Exempel 1 Val av area med hänsyn till belastningsström då överlastskydd kan utelämnas En 3-fas elpatron med märkeffekten 15 kw ska matas med en kabel som dels är förlagd ensam under tak, dels ensam på vägg. Omgivningstemperaturen beräknas inte överstiga 30 ºC. Vilken minsta kabelarea kan accepteras? Den dimensionerande belastningsströmmen, I B ; I B B = 21,7 A 15000 B I B = = 21,7A 400 3 En elpatron kan anses vara en belastning som är under sådan kontroll att skadlig överbelastning är begränsad till ett minimum, varvid överlastskydd kan utelämnas. Kabeln måste dock förses med ett överströmsskydd som skyddar vid kortslutning. Belastningsförmåga I detta fall ska ledarnas strömvärde vara minst lika med belastningsströmmen, det vill säga I B B Iz Installationsmetod enligt tabell 52-3 Förläggning på vägg: Typnummer 20 ger förläggningssätt C Förläggning under tak: Typnummer 21 ger Förläggningssätt C, men med beaktande av att kabel under tak har särskild omräkningsfaktor, se tabell A.52-17, fall 3. Enligt tabell A.52-17 blir förläggning mot tak dimensionerande med omräkningsfaktorn 0,95. blir då lika med 21,7 = 22,8A 0,95 Om kabel med PVC-isolerade kopparledare väljs, får ledartemperaturen inte överstiga 70 ºC. Enligt tabell A.52-4 och förläggningssätt C har en kabel med tre belastade ledare och arean 2,5 mm 2 ett strömvärde på 24 A. Exempel på kabel som kan accepteras är EKK 5G2,5 mm 2. Om kabelns strömvärde ska anges i dokumentationen blir detta lika med 24 x 0,95 = 22,8 A; I z = 22,8 A Överströmsskydd Överströmsskyddet behöver i detta fall endast skydda mot kortslutningsström. Med hänsyn till belastningsströmmen 21,7 A, måste överströmsskyddet ha en märkström som är minst lika med 21,7 A. Minsta standardiserade överströmsskydd blir i detta fall 25 A. För detta exempel förutsätts att den lägsta kortslutningsströmmen är fastställd till 400 A. Per definition uppkommer kortslutningsström vid fel mellan spänningsförande ledare. Om denna gruppledning saknar neutralledare, gäller den fastställda strömmen felfallet fas till fas. Längsta frånkopplingstid vid kortslutning blir då enligt punkt 434.5.1: 2 2 2 2 k S 115 2,5 t som i vårt fall blir = 0,5s 2 2 I 400 Om säkringen med märkströmmen 25 A automatiskt löser inom 0,5 sekunder för en ström av 400 A kan den anses utgöra kortslutningsskydd för lägsta kortslutningsström. Det kan även vara nödvändigt att beräkna skyddsledarens area i förhållande till felströmmen enligt punkt 543.1.1 när de spänningsförande ledarna är skyddade enligt punkt 434.5.2. Om kortslutningsström och felström är okända kan som alternativ den maximala ledningslängden bestämmas enligt SS 424 14 06. Om förimpedansen är 300 mω blir den maximala ledningslängden 75 m för att säkringen ska utgöra kortslutningsskydd.
Om överströmsskyddet även ska utgöra skydd mot elchock, ska reglerna för skydd genom automatisk frånkoppling av matning i 413.1 beaktas. Det bör påpekas att felströmmen kan vara betydligt lägre än den ovan angivna kortslutningsströmmen. Felströmmen måste vara minst lika med den ström som säkerställer automatisk funktion av överströmskyddet inom en tid som inte leder till att personfara uppkommer vid samtidig beröring av åtkomliga ledande delar. Det bör även kontrolleras att spänningsfallet från servissäkringen till elpatronen inte överstiger 4 % av den nominella spänningen. Exempel 2 Val av area med hänsyn till skydd mot överlastström Tvåpoliga uttag med märkströmmen 16 A ska skyddas mot överström med ett överströmsskydd med märkströmmen 16 A. Matande kabel ska dels förläggas på stege, 400 mm bred, dels ensam på vägg. För båda fallen antas att omgivningstemperaturen inte överstigar 30 ºC. Vilken minsta area kan accepteras om smältsäkring respektive dvärgbrytare används som överströmsskydd? Skydd mot överlastström Uttag kan inte anses vara en belastningstyp som är under sådan kontroll att skydd mot överlastström kan utelämnas, varför villkoren i 433, Skydd mot överlastströmmar, ska vara uppfyllt. B 1) I B In I z i vårt fall 16 16 I z Det vill säga strömvärdet måste vara minst 16 A. Men erforderligt strömvärde kan komma att påverkas av överlastskyddets gränsbrytström enligt andra villkoret: 2) I 2 1,45 x I z Smältsäkring som överlastskydd Gränsbrytströmmen för smältsäkringar, I 2, får, för märkströmmar 13 A eller större, enligt produktstandarden SS-EN 60269-3 inte överstiga 1,6 x märkströmmen. Gränsbrytströmmen för en 16 A säkring är då lika med 1,6 x 16 = 25,6 A. För att erhålla minsta erforderliga strömvärde om 16 A säkring ska utgöra överlastskydd måste I z lösas ur andra villkoret. I 2 25,6 I z i vårt fall I z = 17, 7A 1,45 1,45 Strömvärdet måste således vara minst lika med 17,7 A för att säkringen ska utgöra överlastskydd. Dvärgbrytare som överlastskydd. Gränsutlösningsströmmen för en dvärgbrytare, I 2 får enligt produktstandarden SS-EN 60898 inte överstiga 1,45 gånger märkströmmen. Det andra villkoret kan då skrivas som 1,45 x I n 1,45 x I z eller I n I z Det vill säga dvärgbrytarens märkström får vara lika med men inte större än ledarens strömvärde. I detta fall ska strömvärdet vara minst 16 A. Det andra villkoret i 433.1 är också uppfyllt om man väljer minsta strömvärde ur tabellerna 1 och 2 i SS 424 14 24. Dessa tabeller är beräknade enligt samma villkor som ovan.
