Ellära Leif Westlund
Praktiska övningar
Elnätet i praktiken
Innehåll 1. Mätteknik för ström och magnetfält................................................. 8 2. Trefassystem...................................................................................... 13 3. Symmetriskt trefassystem – nollpunkt........................................... 23 4. Osymmetriskt trefassystem – flytande nollpunkt......................... 26 5. Neutralledarens funktion................................................................. 30 6. Ström i neutralledaren...................................................................... 33 7. Dimensionering av neutralledare................................................... 36 8. TN-S femledarsystem ....................................................................... 40 9. Jordfel i TN-S femledarsystem ........................................................ 46 10. Felsökning av jordfel i TN-S och jordfelsövervakning................... 51 11. TN-C fyrledarsystem.......................................................................... 55 12. Olinjära laster .................................................................................... 60 13. Övertoner .......................................................................................... 66 14. Övertoner i praktiken....................................................................... 71 15. Vagabonderande ström.................................................................... 77 16. Skyddsutjämning.............................................................................. 84 17. Reducering av vagabonderande ström och magnetfält............... 91
Övningsutrustningen L01-1 Elkvalitet Funktionerna på L01-1 Elkvalitet motsvarar en installation med tre centraler. Bilden här visar vad L01-1 skulle kunna motsvara i en verklig installation. A1 är huvudcentralen med huvudsäkringar. På bottenplan i huset finns en central N1A1 och till den är tre lamputlopp med strömställare kopplade. Även tre vägguttag är kopplade till N1A1. I husets källare finns centralen N2A1 kopplad som en undercentral till N1A1. En cirkulationspump för husets vattenburna värmesystem finns i källaren, likaså en ventilationsfläkt samt ett vägguttag. Matningen till huset kan ändras mellan TN-C och TN-S. N1A1 Bilden nedan visar samma installation som ovan, men mer detaljerat. Här kan man tydligt se kompoA1 nenterna i installationen och följa inkopplingen av varje ledare. Den här bildtypen används oftast för N2 A1 att beskriva varje uppkoppling i övningarna. Hela installationen används inte i alla övningar. Ibland är exempelvis inte central N2A1 inkopplad. Samma installation som beskrivits ovan är möjlig att återskapa på L01-1.
N1A1
A1
N2A1 Pus
N1A1 A1 Bryter faserna
Neutralskena N1A1
Omkopplare för servisledare mellan TN-C eller TN-S Huvudjordningsskena Transformatorns neutralpunkt
Skyddsjordsskena N1A1 N2A1
6
TN-C och TN-S i servisledaren Servisledningen till L01-1 kan fungera både som: TN-C, fyrledarsystem, och TN-S, femledarsystem. Med en strömställare kan man välja funktionssätt för servisledaren. N1A1
TN-C
A1
TN-S
Jordfelsbrytare i L01-1
N2A1 PEN
TN-C L1 L2 L3 Servisledning Jordfelsbrytare i L01-1 TN-S PEN I läge TN-C får i praktiken neutralledaren funktionen av PEN-ledare. Matningens PE-ledare är då ansluten till utrustningTN-C och har funktionen av skyddsjord. ens metallhölje L1 TN-S
Jordfelsbrytare i L01-1
TN-S
TN-C
L2 L3 PE Servisledning N
N1A1
L1 L2
A1
L3 Servisledning TN-S TN-C
Jordfelsbrytare i L01-1
N2A1 PE N L1 L2 L3 Servisledning
Transformatorn Man kan göra alla övningar i boken på Elmiljö L01-1 utan transformator. Men det finns flera skäl som talar för att använda transformator: • Öka säkerheten, transformatorn kopplas då som en isolertransformator. • Förutom en förhöjd säkerhetsnivå kan hela distributionskedjan från transformator till last visualiseras. Fler övningar kan utföras. • Det kan finnas skäl till att störningar behöver begränsas för att utföra vissa övningar. Den transformator som rekommenderas är L04-1 Modern Elmiljö
7
3. Symmetriskt trefassystem – nollpunkt Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Kunna utföra:
✔
Vad är symmetri?
