Prinsipper for valg av automatsikringer og kabeldimensjoner for et automasjonsskap.  Aktuelle problemstillinger å ta med i betrakning:
Generelt om regelverket.
Valg av kabeldimmensjoner og automatsikringer bestemmes ut i fra NEK 400 som er utgitt med hjemmel i FEL - Forskrift for elektriske lavspenningsanlegg. Det som kanskje kan være litt forvirrende, når vi slår opp i, eller leser i NEK 400, det er at de opplysningene som vi har bruk for er fordelt på flere forskjellige kapittler i NEK 400. For eksempel så er automatsikringen en enkelt komponent med en dobbelt funksjon, kortslutningsvern og overbelastningsvern. I NEK 400 så står kravene til disse funksjonene beskrevet i to helt forskjellige kapittler. NOTE: Innholdet i denne beskrivelsen er ellers kun å betrakte som å være av orienterende art og om generelle prinsipper. Ved dimmensjonering av virkelige elektriske anlegg og automasjonsskap, så må man bruke og legge til grunn NEK 400 og/eller andre relevante normer. Man kan forhåpentligvis bruke denne websiden til å oppnå fortåelse for visse grunnleggende prinsipper, men ikke til å dimmensjonere virkelige elektriske anlegg. 1. Valg av automatsikringer. Automatsikringen må være slik valgt at den gir utkopling ved en vedvarende last som er større en automat- sikringens merkestrøm. Dette kaller vi for automatsikringens overbelastningsfunksjon. (På grunn av at auto- matsikringens overbelastningsfunksjon arbeider ut i fra et termisk prinsipp, så vil det eksakte utkoplingspunktet kunne variere med omgivelsestemperaturen. Karakterestikk for B og C automat. For en styrestrømskrets (og for et forholdsvis lite automasjonsskap) så kan det ofte være aktuelt å velge middels rakske automatsikringer av typen B4 eller B6, det vil si med merkestrøm 4 eller 6 ampere. Styrestrømskretsen har ikke til oppgave å overføre elektrisk effekt. Styrestrømskretsens oppgave er kun å ivareta visse logiske funksjoner og å overføre styringssignaler. Derfor så blir effektomsetningen i denne kretsen nokså liten, og størelsen på automatsikringene blir også forholdsvis små. Hovedstrømskretsen vil være dimensjonert ut i fra dens oppgave som er å overføre elektrisk energi. For hovedstrømskretsen så vil valget av type automatsikring og og merkestrømmen avhenge av belastningstypen og størrelsen på belastningen. Ved en ren resistiv last, for eksempel et varmeelement så vil det ofte være aktuelt å bruke en middels hurtig automatsikring, for eksempel av type B. Hvis det der i mot dreier seg om en automatsikring i en krets med forholdvis stor startstrøm, for eksempel i forbindelse med driften av en elektrisk motor som trekker en del mekanisk last, så vil det være aktuelt å bruke en automatsikring av type C. Sikringens merkestrøm, for hovedstrømskretsen, må regnes ut, ut i fra belastningens størrelse. Se beregningseksempler. Automatsikringen skal slippe gjennom det som er en vedvarende belastining innenfor sikringens merkestrøm. Dersom det oppstår en vedvarende belastning som er vesentlig større enn merke- strømmen, så skal sikringen kople ut innen en viss tid. Denne funksjonen kaller man sikringens overbelastningsfunksjon. Dersom det oppstår en kortslutning i kretsen så skal automatsikringen kople ut umiddelbart. Dette kaller man automatsikringens funksjon som kortslutningsvern. En annen viktig egenskap ved automatsikringen, det er at den faktisk har utløsningsevne i forhold til den største kortslutningsstrømmen som kan oppstå i kretsen. Det må ikke være slik at hvis kortslutnings- strømmen går over en viss grense, som faktisk kan oppstå i kretsen, så brenner vernet fast, slik at det ikke er i stand til å bryte strømkretsen. Det må tilsvarende også finnes en sikkerhet for at automatsikringen vil løse ut også for den minste kortslutningsstrømmen som kan oppstå i kretsen, for eksempel ved kortslutning i enden av en krets med forholdvis lange ledere med forholdsvis liten tvernittsdimmensjon. 2. Valg av kabeldimmensjon med hensyn til kortslutningsevne (minste kortslutningsstrøm i kretsen). Ved en eventuell kortslutning, så vil den belastningen som oppstår avhenge av summen av den resistansen som er i alle de seriekoplede kabellengdene som inngår i kretsen. Hvis kablingen i hovedstrømskretsen inneholder lange kabelstrekk, for eksempel fram til en elektromotor, og kablene har et lite tverrsnittsareal, så kan den situasjon teoretisk oppstå, at en kortslutning ute ved motoren gir en kortslutningsstrøm som ikke er stor nok til at vernet (automatsikringen) ikke utløser så hurtig som den skal. Den energimengden som slipper gjennom automatsikringen før utkopling skjer vil være proporsjonal (vil øke med) strømstyrken og med