpunkt i koplingsboksen, enten for å tilkople eksterne

Maritime elektriske

anlegg

85

kabler eller for å tilkople vernende strømtransformatorer.

I alle generatorene er tilkoplingene for magnetisering og kontrollutstyr plassert i egne koplingsbokser på siden av generato­ ren.

f) Kapslingsgrader En standard generatorkonstruksjon har kapslingsgraden IP 23, som betyr at den er beskyttet mot inntrengning av fremmedle­ gemer med en diameter på 12 mm eller mer og mot skadelige effekter ved ren­ nende vann.

mer blir detaljert gjennomgått i et senere avsnitt.) Når de utpregede polene forsy­ nes med likestrøm, er hver annen pol nordpol, N, og hver annen pol sørpol, S. Figur 5.6 viser en prinsippskisse for en trefaset synkrongenerator med tilførsel av likestrøm til de roterende magnetpolene og uttak for vekselstrøm fra ankeret i stat­ oren. Tilførselen til de roterende magnet­ polene er for enkelhets skyld vist over sleperinger. Sleperinger var vanlig før, men brukes ikke så mye i dag.

Dersom en høyere beskyttelsesgrad er nødvendig, må generatoren utstyres med en luftkanal som kan monteres til en lufttil-vann-varmeveksler, som er montert på generatoren. Kapslingsgraden er IP 44, som betyr at den er beskyttet mot inn­ trengning av fremmedlegemer med en diameter på 1 mm eller mer og mot skade­ lige effekter ved sprutende vann.

Kapslingsgraden IP 54 kan også være aktuell. Ex-generatorer brukes vanligvis ikke.

5.3 Virkemåte Som vi så i forrige avsnitt, er en synkronmaskin i prinsippet bygd opp av en ytre stillestående del, statoren, og en indre roterende del, rotoren. Statoren bærer den egentlige vekselstrømsviklingen, statorviklingen. Som nevnt består denne viklin­ gen av isolerte kobberledere som er plas­ sert i aksielle spor på innsiden av statoren og er seriekoplet ved enden av statoren. Når vi plasserer vekselstrømsviklingen, ankerviklingen, på statoren, får vi et større viklingsrom, slik at maskinen kan utføres og isoleres for høyere spenninger. Dessuten kan den forholdsvis store vek­ selstrømmen tas ut over faste uttak.

Rotoren, polhjulet, har i skipsgeneratorer utpregede poler som bærer magnetviklingen. Viklingen mates med likestrøm med lav spenning som er produsert av genera­ toren selv over en magnetiseringsgenerator og en diodebro. (Magnetiseringssyste-

86

5.3 Virkemåte

Figur 5.6 3- fase, 2- polet synkrongenerator som forsynes med likestrøm til de roterende magnetpolene

Det magnetfeltet som blir laget av de likestrømmatede magnetpolene, er fast bun­ det til magnethjulet og slutter seg over luftgapet, rotorjernet og statorjernet, slik figur 5.7 viser. Når magnethjulet roterer, skjærer derfor magnetfeltet de aksielle statorlederne og induserer en spenning i dem. Ettersom vi vet at magnethjulet har veks­ lende nord- og sørpoler, blir hver statorleder vekselvis utsatt for et N-felt og et Sfelt. Det gjør at den induserte spenningen

regelmessig veksler retning og dermed er en vekselspenning.

mellom klemmene på statorviklingen, må da være lik den induserte spenningen i maskinen. Ved belastning er den induserte spennin­ gen og klemmespenningen forskjellig, som vi skal se senere.

Dermed er effektivverdien av den indu­ serte spenningen gitt av dette uttrykket: Em = 4,44 • f • N • $ 4,44 - maskinkonstant Em - den induserte spenningen i volt pr. fase (V/f) f - frekvensen i hertz (Hz) N - det effektive vindingstallet pr. fase 4> - luftgapsfluksen (den maksimale fluk­ sen som går gjennom en sløyfe) i weber (Wb) Figur 5.7 4- polet synkrongenerator med sitt magnetfelt

c) Kopling og effekt

a) Vinkelhastighet og frekvens

Statorviklingen til en synkrongenerator kan koples enten i stjerne (Y) eller i tre­ kant (D) (D = delta), slik figur 5.8 viser. Den vanligste koplingen er stjerne.

Polhjulet går med en konstant vinkelhas­ tighet som kan måles i mekaniske (mek) eller elektriske radianer pr. sekund. Sam­ menhengen mellom mekaniske og elek­ triske radianer er denne: w = Minek-P

p = antall polpar Når polhjulet på figur 5.7 har forflyttet seg en poldeling T , gjennomløper vekselspenningen en halv periode. En polpardeling 2t tilsvarer altså en hel periode. Dermed blir frekvensen på den induserte vekselspenningen

U1[

V1T W1|

L1

L2

L3

a) Stjerne U = Uf ■ 73

b) Trekant U = U,

l = l,

I = lt • 73

Figur 5.8 Statorviklingens koplinger

f=

(Hz)

f - frekvensen på vekselspenningen i hertz (Hz) p - antall polpar på magnethjulet n - omdreiningshastigheten til maskinen i r/min

Linjeeffektene i stjerne og i trekant er like og kan beregnes etter disse formlene:

S = 73 • U ■ I P = 73 • U • I • COS Em ved kapasitiv last Vinkelen mellom Em og U kaller vi polhjulsvinkelen p . Det er stillingen til pol­ hjulet ved belastning og i tomgang i for­ hold til drivfeltet.