Mäta huvudspänning
Var finns en trefaslasts neutralpunkt?
Mäta fasspänning
Vilken funktion har neutralpunkten i en elanläggning?
Mäta potentialskillnad/spänning olika neutralpunkter
I den här övningen är syftet att förstå vad symmetri innebär och varför trefassystemet är beroende av en symmetrisk last. En viktig del av trefassystemet är neutralpunkten. Du skall undersöka var den finns i en elanläggning och vilken funktion den har.
Övning 3
Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Anslut samtliga fem ledare L1-L3, N samt PE mellan anslutningsenheten och övningsanläggningen. Matningen till A1 skall vara TN-S. Använd 3 stycken 60 W glödlampor som last. Anslut fasledare L1-L3 i huvudledningen mellan A1 och N1A1. Anslut lasten (lamporna) till centralen N1A1med fasledare L1-L3. Anslut neutralledare från lamporna grupp 1 - 3 till neutralskenan.
1. Rita upp din inkoppling som ett kretsschema. D-koppling
Y-koppling
Last
F? 10 kV
L1
V
L2
V
L3 Nollpunkt
V
(PE) N
N PE
2. Ange var neutralpunkten för lasten är på kretsschemat med en ring.
23
Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Sätt strömställarna L1-L3 i läge ”Till”. Tre lampor lyser. Du ska nu mäta strömmen. Mät strömmen i varje fasledare för sig L1-L3. Skriv svaren i bilden. Du ska nu mäta spänningen. Mät huvudspänningen mellan faserna. Skriv svaret i bilden. Mät fasspänningen mellan varje fas och lastens neutralpunkt. Skriv svaret i bilden. I L1 I L2 I L3
A
V
A
U L1-L2
V
U L2-L3
V
A
U L1-N
V
U L2-N
V
U L3-N
Analys och slutsatser 3. Förklara symmetri?
4. Är lasten i din anläggning symmetrisk?
5. Mät potentialskillnaden mellan matande transformators neutralpunkt och lastens neutralpunkt. Förekommer det någon potentialskillnad?
V Potentialskillnad mellan anläggningens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt.
24
6. Har anläggningen normala och förväntade spänningar?
7. Behövs någon ytterligare ledare i uppkopplingen förutom de tre faserna för att lasten ska fungera normalt?
8. Ge exempel på en last som på samma sätt har en inbyggd nollpunkt och som ansluts till endast tre faser.
9. När strömmarna passerat genom lasten samlas de i nollpunkten. Hur kommer de tillbaka till transformatorn nollpunkt? Bryt spänningen med strömställarna L1-L3. Bryt spänningen med säkerhetsenhetens brytare.
10. Varför kallas den punkt där de blå neutralledarna kopplas ihop för ”neutralpunkt” eller ”nollpunkt”?
Sammanfatta 11. Den spänning vi mäter upp mellan faserna i ett trefassystem kallas Den spänning vi mäter upp mellan en fas och Huvudspänningen är ca
kallas fasspänning.
V och fasspänningen är ca
Vid symmetri har anläggningens neutralpunkt samma potential som neutralpunkt. Ingen neutralledare behövs i en trefaskrets. Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. Huvudspänning Fasspänning Fas Nollpunkt
400 V 230 V Symmetrisk Transformatorns
Återledare Fasledare
25
. V.
4. Osymmetriskt trefassystem – flytande nollpunkt Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Kunna utföra:
Vad är osymmetri?
Mäta huvudspänning
Vad menas med en flytande nollpunkt?
Mäta fasspänning
Hur påverkas spänningarna av en flytande nollpunkt?
Mäta potentialskillnad (spänning) mellan olika neutralpunkter
✔
Syftet med övningen är att förstå vad som händer med neutralpunkten i ett trefassystem när lasten är osymmetrisk.
