Elkraft ALF ALFREDSSON
ISBN 978-91-47-10057-6 © 2011 Alf Alfredsson och Liber AB Redaktör: Peter Rajan Omslag och grafisk form: Nette Lövgren Omslagsbild: Laurent Dambies/Shutterstock Fjärde upplagan 1 Bildleverantörer: Ulla och Alf Alfredsson ABB ABB-CEWE ABB-Swedewater BEVI Eldon Elfa Elprojektören i Helsingborg Elsäkerhetsverket Fluke Hager Hexaformer IFÖ Electric Konab Konsult AB
Kungl. biblioteket Motorola Liebert NordEl Norwesco Nöjdhs Elektronik AB Schneider Electric-Telemecanique Schneider Electric-Thorsman Semikron Shanghai Transrapid Maglev Line Siemens Stohne Elteknik Svenska Kraftnät Tekniska Museet Tillquist Elteknik
Teckningar tredje upplagan Helena Abdo-Wallén Ulla och Alf Alfredsson Eva Henningsson Vissa tabeller och ritningar är hämtade ur Jacobsson/Eltekniska scheman och schemakonstruktion Arne Blom Teckningar fjärde upplagan Integra Software Services, Indien Repro: Integra Software Services, Indien Tryck: Sahara Printing, Egypten 2012
Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningssamordnare, t.ex. kommuner och universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuspresskopia.se. Liber AB, 113 98 Stockholm tel 08-690 92 00 www.liber.se Kundservice tel 08 - 690 93 30, fax 08 - 690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 4
27/03/12 11:48 AM
Innehåll
Förord 8 Förord till fjärde upplagan 9 Elektronik i elkrafttekniken 10 Trefas växelström 14 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
Systemuppbyggnad och kopplingar 14 Effekt 20 Trefassystemet i praktiken 23 Osymmetrisk belastning av trefassystemet 24 Faskompensering 27 PS 29 Övningsuppgifter 30
Elströmmens risker 36 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
Personskador 36 Elbränder 42 Inverkan av elektriska och magnetiska fält från elkraftanläggningar 43 PS 44 Övningsuppgifter 45
Transformatorer 47 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 5
Allmänt 47 Teori 47 Krafttransformatorer 55 Mättransformatorer 58 Övriga transformatorer 60 PS 62 Övningsuppgifter 63
27/03/12 11:48 AM
6
INNEHÅLL
Strömriktare 67 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11
Allmänt 67 Huvudkomponenter i strömriktare 67 Allmänt om strömriktarkopplingar 93 Likriktare 96 Växelriktare 117 Växelspänningsomriktare 130 Likspänningsomriktare 134 Frekvensomriktare 137 Speciella problem vid strömriktning 142 PS 149 Övningsuppgifter 150
Säkra elkrafttekniska mätningar 158 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8
Allmänt 158 Planering av mätning 159 Spänningsmätning 160 Strömmätning 165 Effektmätning 167 Några exempel på speciella mätningar 168 PS 173 Övningsuppgifter 174
Motorer och generatorer 175 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8
Översikt och definitioner 175 Principer 176 Likströmsmaskiner 178 Växelströmsmaskiner 186 Speciella motorer 226 Motorers utförande och drift 233 PS 244 Övningsuppgifter 246
Elmaskinsystem 257 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 6
Allmänt 257 Mekanik 260 System med konstant varvtal 264 Flerhastighetssystem 267 Inställbara system 267 Reglerbara system 267 Elektromekaniska drivsystem 278 Skydd och övervakning. Lagerströmmar 279 PS 281 Övningsuppgifter 283
27/03/12 11:48 AM
7
Elanläggningar – allmän uppbyggnad 294 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
Föreskrifter, standard m.m. 294 Viktiga begrepp 295 Uppbyggnad 297 Elsäkerhet 299 PS 312 Övningsuppgifter 313
Installationsmateriel 315 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5
Ledningar och ledningsdimensionering 315 Ställverk och centraler 327 Övrig installationsmateriel 328 PS 339 Övningsuppgifter 340
Elinstallationer 342 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5
Bostadsinstallationer 342 Industriinstallationer 351 Ritningar – dokumentation 355 PS 368 Övningsuppgifter 369
Produktion och distribution av elenergi 372 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5
Produktion 372 Distribution 376 Kostnad för elenergi 379 PS 381 Övningsuppgifter 381
Datablad 385 Svar och anvisningar till övningsuppgifter 393 Litteraturreferenser 447 Register 448
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 7
27/03/12 11:48 AM
8
Förord Inblick och kunskaper inom det elkrafttekniska området blir alltmer aktuella för svagströms- och teletekniskt utbildad personal. De förfinade metoder som nu används för styrning och reglering av eltekniska driv-, produktionsoch distributionsutrustningar kräver ett mycket brett specialkunnande, omöjligt att greppa över för en enskild person. Den tidigare ganska klara gränsen mellan elkraft och elektronik har under ett kvarts sekel i stort sett utraderats. Likaväl som det för den som specialiserar sig mot den klassiska elkrafttekniken är oumbärligt med goda grundläggande kunskaper inom elektronik, regler- och datateknik måste tele- eller svagströmsspecialisten ofta ha goda kunskaper inom elkraftteknik för att kunna lösa sina arbetsuppgifter på bästa sätt. Avsikten med denna lärobok är att ge inblick och grundläggande kännedom om moderna elanläggningars utförande, dimensionering och dokumentation samt om de komponenter som ingår i dessa. En av metoderna att nå detta mål är de enkla uppgifter som avslutar varje kapitel. Boken koncentrerar sig på komponenter och tillämpningar med systemspänning upp till 1 kV. Förkunskaper i ellära förutsätts och problem inom likström, växelström, elstatik och magnetism bör kunna behandlas såväl praktiskt som teoretiskt. Dispositionen är sådan att efter grundläggande system- och komponentkännedom behandlas alltmer komplexa system, då främst inom drivtekniken. Installationsavsnittet har koncentrerats på en allmän orientering om.m.ateriel och utförande. Arbetsområden som kräver behörighet berörs endast i begränsad omfattning. I dokumentationsavsnittet har kretsscheman getts relativt stort utrymme med hänsyn till dess betydelse vid felsökning och underhåll. I de flesta fall ansluter storhetsbeteckningar, benämningar och symboler till gällande standard och SI-systemet. I vissa fall, där det är motiverat av den praktiska verkligheten, har dock undantag gjorts. Av estetiska skäl och för bättre tydlighet har visare och komplexa storheter i texten betecknats med halvfet stil. Boken är främst avsedd för ingenjörsutbildningen, men bör vara lämplig även för andra teknikerutbildningar inom gymnasie- och högskolan samt inom arbetsmarknadsutbildning, branschföretag, verk och myndigheter. Ett speciellt tack för de värdefulla synpunkter som framförts av kollegor samt till de företag som välvilligt ställt kunskaper och material till förfogande. Författaren
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 8
27/03/12 11:48 AM
9
Förord till fjärde upplagan Mer än två decennier har passerat sedan första upplagan av denna bok lämnade tryckpressen. I den 4:e upplagan av boken finns fortfarande den ursprungliga profilen kvar, men en anpassning till modernare teknik har gjorts, liksom till nya föreskrifter och ny standard inom elområdet. När 1:a upplagan skrevs var fortfarande tyristorn den dominerande kraftelektroniska komponenten för styrning och reglering av effekt. Tyristorstyrda likströmsmotorer dominerade i den mer avancerade drivtekniken, även om transistortyperna MOSFET och IGBT redan introducerats och därmed också system med frekvensreglerade asynkronmotorer. Introduktionen av tyristor typ IGCT under 1990-talet har gett nya möjligheter inom bl.a. HVDC-tekniken. Förståelse om och dimensionering av moderna drivsystem kräver en del mekanikkunskaper, och ett avsnitt om grundläggande dynamik har nu tillkommit. Inom installationstekniken blir ”intelligenta” installationer allt vanligare och dessa ges nu en översiktlig introduktion. Några nya tekniska lösningar behandlas och ibland ges även någon framtidsvision. Under åren har många värdefulla synpunkter framförts. Dessa är med tacksamhet utnyttjade och jag hoppas på en fortsatt positiv kontakt med bokens användare. Författaren
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 9
27/03/12 11:48 AM
1.