Installationsmetoder enligt tabell 52-3: På vägg; typnummer 20, förläggningssätt C På stege, typnummer 34, förläggningssätt E eller F (E = flerledarkabel, F = enledarkabel) Föreslagen kabeltyp: flerledarkabel med PVC-isolerade kopparledare, typ EKK. Tabell A.52-1 För två belastade ledare gäller: C-förläggning: Strömvärde tab A.52-2 kol 6 Ingen omräkningsfaktor är aktuell. E-förläggning: Strömvärde tab A.52-10 Omräkningsfaktor för anhopning tab A.52-17 fall 5 Med hänsyn till typen av installationskabel och den relativt breda stegen, kan man i detta fall välja omräkningsfaktor lika med då det sannolikt kommer att förläggas minst 8 kablar tätt förlagt på stegen. De i tabellerna angivna strömvärdena för C- respektive E-förläggning skiljer sig åt varför man inte kan säga att det förläggningssätt som ger lägsta omräkningsfaktor blir dimensionerande. Smältsäkring som överströmsskydd C-förläggning (tabell A.52-2 kol 6) I z 17,7 A. Minsta area för förläggningssätt C är 1,5 mm 2. E-förläggning (tabell A.52-10 kol 2) 17,7 I z = 22, 7A I z måste var minst lika med 22,7 A. Minsta area för förläggningssätt E är 2,5 mm2. Vald area med smältsäkring 16 A som överströmsskydd: EKK 2,5 mm 2. Dvärgbrytare som överströmsskydd C-förläggning (tabell A.52-2 kol 6) I z 16 A. Minsta area för förläggningssätt C är 1,5 mm 2. E-förläggning (tabell A.52-10 kol 2) 16 I z = 20, 5A Iz måste var minst lika med 20,5 A. Minsta area för förläggningssätt E är 1,5 mm2. Vald area med dvärgbrytare 16 A som överströmsskydd: EKK 1,5 mm 2. Om aktuellt strömvärde, I z ska anges i dokumentationen: EKK 1,5 mm 2, I z =17,2 A (22 x ) EKK 2,5 mm 2, I z = 23,4 A (30 x )
Exempel 3 Motorgrupp En motor med märkeffekten 15 kw och märkströmmen 30 A ska direktstartas. Kabeln till motorn ska dels förläggas på stege i ett lager med många likvärdiga kablar, dels i skyddsrör på vägg med två rör klamrade tätt tillsammans. Vald kabeltyp bör vara EKKJ/FKKJ. Installationsmetod enligt tabell 52-3 I skyddsrör på vägg, typ nr. 5 vilket ger förläggningssätt B2. På stege, typ nr. 34 vilket ger förläggningssätt E Skydd mot överlastström. Motorn måste i detta fall förses med ett motorskydd. En motorskyddsbrytare eller bimetallutlösare för skydd av motorer har sådan karakteristik att den också kan skydda kabeln. En motorskyddsbrytares gränsutlösningsström, I 2, för skydd mot överlastström får inte vara större än 1,2 gånger inställt värde på utlösaren. För att kabeln ska vara skyddad mot överlastström ska följande villkor hämtade ur 433.1 vara uppfyllda: 1) I B B In I z 2) I 2 1,45 x I z Det första villkoret innebär att belastningsströmmen som kan antas lika med motorns märkström, inte får överstiga motorskyddets inställda värde (I n ) som i sin tur inte får överstiga ledarens strömvärde. I vårt fall 1) 30 30 I z (A) Det vill säga strömvärdet måste vara minst 30 A. Det andra villkoret kan skrivas som 1,2 x I n 1,45 x I z Då faktorn för erhållande av överlastskyddets utlösningsström är mindre än 1,45 blir det första villkoret dimensionerande. Det vill säga strömvärdet för kabeln får inte vara mindre än det inställda värdet på motorskyddet. I detta fall ska strömvärdet vara minst 30 A. Omräkningsfaktorer med hänsyn till anhopning B2-förläggning: Omräkningsfaktor för anhopning tab A.52-17 fall 1 Två rör ger omräkningsfaktor lika med 0,8 E-förläggning: Omräkningsfaktor för anhopning tab A.52-17 fall 5 alternativt tab 20 Med hänsyn till typen av installationskabel och den relativt breda stegen, kan man i detta fall välja omräkningsfaktor lika med då det sannolikt kommer att förläggas minst 8 kablar tätt förlagt på stegen. För B2-förläggning: 30 I z = 37, 5A 0,8 Iz för B2-förläggning måste var minst lika med 37,5 A. Area kan hämtas ur tabell A.52-4 kol 5. Minsta area: 10 mm 2. För E-förläggning: 30 I z = 38, 5A Iz för E-förläggning måste var minst lika med 38,5 A. Area kan hämtas ur tabell A.52-10 kol 2. Minsta area: 6 mm 2. Dimensionerande förläggningssätt blir E-förläggning och minsta area lika med 10 mm 2.