Övning 4:1
Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Matningen till A1 skall vara TN-S. Använd samma uppkoppling som övning 3. Byt ut en lampan i L1 till 25 W. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Sätt strömställarna L1-L3 i läge ”Till”. 25 W 60 W 60 W
1. Förklara begreppet osymmetri.
26
Skriv in alla mätresultat i de anvisade bilderna. Du ska nu mäta strömmen. Mät strömmen i varje fasledare för sig L1-L3. I L1 I L2 I L3
A
V
A
U L1-L2
V
U L2-L3
V
A
U L1-N
V
U L2-N
V
Potentialskillnad mellan anläggningens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt.
V
2. Är lasten symmetrisk eller osymmetrisk?
Du ska nu mäta spänningen. Mät huvudspänningen mellan faserna. Mät fasspänningen mellan varje fas och lastens neutralpunkt. Mät potentialskillnaden mellan lastens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt. Bryt spänningen med strömställarna L1-L3. Bryt spänningen med säkerhetsenhetens brytare.
Analys och slutsatser 3. Har spänningarna förändrats när lasten blev osymmetrisk?
4. Har anläggningen en korrekt spänning överallt?
5. Förekommer det potentialskillnad mellan anläggningens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt?
6. Vad är skillnaden när du jämför med samma mätning vid symmetrisk last?
27
U L3-N
Övning 4:2 Du skall nu göra osymmetrin kraftigare. Skruva ur glödlampan i hållare L3 så pass mycket så att den slocknar. OBS! Lampan kan vara väldigt varm. (Låt den sitta kvar.) Du ska nu mäta ström. Mät strömmen till varje fas. För in dina resultat i bilden nedan. Du ska nu mäta spänning. Mät huvudspänningen mellan faserna. Mät fasspänningen mellan varje fas och lastens neutralpunkt. Mät potentialskillnaden mellan lastens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt. I L1 I L2 I L3
A
V
A
U L1-L2
V
U L2-L3
V
A
U L1-N
V
U L2-N
V
U L3-N
Potentialskillnad mellan anläggningens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt.
V
Bryt spänningen med strömställarna L1-L3. Bryt spänningen med säkerhetsenhetens brytare.
Analys och slutsatser 7. Vilka skillnader lägger du märke till när du gjorde osymmetrin kraftigare?
8. Hur påverkas potentialskillnaden (spänningen) mellan neutralpunkten i N1A1 och transformatorns neutralpunkt?
9. Hur påverkas fasspänningen i anläggningen?
10. Är anläggningens neutralpunkt (i central N1A1) en stabil referenspunkt för att få rätt spänning?
11. Försök förklara vad som menas med en ”flytande nollpunkt” (neutralpunkt)?
28
12. Kan motorer och andra utrustningar fungera problemfritt i den här anläggningen?
13. Vad beror det på att en elanläggning kan bli osymmetriskt belastad?
Sammanfatta 14. När en trefaslast blir
får neutralpunkten en potential. Det uppstår
mellan transformatorns neutralpunkt och anläggningens neutralpunkt.
i anläggningen har då inte längre någon stabil . Spänningarna i anläggningen blir därför felaktiga och ansluten
utrustning kan
.
Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. Spänningen Felaktiga Potentialskillnad Neutralpunkt
Referenspunkt Skadas Osymmetrisk
29
5. Neutralledarens funktion Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Vilken funktion har neutralledaren?
Kunna utföra:
✔
Ansluta neutralledare Mäta huvudspänning Mäta fasspänning Mäta potentialskillnad (spänning) mellan olika neutralpunkter
Syftet med övningen är att förstå neutralledarens funktion och betydelse i en osymmetrisk trefaskrets. (Denna övning avser resistiv last. Längre fram jämför vi andra typer av laster vilket medför andra resultat). Använd samma uppkoppling som kapitel 4.
