Elteknik och elektriska installationer – introduktion

2008-09-24 1

Föreläsning 2

Mer om skyddsjord.

Tänk dig en tvättmaskin som står på

gummifötter. Ytterhöljet är en typisk utsatt del. Om fasen pga ett isolationfel kommer i beröring med ytterhöljet får hela tvättmaskinen spän-ningen 230 V i förhållande till golvet. Om inte maskinen är skyddsjordad och man råkar röra vid maskinen med en hand får man en spänning mellan handen och fötterna. Man får då en livsfarlig ström genom kroppen.

Är maskinen skyddsjordad och man får samma fel kommer 230 V att anslutas till jord.

Spänningen blir då kortsluten. En säkring löser ut omedelbart.

Om ett isolationsfel uppstår är det 50% chans att felet händer med den andra ledaren, nollan. Eftersom nollan är systemjordad kommer nolledningen och skyddsjordsledningen att tävla om att leda strömmen till belastningen.

2008-09-24 2

Det kommer då troligtvis att flyta ström i skyddsjordsledaren, vilket inte är önskvärt. Även om tillståndet inte är livsfarligt kan det bli det om man vänder på stickproppen så fasen och nollan byter plats.

Jordfelsbrytare.

Man kan skydda sig mot detta fel också genom att använda en jordfelsbrytare. En sak gäller alltid om elektrisk ström:

Storleken på strömmen från en spänningskälla är alltid lika stor som strömmen till

spänningkällan.

Storleken på strömmen till en belastning är alltid lika stor som strömmen från

belastningen.

En jordfelsbrytare känner av så strömmen är lika stor i fasen som i nollan. Om så inte är fallet bryts hela kretsen.

2008-09-24 3

Om en liten ström flyter i skydsjordsledningen från en belastning kommer inte strömmen i fasen och i nollan att vara lika stora.

Jordfelsbrytaren kopplar bort belastningen. Normalt löser jordfels-brytaren ut om felström-men, skillnaden mellan strömmen i fasen och nollan, är 30 mA (0,03 A). De två ledningarna till borrmaskinen passerar i jordfelsbrytaren igenom en järnring. Om totala strömmen genom järnringen är över 30 mA märks detta i en liten spole som är lindad runt ringen. Signalen från spolen påverkar en brytare som bryter

förbindelsen till borrmaskinen.

2008-09-24 4

Dubbel isolering.

Ett tredje sätt att skydda sig mot elskador är att använda utrustning med förstärkt eller dubbel isolering. Sådan utrustning är konstruerad utan någon utsatt del. Det finns alltså ingen del som kan bli spänningsförande. Därför behövs det inte heller någon skyddsjord. Se sid 65 i

elsäkerhetspocket.

En apparat med dubbel isolering är försedd med märket till vänster. En stickpropp till sådan utrustning saknar jordanslutning. En variant är platt och avsedd för maximalt 2 A. Den kallas ofta för en europastickpropp.

2008-09-24 5

Vill man ha mer än 2 A kan man använda en typ av stickpropp som ser likadan ut som en vanlig jordad stickpropp där jordanslutningen saknas.

Skyddstransformator.

Det finns ett fjärde sätt att skydda sig. Man kan använda en skyddstransformator. De två

ledarna ut från en skyddstransformator levererar en spänning som saknar systemjord. Båda ledarna är alltså identiska.

Skulle man råka röra vid en av ledarna blir det ingen ström genom kroppen. Det blir ju ingen sluten strömkrets, som fordras för att få ström. Jorden som man står på är ju inte relaterad på något sätt till spänningspolerna. En annan fördel med en skyddstransformator är att man kan välja en sådan som ger en lägre utspänning än 230 V. I badrum är det vanligt att ha en skyddstranformator som ger 110 V till en rakapparat, hårtork etc.

2008-09-24 6

Ett annat exempel är en ringledningstrans-formator som oftast ger en spänning på 24 V.

Trefas.

