Innehåll. 2 Kort om läromedlet. 3 Allmänna elnätet 4 Neutralpunkten. 30 Frekvensomformare. 16 Elmotorer. 39 Elsäkerhet.

Transkript

1 Innehåll 2 Kort om läromedlet En grundläggande krets Allmänna elnätet 4 Neutralpunkten 4-ledarsystem 5-ledarsystem 5 Spänningarna hos konsumenten Storleksförhållande huvud- och fasspänning Period och frekvens 6 Polaritet och strömriktning 7 Enfasuttag Trefasuttag Kopplingsdosor 8 Enfasbelastning Tvåfasbelastning 9 Trefasbelastningar Y-koppling D-koppling 10 Testa-dig-själv-1 Testa-dig-själv-2 11 Testa-dig-själv- 12 Koppla-ett-trefasnät 1 Kopplingar i belysningskretsar 14 Belysningsinstallation Testa-dig-själv-4 15 Koppla-själv-belysningsinstallation 16 Elmotorer 17 Asynkronmotorns poltal Asynkronmotorns varvtal Testa-dig-själv-5 18 Statorlindningar Y-kopplad motor D-kopplad motor 19 Kontroll av statorlindningarna ur ska man mäta? Testa-dig-själv-6 20 Asynkronmotorns rotationsriktning Motorns märkskylt 21 Verkningsgrad Startström Motorskydd Säkringar 22 Överlastskydd Nollspänningsskydd Startapparater Montering 2 Direktstart 24 Testa-dig-själv-7 andmanövrerat startdon 25 Kontaktormanövrerat startdon 26 Självhållning Stopp 27 Testa-dig-själv-8 28 Överlastskyddet Nollspänningsskydd Inställning av överlastskydd Funktionsprov 29 Testa-dig-själv-9 Testa-dig-själv-10 Y/D-start 0 Frekvensomformare Motorkoppling med frekvensomriktare Testa-dig-själv-11 1 Enfasdrift av trefas asynkronmotor Rotationsriktning Testa-dig-själv-12 2 Enfas asynkronmotorn Universalmotorn Testa-dig-själv-1 Trefasgeneratorer Trefassystem eller tre enfaskretsar 4 Y-kopplad belastning med nolledare Y-kopplad belastning utan nolledare Addering av strömmarna i nolledaren 5 Spänning och ström i trefasbelastningar Effektutveckling i trefasbelastningar Uppdelning av växelströmseffekt 6 Effektformler för trefasbelastningar Aktiv effekt i induktiv belastning 7 Reaktiv effekt i induktiv belastning 8 Testa-dig själv-14 9 Elsäkerhet Jord 40 Bästa skyddet Skyddsjord 41 Testa-dig-själv-16 Dubbelisolerade elapparater 42 Säkringar 4 Jordfelsbrytare 44 Enkel testutrustning för jordfelsbrytare 45 Klenspänning 45 Lagstiftning Behörighet CE-märkning Elsäkerhetsverket 46 Sammanfattning lik- och 1-fas växelström 58 Facit till Testa-dig-själv

2 Kort om läromedlet Det här läromedlet är avsett att orientera om trefas växelström och det allmänna elnätet. Eftersom trefasteknik bygger på kunskap om likoch enfas växelström, finns det en sammanfattning av såväl lik- som enfas växelström i slutet av boken. Läsaren kan välja att använda sig av sammanfattningen till att testasig-själv, ha den som uppslagsdel eller att hoppa direkt till trefasdelen. Vilket valet än är, så läs nedanstående avsnitt först. En grundläggande krets Det är värt att lägga på minnet att alla elektriska kretsar, både likströms- och växelströmskretsar, alltid består av en spänningskälla med en inre resistans (impedans) och en belastning,. Tänka el innebär till stor del att kunna se den grundläggande kretsen, även om spänningskällan och belastningen varierar i form och egenskaper. Verklig krets Bildlikt ritad Symboliskt ritad Verklig krets Elnätet är spänningskälla Belastningen är strykjärnets elspiral Generator Belastning Symbolisk elritning

3 Allmänna elnätet I det allmänna elnätet är kraftverkens trefasgeneratorer spänningskällor. De producerar tre i tiden förskjutna spänningar som var och en, eller gemensamt, kan driva ström genom belastningar. I kraftstationerna görs en upptransformering av generatorspänningarna. Lägg märke till de höga värdena, 400 kv ( Volt) 10 kv, kv, kv före nätstationerna. Med hög spänning behöver strömmen i ledningarna inte vara så stor. På så sätt blir spänningsförlusterna över ledningarna mindre. I nätstationerna görs en nedtransformering till 400/20 V med trefastransformatorer. Elnätets högspänning är ansluten till primärlindningarna medan sekundärlindningarna står i förbindelse med elkonsumenternas vägguttag via säkringscentraler

4 Neutralpunkten Övergår man från ett bildlikt till ett symboliskt ritsätt och endast ritar sekundärlindningarna, ser man hur de är kopplade till en gemensam neutralpunkt som är förbunden med jord. Neutralpunkten kallas därför ofta för jord. 4-ledarsystem Till en säkringscentral ansluts tre fasledare, L1, L2 och L, samt en PEN-ledare som är gemensam skydds- (Protective Earth) och nolledare (Neutral). I säkringscentralen delas PEN-ledaren i separata skyds- och nolledare då de kopplas till vägguttag, trefaskontakter och andra förbrukningsställen. Neutralskena Nollskruven används för att dela på skydds- och neutralledare vid isolationsprovning av en elanläggning. 5-ledarsystem I femledarsystem utgår separata PE- och N-ledare redan från neutralpunkten. Observera att PE- och N-ledare aldrig får vara gemensam efter säkringscentralen, varken i 4- eller 5-ledarsystem.