Övning 5:1
Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Matningen till A1 skall vara TN-S. Anslut 60 W glödlampor som last i L1, L2 och L3. Anslut fasledare L1-L3 i huvudledningen mellan A1 och N1A1. Anslut fasledare till lasten i L1-L3. Anslut neutralledare från lasten till neutralplinten. Anslut neutralledare i huvudledningen mellan A1 och N1A1. Anslut neutralledaren till neutralskenan. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Sätt strömställarna L1-L3 i läge ”Till”. Gör lasten osymmetrisk genom att skruva ur lampan i L1 så att den slocknar. OBS! Lampan kan vara väldigt varm. Du ska nu mäta strömmen i anläggningen. Mät strömmen i varje fasledare L1-L3. Du ska nu mäta spänningen U L1-L2 i anläggningen. Mät V I L1 A huvudspänningen. V I L2 A U L2-L3 Mät fasspänningen mellan I L3 A U L1-N varje fas och lastens V neutralpunkt. U L2-N V Mät potentialskillnaden U L3-N V mellan lastens neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt. Bryt spänningen med strömställarna L1-L3. Bryt spänningen med säkerhetsenhetens brytare. Potentialskillnad mellan V anläggningens neutralpunkt och
30
transformatorns neutralpunkt.
Analys och slutsatser 1. Är lasten symmetrisk eller osymmetrisk?
2. Du har i förra övningen gjort mätningar med osymmetrisk last och utan neutralledare mellan transformatorns neutralpunkt och lastens neutralpunkt. Nu har du gjort mätningar sedan du kopplat ihop transformatorns neutralpunkt med lastens neutralpunkt i central N1A1 med en neutralledare. Vilka skillnader lägger du märke till?
3. Förekommer det korrekta spänningar i anläggningen?
4. Har lasten en stabil neutralpunkt?
5. Vad skulle hända om neutralledaren skulle lossna? Om du är osäker på svaret kan du pröva att ta lös neutralledaren och mäta.
6. Förklara vilken betydelse neutralledaren har för ett väl fungerande elnät?
7. Vad händer med ett nätaggregat, t ex i en telefonladdare om neutralledaren lossnar i en elcentral?
8. Kan en neutralledare utan vidare lösgöras i en elanläggning i drift? Motivera ditt svar?
9. Varför är det viktigt att neutralledare är ordentligt anslutna i elcentraler?
31
10. Vad beror det på att neutralpunkten i anläggningen nu utgör en stabil referens för spänningen?
Sammanfatta 11. När belastningen på ett trefassystem utgörs även av att vara
.
kommer den
som uppstår mellan anläggningens
neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt måste då görs med en
som förbinder de båda neutralpunkterna med
varandra. Anläggningen kommer då att ha en spänningen oavsett om lasten är symmetrisk eller Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. Utjämnas Enfaslaster Osymmetrisk Neutralledare
. Detta
Stabil Potentialskillnaden Symmetrisk
32
referenspunkt för .
6. Ström i neutralledaren Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Kunna utföra:
✔
När går det ström i en neutralledare i ett trefassystem?
Mäta ström i neutralledare och fasledare i trefassystem
Vad bestämmer hur stor strömmen blir?
Tolka mätvärden
Övning 6 Du ska nu undersöka när det går en ström i neutralledaren vid användning av resistiv last. Använd samma koppling som övning 5:1 Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt alla faser L1-L3 med strömställaren. Se till att lasten är osymmetrisk. Skruva ur lampan i L1 så att den slocknar. OBS! Lampan kan vara väldigt varm. Du ska nu mäta strömmen. Mät strömmen i varje fasledare. Mät strömmen i neutralledaren. Mät summaströmmen för de tre faserna.
A A A
I L1
60 W
I L3
60 W
A A A
I L1
IN
A
I L2
I L1 + L2 + L3 25 W 60 W
I L3
60 W
A
33
I L1 + L2 + L3
I L2
A
Gör anläggningen mindre osymmetrisk. Byt ut den släckta lampan till en 25 W glödlampa. Mät strömmen i varje fasledare. Mät strömmen i neutralledaren. Mät summaströmmen för de tre faserna.
A
IN
Gör anläggningen symmetrisk. Byt ut lampan i L1 till en lampa 60 W. Mät strömmen i varje fasledare. Mät strömmen i neutralledaren. Mät summaströmmen för de tre faserna.