Elektronik i elkrafttekniken
Moderna elektrotekniska system för energiproduktion, energiöverföring och energikonsumtion kännetecknas av samverkan mellan olika teknikgrenar. Dessa tilllämpningar har alltid byggt på samverkan mellan maskinteknik och klassisk starkströmsteknik, men under de senare decennierna har alltmer avancerade styr- och reglersystem också lett till ett samspel mellan elkraft, elektronik, reglerteknik och datorteknik. Elenergiproduktionen styrs, regleras och övervakas med hjälp av ett överordnat datorsystem som bl.a. beräknar vilka kraftverkstyper och vilka kraftverk ur geografisk synpunkt, som ska svara för produktionen. Också import- eller exportmöjligheter beräknas, allt för att optimal ekonomi ska
Figur 1.1. Översikt av ABB:s integrerade system 800xA för styrning och kontroll av eldistribution och process
Kp_1_s_10-13_Elkraft.indd 10
27/03/12 11:48 AM
11
erhållas. I kraftverken utnyttjas i sin tur avancerad styr- och reglerteknik för reglering och övervakning av effekt, spänning och frekvens. Vid överföring av elenergi används elektroniska mikrodatorbaserade reläskydd för övervakning av ledningsnätet och de stationer som ingår i nätet. När ett fel uppstår blir automatiskt minsta möjliga del av nätet bortkopplat, s.k. selektiv frånkoppling. Elkonsumtionen styrs också i allt större utsträckning av elektroniska och mikrodatorbaserade system. Det är mycket viktigt att kunna kapa belastningstopparna under dygnet. Den enskilde konsumenten kan göra detta med hjälp av belastningsvakter som automatiskt kopplar ur mindre väsentlig last under en begränsad tid. Eldistributörerna använder rund-
Figur 1.2. Skydd och automatik i en station.
styrning, vilket innebär att man utnyttjar ledningsnätet för överföring av adresserade signaler för från- och tillkoppling av vissa belastningsobjekt som t.ex. elpannor. Även de olika elektriska belastningsobjekten har fått allt större inslag av elektronik och datorteknik, och det är på konsumtionssidan som antalet installationer med modern teknik visar en extrem ökning. Förutom ventilations-, uppvärmnings-, kyl- och belysningssystem kan man för vanliga hushåll nämna spis, diskmaskin och tvättmaskin. Både krav på precision och energibesparing har gjort att man speciellt inom industrin i allt större utsträckning använder varvtalsreglerade drivsystem med strömriktarmatade motorer. Inom denna teknik är frekvensomriktarmatad asynkronmotor det system som numera dominerar.
Kp_1_s_10-13_Elkraft.indd 11
27/03/12 11:48 AM
12
KAPITEL 1. ELEKTRONIK I ELKRAFTTEKNIKEN
Figur 1.3. Blockschema för frekvensomriktare för asynkronmotordrift.
Avbrottsfri kraftförsörjning, som är en nödvändighet i datornät och många datorbaserade anläggningar, är ett annat exempel där det i vissa fall krävs elektroniska system för att man ska få konstant spänning även vid strömavbrott. I en telefonstation kan strömförsörjning om flera hundra ampere vara aktuell och vid en relativt konstant spänning. Med elektroniska system kan dessa krav uppfyllas trots en sjunkande batterispänning. I dag ser vi också hur klassiska elkomponenter som strömbrytare och smältsäkringar ersätts av kraftelektronikkomponenter. I stället för en mekanisk strömbrytare finns en tyristor eller transistor som via en adresserad styrsignal släpper fram eller stänger av strömmen. En elektronisk säkring begränsar eller stänger strömtillförseln om den överstiger ett givet värde. När felet eller orsaken till överströmmen avhjälpts återställs säkringen. Nät 230/400 V
Last 230/400 V
Likriktare
Självstyrd växelriktare Ackumulatorer
a. Principschema. Figur 1.4. UPS för avbrottsfri kraftförsörjning av t.ex. nätverksdatorer. b. Komplett UPS-station för 1 kVA under 10 min. Inspänning 180–264 V AC, 50 Hz. Utspänning 230 V AC.
Kp_1_s_10-13_Elkraft.indd 12
27/03/12 11:48 AM
13
Intelligenta bussystem enligt KNX-standarden blir allt vanligare i fastighetsinstallationer. Detta ger möjlighet till fjärrkontroll, tidsprogrammering, väderleks- och närvarostyrning, men också manuell styrning av vår elektriska vardag, samtidigt som systemen leder till förenklad ledningsdragning och installation. Dessa få exempel får visa hur kraftteknik, elektronik och datorteknik utnyttjas i moderna elektrotekniska utrustningar. I dag ställs det krav på både konstruktions- och driftspersonal att ha kunskap och förståelse inom alla tre områdena och dess tillämpningar för att rätt kunna utnyttja teknikens möjligheter. Figur 1.5
Kp_1_s_10-13_Elkraft.indd 13
a. Konventionell installation,
b. Bussinstallation, färre kablar,
många kablar. Separata funktioner, låg flexibilitet.
hög flexibilitet, gemensamma sensorer.
27/03/12 11:48 AM
2.
Trefas växelström
Överföring av elenergi från producent till konsument sker nästan alltid med hjälp av trefas växelström för olika spänningar. Det är endast i speciella fall som man tillgriper överföring med högspänd likström (HVDC = High Voltage Direct Current).
2.1
Systemuppbyggnad och kopplingar I trefassystemet används tre växelspänningar med samma amplitud, men med en inbördes fasförskjutning av 120° (figur 2.1). De tre spänningarna kan skrivas
u1 = û sin ω t u2 = û sin (ω t – 120°) u3 = û sin (ω t – 240°) Att amplituderna är lika medför också att effektivvärdena U1, U2 och U3 är lika. Alla spänningarna alstras i verkligheten i en trefasgenerator, men tills vidare tänker vi oss att de kommer från tre olika spänningskällor.
Figur 2.1 a. Tre sinusformade spänningar, inbördes fasförskjutna 120°.
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 14
Figur 2.1 b. Visardiagram för de tre spänningarna i figur 2.1 a.
27/03/12 11:49 AM
15
Figur 2.2
Figur 2.3
Y-koppling (stjärnkoppling)
De tre spänningarna får mata var sin impedans Z (figur 2.2). Impedanserna är identiskt lika, både beträffande storlek och fasvridning. De strömmar som flyter genom impedanserna kan skrivas
i1 = î sin (ω t – φ ) i2 = î sin (ω t – 120° – φ ) i3 = î sin (ω t – 240° – φ ) û och φ = φ = fasvinkeln mellan sammanhörande spänning och där î = Z ui ström. Det finns naturligtvis inget som hindrar, att vi ansluter en pol på varje generator till en, för alla generatorer gemensam, potential. Vi kan då ersätta tre ledare med en gemensam (figur 2.3). För enkelhetens skull väljer vi jordpotential. Det är dock väsentligt att jordningen av generatorerna sker så att fasförskjutningen mellan spänningarna inte ändras utan förblir 120°. (Vi återkommer till detta i avsnitt 2.3). Strömmen i den gemensamma återledaren = i1 + i2 + i3 blir summan av tre lika stora strömmar. Dessa delströmmar är inbördes förskjutna 120°. Effektivvärdena I1, I2 och I3 är lika stora. Strömmarna kallas med ett gemensamt namn huvudströmmar. När vi inte behöver skilja dem åt betecknas de med Ih. Man kan, matematiskt eller med visardiagram (figur 2.4), visa att summan av delströmmarna är noll i varje ögonblick). Eftersom det inte flyter någon ström i den gemensamma ledaren, kan denna tas bort. Om ledaren finns med, vilket den mycket ofta gör, kallas den neutralledare eller Nledare. De tre andra ledarna kallas fasledare (”faser”). Under många år har neutralledaren haft namnet nolledare (”nolla”), en benämning som kommer att Figur 2.4. Summan av tre strömmar leva kvar under lång tid. med lika stora effektivvärden, inbördes De på generatorsidan och på belastfasförskjutna 120°, är noll i varje ögonblick. ningssidan hopkopplade punkterna får
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 15
27/03/12 11:49 AM
16
KAPITEL 2. TREFAS VÄXELSTRÖM
Figur 2.5
Figur 2.6
således båda nollpotential och kallas neutralpunkter. Ibland skiljer man mellan generatorsidans och belastningssidans neutralpunkter. Dessa punkter kallas emellertid neutralpunkter, även om det inte finns jordförbindning och även om de inte är ihopkopplade. Vad händer med spänningarna efter att man kopplat ihop de tre generatorerna? Klart är att spänningarna u1, u2 och u3 inte ändras. De är fortfarande inbördes förskjutna 120°, har lika stora amplituder û och därmed lika effektivvärden. Effektivvärdena U1, U2 och U3 brukar kallas fasspänningar. När vi inte behöver skilja dem åt använder vi i fortsättningen beteckningen Uf. Om en voltmeter ansluts mellan en av fasledarna och neutralpunkten kommer den att visa spänningen Uf = û , men vad visar en voltmeter som ansluts mellan två fasledare?