Skydd vid kortslutning Kabeln måste förses med ett överströmsskydd som skyddar vid kortslutning. Antingen har motorskyddsbrytaren inbyggt kortslutningsskydd eller så ska kabeln förses med ett separat kortslutningsskydd. Vid val av kortslutningsskydd måste beaktas att kortslutningsskyddet måste lösa i händelse av ett fel men inte lösa av den normala startströmmen. Startström I detta fall antas startströmmen till 7 gånger motorns märkström och starttiden beräknas understiga 3 sekunder. I start = 7 x 30 lika med 210 A Detta innebär att valt kortslutningsskydd inte får lösa ut inom 3 sekunder för en ström av 210 A. För att motverka säkringsåldring vid upprepade starter bör motorns högsta startström uppgå till max 80 % av smältvärdet för aktuell starttid. Minsta smältvärde: gl/gg 2 63 A, gl 80 100 A. Märkström Rated current (A) 100 210 I smältvärde = = 263A 80 Smälttider / Melting time (s) 0,02 0,05 0,06 0,08 0,1 0,2 0,35 0,4 0,5 0,8 1 3 5 10 20 50 Kortslutningsström / Short-circuit current (A) 2 16 11,6 11 10,3 9,7 8,3 7,5 7,4 7,1 6,7 6,5 5,9 5,6 5,3 5,1 4,9 4 29,7 22 21 19,2 18,1 15 13, 13,4 12,8 11,8 11,5 10 9,7 9,5 9,3 9,1 6 52 37,5 35,6 32 30 24 21,5 21 19,7 18,1 17,4 15 14,3 13,4 13 12,3 10 103 84 80 76 73 64 57 55 53 47 45 35 32 29 27 25 16 179 142 136 126 120 104 91 89 85 76 72 55,5 51 45 42 38 20 226 178 168 158 151 133 119 116 112 101 96 74 68 60 54 48 25 320 253 237 225 215 185 164 160 153 138 131 98 87 77 70 62 32 429 335 321 300 286 247 217 212 203 184 176 132 117 100 90 80 35 500 389 367 344 325 280 247 239 229 206 197 150 131 113 101 87 40 577 443 420 393 372 320 281 274 260 232 220 165 145 125 111 96 50 746 587 564 527 500 429 380 369 355 317 300 223 195 166 145 125 63 944 760 726 684 650 570 501 491 467 418 400 297 260 222 192 166 80 1175 964 940 900 865 769 695 675 647 590 562 435 383 324 285 237 100 1596 1250 1197 1127 1081 946 834 822 785 712 684 527 468 406 358 304 Tabellen visar säkringarnas smältvärde i förhållandet tid/märkström Minsta säkring som har ett smältvärde lika med eller större än 263 A vid 3 sekunder är säkringen med märkström 63 A. Minsta säkring som kortslutningsskydd blir 63 A. Vid en förimpedans av 200 mω får kabellängden inte överstiga 85 m för att en säkring med märkström 63 A ska utgöra kortslutningsskydd (SS 424 14 06, tabell 3). 85 m gäller vid en frånkopplingstid av 5 sekunder. Skydd mot indirekt beröring Om motorn ingår i handhållen eller flyttbar elmateriel av klass 1 får de längsta frånkopplingstiderna i tabell 41 A inte överskridas vid jordfel. Om säkringen ska utgöra skydd mot indirekt beröring och frånkopplingstiden inte får överstiga 0,4 sekunder blir längsta ledningslängd 43 m. (SS 424 14 06, tabell 9)