Figur 5.17 Viserdiagram ved ren ohmsk last

Synkronreaktansen til en generator, Xd, er etter figur 5.15 gitt av

xd = xi + xa Som det går fram av figur 5.15, har en syn­ krongenerator også en synkronresistans, Rd. Men ettersom Xd » Rd, har Rd bare en eksperimentell betydning, og vi kan der­ for se helt bort fra den. Det gir da det for­ enklede ekvivalentskjemaet som er vist på figur 5.16.

90

5.6 Ekvivalentskjema

Figur 5.18 Viserdiagram ved noe induktiv last

7(3811 + 87, 5 • 10 ■ 0, 6)2 + (87, 5-10-0, 8)2

=4392 V 4392 • 25 3811 = 28’8 A

Uf d

- Ia • d sincp)2 + (Ia • d coscp)2

Em =

Figur 5.19 Viserdiagram ved noe kapasitiv last

Eksempel 5.1

7(3811 - 87, 5 • 10 • 0, 6)2(87, 5-10-0, 8)2

En stjernekoplet trefaset synkrongenerator med 12 poler har disse merkeverdiene:

=3360 V

SN = 1000 kVA, UN = 6600 V og fN = 60 Hz Synkronreaktansen er 10 Q/f, og tomgangsmagnetiseringsstrømmen er 25 A. Beregn omdreiningstallet til synkrongeneratoren i r/min. b Beregn den induserte spenningen pr. fase og belastningsmagnetiseringen ved merkeverdiene og en effektfaktor på 1,0 (se figur 5.17). c Beregn den induserte spenningen pr. fase og belastningsmagnetiseringen ved merkeverdiene og en effektfaktor på 0,8 induktiv (se figur 5.18). d Beregn den induserte spenningen pr. fase og belastningsmagnetiseringen ved merkeverdiene og en effektfaktor på 0,8 kapasitiv (se figur 5.19).

a

Em • 7n0

m —

[7y

3360 ■ 25 3811 =22,0 A

- Maksimal effekt Dersom en synkronmaskin går med en konstant magnetisering, dvs. at Em er kon­ stant, fører en forandring i effekten som skyldes at vi for eksempel gir drivmotoren mer diesel, til at polhjulsvinkelen 3 for­ andres. Vi får maksimal effekt når pol­ hjulsvinkelen 3 = 90°. En høyere belast­ ning fører til at maskinen blir ustabil og faller ut av synkronisme.

På figur 5.20 er det stabile området for generator- og motordrift merket av. Ved generatordrift ligger Em foran Uf, dvs. at 3 er positiv. Ved motordrift ligger Em etter Uf, dvs. at 3 er negativ.

Løsning eksempel 5.1: a

f -60 60-60 n = ~p~ = 5 = 600 r/min

,

T

b

SN 1000000 ttn - 73 ii. = 6600 AAnn ■ v3 n ~ 87,5 A a= u

Em =Ju2 f + (Ia-d)2 = 6600-1-

7 5_

2 _3g10V

V 73 /

c

coscp = 0,8 < cp = 36,9° sin

5,5, og kabelen kan tole dei termiske påkjenningane mykje lenger enn utkoplingstida for effektbrytaren.

Ein trefasa asynkronmotor med merkeverdiane 440 V, 60 Hz og 100 A har ein framforkopla Compact-effektbrytar og blir for­ synt over ein RFOU 0,6/1 kV-kabel, sjå figur 9.35. RFOU - kabelen dimensjoneres til 3 • 35 mm2.

Figur 9.35 Asynkronmotor med ein framforkopla Compact-effektbrytar og med forsyning over ein RFOU 0,6/1 kV-kabel

a

b

Framfor kabelen vel vi å bruke ein NS 250 N-effektbrytar med ein momentan kortslutningsstraum på 35 kA. Finn dei termiske påkjenningane for NS 250 N på figur 9.34, og rekn ut om kabelen toler desse påkjenningane når I21 for kabelen er 24 • 106 A2S. Kor lang tid kan kabelen tole dei ter­ miske påkjenningane i b? Når du sam­ anliknar dette resultatet med tida i momentanutløysingskurva på figur 9.36, kva slags konklusjonen trekkjer du da?

Løysing eksempel 9.2: a

b

Termiske påkjenningar for NS 250 N er etter figur 9.34 I2 st = 7,5 • 105 A2s. Som vi ser, er 24 • 106 » 7,5 • 105 slik at kabelen ikkje har noko problem med å tole desse påkjenningane. Den tida som kabelen i b) kan tole på­ kjenningane:

24 • 106 fRFOU-t Ik )~ 35QQQ2 = 19,6 ms f♦ t

2

3 4

6

10

20 30 40 60

100

200

-4-------------------------------------------- kAeff ---------------------------------------------- ►

Figur 9.36 Momentan utkoplingstid for NS-effektbrytarar

- Bidrag frå asynkronmotorar til kortslutningsstraumen Når vi får ei kortslutning i eit anlegg, yter asynkronmotorar eit bidrag til stasjonære og transiente kortslutningsstraumar. Der­ som vi skal avgrense dei største kortslutningsstraumane, må vi derfor ta med dette bidraget. IEC 363-standarden går detaljert inn på dette forholdet.

9.19 Definisjon av selektivitet Vi har selektivitet mellom seriekopla overstraumsvern og kortslutningsvern dersom ein overstraum eller ei kortslut­ ning som kjem av ein feil eller ei overbe­ lastning, fører til at berre det overstraumsvernet eller kortslutningsvernet som ligg nærast feilstaden eller den delen av installasjonen der overbelastninga eller kortslutninga kjem, blir utkopla.