2 Spänningen mellan ledarna är ju potentialskillnaden mellan dessa (figur 2.5), dvs. i varje ögonblick är spänningen mellan t.ex. fasledare 2 och 3
u23 = u2 – u3 Vi utnyttjar nu visardiagrammet i figur 2.6 för att bestämma effektivvärdet av denna spänning. Visarna ger att
U23 = U2 – U3, dvs. U23 = U2 + (–U3) (Visaren –U3 har samma längd som visaren U3 men har motsatt riktning. Påpekas bör också att U32 = –U23 och att indexeringen följer spänningens polaritetsangivelse.) Ur diagrammet bestäms relativt enkelt att
U23 = U2 – U3 = U2 ⋅ 3
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 16
27/03/12 11:49 AM
17
Eftersom
U1 = U2 = U3 = Uf (effektivvärden) och U23 = U , erhålls 23
U23 = 3 ⋅ Uf På motsvarande sätt visas (figur 2.7) att
U12 = 3 ⋅ Uf U31 = 3 ⋅ Uf Också dessa tre spänningar är, som framgår av figur 2.7, inbördes förskjutna 120°. De är också lika stora, varför vi ger dem en gemensam beteckning, Uh. Generellt gäller alltså
Figur 2.7. De sex spänningarna i ett trefassystem presenterade i samma visardiagram.
Uh = 3 ⋅ Uf Spänningarna kallas vanligen huvudspänningar, därav index h. (Ibland förekommer benämningen linjespänning, vilket beror på att man ute på högspänningslinjer endast kan mäta denna spänning. Dessa linjer saknar nämligen neutralledare.) Vanliga värden på huvudspänningen Uh i svenska elnät är
400 V 50 kV
690 V 70 kV
6,0 kV 130 kV
10 kV 220 kV
20 kV 400 kV
Vid Uh = 400 V är fasspänningen Uf = 230 V och ett sådant system med neutralledare betecknas 230/400 V. Om neutralledaren saknas erhåller systemet beteckningen 3 × 400 V. De tre fasledarna betecknas L1, L2 och L3. I högspänningsanläggningar (>1000 V) förekommer också de äldre beteckningarna R, S respektive T, vilka någon gång också kan återfinnas i äldre lågspänningsanläggningar. Neutralledaren betecknas numera med N. I äldre anläggningar kan 0 förekomma. Om det i något speciellt fall skulle finnas anledning att ange en speciell huvud- eller fasspänning används t.ex.
UL1–L2, URS, UL1–N, URN etc.
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 17
27/03/12 11:49 AM
18
KAPITEL 2. TREFAS VÄXELSTRÖM
Sammanfattning Y-koppling
Följande gäller för Y-kopplingen (figur 2.8): 1. Två spänningar, Uh och Uf, kan uppmätas. De kallas huvudspänning respektive fasspänning.
Uh = 3 ⋅ Uf 2. En ström Ih kan uppmätas. Den kallas huvudström.
Ih =
Figur 2.8
Uf Z
Figur 2.9. D-kopplingen uppkommer genom att tre impedanser ansluts till huvudspänningarna.
Figur 2.10
D-koppling (triangelkoppling)
D-koppling erhålls om vi ansluter de tre huvudspänningarna till tre lika impedanser enligt figur 2.9. D:et i D-koppling kommer från grekiska bokstaven Δ (delta) och namnvalet torde framgå av kopplingens utseende. De tre strömmarna i12, i23 och i31 är lika stora men inbördes förskjutna 120°. Nu kan naturligtvis två fasledare med samma potential ersättas med en gemensam (figur 2.10). Vi kan alltså använda en matningsledning med tre ledare. Effektivvärdena av strömstyrkorna i matningsledningens ledare erhålls ur
I1 = I12 – I31 I2 = I23 – I12 I3 = I31 – I23
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 18
27/03/12 11:49 AM
19
(Konstruktionen är utförd för I2 i figur 2.11.) Tydligen gäller motsvarande samband som för spänningarna vid Y-koppling. Följande beteckningar införs:
I12 = I23 = I31 = If = fasströmmen I1 = I2 = I3 = Ih = huvudströmmen (Ett annat namn för huvudström är linjeström, eftersom det är den enda ström som kan mätas ute på en högspänningslinje.) Tydligen gäller att
Figur 2.11
Ih = 3 ⋅ If
Sammanfattning D-koppling
Följande gäller för D-kopplingen: 1. En spänning Uh kan uppmätas. Den kallas huvudspänning. 2. Två strömmar kan uppmätas: huvudströmmen Ih i matningsledningen och fasströmmen If i den enskilda belastningen.
Figur 2.12
Ih = 3 ⋅ If U If = h Z
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 19
27/03/12 11:49 AM
20
KAPITEL 2. TREFAS VÄXELSTRÖM
2.2
Effekt Y-koppling
I varje impedans (figur 2.13) utvecklas 1/3 av totala effekten P, dvs.
P = U I cos φ f h 3 Totala effekten blir således
P = 3 Uf Ih cos φ U Eftersom Uf = h kan detta skrivas 3 P = 3 ⋅ Uh Ih cos φ
Figur 2.13
D-koppling
Även här utvecklas 1/3 av totala effekten i varje impedans (figur 2.14), dvs.
P = U I cos φ h f 3 Totala effekten blir
P = 3 Uh If cos φ
I Eftersom If = h kan detta skrivas 3
P = 3 ⋅ Uh Ih cos φ
Figur 2.14
dvs. samma formel som vid Y-koppling.
Sammanfattning
Effektberäkningarna vid trefas kan sammanfattas i
P = 3 ∙ Uh Ih cos φ = (aktiva) effekten (enhet 1 W) Q = 3 ∙ Uh Ih sin φ = reaktiva effekten (enhet 1 var) S = 3 ∙ Uh Ih = skenbara effekten (enhet 1 VA) Effekttriangeln (figur 2.15) kan underlätta memoreringen av sambanden mellan (aktiv) effekt, reaktiv effekt och skenbar effekt. Kom också ihåg att φ är fasvinkeln mellan spänning och ström för den enskilda komponenten.
Kp_2_s_14-35_Elkraft.indd 20
S Q ϕ
P Figur 2.15
27/03/12 11:49 AM
447
Litteraturreferenser
Alaküla, Olsson & Svensson (1993) Styrning av elektriska drivsystem, Kompendium, Lund: LTH Dahlgren, F. (1981) Transformatorn, Kompendium, Institutionen för elektromaskinlära, Stockholm: KTH del Toro, V. (1985) Electrical Machines and Power Systems, Prentice Hall Elfving G. ASEA Brown Boveri (1989) ABB Handbok Elkraft, Asea Distribution AB Elfving G. ASEA Brown Boveri (1993) ABB Handbok Industri, ABB Industrigruppen Gustavson, F. (1977) Kraftelektronik, Kompendium, Stockholm: KTH Gustavson, F .(1992) Elektromekanisk energiomvandling (2 delar), Kompendium, Stockholm: KTH Hallenius, K.-E. (1980) Elektriska maskiner, Liber Jacobsson, K.-A. (1993) Eltekniska scheman och schemakonstruktion, Liber Leonhard, W. (2001) Control of electrical drives, Springer Verlag Liander, W. (1975) Små elektriska motorer, Ingenjörsförlaget Nagrath-Kothari (1980) Modern Power System Analysis, New Delhi: McGraw-Hill Olsson, G.(1983) Elmaskinsystem, Kompendium, Lund: LTH Peterson, B. (1996) Elektriska drivsystem, Kompendium, Malmö: MaH Sen, P. C. (1997) Principles of electric machines and power electronics, McGraw-Hill Starby, L. (1983) Handbok i belysningsteknik, Stockholm: Ljuskultur Thorborg, K. (1988) Power electronics, Prentice Hall Török-Valis (1985) Elektriska drivsystem, Solna: Tutext Wildi, Th. (2002) Electrical machines, drives and power systems, Prentice Hall Williams, B. W. (1992) Power Electronics, MacMillan Elkrafthandboken (tre delar) (2003) Liber Elsäkerhetsverket, ELSÄK-FS 2006:1, 2008:1-4, 2010:1-3, 2011:3-4, Starkströmsföreskrifter ELSÄK-FS 2007:2, 2010:4, Behörighetsföreskrifter Norbo Krafteknik AB (2003) Praktisk Elkvalitet SEK (2005) Handbok 412, Grafiska symboler för elinstallationsritningar och -scheman, SEK Svensk Elstandard SEK (2004) Handbok 413, Potentialutjämning i byggnader, SEK Svensk Elstandard SEK (2005) Handbok 421, Regler för dimensionering av ledningsnät för lågspänning, SEK Svensk Elstandard SEK (2010) Handbok 444, Elinstallationsreglerna – SS 436 40 00 med kommentarer, SEK Svensk Elstandard SEK (2007) Handbok 445, Överspänningar i lågspänningsnät, SEK Svensk Elstandard Siemens AG Berlin-München (1976) Thyristor-Handbuch
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 447
27/03/12 11:46 AM
448
Register