A A A
I L1
A
I L2
I L1 + L2 + L3 60 W 60 W
I L3
60 W
A
IN
Bryt spänningen med strömställarna L1-L3. Bryt spänningen med säkerhetsenhetens brytare.
Analys och slutsatser 1. Jämför mätresultaten. När går det ström i neutralledaren, vid symmetri eller osymmetri?
2. Har det någon betydelse för hur mycket ström som går i neutralledaren om osymmetrin är större eller mindre? Förklara.
3. För att en ström skall uppstå krävs att det är en potentialskillnad. Med tanke på det, förklara varför det går en ström i neutralledaren mellan neutralpunkten i central N1A1 och transformatorns neutralpunkt när det är osymmetri, men inte när det är symmetri?
34
Sammanfatta 4. När det är osymmetri uppstår en
mellan anläggningens
neutralpunkt och transformatorns neutralpunkt. Potentionalskillnaden blir större ju mer returströmmarna
lasten är. Eftersom lasten är osymmetrisk är inte . Det som driver en ström är
En obalansström kommer att flyta i neutralledaren tillbaka till transformatorn. Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. Stabil Enfaslaster Neutralledare Balanserade
Potentialskillnaden Utjämnas Osymmetrisk
35
.
14. Övertoner i praktiken Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Kunna utföra:
Varför går det ström i neutralledaren trots att det är symmetri?
Mäta ström i neutralledaren
Vad kännetecknar 3:e övertonen i ett trefassystem?
Analysera övertoner
✔
Övning 14:1 Dimensionering av PEN–ledare i TN-C system och neutralledare i TN-S system. När man dimensionerar en ledares area tar man hänsyn till hur stor ström som kommer att gå till lasten. Men man måste också tänka på hur stor ström som går i neutralledaren. Den här övningen visar varför det är så. (SS EN 436 40 00 Bilaga 52 E)
N1A1
A1 N2A1
PUS
Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1 – L3 är frånslagna. Matningen till A1 ska vara TN-C. Använd tre elektroniska lågenergilampor 20 W som last. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt faserna med strömställaren. Se till att spänningsproberna är inkopplade under hela övningen. Mät strömmen i huvudledningens skyddsledare samt i varje fasledare L1 + L2 + L3 och rita av kurvformen. Mät spänningen över lasten i respektive fas och rita av kurvformen.
71
Uppmätta strömmar och spänningar. Ström
Spänning
L1
L1 (över last)
Ström
Spänning
L2 Ström
L2 (över last)
S pänning
L3 Ström
L3 (över last) Spänning
PEN Ström
72
1. Är lasten symmetrisk?
2. Skall det gå ström i PEN-ledaren (neutralledaren vid TN-S) om lasten är symmetrisk. Repetera t ex övning 3?
3. Hur stor var strömmen i PEN jämfört med en fasledare i den här mätningen? Stryk under rätt svar. A. Mindre
B. Lika stor
C. Nästan dubbelt så stor
4. Jämför strömmens kurvform med spänningen. Tror du att strömmen innehåller övertoner? Förklara?
Övning 14:2 Du ska nu ta reda på varför det går så mycket ström i PEN (N). Ta fram en övertonsanalys ur strömmen för varje fas och för PEN-ledaren.
Fasledare L1 i huvudledningen 5 THD för hela strömmen 100 %
50 %
Överton nr.
1
3
5
7
9
11
% av RMS Frekvens Hz
73
Fasledare L2 i huvudledningen 6 THD för hela strömmen Ange THD för hela strömmen.
100 %
Rita en stapel i ritfältet som motsvarar % av RMS för varje överton, samt skriv in det exakta värdet på raden under numret på övertonen.
50 %
Överton nr.
1
3
5
7
9
11
% av RMS
Ange också övertonens frekvens längst ner i tabellen.
Frekvens Hz
Fasledare L3 i huvudledningen 7 THD för hela strömmen Ange THD för hela strömmen.