Selektiv utkopling er og behandla i FEAM § 1615 og § 1665.

Maritime elektriske anlegg

221

Dei fleste forbruksapparata har meir ver­ neutstyr enn vernet for den utgåande kur­ sen for apparatet. Startapparat for elek­ triske motorar har ofte ein innebygd separat sikring eller eit anna verneorgan mot kortslutning i startapparatet. Dessu­ tan har det eit termisk vern for motoren gjennom eit bimetallrelé i startapparatet eller temperaturfølarar (termistorar) i vindingane i motoren som i sin tur påverkar startapparatet. Vi kan få til selektivitet på tre måtar: a

b c

ved å ha ulike straumnivå for å kople ut dei ulike utløysingsorgana ved å tidsforseinke utløysarorgana ein kombinasjon av a og b

Alt brytarutstyr har til formål å verne forbruksapparat, kabelanlegg, brytarutstyr, generatorar, motorar osv. mot termisk og dynamisk skade.

- Selektivitet mellom seriekopla smeltesikringar Seriekopla sikringar er selektive dersom utløysingskurvene deira ikkje rører ved kvarandre ved overbelastning eller ved små kortslutningsstraumar. Figur 9.37 viser ein gL/gG høgeffektsikring på 200 A i serie med ein gL/gl D03smeltesikring på 100 A. Figur 9.38 viser karakteristikken for gL/gG 2-sikringane, og figur 9.39 viser karakteristikken for gL/ gl D-sikringane. Når vi skal sjå på selekti­ vitet mellom to sikringar, må vi ta omsyn til ei viss lysbogetid. Ho set vi vanlegvis til 5-10 ms. Tavle "B"

Forbruker

Tavle "A"

gL/gG 2 200 A

gUg1 D03 100 A

Utløserforhold 1,6:1 dvs full selektivitet innenfor dette forholdet innenfor de rammer som karakteristikkenen gir

Figur 9.37 Selektivitet mellom seriekopla smel­ tesikringar

222

9.19 Definisjon

av selektivitet

Driftsklassar

gL/gG

utløysarstraum

Figur 9.38 Utløysingskarakteristikk for gL/gG høgeffektsikringar

Maritime elektriske anlegg

223

Figur 9.39 Utløysingskarakteristikk for gL/gl D-sikringar

Vi skal no ta for oss eit eksempel der vi ser på selektiviteten mellom sikringane på figur 9.37.

b

Eksempel 9.3

c

Vi ser med ein gong av figurane 9.38 og 9.39 at vi har full selektivitet ved vanleg overbelastning. I dette eksempelet skal vi derfor sjå på nokre tilfelle der vi har ei kortslutning ved forbrukaren på figur 9.37.1 alle eksempla må vi ta omsyn til ei lysbogetid på 10 ms. a

224

Undersøk om det er selektivitet mellom gL/gG 2-sikringar og gL/gl D03-sikringar på figur 9.37 når vi har

9.19 Definisjon

av selektivitet

ein kortslutningsstraum på 1500 A ved forbrukaren. Er det framleis selektivitet dersom kortslutningsstraumen er på 4000 A? Kor stor maksimal kortslutnings­ straum gjev full selektivitet?

Løysing eksempel 9.3: a

Frå utløysingskarakteristikkane på fi­ gurane 9.38 og 9.39 får vi: gL/gG 2-sikring: ts = 600 ms gL/gl D03-sikring: ts = 40 ms Vi ser her at vi har god selektivitet sjølv om vi tek omsyn til lysbogetida på 10 ms.

b

c

Frå utløysingskarakteristikkane på fi­ gurane 9.38 og 9.39 får vi: gL/gG 2-sikring: ts = 12 ms gL/gl D03-sikring: ts - 1,8 ms Vi ser av b) at det er full selektivitet mellom gL/gG 2- og gL/gl D03-sikringane innanfor dei rammene som er gjevne i datablada på figur 9.38 og figur 9.39.

Når vi vurderer selektivitet, bør vi vere merksame på at sikringane kan vere forvarma. I så fall får dei kortare smeltetid.

Nokre sikringsfabrikantar lagar selektivitetstabellar i tillegg til kurver. Dei kan ofte vere meir nøyaktige. Som ein konklusjon på dette avsnittet kan vi seie at vi får selektivitet mellom seriekopla sikringar når smeltetida og lysbogetida for den sikringen som skal bryte, er mindre enn smeltetida for dei sikringane som ikkje skal reagere. Vi må altså vur­ dere straum-tidskarakteristikkane for dei ulike sikringane, alt etter dei forholda vi kan få ved overbelastning eller kortslut­ ning.

9.20 Selektivitet mellom sikringar, høgeffektsikringar og automatsikringar Figurane 9.40, 9.41, 9.42 og 9.43 viser ved kva slags forhold vi normalt får selektivi­ tet. Tavle “B” Tavle "A"

Forbrukar

Høgeffektsikring

Høgeffektsikring

Figur 9.40 Selektivitet mellom to høgeffektsikringar

Tavle "B"

Tavle "A"

Forbrukar

F1 Smeltesikring

Automatsikring

Figur 9.48 Full selektivitet mellom ein auto­ matsikring i serie med ein smeltesikring

Tavle “B"

Tavle "A" F1

Forbrukar

Automatsikring Automatsikring

Figur 9.49 Full selektivitet mellom to automat­ sikringar i serie

9.21 Selektivitet mellom effektbrytarar Ein effektbrytar har normalt både eit overbelastningsvern og eit uforseinka kortslut­ ningsvern. Dessutan kan somme brytarar vere utstyrte med eit tidsforseinka kort­ slutningsvern. Dei ulike funksjonane til ein brytar med alle verna har desse nemningane etter IEC 157-1: a-utløysar: straumavhengig langtidsforseinka utløysar (bimetallrelé)

n-utløysar: straumavhengig uforseinka utløysar (momentan kortslutningsutløysar) z-utløysar: straumavhengig forseinka utløysar (tidsforseinka kortslutningsutløysar)

Etter IEC 157-1 må toleransen for n- og zutløysarar vere minst ± 20 % av den aktiviseringsstraumen som er oppgjeven.

