Lars E. CMIT 2014-03-12 Hur många ledare behövs i vårt elsystem? För att överföra en fas nätspänning behövs egentligen bara 2 ledare
1-fas o 3-fas koppling För enfassystem har man vanligtvis 1 fasledare, en nolledare samt en skyddsledare. För trefassystem har man vanligtvis 3 fasledare, en nolledare samt en skyddsledare.
Tre FAS
Trefasmotor Mycket enkel konstruktion tack vare ett roterande magnetfält.
Växelström i vårt elnät med frekvensen 50 Hz Varför har nätet frekvensen 50 Hz? Det är ju en frekvens där människans nervsystem och hjärtat är mycket känsligt. Industrihistoriska orsaker! Vårt lands elnät byggdes upp under början av 1900talet. Vid 1900 talets början var det svårt att konstruera elmotorer för högre frekvenser än ca 15Hz därför ville industrin ha en låg nätfrekvens. Vid elektrifieringen av samhället för att få ljus i hemmen var 50Hz en bra kompromiss, det är den lägsta frekvens som är tillräcklig hög för att det mänskliga ögat inte ska se att lampor blinkar.
Vad är farligt för en människa? Inte farligt att komma i kontakt med spänningsförande föremål i en punkt. Om två punkter av kroppen får kontakt med olika spänningar uppstår en ström genom kroppen, enligt Ohms lag. Allra bäst är att allt är isolerat så att man inte kan få kontakt med något som är elektriskt ledande. Många saker i våra lokaler är på något sätt avsiktligt eller oavsiktligt elektriskt anslutna till någon elektrisk potential eller jord. Exempelvis vattenrör, armaturer, diskbänkar m.m. Även möbler med metallstomme kan direkt eller kapacitivt ha viss koppling till omgivning och jord.
Hur ström kan ledas till en människa? Galvaniskt kopplad ström genom ledande material och Kapacitivt kopplad ström genom kapacitanser. En speciell fara med växelström är det vi kallar läckström. Läckström uppkommer lätt genom att växelström kan ledas kapacitivt även utan galvanisk ledare och även genom isolerande material. Då 50Hz är frekvensen i vårt elnät och en farlig frekvens för hjärta o nerver i kroppen så är det främst läckström vid frekvensen 50Hz som vi behöver ha säkerhetsåtgärder kring.
Ström genom kroppen Eftersom vi lätt och utan avsikt kan ha kontakt med olika saker, så är tanken att genom skyddsjordning tillse att apparathöljen och chassien är spänningsfria. (egentligen samma potential som allt annat i omgivningen) Skyddsjordning av ett apparathölje är inte bara ett skydd mot svåra apparatfel typ kortslutningar utan leder också bort läckström som når höljet.
Säkra elinstallationer I länder med hög teknologisk standard så har man länge strävat efter att göra elinstallationer säkra. Ofta är det för sjukhusinstallationer som de strängaste kraven ställts beträffande personsäkerhet. I Sverige är det oftast skyddsjordade installationer av olika slag som används. Det finns olika lösningar i olika länder och olika sjukhus. En alternativ lösning är att bygga flytande system utan galvanisk koppling till omvärlden. Isolerad Terra Flytande system finns i många sammanhang i form av små batteridrivna system/apparater.
(Skydds) Jordning av apparathöljen För att säkerställa att apparathöljen och chassien inte kunde bli spänningsförande började man på tidigt 1900 tal att koppla apparathöljen till någon jordledare. I början använde man ibland nolledaren också som skyddsjord. Eftersom det vid enfassystem alltid går ström i nolledaren och ofta även i trefassystem så uppstår ett spänningsfall som gör att nolledaren inte har spänningen noll volt utan en spänning som beror på ström och resistans i nolledaren. Man upptäckte så småningom att det inte gav önskat skydd. Någon gång (när?) kom man på att använda en särskild skyddsledare som ska skydda vid felfall och leda bort felströmmar. Det är vad vi idag benämner 5-ledar system.
Kompromisser av 5-ledare I bostadshus som byggs idag gör man en förenklad variant av 5-ledarsystem med separat skyddsledare från proppskåpet. Före proppskåpet är det oftast 4-ledare. En praktisk ekonomisk kompromiss. På sjukhus är skyddsledaren en separat ledare från sista transformatorstationen. Man kan räkna med och begära att det inom varje avdelning skall vara samma potential på alla skyddsjordsanslutningar (mycket nära 0V) Kan vara lämpligt att kontrollera ibland!
5 ledarsystem från 70talet. Redan 1939 börjar det komma elföreskrifter som beskriver lösningar med 5-ledarsystem. Det skulle ju fungera bra med 4-ledarsysten (att ha nolledaren också som skyddsjord) om skyddsledaren haft resistansen 0 ohm (supraledare). Eftersom detta inte är möjligt så blev lösningen en extra ledare som bara har funktionen som skyddsledare. Detta blir då ett 5-ledarsystem. Sjukhus i Sverige är föregångare med 5 ledarsystem från 70 talet och framåt.
Testning av skyddsledare Även om det inte normalt går ström i skyddsledaren är det ett normalt förfarande att MTA tekniker testar skyddsledaren, i apparater och anslutningar, med upp till 25A strömstyrka. Detta för att skyddsledaren vid fel skall klara att leda bort den största felström som kan uppstå i en utrustning avsäkrad med 10A i nätuttaget. Där man ytterligare vill öka säkerheten kompletteras elsystemet med jordfelsbrytare eller jordfelsindikering.
Säkrings-karaktäristik
IEC-terminologi Den internationella standarden IEC 60364 skiljer mellan tre familjer av jordningsarrangemang, som använder tvåbokstavskoder TN, TT, och IT. Den första bokstaven indikerar förbindelse mellan jord och elförsörjningsutrustning (generator eller transformator): T : Direkt förbindelse av en punkt till jord (Latin: terra); I : Ingen punkt är ansluten till jord (isolerad), förutom via högimpedans. Den andra bokstaven indikerar anslutning mellan jord och den elektriska enheten som tar emot elenergi: T : Direkt förbindelse med jord, oberoende av någon annan jordförbindelse i försörjningssystemet; N : Förbindelse till jord via försörjningsnätverket.
S = Separat jordning TN-S jordning
Kombinerad och separat jordning TN-C-S jordning
IT jordning Viktigt med isolationsbevakningsmätare
Komponenter för elektriskt flytande konstruktioner
Exempel på EKG insamlingsdosa Innehåller analoga mätförstärkare AD omvandlare och galvanisk isolation.