100 %
Rita en stapel i ritfältet som motsvarar % av RMS för varje överton, samt skriv in det exakta värdet på raden under numret på övertonen.
50 %
Överton nr.
1
3
5
7
9
11
% av RMS
Ange också övertonens frekvens längst ner i tabellen.
Frekvens Hz
PEN-ledaren i huvudledningen 8 THD för hela strömmen 100 %
Ange THD för hela strömmen. Rita en stapel i ritfältet som motsvarar % av RMS för varje överton, samt skriv in det exakta värdet på raden under numret på övertonen.
50 %
Överton nr.
1
3
5
7
9
11
% av RMS Frekvens Hz
74
Ange också övertonens frekvens längst ner i tabellen.
5. Är grundtonen störst i fasledarna?
6. Finns grundtonen 50 HZ i PEN-ledaren?
7. Vilken överton är störst i PEN-ledaren?
Skruva ur en lampa så att lasten blir osymmetrisk. Gör en ny övertonsanalys av strömmen i PEN-ledaren. 100 %
Ange THD för hela strömmen Rita en stapel i ritfältet som motsvarar % av RMS för varje överton, samt skriv in det exakta värdet på raden under numret på övertonen.
50 %
Överton nr.
1
3
5
7
9
11
% av RMS
Ange också övertonens frekvens längst ner i tabellen.
Frekvens Hz
Skruva i lampan igen medans du ser på instrumentet.
8. Förekommer det 50 HZ i PEN vid osymmetri eller vid symmetri?
9. Förklara varför det går ström i PEN trots att det är symmetri i anläggningen.
10. Visar dina mätningar att det kan gå mer ström i PEN (N) än i fasledare i en modern elanläggning p g a av övertoner?
11. Vad kan hända om det går mer ström i en PEN-ledare (N) än den är dimensionerad för?
12. Resonera om hur detta kan påverka dimensioneringen av en elanläggning.
75
Sammanfatta 13. När
laster ansluts till elnätet sprids
i
fasledare och neutralledare (PEN). Den överton som oftast blir störst är den med frekvensen
. Övertoner kan
orsaka att strömmen i neutralledaren (PEN) blir mycket
än
strömmen i en fas. Kabeln kan då bli varm och till och med brinna av. Därför är det viktigt att mängden övertoner i PEN (N) tas med i beräkningen vid .
Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. Sinusformad Dimensionering Olinjära Linjära 150 Hz Tredje
Femte Första Strömövertoner Mindre Större
76
15. Vagabonderande ström Mål för övningen Kunna redogöra för/besvara:
✔
Kunna utföra:
✔
Vad är en vagabonderande ström?
Mäta (felsöka) och hitta vagabonderande ström i trefassystem
Hur uppstår en vagabonderande ström?
Mäta magnetfält orsakade av vagabonderande ström
Hur ger en vagabonderande ström upphov till magnetfält?
I den här övningen kommer du att se vad en vagabonderande ström är och hur den uppkommer. Du ska använda strömtång för mätning.
Övning 15:1 Vi ska börja med att ha ström i PEN-ledaren.
N1A1
A1
N2A1
PUS
Använd rutan för att markera när du avslutat ett moment. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Koppla upp N1A1 som TN-C system. Använd tre stycken glödlampor 60 W som last.
77
För att vattenledningen ska få kontakt med jord ansluts en kabel vid (1). Det är även här du mäter ström i vattenledningen. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt L1-L3 med strömställarna. Gör anläggningen osymmetrisk genom att skruva ur en lampa så att den slocknar.
1
Du ska först mäta och se hur anläggningen är när det inte förekommer någon vagabonderande ström. Skriv in dina mätresultat på svarsraderna i bilden. De olika mätningarna är numrerade M1-M2 osv.
M1 Strömmen i vattenledningen. M2 Magnetfälten från vattenledningen. M3 Summaströmmen i huvudledningen till N1A1. M4 Magnetfälten från huvudledningen till N1A1. Håll samman ledningarna när du mäter. M5 Summaströmmen för faserna L1-L2-L3. M6 Strömmen i PEN-ledaren mellan A1 och N1A1.