A absolut eftersläpning 269 ackumulatorladdning 42 adapter, strömmätnings- 165 AFS 295 (aktiv) effekt 20, 115, 217, 225 aktiv likriktare 146 aktiv och reaktiv effekt, teckenregler 223 aktor 344 allmän behörighet, AB 311 allmänbelysning 352 allmän dokumentation 355 AMA (Allmän Material och Arbetsbeskrivning) 342 Ampères vippa 245 ankare 178 ankarlindning 178, 184, 207, 226 ankarreaktion 225 ankarspänningsreglering 181, 275 anläggning, dokumentation 330 för allmän eldistribution 296,305 högspännings- 17, 296 klenspännings- 297 lågspännings- 296 starkströms- 295
anläggningskarakteristika 291 anläggningstekniska krav 258 ansluten drift 95, 108 anslutning, enpolig 24 trepolig 23 tvåpolig 23
anslutningsdon SEMKO 17 330 anslutningskabel 315, 340 antiparallellkoppling 71, 82, 268 apparatdosa 317 arbetsbrytare 332 arbetslindning 228 Arbetsmiljöverket 295 arbetsperiod 242 asymmetrisk IGCT 87 asynkrongenerator 206
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 448
asynkronmotor 186, 189, 388 driftegenskaper 191 enfas 221 frekvensomriktarematad 12, 269 i 60 Hz-nät 204 kortsluten 190 med hög rotorresistans 199, 268 polomkopplingsbar 261, 267 släpringad 190 trefas 189 tvåfas 230 varvtal 191 varvtalsreglering 198, 268
asynkronmotorns momentkurva 194 atmosfärisk överspänning 42 automatisk fasning 214 automatsäkring 307, 334 avbrottsfri kraftförsörjning (UPS) 12, 68, 125 avreglerad elmarknad 379 avskärmning 44, 160 avstånd, frånskiljnings- 338 säkerhets- 338
B backspänningsskydd 70 badrum 349 basturum 350 bakkantsstyrning 131 batteri, kondensator- 28, 120, 158 batterimatad likströmsmotor 278 behörighet 311 behörighetskrav 311 behörig installatör 311 belastningsförluster 54, 185, 197 belastningsgrad 53 belastningsimpedans 50, 122, 166 ekvivalent 50
belastningsområde 196
27/03/12 11:46 AM
449
belastningsperiod 241 belastningsvakt 11 belastningsvinkel 217 belysningsinstallation 299, 346, 352, 353 belysningsstorheter 352 belysningssystem 352 beröringsfri mätning 60
trefas helvågs- 102
brytare, arbets- 332 dvärg- 298, 307, 334 effekt- 332 jordfels- 39, 43, 299, 306, 350 last- 332 maximal- 334, 338 mikro- 334 ström- 12, 332 säkerhets- 265, 332, 351 säkrings- 335
temperaturmätning 172
beröringsskydd, förhöjt 234 beröringsskyddat utförande 234 beröringsskärmat utförande 234 beröringssäkert utförande 234 biledare 318 bimetallskydd 264, 336 bipolartransistor 71 biströmkrets 333 blandad koppling 106, 132 blockerat uttag 330 blockeringsspänning 78 boosting 198 borstar 178 borstförluster 185 borstgrupp 179 borsthållare 178 borstlyftningsdon 202 borstlös likströmsmotor 232 borstlös magnetisering 207 borstlös synkronmaskin 207 borstspänningsfall 181, 185 bostadsinstallation 342 bottnad transistor 71 brandskydd, jordfelsbrytare 307 break-over-voltage 78 bromsmotor 203 bromsning 202 likströms- 203 mekanisk 203 motströms- 202 regenerativ 119, 136, 175, 184 översynkron 202
bromsresistor 203 bromstid 262 bruksföremål 27, 294 brumspänning 100, 144 brygga, fullstyrd 108 Graetz- 96 halvstyrd 106, 112 helstyrd 108, 111 helvågs, 96 trefas halvvågs- 102
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 449
brytning, allpolig 334 burlindning 189 dubbel- 201
burststyrning 133 bus-system 309 bypass 273
C CEE-systemet 331 CEE-uttag 330 CE-märket 294 central 327 fördelnings- 298 grupp- 298, 336, 342, 349 kapslad 327
centralkompensering 28 CF 169 chockström 37 common mode-filter 280 -spänning 279f -ström 280
CR 169 Crest Factor 169 Current Source Inverter 140, 273 CSI-omriktare 140, 273 CSIR-motor 228 CSR-motor 228 cylindrisk rotor 207
D D-koppling 18 D-sida 186 Dahlandermotor 199, 204 dammanläggning 374 dammskyddat utförande 234
27/03/12 11:46 AM
450
REGISTER
dammtätt utförande 234 Darlingtonkopplade transistorer 72 datablad 361 DC blir AC 121 deltakoppling 18 DF 169 diac 82 diazedsäkring 334 dielektrisk uppvärmning 354 differentialingång 163 differentialprob 164 dimmer 82 diod 68 Direct Torque Control 138, 271 direkt jordat system 296, 302 skyddsjordning i 300
direkt start 200, 262 direktkommuterad chopper 85 direktkompensering 340 direktomriktare 137, 273 Distortion Factor (DF) 169 dokumentation 342, 355 av allmän karaktär 355 funktionsorienterad 356, 363 placeringsorienterad 355, 365
dold installation 317 drift, ansluten 95, 106, 117 2- resp 4Q- 262, 433 frekvensomriktar- 269, 272 generator- 136, 184, 216, 218, 267 intermittent 240 kontinuerlig 240, 252, 263 korttids- 240 oansluten 95 regenerativ 148, 271
driftart 240 driftavbrott vid elmaskindrift 279 driftcykel 258 driftegenskaper, asynkronmotor 191 synkronmaskin 224
driftfall 181, 261 driftkondensator 228 driftkvadrant 267 drifttekniska mätningar 158 drifttemperatur 240 drifttillstånd 77 drivkrets 75 drivsida 186 drivsystem 257 anläggningstekniska krav 258
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 450
elektriskt motor- 257 elektromekaniska 278 tillämpningstekniska krav 258
droppskyddat utförande 234 Dryformer 56 DTC 138, 271 dubbel isolering 300 dubbelburlindning 201 dubbelriktad tyristor 82 dubbelströmriktare 275 dubbelwattmeter 22 dubbelvoltmeter 214 duschrum 349 dvärgbrytare 208, 307, 334, 336 dynamiska egenskaper 260 Dyn-kopplad transformator 56 dämp-, dämpningslindning 209, 220 Dzn-kopplad transformator 56
E EDM 280 effekt 20 aktiv 20, 115, 217, 219 genomgångs- 406 i trefassystem 20 kortslutnings- 258 luftgaps- 197 medel- 242, 384 märk- 50, 106, 176 reaktiv 20, 27, 115, 206, 221 skenbar 20 transformatorns 50, 106 typ- 406
effektavgift 380 effektbalans 224 effektbehov 224, 373 reaktivt 115, 138
effektbrytare 332, 341 effekt-, energimätning 21, 167 effektfaktor 27 total 170 övervakning 279
effektförhållanden för synkronmaskinen 219 effektivvärde, sant 158 effektivvärdeskännande 407 effektmätning 167 effektreserv 374 effekttriangel 20
27/03/12 11:46 AM
451
effekttång 167 efterledningsström 69 efterledningstid 75 eftersläpning 190 eftersläpningskompensering 271 ekvivalent schema 51, 73, 117, 216 E-kärna 55 EL-AMA 342 elanläggningar 294 elbränder 42 elcertifikatsavgift 379 elchock 37 Electric Discharge Machining 280 elektriskt och magnetiskt fält från elkraftanläggningar 43 elektrisk ströms inverkan på människokroppen 36 elektrisk förregling 331 elektriskt fält 43 elektriskt olycksfall 36 elektrofilter 354 elektromagnet 354 elektromagnetisk kompatibilitet 294 elektromekaniska drivsystem 278 elektronikmotor 232 elektronisk strömbegränsning 272 elektronisk säkring 12 elektroniskt kommuterad likströmsmotor 232 elektroniskt överlastskydd 272 elenergi, distribution 372, 376 förbrukning 372 kostnad 379 produktion 372
elhandelsdel 379 elhandelsföretag 379 elinstallationer 342 ”intelligenta” 344
Elinstallatörsförordningen 295 elkopplare 332 elkrafttekniska mätningar 158 Ellagen 294 ellistsystem 317, 319, 351 elmaskinsystem 257 Elmaterielförordningen 294 elmotorsystem 257 elnätsföretag 379 elolycksfall 39 elstandard 295 elsvetsning 44
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 451
elsäkerhet 299 Elsäkerhetsverket 294 eluppvärmning 354 EMC 43 EN 295 energi, -användning 374 -behov 373 -förbrukning 372 -källor 375 -mätning 21, 172 -pris 379 -tillförsel 373