tiden det tar før utkopling skjer. Dersom det skjer en for langsom utkolping ved en kortslutning, fordi kortslutningsstrømmen ikke blir tilstrekkelig stor nok, så vil det kunne oppstå store skader på ledningsnett og på elektriske komponenter, fordi den gjennomsluppede energimengden blir for stor. Det er derfor vikrig at den minste kortslutningsstrømmen som kan oppstå i elektrisk en krets er tilstrekkelig stor nok, for å sikre at det faktisk sikrer en hurtig nok utkopling. I denne sammenheng, og ut i fra en sikkerhetsmessig og teknisk vurdering, så kan kabeldimmensjonen bare bli for liten, den kan ikke bli for stor. Andre hensyn, for eksempel økonomiske og estetiske hensyn kan på den annen side tale for at kabeldimensjonen ikke velges grovere enn nødvendig. 3. Valg av kabeldimmensjon med hensyn til kabelens stømføringsevne. Rent sikkerhetsmessig så vil det være viktig at kabelen ikke kan bli overbelastet i forhold til den største belastningen som den kan bli utsatt for. Hva denne største beslastningen som kabelen kan bli usatt for, ved vedvarende kontinuerlig belastning, det vil avhenge av automatsikringens type og merkestrøm. Her må det være en sammenheng, slik at kabelens praktiske strømføringsevne er større eller lik den strømmen som som det aktuelle vernet (automatsikringen) kan slippe gjennom. I styrestrømskretsen så vil vi ofte ha en automatsikring av type B4 eller B6, dvs en middels hurtig automat- sikring, med merkestrøm på 4 eller 6 ampere. I de tabellene som står i NEK 400, så er det kun oppgitt strømføringsevnen til kabler på 1,5 mm2 og vidre oppover, da dette er minimumsdimensjonen for kabler som er benyttet for energioverføring i hovedstrøms- kretsen. I følge NEK 400 så er minimumsdimmensjonen for kabler som inngår i hovedstrømskretsen 1,5 mm2. Minimumsdimensjonen for kabler som inngår i en styrestrømskrets er imidlertid satt så lavt som til 0,5 mm2. (Ofte så brukes imidlertid en noe grovere dimensjon enn dette.) Utenom selve tabellene for strømføringsevner, som altså starter på 1,5 mm2 så står det også opplyst de regneformlene som man bruker til å regne ut disse tabellene. Med utgangspunkt i disse beregningsformlene så finner man at en kabel på 0,75 mm2 i tverrsnittsareal normalt skal klare en belastning på godt mer enn 6 ampere. Ved bruk av en 4 A eller en 6 A automatsikring (B4 eller B6) i styrestrømskretsen, og ved korte kabelstrekk, og med rimelig god kjøling, så skal det vanligvis gå bra å velge en kabeldimmensjon for styrestrømskretsen på 0,75 mm2, 1,0 mm2, eller 1,5 mm2, i styre- strømskretsen. (Ved eventuell tvil, så bør man gå opp i dimmensjon.) Hvis man vil ha en brukbar sikkerhetsmargin innenfor en styrestrømskrets, så kan man for eksempel å kombinere en 4 A styrestrømssikring (B4) med 0,75 mm2 eller 1,0 mm2, og en 6 A automatsikring (B6) med 1,0 eller 1,5 mm2 kabling. Når det gjelder kabeldimmensjonen i hovedstrømskretsen, så vil det også måtte finnes den samme sammenheng mellom automatsikringens størrelse og dimensjonene til de kablene som bærer den elektriske lasten. Her vil det være en sammenheng, slik at bleastningens størrelse i ampere bestemmer hva slags automat- sikring som kan velges. Når man så har valgt automatsikringen, så må man velge en kabeltype og en kabeldimmensjon som har en tilstrekkelig stor nok strømføringsevne i forhold til de omgivelser som kabelen skal ligge i. (Hvis kabelen ligger i bunt med flere andre kabler, hvis omgivelsestempraturen er høy, og/eller hvis kjølingen er dårlig, så går strømføringsevenen til kabelen ned. Dette står detaljert beskrevet i NEK 400.) Her vil det langt på vei være mulig å hente de riktige eller veiledende verdiene for den aktuelle strømføringsevne ut av de tabellene som finnes i nek 400. Den eksakte strømføringsevne til en kabel vil ikke være en konstant størrelse, men den vil avhenge av flere faktorer, slik som type av isolasjonsmateriale, forlegningsmåte, omgivelsestemperatur og den praktiske muligheten for varmeavgang og kjøling av kabelen. NEK 400 inneholder detaljerte bestemmelser som tar høyde for alle de faktorene som inngår i dimensjoneringen. Som "tommelfingerregel" så kan man si at man har en rimelig god sikkerhetsmessig margin, hvis man dimmensjonerer slik, for kabling, inne i et automasjonsskap (korte strekk og forholdsvis god kjøling):
Når det gjelder kravene til dimensjonering av beskyttelsesledere og utjevningsforbindelser, så står dette Her er et enkelt eksempel på hvordan man bergener spenningsfallet i en kobberkabel for en resistiv belastning i en en eller tofase kabel. Her er noen litt mer avanserte beregningseksempler og litt utduping av deler av teorien. |
Elektroteknikk >