Magnetfältsmätaren placeras på plattan med instrumentets framkant under huvudledningen.
78
M6:
A
M5 ΣL1–L3:
A
M3 ΣPEN+L1–L3:
M4:
N1A1
A nT
A1 N2A1
PUS M1:
A
M2:
nT
Analys och slutats 1. Det värde du får när du mäter över alla tre faser samtidigt (M5 summaström faser L1-L3) visar vilken ström som ska finnas i PEN (M6). Dessa strömmar ska alltid vara lika stora. Är strömmen i PEN lika stor som summaströmmen av faserna i din mätning?
2. Summaströmmen för huvudledningen (M3 PEN+L1+L2+L3) ska alltid vara noll. Är den det?
3. Är magnetfälten relativt låga i anläggningen?
Ställ brytaren på anslutningsenheten i läge ”Från”. Ställ strömställarna L1-L3 i läge ”Från.
79
Övning 15:2 Nu ska vi få till en vagabonderande ström i övningen. Du ska nu mäta på samma sätt i anläggningen när det uppstår en vagabonderande ström. Skriv in dina mätresultat på svarsraderna i bilden nedanför. De olika mätningarna är numrerade M1-M2 osv.
N1A1
M12:
A
M11:
A
M9:
A
M10:
nT
A1
M7:
A N2A1
PUS M7:
A
M8:
nT
Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Koppla upp central N2A1 värmecentral som en undercentral till N1A1. Kom ihåg ”nollskruvarna” i centralerna eftersom det är TN-C system. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt L1-L3 med strömställarna. Se till att anläggningen är osymmetrisk. M12 Mät strömmen i PEN-ledaren mellan A1 och N1A1.
4. Jämför storleken på strömmen i PEN (M12) med mätningen i samma ledare innan du kopplade upp central N2A1 (M12). Vad är skillnaden?
M11 Mät summan av faserna. För in svaret i bilden.
Det värde som man får när man mäter summan av faserna är det värde som ska kunna mätas upp i PEN. T ex. är summan av faserna 5 A, skall strömmen i PEN vara 5 A. Är den 10 A ska strömmen i PEN vara 10 A. Är den noll ska strömmen i PEN vara samma dvs noll.
80
5. Är summan av faserna lika med strömmen i PEN-ledaren?
6. Vilken slutsats drar du? Välj rätt alternativ. Två alternativ är rätt, stryk under rätt alternativ. A: Det går rätt ström i PEN-ledaren. C: Det går för mycket ström.
B: Det går för lite ström i PEN-ledaren. D: Det ”fattas” ström i PEN-ledaren.
Du ska nu ta reda på vart en del av den ström som borde gå i PEN-ledaren tar vägen. M 13 Mät strömmen i PEN-ledaren mellan N1A1 och N2A1. För in mätvärdet i bilden. M 7 Mät strömmen i vattenledningen.
7. Jämför storleken på strömmen i vattenledningen med hur stor ström som ”fattas” i PEN-ledaren mellan A1 och N1A1. Vad ser du för samband?
8. Vad kallas den ström som går i vattenledningen?
9. Rita in på bilden med pilar vilken väg den strömmen tar i anläggningen. M9 Mät summan av strömmen i huvudledningen (PEN + L1 - L3) För in mätvärdet i bilden.
10. Jämför storleken på summaströmmen (M9) med motsvarande mätning innan du kopplade upp central N2A1 (M3). Vad är skillnaden?
11. Jämför mätvärdet för summaströmmen i huvudledningen med den ström som går i vattenledningen. Ser du något samband?
M8 Mät magnetfälten från vattenledningen. För in mätvärdet i bilden. M13 Mät magnetfälten från huvudledningen. För in mätvärdet i bilden. Ställ brytaren på anslutningsenheten i läge ”Från”. Ställ strömställarna L1-L3 i läge ”Från”.
12. Jämför magnetfälten vid de två mätpunkterna med de värden du fick innan du kopplade upp central N2A1. Vad är skillnaden?