enfas asynkronmotor 227 enfas seriemotor 186, 227, 278 enfastransformator 55, 58 enkelströmriktare 275 enkla arbeten 311 enledare 316 enpolig anslutning 24 enpuls halvvågslikriktare 69 entimmeseffekt 380 enwattmetermetoden 21 envägskoppling, sexpuls 105 trepuls 101 tvåpuls 101
expansionskärl 56 explosionsfarligt rum 328 explosionsskyddat utförande 235 extra isolering 300
F Faradays bur 44, 280 farlig spänning 300 fasföljd 213 fasföljdvisare 204 faskompensering 27, 209, 381 fasledare 15 faslikhet 213 faslindad motor 190 fasningsdon 214 fasspänning 16 fasström 19 fast installation 312, 344 fasurfall 219 fasvinkelstyrning 130 FELV 297 femledarsystem, 5-ledarsystem 300f filter 161
27/03/12 11:46 AM
452
REGISTER
effekt- 51, 167, 185 hysteres- 51, 197 i effekthalvledare 90 järn- 51, 64, 185, 197 lednings- 326 magnetiserings- 185 rotor- 197 switch- 79, 91, 126 tillsats- 54 tomgångs- 51, 54, 56, 185, 197 transformatorns 54 virvelströms- 51,197
filterutrustning 145 finskydd 309 finsäkring 339 flerhastighetssystem 267 flänsmotor 228, 239 flöde, huvud- 179 i en trefasmaskin 186 läck- 50 roterande 187, 207, 227, 279 tvär- 173
flödesschema 356 formfaktor 98 fotmotor 228, 239 framkantsstyrning 130 framspänningsfall 68 frekvensanalys 170
förläggningssätt 323 förnyelsebara energikällor 375 förregling 331, 359 förstärkt isolering 300
-meter 214
frekvensomriktare 12, 93, 137, 270, 386 indelning 137 med likspänningsmellanled 138 med likströmsmellanled 140 PWM- 140
frekvensreglering 269 frihjulsdiod 87, 109, 134 friktionsförluster 185, 197 friledning 319 frilöpande asynkrongeneratorer 206 frånkopplingstid 303 frånskiljare 332 frånskiljningsavstånd 338 främmande ledande del 305 fullstyrd brygga 108 fullständig glättning 95 fulltransformator 61 funktionsdiagram 356 funktionsorienterad dokumentation 355 funktionsorienterad postbeteckning 363 fyrkvadrantdrift, 4Q-drift 271 fyrledarsystem, 4-ledarsystem 300 fälteffekttransistor 72 fältreglering 181, 276 färgmärkning av proppsäkringar 335 färgmärkning för tryckknappar och signallampor 351 förbindningstabell 356 fördelningscentral 298 fördelningsstation 378 föreskrifter 294 förluster, belastnings- 54, 185, 197 borst- 185
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 452
G galvaniskt skild 58, 90, 310 gasturbin 374 Gate Turn Off 83 gateström 72 generator 175 frilöpande asynkron- 206 likströms- 184 trefas asynkron- 206 trefas synkron- 210 turbo- 211 vattenkraft- 212 växelströms- 175
generatordrift 218 generatorprincipen 176 genomgångseffekt 406 genomslagsspänning 280 givare 344 glättning 95 glättningsinduktor 96, 118, 277 glättningskondensator 96 gnistgap 310 Graetzbryggan 96 grovskydd 309 grundton 115 grundtonsamplitud 145 grundtonsfrekvens 145 gruppcentral 298, 302, 342, 349 gruppkompensering 28 gruppledning 298, 316, 317, 318, 342 gränsläges(ström)-ställare 333
27/03/12 11:46 AM
453
GTO 83 gängsäkring 334
I icke direkt jordat system 296 skyddsjordning i 304
H hallelement 166 hallgivare 60 halvledarematerial 68 halvstyrd brygga 106 halvstyrd enkelströmriktare 275 halvvågsbrygga 102 helstyrd dubbelströmriktare 275 helstyrd enkelströmriktare 275 helvågsbrygga 92, 96 hexaformkärna 56 hjälpkontakt 264, 332 hjälptyristor 85 huvudfördelningscentral 298 huvudjordningsskena 298, 305 huvudkomponenter i strömriktare 67 huvudledning 298, 317 huvudpol 178 huvudschema 356 huvudspänning 17 huvudström 15, 19 huvudsäkring 200, 349 HVDC 14, 119, 378 HVDC-light 125 hybridkomponenter 93 hybridstegmotor 232 hydraulmotor 278 hydrodynamiska variator 278 hydrostatisk variator 278 hysteresförluster 51, 197 hysteresmotorn 227 hållström 109 härva 180 högeffektsäkring, strömbegränsande 160, 162 högfrekvensdon (HF-don) 353 högfrekvensuppvärmning 354 högspänd likström (HVDC) 14, 119, 125, 378 högspänning 17, 296 högspänningsanläggning 296
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 453
icke fullt utbildat jordfel 303, 307 icke symmetriskt trefassystem 23 ID-körning 272 IEC-standard 295 IGBT 73 IGCT 83 ignitron 149 impedansomsättning 50 indirekt kommuterad chopper 85 induktiv högfrekvensuppvärmning 354 induktiv koppling 279 industriinstallation 351 infasning 213 ingångsenhet KNX 344 inkopplingsströmstöt 28, 54 innerpolmaskin 207 installation, belysnings- 299, 329, 352 bostads- 307, 330, 342 dold 317 för motordrift 351 industri- 351 infälld 317 intelligent 13, 344 permanent 312 tillfällig 308, 311 utanpåliggande 317, 329, 351
installationsledning 317 installationsmateriel 315 installationsritning 342 installationsströmställare 319, 349 installationssymboler 319, 349 inställbara system 267 integralmotor 273 intelligent installation 13, 309, 344 intermittensfaktor 241f Intelligent Power Module (IPM) 76 intermittent drift 241 International Circulation (IC) 236 International Electrical Commission 233, 295 International Mounting (IM) 237 International Protection (IP) 234, 329 isolationsfel 39, 302 isolationsklass 240 isolationsprovare 168 isolationsspänning 164 isolationstest 168
27/03/12 11:46 AM
454
REGISTER
isolerande lager 280 isolering, dubbel 300 extra 300 förstärkt 300
isolertransformator 61, 164 IT-system 299, 304
J jonventil 149 jord, störningsfri 303 jordat system, direkt 296, 300 icke direkt 296, 304
jordelektrod 305 jordfel 302 jordfelsbrytare 39, 299, 306, 350 jordkabel 319 jordning 15, 42 neutralpunkts- 296, 299 skydds- 38, 162, 299 system- 296
jordpotential 299 jordtag 305 järnförluster 51, 197 järn- och friktionsförluster 185
K kabel 280 anslutnings- 315 jord- 319 kraft- 318 mantlad 317 skarv- 315, 323
kabelskåp 298 kabeltabell 356 kanalskenfördelning 317, 320 kapacitiv koppling 279 kapslad central 327 kapsling 328 kapslingsklass 234 K-faktor (K-factor) 170 klenspänning 297 klirrfaktor 170 knivsäkring 334f KNX 13, 309, 342 KNX-bus 344 KNX-installation 342
knäspänning 98 kollektorström 71 kommutator 178f kommutatormotor 186 kommutering 95, 142 kommuteringsfel 118 kommuteringshack 142 kommuteringspol 178f kompensationslindning 185 kompletterande skyddsutjämning 305, 350 koncentrisk skärm 319 kondensatorbatteri 28 kondensatorspänningstransformator 59 kondenskraftverk 374 kontaktor 264, 332 kontaktormanövrerad trefasmotor 264 kontaktskensystem 317, 319 kontinuerlig drift 240 kontorsinstallation 351 kopplingsdosa 317 korsströmställare 319, 333 kortsluten asynkronmotor 191, 195, 202, 388 kortsluten motor 190 kortslutningseffekt 258 kortslutningsimpedans 52 kortslutningsreaktans 52 kortslutningsresistans 52 kortslutningsskydd 258, 264, 279, 325 kortslutningsström 160, 258, 323 korttidsdrift 240 kostnad för elenergi 379 kraftinstallation 345, 354 kraftkabel 318 krafttransformator 47, 55 kraftverk 374 kondens- 374 kärn- 372, 374 mottrycks- 374 pump- 219, 375 vatten- 211, 372, 374 värme- 210, 374
kraftverksgenerator 206 kraftvärmeverk 375 kretsschema 356, 359 kronomkopplare 334 kvadrant, drift- 267 kvadratisk medeleffekt 243, 426 kvadratiskt medelmoment 255, 426 kvasikantform 144 kvicksilverlampa 352 -ventil 149
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 454
27/03/12 11:46 AM
455
kylelement 92 kylform 236 kylning av effekthalvledare 92 kärntransformator 55