Tavle "B" Tavle "A"

Forbrukar

Smeltesikring Smeltesikring

Figur 9.41 Full selektivitet mellom to smeltesikringar i serie

Maritime elektriske

anlegg

225

Figur 9.44 viser ein krins med to effekt­ brytarar i serie i eit mindre skipsanlegg.

No skal vi på figur 9.46 vise utløysings­ kurvene for dei seriekopla effektbrytarane 2 og 1 på figur 9.44. Vi har alt vist sekvensskjemaet på figur 9.45, som viser full selektivitet. Dermed viser utløysings­ kurvene på figur 9.46 god avstand og altså full selektivitet.

Figur 9.44 Effektbrytar med a-, n- og z-utløysa­ rar i serie med ein effektbrytar med a- og n-utløysarar

Vi kan uttrykkje selektiviteten i krinsen på figur 9.44 med eit sekvensskjema, slik figur 9.45 viser.

Figur 9.46 Utløysingskurver som viser full se­ lektivitet mellom effektbrytarane 2 og 1 på fi­ gur 9.43

ta - Akti viseringstid ty - Tidsinnstilling te - Eigentid t, - Lysbogetid t0 - Brytartid tg - Samla brytartid

Figur 9.45 Sekvensskjema for selektivitet mel­ lom effektbrytarane 2 og 1

Når vi vurderer selektivitet, skal vi vere merksame på dette:

Utløysingskurvene må ikkje skjere eller røre ved kvarandre dersom vi krev absolutt selektivitet. - Der vi bruker termiske overstraumsrelé, a-utløysarar, gjeld utløysingskur­ vene for varm tilstand, fordi dei ikkje blir påverka av den belastningstilstanden som har vore. Utløysingskarakteristikken må derfor veljast slik at han for eksempel er eigna for ein drifts­ varm motor. - Datablada viser vanlegvis middelkurvene. Vi må derfor ta omsyn til spreiekurva. -

226

9.21 Selektivitet

mellom effektbrytarar

Dersom kortslutningsstraumar gjer at vi får låg motstand i tilkoplingskablane der vi har effektbrytarar, er selektivitet mogleg berre når dei effektbrytarane som er kopla framfor, er utstyrte med ein zutløysar. Med ein z-utløysar blir den effektbrytaren som er kopla framfor, for­ seinka mekanisk eller elektronisk så lenge at den effektbrytaren som kjem etter, heilt sikkert har brote kortslutningsstraumen.

- Innstilling av a-, n- og z-utløysarar Vi har i dette avsnittet ført inn a-, n- og zutløysarar i samsvar med IEC 157-1.1 avsnitt 9.12 presenterte vi nokre typiske elektroniske utløysingseiningar for Compact-effektbrytarar frå Merlin Gerin. For ikkje å skape forvirring vil vi her saman­ likne a-, n- og z-utløysarar med den elek­ troniske utløysingseininga STR 35 GE for Compact C 801- til C 1251-effektbrytarar som vi gjekk gjennom i avsnitt 9.12 c. Ein a-utløysar er som nemnt ein straumavhengig langtidsforseinka utløysar. Han kan samanliknast direkte med (1) ter­ skel for langtidsvern på figur 9.27 b.

Ein n-utløysar er som nemnt ein strau­ mavhengig uforseinka utløysar. Vi kan samanlikne han direkte med (5) terskel for momentant vern på figur 9.27 b. Ein z-utløysar er som nemnt ein strau­ mavhengig forseinka utløysar. Vi kan samanlikne han direkte med (3) terskel for korttidsvern på figur 9.27 b.

Vi skal no ta i bruk desse opplysningane når vi ser på ein C 801 N-effektbrytar med elektronisk utløysingseining STR 35 GE. Før vi går i gang med eksempelet, skal vi ta eit par definisjonar: In - maksimal merkestraum, dvs. den maksimale driftsstraumen som effektbry­ tar toler

Ir - innstilt merkestraum, dvs. den drifts­ straumen som ei fordeling skal ha

Eksempel 9.4 Ein kurs til ei trefasa 440 V, 60 Hz forde­ lingstavle er sikra med ein C 801 N-effekt­ brytar med elektronisk utløysingseining STR 35 GE, sjå utløysingskarakteristikken på figur 9.47.

a

b

c

a-utløysaren (1) på figur 9.26 er inn­ stilt på Ir = 0,8 x 0,9 x 800 = 576 A. Finn ut frå utløysingskarakteristikken på figur 9.47 langtidsoverlastutløysingstida for denne effektbrytaren. z-utløysaren (3) på figur 9.26 har ei korttidskortslutningsutløysing på Im = 10 x Ir = 10 x 576 = 5760 A. Finn korttidskortslutningsutløysingstida for denne effektbrytaren. n-utløysaren (5) på figur 9.26 har ei momentan kortslutningsutløysing på Ik = 15 x In = 15 x 800 = 12 000 A. Finn den momentane kortslutningsutløysingstida for denne effektbrytaren.