13. Kan du förklara skillnaden?
81
Övning 15:3 Nu ska du undersöka vad som styr storleken på den vagabonderande strömmen. Varför strömmen går två vägar. Se till att brytaren på anslutningsenheten är i läge ”Från”. Se till att strömställarna L1-L3 är frånslagna. Ersätt den tidigare PEN-ledaren i huvudledningen mellan A1 och N1A1 med en ny kabel som är 50 cm lång. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt L1-L3 med strömställarna. M1. Mät strömmen i den nya 50 cm långa PEN ledaren. För in mätvärdet i bilden. M2. Mät strömmen kring huvudledningen. M3. Mät strömmen kring vattenledningen. Ställ brytaren på anslutningsenheten i läge ”Från”. Ställ strömställarna L1-L3 i läge ”Från. Ersätt den tidigare PEN-ledaren i huvudledningen mellan A1 och N1A1 med en ny kabel som är 100 cm lång. Sätt lastfrånskiljaren i läge ”Till”. Spänningssätt L1-L3 med strömställarna. M4. Mät strömmen i den nya 100 cm långa PEN ledaren. För in mätvärdet i bilden. M5. Mät strömmen kring huvudledningen. M6. Mät strömmen kring vattenledningen. Ställ brytaren på anslutningsenheten i läge ”Från”. Ställ strömställarna L1-L3 i läge ”Från.
N1A1 50 cm M1:
A
100 cm M4:
A
50 cm M2:
A
100 cm M5:
A
A1 N2A1
PUS 50 cm M3:
A
100 cm M5:
A
82
Analys och slutsatser 14. Hur förändras strömmen i PEN-ledaren när ledarens längd ökar?
15. Hur förändras summaströmmen i huvudledningen när ledarens längd ökar?
16. Hur förändras strömmen i vattenledningen när ledarens längd ökar?
17. Vilken av ledarna orsakar den största skillnaden, 50 cm eller 100 cm?
18. Vilken av ledarna 50 cm eller 100 cm har den högsta resistansen?
19. Försök förklara mätvärdena när du använder längre PEN-ledare.
Sammanfatta 20. I alla byggnader finns metallföremål som har kontakt med elsystemets skyddsjord, t ex
. Dessa har metallkontakt med skyddsjord via en
vattenpump som är ansluten till en elmotor, som i sin tur är ansluten till skyddsjord. I ett
är neutralledare och PE-ledare ihopkopplade i elcentralen.
En del av den ström som går i PEN-ledaren kan därför smita ut i vattenledningen via . Den ström som går i vattenledningen kallas för Om
.
i PEN ledaren ökar t ex genom att den blir längre blir den
vagabonderande strömmen större. Man kan kontrollera om det finns vagabonderande ström genom att mäta
runt huvudledningen.
Mätvärdet där skall alltid vara
, dvs summan av alla strömmar.
Men om det finns vagabonderande ström, fattas det ström i
.
Summan av strömmarna blir då inte längre noll. Om vi runt en huvudledning mäter t ex 5 A. Då betyder det att det är 5 A som fattas i PEN-ledaren och som är vagabonderande. Ord och beteckningar att välja. Ett ord kan användas flera gånger eller inte alls. TN-‐C System Strömmen Skyddsjorden Vattenledningar
83
Motståndet PEN-‐ledaren Vagabonderande Ström Noll
Ellära
Praktiska övningar Elnätet i praktiken
Detta läromedel, tillsammans med övningsutrustningen Moderna elnät L0-1 från företaget Svensk Elmiljöutveckling, ger kunskaper kring hur vårt elnät fungerar. Exempelvis: • Symmetri och osymmetri • TNC och TNS • Vagabonderande ström • Olinjära laster • Skyddsutjämning • Övertoner • Neutralpunktens funktion • PE-ledarens funktion För mer grundläggande övningar rekommenderas läromedlet Ellära Praktiska övningar Enfas och Trefas tillsammans med övningsutrustningen Ellära Combi L02-1.