L laddning, ackumulator- 42 lagersköld 178, 206 lagerström 279 laminerad plåtkärna 178 laminerat plåtpaket 190 lastbrytare 332 lastfrånskiljare 332 lastkommuterad (laststyrd) 95 laststyrd strömriktare 95 laststyrd växelriktare 120 lastvinkel 217 ledare, bi- 318 fas- 15 N- 15 neutral- 15 noll- 15 PE- 38, 164, 280, 300, 319 PEN- 24, 300, 319 Protection Earth- 24 skyddsjords- 24, 38, 300, 319
LED-armatur 352 ledning 315 fast förlagd 323 fri- 24, 319 grupp- 298, 306, 317, 342 huvud- 298, 317 hängkabel- 319 installations- 317 luft- 24, 310 lågspännings- 317 servis- 298
ledningsbeteckningar 320 ledningsbeteckningssystem 321f ledningsdimensionering 315, 323 ekonomisk 326 ur kvalitetssynpunkt 324 ur säkerhetssynpunkt 323
ledningsförluster 326 ledningskanalsystem 317, 351 ledspänningsfall 68, 73, 77, 87, 90 ledström 69 ledströmsderivata 81
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 455
ledvärde 276 LEM-element 166 leveransspänning 309 likriktare 70, 93, 96, 270 likspänningskopplare 134 likspänningsomriktare 93, 134 likspänningsomvandlare 134 likspänningsregulator 134 likströmsbromsning 203 likströmsgenerator 184 likströmsmaskin 178 likströmsmotor 175, 179 batterimatad 278 elektroniskt kommuterad 232 separatmagnetiserad 181, 186, 275, 391 seriemagnetiserad 179, 184
lindning 45 ankar- 178, 184, 207, 232 arbets- 228 bur- 189 dubbelbur- 201 dämp-, dämpnings- 209, 220 kommuterings- 185 kompensations- 185 magnetiserings- 178, 184, 207 primär- 49 rotor- 178, 190, 207 sekundär- 49 serie- 179 stabiliserings- 179, 185 start- 227 stator- 190
lindningskapacitans 279 lindningsmärkning 185, 210, 229 lindningsmärkning och rotationsriktning 185, 204 Line Sag 146 linjespänning 17 linjeström 19 linjär last 169 linjärmotor 229 ljusbåge 39, 41 ljus fasning 214 ljusflöde 352 ljusstyrd tyristor 84 ljusstyrka 352 lokal jordskena 306 lokal skyddsutjämning 350 luftgapseffekt 197 luminans 352 låghastighetsvakt 202
27/03/12 11:46 AM
456
REGISTER
lågspänning 296 lågspänningsställverk 328 läckflöde 50 läckström 69, 307
M magnetfält 43, 176f magnetisering 5, 179, 182, 206f, 216, 225 magnetiseringsförluster 185 magnetiseringslindning 178 magnetiskt neutralplan 180 manteltransformator 55 manöverkretsschema 359 manöverspänning 265 manöverströmställare 333 maskin, asynkron 189, 389 borstlös synkron- 207 innerpol- 207 likströms- 178 separatmagnetiserad 181, 184 seriemagnetiserad 184 synkron- 206, 389 växelströms- 186 ytterpol- 207
maskinbyte 281 maskinkonstant 181, 193, 216 matare 208, 210 matrisomriktare 148 maximalbrytare 334, 338 maximalmomentet 196 medeleffekt 242 medelmoment, kvadratiskt 255 medelvärdeskännande 407 medurs rotationsriktning 205 MEGGER 168 mekaniska variatorer 278 mekanisk axeleffekt 167 mekanisk bromsning 203 mekanisk förregling 331 mellanledsfilter 148 mellanledskondensator 73, 270 mellanledsomriktare 138 mellanskydd 309 metallhalogenlampa 352 Millerkapacitans 75 mjukstart 265 mjukstartutrustning 201 momentpulsation 258, 277
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 456
momentreduktion 183, 269 momentreglering 139, 272 moment-varvtalskarakteristik 258 monteringssätt 238 MOSFET, fälteffekttransistor 72 motemk 214 motor(er) 175 asynkron- 186, 388 batterimatad likströms- 278 borstlös DC- 232 broms- 203 CSIR- 228 CSR- 228 Dahlander- 199, 204f elektronik- 232 elektroniskt kommuterad 232 enfas asynkron- 227 enfas serie- 188, 227, 278 faslindad 190 hybridsteg- 232 hydraul- 278 hysteres- 227 integral- 273 kommutator- 186 kontaktormanövrerad trefas- 264 kortsluten asynkron- 190 kortsluten med hög rotorresistans 199, 268 likströms- 175, 179 likströmsserie- 184 linjär- 229 polomkopplingsbar asynkron- 199, 267 PSC- 228 reluktans- 226 reluktanssteg- 232 repulsions- 227 Schrage- 227 separatmagnetiserad likströms- 181, 275 seriemagnetiserad 181 servo- 230 shunt- 182 skärmpol- 226 släpringad trefas asynkron- 190, 268 små- 226 speciella 226 start- 184 steg- 231 synkron- 188, 389 trefas asynkron- 189 trefas synkron- 207 tvåfas- 230 tvåhastighets- 205
27/03/12 11:46 AM
457
universal- 227, 278 Winter-Eichberg- 227 virvelströms- 227 växelströms- 175
motordrifter 351 motordrivsystem 257 motorkabel 280 motormodell 271 motorprincipen 177 motströmsbromsning 202 mottagningsstation 378 mottaktssläckning 86 mottryckskraftverk 374 multipeltoner 167 märkeffekt 50, 176 märkfelström 307 märkskylt 175 märkspänning 50, 176 mätare 297 kWh- 22 mätarskåp 298, 349
mätarsäkring 200, 349 mätdata 160 mätning, elkraftteknisk 158 effekt- och energi- 21, 167 med standardoscilloskop 162 planering 159 reaktiv effekt 22 resistans- 164, 168 speciella 168 spännings- 160 ström- 165 trefaseffekt 21, 167 vibrations- 172, 281 mätprob 162
mätprotokoll 160 mättransformator 58 mörk fasning 214
N nedspänningsomvandlare 134 nedtransformator 49 neutralledare 15 neutralpunkt 16 neutralpunktsimpedans 304 neutralpunktsjordning 296, 299 Newtons andra lag 260 N-ledare 15
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 457
nolledare 15 nollgenomgångsstyrning 133 nollspänningsutlösning 264 nominell spänning 295 nordiska kraftsystemet 377 N-sida 186 nätavgift 380 nätfilter 148 näthandelsdel 379 nätkommuterad (nätstyrd) strömriktare 95, 142 nätkostnad 379 nätstation 297, 327, 378 nätstyrd 95, 117, 142 nättransformator 61 nätåterverkan 138, 145 nödstopp 351
O oansluten drift 95 obruten skärm 280 olinjär last 169 oljegrop 56 oljeisolerad transformator 57 omformare 175 svets- 184
omkopplare, kron- 334 kors- 333 trapp- 333 Y/D- 200
omriktare, CSI- 140, 273 direkt- 137, 148, 273 frekvens- 12, 137, 269, 386 likspännings- 93, 134 matris- 148 mellanleds- 138 PWM- 128, 138, 273 växelspännings- 93, 130
områdesindelning 349 omsättning 48 on-off-styrning 133 orienterad plåt 54 oscilloskopmätning 162 ostyrd likriktare 96 osymmetrisk belastning 24
27/03/12 11:46 AM
458
REGISTER
PWM-frekvensomriktare 127, 270 PWM (Pulse Width Modulation) 126, 138
P PAM (Pulse Amplitude Modulation) 138 parallellkoppling koppling av tyristorer och transistorer 89 parallellsvängningskrets 120 parttabell 356 passdel 334 PE-ledare 38, 280, 300 PELV 297 pendling 215 PEN-ledare 300 permanentmagnetiserad synkronmotor 274, 389 permantmagnetmotor 206 permeabilitet 48 personlig skyddsutrustning 160f personligt lås 265 pilotkontakt 331 placeringsorienterad dokumentation 355 placeringsorienterad postbeteckning 365 planering av mätning 159 platsbelysning 352 PLC-schema 358, 366 PM-motorer 274 polkärna 179 polomkopplingsbarasynkronmotor 199, 267 poltal 189 portabel jordfelsbrytare 309 postbeteckningssystem 362 potentialutjämning 299, 305, 350 power factor corrector 146 Powerformer 211 primärsida 49 primärspänning 47 prob 161 problem vid strömriktning 142 procentuell kortslutningsimpedans 53 kortslutningsreaktans 53 kortslutningsresistans 53
procentuellt spänningsfall 53 processflödesschema 356 programmerbar motorstyrning 368 proppsäkring 334 PSC-motor 228 pulsamplitudmodulering (PAM) 138 pulsbreddmodulering (PWM) 126, 138 pulsbreddvariation 126 pulserande moment 259 pumpkraftverk 210, 375
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 458
R RaIa-kompensation 277 rakuttag 350 reaktiv effekt 20, 27, 115, 206, 216, 221 reaktiv effektförbrukning 258 reaktivt effektuttag 380 regenerativ bromsning 119, 175, 184 regenerativ drift 148 regenerativ motordrift 223 regionstation 378 regleravvikelse 277 reglerbara system 267 reglering, ankarspännings- 181, 275 frekvens- 269 elproduktions- 224 fält- 181, 276 på konstant effekt 183 på konstant moment 183 rotorspännings- 181, 275 statorspännings- 268 ström- 256 varvtals- 198, 210, 268, 277