Figur 9.47 Utløysingskarakteristikk for C 801 til C 1251-effektbrytarar med STR 35 GE

Løysing eksempel 9.4: a

b

c

Vi går ut frå ei langtidsutløysing ved 1,5 x Ir. Det gjev etter utløysingskarak­ teristikken på figur 9.47 12 sekund. Ved 10 x Ir får vi etter figur 9.47 60350 millisekund. Ved 15 x In får vi etter figur 9.47 0—30 millisekund.

NB! Ver merksam på at lysbogetida ligg på 5-10 millisekund.

9.22 Diskrimineringseller selektivitetstabellar Vi kan bestemme selektiviteten betre når fabrikanten har laga diskriminerings- eller selektivitetstabellar.

- Diskrimineringstabellar og korleis vi bruker dei Figur 9.48 a viser ei forsyning over to effektbrytarar i serie, og figur 9.48 b viser to effektbrytarar i serie som blir følgde av ein motorkontrollkrins. Kombinasjonar som gjev total diskriminering, er i selektivitetstabell 9.4 merkte med T (total). Der­ som det er snakk om berre delvis diskri­ minering, syner selektivitetstabellane den

Maritime

elektriske anlegg

227

maksimale feilstraumen som fører til dis­ kriminering. Straum som er høgare enn dei som for eksempel er gjevne i tabell 9.4, kan føre til at effektbrytarane løyser ut samtidig.

Vi har valt å halde på dei engelske nem­ ningane «upstream» og «downstream».

«Upstream» - første effektbrytar, skal ikkje bryte «Downstream» - andre effektbrytar, skal bryte ved feil ute i anlegget

"Upstream"- komponent

r~' Trippeeining

J

"Downstream"- komponent

Trippeeining a Diskriminering mellom to effektbrytarar

Upstream»- komponent

«Downstream»- komponent

b Diskriminering mellom effektbrytarar og motorvern

Figur 9.48 To alternativ for selektivitetsgransking som kan overførast til tabellform

228

9.22 Diskriminerings-

eller selektivitetstabellar

I figur 9.49 skal vi sjå på selektiviteten mellom Masterpact-effektbrytarar og Compact NS 100- til NS 630-effektbry­ tarar. Det er effektbrytarar som er omhandla i dette kapittelet.

upstream: Masterpact downstream: Compact NS100 to 630 UPSTREAM

DOWNSTREAM

rating (A) settinq Ir NS100N 40 STR22SE 100 NS100H/L 40 STR22SE 100 NS160N 40 STR22SE 100 160 NS160H/L 40 STR22SE 100 160 NS250N 4100 STR22SE 160 250 NS250H/L PV

Lasta sin del av trykket p2 er da

Her er As stempelarealet og Ar ringarealet til stempelet.

Dermed er systemtrykket p2 som må til for å senke lasta

280

12.8 Ventilar

som vi bruker i hydrauliske system

pi =

F Ar

Eksempel 12.1 Vi har eit hydraulisk system for å senke ei last, slik figur 12.36 a viser. I systemet er desse verdiane gjevne:

As = 20 mm2, Ar = 10 mm2, F = 1500 N og n = 10.

Rekn ut det trykket vi treng for å opne ventilen når lasta skal senkast.

Løysing eksempel 12.1: Lasta sin del av trykket:

pi =

F A £ lr

20 (150 - 15) = 67,5 bar For å unngå for høgt effektforbruk når vi senkar lasta, kan vi la trykket som fører til at sylinderstempelet rører seg, styre

balanseventilen bg. Det er vist på figur 12.36 c. Opningstrykket på ventilen kan da vere sett til for eksempel 15 bar, og same kor stor lasta er, opnar ikkje ventilen før systemtrykket kjem over 15 bar. I ein roterande hydraulisk motor gjev tettespalter god volumetrisk verkegrad under rotasjonen. Men ved stillstand krev eit ytre lastmoment at arbeidskammera på trykksida over tid må kunne stå fulle av olje under trykk. Ettersom vi ikkje kan unngå lekkasje her, må vi ha ei bremseinnretning. Som eit eksempel viser figur 12.37 eit forenkla hydraulisk skjema for ein vinsj. Når retningsventilen er i senterstilling, sørgjer ei kraftig fjør for at bremsa er på, slik at vinsjtrommelen likevel kan stø under ei last som er i ro. Når vinsjen skal heve eller senke lasta, systemtrykket sikrar at bremsa er av. Med ein balanseventil senkar vi lasta på ein kontrollert måte.

Figur 12.37 Forenkla skjema for ein hydraulisk vinsj. Ein balanseventil tek til å fungere når lasta blir senka.

- Rekkjefølgjeventilar Mange bruksmåtar krev at ulike funksjo­ nar kjem i ei bestemt rekkjefølgje alt etter trykket, eller at delar av eit system blir avlasta ved eit bestemt trykk. 1 fleire til­

felle kan vi løyse slike oppgåver hydrau­ lisk med sekvensventilar og avlastingsventilar.

Maritime elektriske

anlegg

281

•

Sekvensventilar

Prinsippet for den måten ein sekvensventil verkar på, er det same som for trykkavgrensingsventilen. Men utporten til ein sekvensventil er bunden til delar av syste­ met der vi kan vente høge trykk. På sym­ bola for dei sekvensventilane som er viste på figur 12.38, kan vi altså ikkje drenere fjørkammera på innstillingssida internt til utporten B, men må knyte dei til eit eige tankløp.