De flesta bostads-, kontors-, affärs- och mindre industribyggnader matas med spänning från en nätstation. Matningen utgörs av tre separata spänningar. För detta behövs 4 ledningar, en gemensam nolledning (nolla) och tre faser. Mellan varje fas och nollan kan man mäta upp fasspänningen 230 V.

NOLLA FAS1 FAS2 FAS3

230V 230V 230V

Som elabonnent har man tillgång till tre lika stora fasspänningar. Vid elinstallationen

försöker man fördela de tre spänningarna så att de belastas så lika som möjligt.

• •

2008-09-24 7

Det spelar ingen roll från vilken av de tre spänningarna (faserna) ett vägguttag eller ett lamputlopp matas. Spänningarna är lika stora, 230 V. Det kan verka lite lyxigt att försörja en abonnent med tre spänningar när det bara behövs en.

En uppenbar fördel är att om en av spänningarna skulle försvinna har man fortfarande två spänningar kvar.

Vi har sett tidigare att en spänning har man alltid mellan två ledningar. Genom att ha nollan gemensam kan man ha tre spänningar med bara fyra ledningar i stället för sex alltså en besparing på två ledningar.

Genom att ha nollan gemensam tenderar strömmarna från de tre faserna att ta ut

varandra när de skall ledas tillbaka tillsammans i nollan. Detta gäller i det trefassytem som vi matas med. Med tusentals belastningar

inkopplade är det till och med så att strömmen i nollan blir så liten att nollan inte behövs.

2008-09-24 8

Alla har säkert sett hur elenergin förflyttas i naturen med hjälp av tre ledningar spända mellan elstolpar. Man lyckas överföra tre gånger så mycket energi med tre ledningar som med två ledningar.

Gruppcentralen.

På nästa sida ser du principen för hur en gruppcentral är utformad. Längst ner kommer de tre faserna L1, L2 och L3 och nollan 0 in. Oftast finns energimätaren och allt under denna på nästa sida i en separat låda.

Det första ledningarna är kopplade till är tre huvudsäkringar. Huvudsäkringarna uppgift är att bryta strömmen i en fas om den skulle bli för hög. Strömmen kan bli för hög vid en

kortslutning eller en överbelastning. Från huvudsäkringarna är de tre faserna kopplade till en huvudbrytare. Här kan man manuellt bryta all elförsörjning. Observera att man inte bryter nollan med huvudbrytaren.

2008-09-24 9

inkommande faser och nolla från nätstation huvudsäkringar huvudbrytare energimätare ena änden på alla säkringar är kopplad till en fas säkring

nollskena skyddsjordsskena

här sitter ofta först en huvudbrytare och sedan en jord-felsbrytare i gruppcentralen energi-mätare och allt nedan-för denna tillhör elleve-rantören 2008-09-24 10

Efter huvudbrytaren sitter energimätaren. här visas antalet förbrukade kWh huvudsäkringar

huvudbrytare

När man betalar sin elräkning betalar man en fast summa som beror på huvudsäk-ringarnas storlek. Det är vanligt att dessa är onödigt stora.

Om huvudsäkringarna i ett vanligt hushåll är på 25 A betalar man sannolikt mer för

elenergin än man behöver. Ett gott råd är att be elleverantören säkra ner till 20 eller 16 A.

2008-09-24 11

Från energimätaren är de tre faserna och nollan oftast kopplade till en jordfelsbrytare som är gemensam för alla faserna och nollan. Se fig 2 på

sid 55 i elsäkerhetspocket.

Säkringar.

En av de viktigaste typerna av utrustning som kan bryta strömmen är säkringar. En säkrings uppgift är att skydda elanläggningar mot fel som kan orsaka brand eller överhettning. Detta gäller i huvudsak fasta anläggningar. Observera att en säkrings uppgift aldrig är att skydda apparater som kopplas till elnätet.

Hos en elabonnent skall huvudsäkringarna skydda all installation mellan huvudsäkringarna och gruppsäkringarna i gruppcentralen. En gruppsäkring skall skydda allt fram till och med eluttagen, strömställarna och lamputloppen. Om ett fel uppstår skall den närmaste säkringen lösa ut. Då minimeras olägenheterna med

spänningsbortfallet.