reglernoggrannhet 272 regulator, likspännings- 93, 134 ström- 276, 279 varvtals- 268, 277 växelspännings- 82, 130
reluktansmotor 226, 232 relä 333, 361 reläskydd 11 ren koppling 106 repulsionsmotorn 227 respektvinkel 118 reversering 85, 179, 262 ringkärnetransformator 55 rippelspänning 144 riskanalys 159 ritningar 317, 342, 355 rotationsriktning 185, 204 rotationsrörelse 260 roterande elmaskiner 175 roterande fasning 213 roterande flödet 188 roterande likriktare 207 rotor 178, 189, 206
27/03/12 11:46 AM
459
rotoreffekt 199, 274 rotorförluster 197 rotorlindning 178, 190, 207 rotorplåt 190 rotorresistans 192, 199 rotorspänning 192 rotorspänningsreglering 182, 277 rundstyrning 11
skydd av elmaskiner 279 bimetall- 264 elektroniskt överlast- 272 kortslutnings- 258, 264, 279 underspännings- 265 överlast- 42, 258, 264, 272, 359
skydd mot backspänning 71 skyddsform 234 skyddsjordning 38, 299, 300, 304 skyddsjordsledare 24, 38, 300, 304 skyddsledare 350
S samkörning 375 sant effektivvärde 158 Schragemotor 227 SEK 295 sekundärsida 49 sekundärspänning 48 selektivitet 336 SELV 61, 297 sensor 344 Svenska Elektrotekniska Normer (SEN) 295 separatmagnetiserad likströmsmotor 181, 275 separatmagnetiserad maskin 179, 181 seriekompensering 28 seriekoppling av tyristorer och transistorer 89 seriemagnetiserad maskin 179 seriemotor, enfas 186, 227 likströms- 184
servisledning 298 servomotor 230 sexpuls envägs tyristorlikriktare 114 sexpulskoppling 102 blandad 112 ren 111, 119
sexpuls nätstyrd växelriktare 119 sexpuls tvåvägskoppling 102, 111 shuntmotor 182 signalkrets 333 signalampa, betydelse och färg 351 sinusanpassning 415 sinus-triangelvåg-jämförelse 127 självkommuterad strömriktare 95, 124, 142 självstyrd strömriktare 95, 142 självstyrd växelriktare 121 skadlig uppvärmning 159 skarvadapter 166 skarvkabel 315, 324 skenbar effekt 20
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 459
skyddsklenspänning (SELV) 349 skyddsseparation 61 skyddstransformator 61 skyddsutjämning 299, 305, 350 skyddsutrustning (personlig) 160f skärmning 44, 160, 280 skärmpolmotor 226 sladd 315 sladdställ 315 släckbar tyristor 83 släckkrets 84f släcktid 78 släpringad asynkronmotor 190, 191 småmotorer 226 småtransformatorer 47 smältsäkring 334 smälttidskurva 337 snabb diod 70 snabb säkring 336 snubberkrets 91 spartransformator 56 speciella elkrafttekniska mätningar 172 spetskraftverk 374 splittad kabel 280 spänning, arbets- 178 back- 70 blockerings- 78 brum- 100, 144 fas- 16 huvud- 17 hög- 17 isolations- 164 knä- 98 linje- 17 manöver- 265 märk- 50, 176 nominell 295 primär- 47 rippel- 144
27/03/12 11:46 AM
460
REGISTER
sekundär- 48 spärr- 69, 78, 89, 98, 101 styr- 79 system- 296 trappstegs- 145
spänningsderivata 91, 280 spänningsfall 50, 324 borst- 181, 185 fram- 68 i transformator 52 led- 68, 73, 77, 87, 90 procentuellt 53
spänningsgodhet 158, 170 spänningsmätning 160 spänningsomsättning 49 spänningsrippel 145 spänningsstyv koppling 96, 98, 104 spänningsstyv strömriktare 124 spänningsstyvt mellanled 138 spänningstransformator 58 spärrspänning 69, 81, 98, 409 SS (Svensk Standard) 295 stabil drift 219 stabiliseringslindning 179, 185 stabilitetsgräns 225 stamlinjenätet 376 stamstation 378 starkströmsanläggning 295 starkströmsföreskrifterna 294 starkströmsförordningen 294 start av asynkronmotor 200 start av släpringad motor 201 start av synkronmotor 206 start och infasning av synkrongenerator 213 startkondensator 228 startlindning 227f startmotor 184 startpådrag 201 startström 200 starttid 261 stationer i kraftnätet 378 stationär regleravvikelse 271, 277 statisk stabilitetsgräns 220 stator 178, 206 statorlindning 190 statorplåt 190 statorspänningsreglering 268 stegmotor 231 step down converter 134f step up converter 134f
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 460
stickproppsansluten vridtransformator 60 stjärnkoppling 15 stjärn-triangel-start 200 strilsäkert utförande 225 striltätt utförande 225 stroboskopeffekt 353 strypförlust 291 strypt transistor 71 strömbrytare 332 strömderivata 277 strökapacitans 279 ström, efterlednings- 69 fas- 19 gate- 72 huvud- 15, 19 led- 69 linje- 19 läck- 69, 307 märkfel- 307 reverserings- 78 start- 200 styr- 77 stöt- 78 vagabonderande 280, 304
strömbrytare 12, 172, 332 strömderivata 75, 81, 270, 277 strömförträngning 95, 154 strömgivare 166 strömmätning 165 med tång-probe 166
strömmätningsadapter 165 strömomsättning 49 strömreglering 276 strömregulator 269, 277 strömriktare 67, 93 dubbel- 275 enkel- 275 halvstyrd 275 helstyrd 275 indelning 94 lastkommuterad 95, 120 laststyrd 94, 120 nätkommuterad 95 nätstyrd 94 självkommuterad 95, 124 självstyrd 94, 142 spänningsstyv 94, 124 strömstyv 94
strömriktarkaskad 274 strömriktarkopplingar 93
27/03/12 11:46 AM
461
strömrippel 145 strömstyv koppling 95, 98, 104, 117 strömstyvt mellanled 138, 140 strömställare 332 enpolig 333 gränsläges- 333 kors- 319, 333 manöver- 333 trapp- 319, 333 tvåpolig 333
strömstöt, inkopplings- 28, 54 strömsugarkoppling 96, 114 strömtransformator 59 strömtransformators sekundärkrets 60 strömvinkel 100 strömvärde 323 styrd likriktare 81, 106, 110, 115, 117 styrhastighetsbegränsning 277 styrhierarki 358 styrkretsar till transistorer 75 styrkretsar till tyristorer 84 styrning, burst- 133 fasvinkel- 130 nollgenomgångs- 133 on-off- 133 rund- 11 till-från- 133
styrpulsdon 84 styrpulsmatning 90 styrspänning 79 styrström 77 styrutrustning 257 styrvinkel 78, 106 styrvinkelbegränsning 118 ställverk 327 störningsfri jord 303 stötström 78 svenska kraftnätet 376 Svensk Elstandard 295 Svensk Standard 295 svetsomformare 184 svetstransformator 61 switchfrekvens 126, 270 switchförluster 79, 91, 126 symboler för transformatorer 49 symboler i kretsscheman 360 installations- 319, 349
symbolstandard 359 symmetrisk kabel 280 symmetrisk PE-ledare 280
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 461
synkron reaktans 216 synkront varvtal 188 synkronkompensator 120, 209 synkrongenerator 210 modell 218 start och infasning 213 undermagnetiserad 223f övermagnetiserad 218, 223f
synkronmaskin 186, 206 effektförhållanden 219 borstlös 207 driftegenskaper 224 effektförhållanden 213 generatordrift 218 motordrift 214
synkronmotor 188, 389 drift och start 207 ekvivalent schema 216 med frekvensomriktare 274 modell 210 permanentmagnetiserad 274, 389 undermagnetiserad 216, 222 övermagnetiserad 209, 222
synkronoskop 214 syntetisk sinusform 126 systemjordning 296, 299 system med konstant varvtal 264 systemspänning 296 säkerhetsavstånd 338 säkerhetsbrytare 265, 332 säkring 334 automat- 307, 334 diazed- 334 elektronisk 12 extra snabb 335 fin- 339 färgmärkning av 335 glasrörs- 339 grupp- 298 gäng- 334 huvud- 200, 249 kniv- 335 propp- 334 snabb 336 termo- 339 trög 335
säkringsbrytare 335 säkringstariff 380 sänkbromsning 203
27/03/12 11:46 AM
462
REGISTER
