28:01:06 Eksempel 4 - 3 fase 3 KW motorlast




Valg av automatsikring og kabeldimensjon for kurs med en 3 KW vekselstrømsmotor som belastning.


NOTE: INHOLDET ER KUN AV ORIENTERENDE ART. WEBSIDEN KAN IKKE BRUKES SOM UNDERLAG
FOR VIRKELIGE INSTALLASJONER.


Et automasjonsskap skal levere spenning og strøm til en elektrisk 3 fase asynkronmotor på 3 KW. Den elektriske
motoren har et forhold mellom aktiv og reaktiv effekt, Cos(ȹ) = 0,87. Det skal trekkes en 20 meter lang kabel fra
automasjonsskapet og frem elketromotoren. Kabelen ligger på en perforert kabelbro sammen med 2 andre
kabler. Ledningsmaterialet i 3 leder kabelen skal være kobber og isolasjonsmaterialet er PVC. Arbeids-
temperaturen der hvor kabelen ligger er på ca 40 Co.





Bestem hva slags vern det vil være aktuelt å bruke, og hva slags dimensjon det vil være aktuelt å bruke for
kabelen. Det er som nevnt 20 meter mellom automasjonsskapet og den elektriske trefase motoren avasynkron
type.



1. Først må vi regne ut belastningsstrømmen.


I b = P / ( U * Sqr(3) * Cos(ȹ) ) = 3000 W / (230 V *  Sqr(3) *  0,87) = 8,66 A  WA



2. Bestemmelse av hva slags automatsikring vi vil bruke.

For elektriske motorer benytter vi som oftest automatsikringer av type C fordi disse har "treghet" nok til å
tåle motorens startstrøm, uten å gi en uønsket utløsning. Vi velger en automatsikring av type C10, dvs
en automatsikring som er middels "treg", og som har en merkestrøm på 10 A.



3. Bestemmelse av riktig kabeldimmensjon med hensyn til strømføringsevne.

I dette tilfellet så finner vi installasjonsmåten i NEK 400 tabell 52C, Nr 31. (Side 181)


Her finner vi angitt refferanseinstallasjonsmåte E eller F, med videre henvisning til tillegg 52A (Side 197) og
tabell 52A-17 No 4 (Side 216).

Vi forsøker først med en kabeldimensjon på 1,5 mm2 kobberleder, som er den minste tillatte eller anbefalte
dimensjon for en hovedstrømskrets i henhold til NEK400. (Tabell 52E, side 191.)

Vi går inn i tabell 52A-10, side 210 og finner en "nominell" strømføringsevne på 18,5 A, før korreksjon for
temperatur og "bundtvis legging" med andre kabler (Gruppereduksjonsfaktor).

I NEK400, punkt 52.A.2.2 (Side 196) så går det fram at tabellene for strømføringsevne er laget slik at de
forutsetter en omgivelsestempratur på 30C. Hvis temperaturen er en annen så må vi korigere ut i fra tabell
52A-14 (Side 214) og tabell 52A-15 (Side 215). Vi har i dette tilfellet en omgivelsestemperatur på 40
grader celsius.

Vi går inn i tabell 52A-14, (side 214). Hvis vi forutsetter at kabelen har en PVC kappe, og at den kan være
usatt for direkte berøring, så blir korreksjonsfaktoren for omgivelsestemperaturen 0,85

Vi går så inn i tabell 52A-17, No 4 (Side 216) for å finne gruppereduksjonsfaktoren. Da det er 3 kabler
som er lagr sammen, så kan vi lese ut i fra tabellen at gruppereduksjonsfaktoren for 3 kabler er 0,82

Vi har nå de data som vi behøver for å regne ut strømføringsevnen til denne kobberkabelen på 1,5 mm2:

I max = 18.5 A * 0,85 * 0.82 = 12,89 A   WA

I forhold til at vi bruker en automatsikring med en merkestrøm på 10 A, så blir denne strømføringsevnen
god nok, med brukbar margin.

Dette viser at kabelen på 1,5 mm2 har en tilstrekkelig stor strømføringsevne i forhold til den automat-
sikringen med merkestrøm på 10 A, som den er beskyttet av.



4. Kontroll/vurdering av spenningsfallet i installasjonen.


Under planleggingen av installasjonen, så må vi også tenke litt over problemstillingen rundt maksimalt
tillatt spenningsfall for installasjonen. Hvis vi fordeler de maksimalt anbefalte 4 % (NEK 400, side 192,
øverst) i 2 % før automasjonsskapet og 2 % etter automasjonsskapet, så har vi i utgangspunktet ikke
så mye å gå på. Men vi regner med at 1,5 mm2 er en forholdsvis "god" dimmensjon i forhold til kabel-
lengden på 20 m, når strømmen kun er på 10 ampere, slik at dette bør gå bra.

For sikkerhets skyld så bestemmer vi oss for å lage en kontrollberegning.