• Avlastingsventilar Vi bruker avlastingsventilen til å leie oljestraumen frå ei eller fleire pumper til tan­ ken når trykket éin stad i den hydrauliske krinsen kjem opp på eit visst nivå. Det gjer vi for å spare effekt i den delen av arbeidssyklusen der oljestraumen frå pumpa ikkje trengst. Vi hindrar samstun­ des at oljen blir oppvarma dersom volum­ straumen frå pumpa vert tvinga til å pas­ sere sikringsventilen. Figur 12.40 viser symbolet for to utgåver av vanlege avlas­ tingsventilar.

Figur 12.38 To typar sekvensventilar

Figur 12.39 viser enkel sekvensstyring. La oss gå ut frå at sekvensventilen er innstilt på 50 bar. Sjølv om begge elektromagnetane M1 og M3 får tilført straum, kjem alltid sylinder 1 først i gang og møter ei last som svarer til eit trykk på 50 bar, før sylinder 2 kjem i gang. Same i kva retning vi ønskjer å køyre sylinder 2, må systemtrykket vere minst 50 bar før han blir bunden saman med pumpa.

Figur 12.39 Eit eksempel på bruk av ein se­ kvensventil

282

12.8 Ventilar

som vi bruker i hydrauliske system

Figur 12.40 To typar vanlege avlastingsventilar

Avlastingsventilar har tre portar, ein innport A som er tilslutta trykkleidningen frå pumpa, ein utport T som leier direkte til tanken, og ein port X der eit eksternt trykksignal kan komme inn.

Figur 12.41 viser typisk bruk av avla­ stingsventilen. Pumpestasjonen er bygd opp av ei høgtrykkspumpe med liten volumstraum (pumpe 1), og ei lågtrykkspumpe med stor volumstraum (pumpe 2). Begge pumpene leverer olje til ein 4/3-retningsventil så lenge systemtrykket i punkt 1 ikkje kjem over 20 bar. Når tryk­ ket i punkt 1 blir større enn 20 bar, opnar avlastingsventilen seg, det vil seie at han avlastar pumpe 2. Pumpe 1 held fram med å halde trykket oppe (det kan sjølv­ sagt auke bg, alt etter den lasta som sylin­ deren møter), fordi ho er skild frå pumpe 2 med ein tilbakeslagsventil. Sikringsven­ tilen avgrensar i dette dømet maksimaltrykket til 100 bar.

modulerer oljestraumen slik at trykket ikkje blir større enn eit bestemt utløpstrykk.

Ventilen på figur 12.42 b verkar på den same måten, men utløpstrykket styrer her sleiden ved hjelp av ein kjegleventil som vi kan stille inn.

Figur 12.43 a og b viser to måtar å bruke trykkreduseringsventilar på slik at sylin­ der 2 berre opererer med avgrensa trykk når rørsla går mot høgre. Som eit eksem­ pel har vi brukt eit innstillingstrykk på 75 bar. Figur 12.41 Krins med høgtrykkspumpe og lågtrykkspumpe regulert med ein avlastingsventil

Ventilen på figur 12.43 a er styrt eksternt. Sylinder 1

- Trykkreduseringsventil Trykkreduseringsventilar bruker vi til å operere delar av eit anlegg under eit bestemt og lågare trykknivå enn det som elles er tilgjengeleg. Trykkreduseringsventilen er ein såkalla open ventil, noko som går fram av sym­ bola på side 12.42.

a Direkteverkande

b Totrins

Figur 12.42 To typar trykkreduseringsventilar

Ventilen på figur 12.42 a er open så lenge utløpstrykket p2 er mindre enn det venti­ len er innstilt på. Når utløpstrykket stig til eit nivå der det blir generert ei kraft på sleiden som er større enn fjørkrafta, går sleiden oppover og avgrensar eller blok­ kerer utløpet, slik at utløpstrykket ikkje kjem over ventilinnstillinga. Utporten er bunden til den delen av anlegget der ven­ tilen skal avgrense maksimumstrykket.

Som regel har innporten det meste av tida eit høgare trykk enn det som ventilen er innstilt for. Vi kan da seie at ventilen ved å bruke utløpstrykket som styretrykk

Figur 12.43 To eksempel på bruk av ein trykkreduseringsven til

d) Volumstraumsventilar Komponentar som fyrst og fremst regule­ rer storleiken på volumstraumen, kallar vi volumstraumsventilar. Slike ventilar bru­ ker vi når vi har behov for

Maritime elektriske anlegg

283

- å regulere farten til sylindrar og mot­ orar - å avgrense effekten som blir tilført ein del av systemet (både trykket og volumstraumen må da avgrensast) - å greine av og regulere volumstraumen til ulike funksjonar eller delar av sys­ temet

______ _

Q --

Strupeventil

Pa




EMC-standardene er delt opp i tre grupper Grunnstandard Disse standarder er fenomenorienterte. De beskriver oppbyggingen av de påkrevde prøvemetoder og måleprosedyrer.

Produkter som krever CE-merking etter EMC-direktivet skal merkes som vist i figur B.2 fra og med 1996.

CC Figur B.2 EF-overensstenunelsemerke

Generisk standard Disse standardene er omgivelsesorienterte. De skjelner mellom boligområder, kontorområder, lett industri, framstillingsindustri og spesialanvendelser.

Produktstandard Disse standardene vedrører de spesifikke krav fra gitte produktfamilier med hensyn til måleprosedyre og vurdering. Presise prøvenivåer og grenseverdier er fastlagt. Disse standardene har prioritet framfor de generiske standardene og befinner seg på et høyere nivå enn dem.