5 Elmotorer Elmotorer är maskiner som omvandlar elektrisk energi till mekanisk. Det finns både lik- och växelströmsmotorer och i båda grupperna finns olika typer med speciella driftsegenskaper. Bland växelströmsmaskinerna är trefas asynkronmotorer vanligast. De är mycket driftsäkra och det är lätt att reglera deras varvtal. uvuddelarna i alla elmotorer är en stator och en rotor med tillhörande drivaxel. I en trefas asynkronmotor har statorn tre lindningar som alstrar roterande magnetfält då de ansluts till en trefasspänning. Magnetfältet utövar i sin tur kraftverkan på rotorn så att den och drivaxeln roterar. Asynkronmotorns poltal Det roterande magnetfältet kan bestå av 2, 4, 6, 8 eller flera nord- och sydpoler beroende på hur statorlindningarna förlagts runt statorn. Så här ser de magnetiska fältbilderna för 2-, 4- och 6-poliga maskiner.

6 Statorlindningar Statorlindningarna båda sidor är åtkomliga i motorns anslutningsbox och är märkta som i figuren här under. Genom att bygla motorns anslutningsplint kan statorlindningarna kopplas antingen Y- eller D-kopplade. De kallas så för att de liknar ett Y respektive D i vissa elritningar. Y-kopplad motor Över varje lindning, mellan L1, L2, L och mittpunkten, finns fasspänningarna på 20 V. Mittpunkten kan, men behöver inte, anslutas till neutralpunkten eftersom fasspänningarnas tidsförskjutning gör att det inte flyter någon ström från mittpunkten. D-kopplad motor D-kopplad motor. Över varje lindning finns huvudspänningen på 400 V. är går det inte, ock ska inte anslutas någon N-ledare. Observera att motorlindningarna alltid måste vara avsedda för den spänning som läggs över dem. är är det 400 V.

7 Testa-dig-själv-8 Vad visar multimetrarna om kopplingen är felfri och du tryckt in startknappen strax innan du gör de fyra mätningarna? Skriv svaren i instrumentens displayer. Kom ihåg att kontakterna ritats i opåverkat läge. Du måste själv tänka efter vilka kontakter som påverkas då startknappen trycks in. Rita gärna de nya lägena direkt i schemat.

8 Trefasgeneratorer I alla generatorer utnyttjas det induktionsfenomen som Michel Faraday upptäckte åren I lindningar som omsluter ett magnetiskt flöde som ändrar storlek eller riktning induceras (allstras) en spänning. I modellen av trefasgeneratorn ovan ändras det magnetiska flödet i de tre generatorlindningarna då elektromagneten roterar förbi dem. De tre sinusformade spänningarna som induceras under ett varv är fasförskjutna 120 i förhållande till varandra eftersom lindningarna är anordnade så. Varje lindning är en separat enfasgenerator som kan driva ström genom en belastning. Generatorlindningen har här ersatts med en generatorsymbol. Trefassystem eller tre enfaskretsar I följande ritningar har ett symboliskt ritsätt använts. Först ser vi hur trefasgeneratorn är tre separata enfasgeneratorer kopplade till separata belastningar. Det sneda Y-formade ritsättet illustrerar generatorlindningarnas och fasspänningarnas förförskjutning på 120. Uf I I det allmänna elnätet är belastningarna inte direkt anslutna till generatorlindningarna. Det finns både säkringar, transformatorer och mera, mellan kraftverken och elkonsumenterna.

9 Spänningar och strömmar i trefasbelastningar If If If Fasspänningar U f 20V finns i Y-koppling över fasbelastningarna. I D-kopplad belastning finns ingen fasspänning. uvudspänningar U 400V finns i D-koppling över belastningarna och mellan fasledarna. U Fas- och huvudspänning: U f U Uf uvudströmmarna I flyter i ledarna mellan spänningskällan och belastningen både vid Y- och D-kopplad belastning. Fasströmmarna If flyter i fasbelastningarna i D-kopplade belastningar. I Y-kopplad belastning är I I Fas- och huvudström: I f I f I f I Effektutveckling i trefasbelastningar Formlerna för trefaseffekt uttrycks i huvudspänning och huvudström och ser därigenom märkvärdigare ut än de är. Nedan visas därför härledningen för trefaseffekt i anslutning till Y- kopplade belastningar, men först en uppdatering av vad som menas med växelströmseffekt. Uppdelning av växelströmseffekt Växelströmseffekt är uppdelad i skenbar effekt S, aktiv effekt P och reaktiv effekt Q. Skenbar effekt är spänningen över hela belastningen multiplicerad med strömmen genom belastningen. Aktiv effektutvecklingen är spänningen över den resistiva kretsdelen multiplicerad med strömmen genom denna. Reaktiva effektutvecklingen är spänningen över den reaktiva kretsdelen multiplicerad med strömmen genom denna.

10 Effektformler för trefasbelastning Skenbara effekten i varje fas Inför U U S 1fas Uf I U f S1fas I U U faser Sfas I Sfas I Skenbara effekten i tre faser S fas U I Förklaring förkorta Är fasbelastningarna enbart resistiva finns ingen fasförskjutning mellan spänningen över och strömmen genom belastningen. Då är den skenbara effekten lika med den aktiva effekten. Aktiv effekt i induktiv belastning I UL UR U Uf Kom ihåg: Aktiva effekten i varje fas P 1fas U Inför UR Uf cos P1fas Uf I cos U U Inför Uf P1 fas I cos U U faser P fas I cos Pfas I cos Aktiva effekten i tre faser P fas U I cos R I