2008-09-24 12

T. ex. skall inte en huvudsäkring lösa ut om det blir fel i ett strykjärn. Denna regel kallas selektivitet.

En säkring löser inte ut för små fel utan när strömmen överstiger ett stort maxvärde. Det vanligaste är 10 A eller mer.

Säkringarna i en gruppcentral är antingen proppsäkringar eller automatsäkringar. Se sid

6-9 i elsäkerhetspocket.

Proppsäkringen består av en tunn tråd som smälter av när strömmen blir för hög. Tråden ligger innesluten i ett porslinshölje med sand som skall släcka tråden då den brunnit av. Det finns proppsäkringar för olika strömstyrkor. För att skilja dem åt har de olika färg på signalpärlan och olika stor bottenkontakt. Ju större värdet på säkringen är, desto större diameter på bottenkontakten.

Därför går det inte att sätta in en större säkring än avsett, men väl en mindre.

2008-09-24 13

Färgen på gruppcentralens passdel stämmer överens med färgen på signalpärlan.

Det finns två typer av proppsäkringar, snabba och tröga. En trög säkring håller bättre för stora strömstötar. En trög säkring märks med en snigelsymbol. ström färg 6A grön 10A röd 16A grå 20A blå 25A gul Proppsäkringar är förbrukade då de löst ut. Därför ersätts de ofta med automatsäkringar.

2008-09-24 huvudbrytare jordfelsbrytare 14

automat-säkringar

I nya gruppcentraler sätter man in automat-säkringar. De är exaktare och behöver ej bytas när de har löst ut.

2008-09-24 15

Huvudspänning.

Spänningen mellan två faser kallas

huvudspänning. Huvudspänningen är 400 V. I större belastningar t ex spisar, tvättmaskiner används ibland huvudspänningen. Sådana belastningar kallas för trefasbelastningar. Alla tre faserna och nollan måste då kopplas till belastningen.

Gruppförteckning.

Varje säkring har ett gruppnummer. De tre säkringarna till en trefasbelastning tillhör samma grupp och har samma gruppnummer. I en gruppcentral är 3-fasgrupperna normalt placerade till vänster.

Intill gruppcentralen skall alltid sitta en grupp-förteckning, som anger vilka belastningar som är kopplade till säkringarna. Ibland sätts det upp en ritning där det framgår vad

säkringarna är kopplade till för belastningar. Se ett exempel på nästa sida.

2008-09-24 17

När belastningar är säkrade med 10 A skall arean på ledningarna som går från säkringen till de olika belastningarna vara 1,5 mm2_{. Om}

säkringen är på 16 A skall arean på ledningarna vara 2,5 mm2_.

IP-kod.

Elektriska installationer och apparater skall vara utförda på ett sådant sätt att användaren inte kan skadas eller att någon skada inte kan uppträda. Därför finns det många olika kapslingar, beroende på i vilken miljö utrustningen är placerad.

Ett fel skall inte göra någon utsatt del spänningsförande.

Kapslingsklasser anges med en IP-kod (International Protection) som består av två siffror, t.ex. IP21.

Första siffran anger beröringsskydd och den andra skydd mot inträngande vatten. Ju högre IP-talet är desto bättre är skyddet.

2008-09-24 18

Dammtät 6

Skydd mot damm Damm kan ej skada 5 Som 1 men för 1,0 mm (ståltråd) 4 Som 1 men för 2,5 mm (skruvmejsel) 3 Som 1 men för 12mm (finger) 2

Skydd mot fasta föremål > 50mm 1 Inget skydd 0 1:a siffran Långvarig ned-sänkning i vatten 8 Kortvarig ned-sänkning i vatten 7 Tung sjö 6 Vattenstrålar (från munstycke) 5 Överstrilning med vatten i alla vinklar 4

Strilande vatten med max 60º lutning 3

Droppande vatten vid max 15º lutning 2 Droppande vatten 1 Inget skydd 0 2:a siffran

Jonas Forsberg, Malmö högskola