CE-merking Hvis en elektrisk eller elektronisk enhet er i samsvar med den europeiske lovgivingen, skal dette forevises og bevises for myndighetene på et gitt tidspunkt. Det skjer i form av den såkalte EF -overensstemmelsesmerkingen og CE-merkingen. EF-overensstemmelseserklæringen utste­ des som verifikasjon for en serie enheter, mens CE-merket plasseres på selve enhe­ ten, emballasjen og bruksanvisningen (driftsveiledningen). CE-merket skal ses på som et offisielt symbol, rettet til rele­ vante europeiske myndigheter, og bekref­ ter at gjeldende regler er overholdt.

384

EMC -STANDARDENE

ER DELT OPP I TRE GRUPPER

Utstyr som kommer fra land utenfor Europa og som dekkes av EMC-direktivet, skal også være utstyrt med overensstemmelseserklæring og CE-merket. Hvis et elektrisk apparat arbeider i spen­ ningsområdet ffa 50-1000 V AC-spenning eller mellom 75 og 1500 V DC-spenning, skal lavspenningsdirektivet også overhol­ des. Dette direktivet som skal ha vært overholdt siden 1997, vedrører farer som kan oppstå ved elektriske produksjonsan­ legg for mennesker, husdyr eller gjenstan­ der. I Norge er dette ivaretatt av Produktog Elektrisitetstilsynets forskrifter.

Støyspredningsveier Emisjon (støyspredning) er det elektro­ magnetiske energi som kommer fra et apparat, støykilden. Immunitet (støymotstand) er et apparats motstand overfor elektromagnetisk støy.

Støyen som kommer fra for eksempel en frekvensomformer , er nettilbakevirkning i det lavfrekvente området. Dessuten spres det også støy i det høyfre­ kvente området (10 kHz - GHz). Dette er strålingsbåret støy som spres gjennom luf­ ten.

Litteraturliste Hydraulikk og pneumatikk av Roar Kristensen og Bjørn Tennung, Yrkesopplæ­ ring ans Elektriske anlegg, industrielle installasjo­ ner av Audkjell Aksdal, Yrkesopplæ­ ring ans Automatiserte anlegg av Ellef Wahlstrøm, Yrkesopplæring ans Elektriske maritime installasjoner og anlegg av Alf Kristiansen, Yrkesopplæ­ ring ans Maritime elektriske anlegg, drift av skip og flyterigger av Øyvind Husø, Yrkes­ opplæring ans Værd at vide om frekvensomformeren av Danfoss A/S

Stikkord A aktiv last 143 aktive ledere 15 alarm 320 alkalisk tørrelement 234 Anker 64 ankerfelt 66 ankerspel 293 Ankerstrøm 73 ankertverrfelt 88 apparatovervåking 170 arbeidsluft 267 Armering 52 asynkrongenerator 12, 136 Asynkronmaskin 109 asynkronmaskin 135 asynkronmotor 23, 27, 28, 109 atmosfæretrykk 288 automatisk start 321 automatisk stopp 321 autotransformatorstart 116 autotransformatorstarter 25 avlastingsventil 277, 281, 282 B balanseventil 279, 281 batterimodul 201 belastningskarakteristikk 89 Belastningsmoment 117 Belastningstap 93 beskyttelsesarter 133 beteningsgang 175 bimetaller 119 Blandet kopling 102 Brannbestandighet 52 Brannresistent kabel 52 bremsebelegg 307 bremsende moment 124 brokopling 148 byggeform 130 C celle 245 chopper 155

D dahlanderkoplingen 122 dampturbin 11 Datablad 226 demping 267 dieselelektrisk framdriftsmaskineri 16

dieselmotor 327 dieselmotordrift 10 differensialtransformator 56 dimensjonering av jordforbindelser 53 diode 143 direkteomformer 144 direktestart av kortslutningsmotor 115 direkteventilasjonsvifter 364 diskriminering 227 dreieretningsvender 27 droslane 189 E effektbrytar 196 Effektbryter 49 effektenhet 29 eksoskjele 11 ekspansjonsventil 368 ekstern fordelingstavle 182 ekvivalentskjema 90 elektrohydraulisk vinsj 294 energiforsyning 14 Enfasemotor 125 enfasetasynkronmotor 125 enlinjeskjema 20 F faseforskyvning 126 Fasemerking 52 faseskiljarar 205 fjernkontroll 327 fleirtrinnssentrifugalpumpe 328 fleirtrinnssentrifugalpumper 328 forbrukarfelt 176 fordelingsanlegg 13 fortøyingsvinsj 293 frekvensomformer 155, 168 friløpsdiode 151 føresegnene 255 G gammakontroll 29 gassturbin 10 generator 10, 11 generatoranlegg 175 Generatorfelt 79 generatorfelt 176 H hastighetsregulator 153 hastighetsregulering 77

Maritime elektriske

anlegg

387

hjelpepol 66 hjelpevikling 126 Hovedtavla 17 hovudtavla 175 hydraulikk 267 hydraulisk vektstong 272 hydraulisk vinsj 309 hydraulisk væske 272 høyspenningsfordelingsanlegg 17

I impedans 218 impedansstarter 27 impulsbrytar 182 induktiv inngang 146 indusert spenning 68 inn- og utkoplingstid 25 inngangsspenning 155 instrumentluft 267 Isolasjonsmateriale 51 isolasjonsnivå 58 Isolasjonsresistans 55