T takometeråterkoppling 272, 277 tariff 380 temperatur 171 temperaturkoefficient 90 termografering 172 termosäkring 339 testmejsel 45 THD-F 170 THD-R 170 till-från-styrning 133 tillfällig elanläggning 311, 323 tillsatsförluster 54 tillståndskontroll 281 tillsynsansvar 295 tillämpningstekniska krav 258 TN-C-system 300 TN-C-S-system 302 TN-S-system 300 TN-system 299 tolvpulskoppling 114 tomgångsförluster 51, 54, 56, 185, 197 tomgångsmagnetiserad synkronmaskin 221 tomgångsström 54, 192 toppvärdesfaktor 169 toroidkärna 55 torrisolerad transformator 57 Total Harmonic Distortion (THD) 170 traktionsmotor 227 transformator 47 enfas- 55, 58 full- 61 hexaform 56 isoler- 61, 64 kondensatorspännings- 59 koppling 56 kraft- 47, 55 kärn- 55 mantel- 55 märkeffekt 50 mät- 48 ned- 49 nät- 61 oljeisolerad 57 ringkärne- 55 skydds- 61 sparkopplad 56 spännings- 58 spänningsfall i 52
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 462
ström- 59 svets- 61 toroid- 55 torrisolerad 57 trefas- 47, 55 upp- 49 vrid- 60
transformatorbank 58 transformatoreffekt vid olika likriktarkopplingar 106 transformatorformeln 47 transformatorkopplingar 53 transformatorns förluster 54 transformatorstart 201 transient överspänning 70, 309 transistor 70 bipolar- 71 Darlingtonkopplad 72 effekt- 70 fälteffekt- 72 IGBT 73 MOSFET- 72, 385
transistorn som switch 71 translationsrörelse 260 trappomkopplare 349 trappstegsspänning 145 trefas asynkrongenerator 206 trefas asynkronmotor 189 trefas bryggkoppling 111 trefas halvågsbrygga 102 trefas helvågsbrygga 102 trefas synkrongenerator 210 trefas synkronmotor 188, 207, 214, 389 trefastransformator 47, 55 trefasuttag 330 trefas växelström 14 trepulskoppling 101, 110 trepuls nätstyrd växelriktare 119 trepuls styrd likriktare 110 trewattmetermetoden 21 triac 82 triangelkoppling 18 triodtyristor 81 true RMS 158 trycknapp, funktion och färg 351 tryckvattentätt utförande 235 tröghetsmoment 260 trög säkring 335 turbogenerator 211 tvåfasmotor 230
27/03/12 11:46 AM
463
tvåfassystem 24 tvångsbrytande 334 tvåpolig anslutning 24 tvåpuls envägskoppling 101 tvåpulslikriktare 101 tvåpuls tvåvägskoppling 96 tvåpuls tvåvägslikriktare med blandad koppling 107 tvåpuls tvåvägslikriktare med ren koppling 108 tvåpuls växelriktare, nätstyrd 117 tvåwattmetermetoden 21 tvärflöde 178 typeffekt 406 tyristor 76 antiparallellkopplad 82, 130 drifttillstånd 77 dubbelriktad 82 I/U-karakteristik 78 ljusstyrd 84 ljuständ 84 mottaktskopplad 86 parallellkopplad 89 seriekopplad 89 skyddsutrustning 81 släckbar 83 styrkretsar 84, 90 triod- 81 tändtid 77
tålighet mot överspänning 309 tångamperemeter 165 tånginstrument 162, 165, 167 tändfördröjning 78 tändpulsalstrare 84 tändtid 77
U undermagnetiserad synkrongenerator 224 undermagnetiserad synkronmaskin 222 undermagnetiserad synkronmotor 217 underordnad komponent 365 underspänningsskydd 265 undersynkron strömriktarkaskad 274 universalmotor 227, 278 universal motorstyrning 366 uppbyggnad av elanläggning 297 uppspänningsomvandlare 134 upptransformator 49
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 463
UPS (Uninterrupt Power Supplies) 12, 128 urladdningsresistor 28 utanpåliggande installation 317, 351 utgångsenhet KNX 344 utlösningskarakteristik 338 utnyttjningstid 274, 381 utrullning 263 utsatt del 38, 297 uttag 329, 334, 342, 349f blockerat 330 CEE- 330 för enfasanslutning 339 för trefasanslutning 330 med jorddon 317 utan jorddon 317, 329 utväxling 260
V, W vagabonderande ström 280, 304 vakt 333 belastnings- 11 låghastighets- 202
varaktighetskurva 374 Ward-Leonard-systemet 175, 277 variator 130, 278 varistor 73, 81, 310 varmgång 172 varvtalsreglering 198, 210, 268, 277 varvtalsregulator 276f vattenkraftgenerator 212 vattenkraftverk 211, 372, 374 vattenkylning 92 vattenmagasin 374f wattmeter 21 vattenreglering 374 vattentätt utförande 235 ventil 68 ventilström 98 verkningsgrad 54, 185 vibrationsmätning 172, 281 vindhastighet 382 vindkraft 373, 375 vindkraftspark 375, 382 vinkel, belastnings- 217 last- 217 respekt- 118 ström- 100 styr- 78, 106
27/03/12 11:46 AM
464
REGISTER
Winter–Eichberg-motorn 227 virvelströmsförluster 51, 197 virvelströmskoppling 278 virvelströmsmotorn 227 V-kurvor 225 volt per varv-tal 63 VP-rör 317 vridtransformator 60 vägguttag 317 värmekraftverk 372, 374 växel 261 växelriktare 93, 117, 270 laststyrd 120 nätstyrd 117 självstyrd 121
växelriktarmode 117 växelspänningskopplare 82, 130, 268 växelspänningsomriktare 93, 130 växelspänningsregulator 82, 130 växelströmsgenerator 175 växelströmsmaskin 186 växelströmsmotor 175
Ö överföringskostnad 379 övergångsresistans 37 överlastskydd 258, 264, 279, 324 överledning 299 övermagnetiserad synkrongenerator 218, 223f övermagnetiserad synkronmaskin 221 övermagnetiserad synkronmotor 209, 222 övermagnetisering 221, 222, 224 överordnad beteckning 362 översiktsschema 356 överspänning 27, 42, 299, 309 överspänningskategorier 159, 309 överspänningsskydd 73, 81, 309, 327 överströmsskydd 70, 335, 336 översynkron bromsning 202 överton 158, 258 övertonsanalys 169, 171 övertonshalt 117, 158, 259 övervakning av elmaskiner 279
-märket 83
Y Y/D-start 200 Y-koppling (stjärnkoppling) 15 ytterpolmaskin 207 Yy-, Yyn-, och Yzn-kopplad transformator 56
Z Z-koppling 56
Å årsreglering 374 åskledaresystem 305 åsköverspänning 160 återhämtningsförlopp 69 återmatning av rotoreffekt 274 återmatningskaskad 274 återverkan vid strömriktaredrift 145 åtgärder vid olycksfall 41
•Del_2_Uppdelad_Elkraft.indd 464
27/03/12 11:46 AM
Inledn_s_1-9_Elkraft.indd 2
27/03/12 11:48 AM
Elkraft ger grundläggande kännedom om moderna elanläggningar avseende komponenter, utförande, dimensionering och dokumentation. Framförallt behandlas komponenter och tillämpningar för nominell spänning upp till 1 kV. Boken är avsedd för ingenjörsprogrammen på universitet och högskolor, men kan även användas i andra teknikutbildningar. Ur innehållet i Elkraft: • Trefas växelström, transformatorer och elanvändningens risker • Moderna kraftelektronikkomponenter och deras användning vid lik- och växelriktning samt styrning och reglering • Säkra elkrafttekniska mätningar, inklusive bestämning av övertoner • Asynkron-, synkron och likströmsmaskiners driftegenskaper • Elmaskinsystems lastegenskaper, system med konstant varvtal, system för varvtalsstyrning/reglering av AC- och DC-maskiner • Installationskomponenter och deras användning i lågspänningsanläggningar • Elscheman och annan dokumentation • Produktion och distribution av elenergi Varje kapitel avslutas med en historisk återblick och ett antal övningsuppgifter med svar och utförliga anvisningar, och hela boken avslutas med ett utförligt sakregister. I denna fjärde upplaga har en allmän modernisering och anpassning till nya föreskrifter och ny standard gjorts. Elsäkerhetsavsnitten har utvidgats och behandlar nu även skyddsutjämning och överspänningsskydd. Ett avsnitt om drivsystems mekanik, främst ur dynamisk synpunkt, har tillkommit. Dessutom ges inblick i lagerströmsproblematiken och ”intelligenta” elinstallationer. Alf Alfredsson är teknologie magister inom elektroteknik och teknisk fysik och har under många år arbetat med produktutveckling, systemlösningar och företagsanpassad utbildning inom elkraftområdet. Han har lång undervisningserfarenhet inom gymnasieoch högskolan och är författare eller medförfattare till mer än ett dussin böcker.
Best.nr 47-10057-6 Tryck.nr 47-10057-6