Kabelens resistans:

R = 0,0175 *  l / A = 0.0175 * 20 / 1.5 = 0,233 Ohm  WA


Da vi nå kjenner strømmen, resistansen i kabelen og cosinus fi til belastningen, så kan vi regne ut
spenningsfallet eller delta U for kabelen:

Delta U = R * I * Sqr(3) * Cos(ȹ) = 0,233 * 10 * Sqr(3) * 0,87 = 3,51 V  WA

Omregning til prosent i forhold til merkespenningen:
 
N % = 3.47 * 100 / 230  WA

N % = 1,53

Dette bør være godt innefor en godkjent grense, når det maksimale spenningsfallet fra inntak og helt
fram til forbruksstedet kan være 4 % i forhold til nominell spenning på 230 V.

Kobinasjonen av en C10, 10 ampers middels treg sikring sammen med en 1,5 mm2 kobberkabel ser ut til å
fungere bra for denne motorinstallasjonen.



4. Vurdering av problemstillingen rundt minste og største kortslutningsstrøm.


Kursen må også være lagt opp slik at dersom det skjer en kortslutning lengt mulig ute i kretsen, så må det
fremdeles oppstå en stor nok kortslutningsstrøm til at det skjer en tilnærmet øyblikkelig utkopling av vernet.

Det må ikke være så stor resistans i kabelstrekken slik at dette er til hinder for at minste kortslutningsstrøm
som garanterer en tilnærmet øyeblikkelig utkpling av vernet, blir nådd.

Hvor stor kortslutningsstøm som behøves for å garantere en utkopling som er hurtigere enn 0,02 sekund,
det kan vi for eksempel lese ut av karakterestikken for B og C automater.

For en B automat så må man ha en strømstyrke på minst 5 ganger merkestrømmen for å garantere
utkopling. Det vil si at en B10 automatsikring vil kreve minst 50 ampere for å garantere utløsning i løpet
av 0,02 sekund.

For en C automat så vil det i henkold til karakterestikken kreves en strømstyrke på minst 10 ganger
merkestrømmen for å garantere en utkopling hurtigere enn 0,02 sekund. Det vil si at en C10 automat
vil kunne kreve en strømgjennomgang på 100 Ampere for å garantere en øyeblikkelig utløsning.

Ved å benytte forholdvis små og hurtige sikringer, så vil man ha en større grad av sikkerhet for utkopling ved
overbelastning og utkopling ved kortslutning. Likeledes så vil en grovere kabeldimmensjon bidra til å sikre en
hurtig utkoling ved kortslutning.

Ved å gå litt opp i sikringsstørrelse eller å bruke tregere sikringer, så vil man imidlertid redusere antallet
øønskede utkoplinger, slik at dette må veies mot hverandre.

Vanligvis så vil hensynet til minste kortslutningsstrøm være tatt vare på, nåe man benytter standard
regelverk og anbefalinger i NEK 400 for valg av automatsikringer og kabeldimmensjon. Det går imidlertid
også an å utføre mer detaljerte beregninger med hensyn til hvorvidt minste kortslutningsstrøm vil kunne
påregnes å bli oppnådd, ved en eventuell kortslutning ute i anlegget.

På side 145 og 146 i montørhåndboka å er det en tabell som oppgir maksimal kabellengde i forhold
til minste kortslutningsstrøm.

Når det gjelder problemstillingen rundt største kortslutningsstrøm, så er det slik at dette er et parameter
som opplyses av elektrisitets leverandøren, altså hvor stor strøm en kan risikere kommer inn gjennom 
strøminntaket. Vernets bryterevne må være like stor eller større enn denne størst mulige kortslutnings-
strømmen, slik at man ikke risikerer at vernet brenner fast.





Et ekstra lite tillegg - Kontrollregning av spenningsfallet i kabelen ved hjelp av et par ekstra alternative
formler (Montørhåndboka, side 195)


Gitt forutsetning av vi kjenner belastningsstrømmen:

Delta U = (Sqr(3) * I * rho * l * cos (ȹ) ) / A = ( Sqr(3) * 10 * 0.0175 * 20 * 0.87 ) / 1.5  = 3.51 V  WA

(Det kan se ut som om jeg brukte litt for få desimaler i den første beregningen.


Gitt forutsetning at vi bare kjenner belastningen i watt:

Delta U = ( P * rho * l ) / (U * A) = ( 3000 * 0.0175 * 20 ) / ( 230 * 1.5 ) = 3.04 V  WA


Det kan vel ellers stemme at spenningsfallet blir noe mindre når vi regner ut i fra den aktuelle belastningen
på 3000 W som bare utnytter en del (8.66 A) av sikringens fulle kapasitet på 10 A.






© Utarbeidet av Arne Gylseth, for nettstedene www.elfag.info og www.elektrofag.info

























Comments