J jordfeilmåling 59 K Kabel 49 kapasitiv inngang 146 kapslingsart 136 kapslingsgrad 45 kjølesystemet 134 Kjøling 85 klasseselskap 140 klemmespenning 68 kommutering 144 kompensasjonsvikling 67 kompoundmotor 76 kompressor 327, 333, 367 kondensar 367 kondensatorstørrelse 127 kondenser 158 kontinuerlig drift 130 Kontrollmodul 28 kortslutning 216 kortslutningsmotor 116 kortslutningsstraum 198 korttidsdrift 130 korttidskortslutningsvern 211, 213 kraftkjelde 175 kranutstyr 308 kvilespenning 238 L ladetilstanden 237 Lagre 85 landtilkopling 14 langtidsoverlastvern 211, 213

388

lanternekontroll 253 last-fartsdiagram 301 lastmoment 167 LC-filter 155 ledning 49 likeretter 143 likestrømsfordeling 63 Likestrømsgenerator 78 likestrømsmaskiner 63 likestrømsmellomkrets 154 likestrømsmotor 78 likestrømsomformer 144 likestrømssystem 14 litiumelement 234 luftkjølar 368 lukkeutløysing 203 lyddempar 363 Lys kopling 102 lysbogeskjermdeksel 204

M magnetiseringsstrøm 71 Magnetiseringssystem 94 Magnetiseringstap 93 Magnetreguleringskarakteristikk 89 manøverlanterne 256 medmagnetiserende virkning 88 mekanisk forrigling 28 mellomkretsen 155 merkespenning 12 middelverdien 151 mikroprosessor 29 momentant kortslutnings vern 213 Momentforhold 74, 93 momentkurve 156 motmagnetiserende virkning 88 motorkontrollkrins 227 motormoment 117 motorstartarfelt 176 Mørk kopling 102 N naudgenerator 189 naudgeneratoranlegg 175 naudstraumsgenerator 249 navigasjonslanterne 256 nikkel-kadmiumcelle 239 Nøytralleder 53

O omdreiningstall 10 opne reservoar 287 overbelastningsvern 119 overlastalarm 30 overmodulasjon 164 overstraumsvern 312

p PAM-koplingen 122 parallellvikling 65 passiv last 143 pendelmoment 161 pneumatikk 267 polhjulet 86 polomkopler 38 positiv pumpe 273 primærelement 234 proporsjonal retningsventil 276 pulsbreddemodulering 163 pulstallet 144 pumpe 327 pumpeaggregat 309 R reaktiv effekt 14 regenerativ bremsing 157 remanent 68 Remanent felt 93 reserveaggregat 189 retningsventil 274, 275 rigg 308 rotor 110 Rotoren 84 rotorstrøm 113 rotorvikling 110

S sekundærbatteri 235 sekvensstyring 282 sekvensventil 277, 281, 282 selektivitetstabell 227 Selvslokkende kabel 52 separatorplate 236 seriekopla sikring 222 serievikling 65 servopumpa 296 servoventil 272, 276 Shuntmotor 74 signallanterne 256, 258 sikkerhetsspenning 60 sikring 48 sinuskurve 160 sjokklading 243 skipskabel 50 Skipsklassifikasjonsselskap 44 skipstavle 177 skruepumpe 330 slagvolum 367 sleperingsmotor 117 sløkkjekammer 195 smøring 128 smørjeoljepumpe 331 speed droop 103 spenningsberegning 152 spenningsutløysing 203

Spesifikasjon 56 spesifikkvekt 237 spjeld 364 startarmodul 180 startmoment 117 startventil 270 Statoren 84 statoren 110 stengde reservoar 287 stjerne-trekantvender 24 stoppkommando 34 strupeventil 284 strømkildeomformer 166 strømregulator 153 strømretter 302 styremaskin 311, 312 styringsutrusting 269 sylinder 267 synkrongenerator 11, 12, 83, 347 Synkronisering 102 synkroniseringsfelt 176 synkroniseringslampe 179 Synkronmaskin 83 synkronoskop 103, 179 systemspenning 9 T tannhjulspumpe 330 termisk 220 termisk feilsignal 30 termisk relé 37 tidsforsinkelse 25 tilbakeslagsventil 273 tilkoplingsportane 268 tohastighetsmotor 121 tolederisolertefordelingsanlegg 80 tomgangskarakteristikk 69 Tomgangstap 93 tovegstrykkregulator 271 transduktorregulering 300 transient 219 transient overmoment 29 transistor 143 trefasede likeretterkoplinger 149 trefaset asynkronmotor 78 trommelanker 64 trossetrykk 295 tryggingsluke 204 trykkavgrensingsventil 277 trykkreduseringsventil 283 turbintankskip 11 tverrmagnetiserende virkning 88 tyristor 143 tyristorer 29 tyristorstyring 302 tørrelement 233 tåkesmørjingsapparat 267

Maritime

elektriske anlegg

389

u Utløsegrenser 58 uttaksfrekvens 159 V vasstransduser 338 vekselretter 143, 155 vekselstraumsmagnet 275 vekselstrømskontroll 144 vekselstrømsomformer 144, 154 vendepol 66 ventil 268 ventilasjonsvifte 361 ventilsleiden 275 ventilsmøring 129 vern 48 vernegrad 198 viftehus 361 viklingsrom 86 Virkningsgrad 93 virkningsgrad 10 volumstraumsregulator 285, 286 volumstraumsventil 283 vribare propeller 11

W Ward-Leonard-kopling 77 Ward-Leonard-prinsippet 299

Y ytre belastningsstrøm 71 ytre karakteristikk 89 0 økte varmetap 161

390