Table Of ContentHalvor Glenne
Elektriske
industrielle anlegg
Bokmål
ENKI Forlaget
© NKI Forlaget 1997
1. utgave 1. opplag 1997
Utgiver: NKI Forlaget, Hans Burums vei 30
Postboks 111, 1341 Bekkestua
Tlf.: Sentralbord: 67 58 88 00
Ordrekontor: 67 58 89 00
Telefaks: 67 58 19 02
Omslag: PrePress as
Sats: PrePress as
Trykk: GCS as
Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i januarl997 til bruk i vide
regående skole på studieretning for mekaniske fag, VKI elektromekaniske fag, i
faget elektriske industrielle anlegg (modul 8).
Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av september 1994, og gjelder så
lenge læreplanen er gyldig.
Det må ikke kopieres fra denne bok i strid med åndsverkloven eller avtaler om
kopiering inngått med Kopinor, Interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk.
Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndrag
ning, og kan straffes med bøter eller fengsel.
ISBN 82-562-3540-3
Forord
Denne boka følger læreplanen for videregående skole, studieretning for håndverk
og industri og dekker faget elektriske industrielle anlegg (modul 8) i studieretning
for mekaniske fag VK1.
Boka bygger videre på faget elektroteknikk fra grunnkurset. Boka tar for seg de
samme emnene, men gjør det mer grundig og utdypende, og emnene blir i hoved
sak sett fra et industrisynspunkt. Det er tatt med stoff om hvordan utstyr som bru
kes i automatiserte anlegg, er bygd opp og virker, og hvilke bruksområder det har.
Ikke alle emner er like utdypende forklart. Elevene må derfor også bruke andre
informasjonskilder for å få full forståelse av noen av emnene. Det er spesielt nød
vendig for å kunne svare på spørsmålene og løse oppgavene i slutten av kapitlene.
Vi vil i denne forbindelse nevne at Reform 94 nettopp forutsetter at elevene skal
skaffe seg informasjon utover det som er tatt med i læremidlene.
Det er viktig å gjøre oppmerksom på at det er læreplanen som er styringsdoku
mentet for undervisningen, ikke selve læreboka. Viktige hjelpemidler i tillegg til
læreboka vil derfor være blant annet leverandørkataloger og brosjyremateriell.
Læreboka må altså suppleres med opplysninger fra leverandørene, alt etter hvilket
utstyr det er aktuelt å bruke.
Reform 94 legger også vekt på at elevene skal kunne bruke brosjyremateriell og
bruksanvisninger på engelsk. Vi har derfor laget et vedlegg der en del engelske
ord og uttrykk er forklart.
Målet med faget er å lære elevene å forstå den praktiske nytten av elektrisk
energi. Det er lagt størst vekt på den praktiske bruken, ettersom det er elever i
elektromekaniske fag som er målgruppen. Det er derfor lagt vekt på valg av
motor, start- og styreinnretninger, valg av vern og dimensjonering av kabler. I
dette bildet hører «Forskrifter for elektriske bygningsinstallasjoner m.m.» (FEB)
naturlig med.
For å friske opp den elektrotekniske teorien fra grunnkurset har vi tatt med et eget
kapittel om elektroteknikk. Det er også med et eget vedlegg med formler og sym
boler som benyttes i elektroteknikken.
Frogn, august 1996 Halvor Glenne
5
Innhold
1 Elektroteknikk.................................................................................................11
Seriekopling...................................................................................................11
Parallellkopling...............................................................................................12
Serie-parallellkopling.......................................................................................13
Kontrollspørsmål.........................................................................................13
Oppgaver.....................................................................................................13
Stjemekopling.................................................................................................15
Trekantkopling.................................................................................................16
Trefaseeffekt...................................................................................................18
Kontrollspørsmål........................................................................................20
Oppgaver.....................................................................................................20
Virkningsgrad, energi og effekt......................................................................22
Kontrollspørsmål........................................................................................23
Oppgaver.....................................................................................................23
Middelverdi og effektivverdi..........................................................................24
Vekselspenning over en motstand................................................................25
Vekselspenning over en kondensator............................................................26
Vekselspenning over en spole.......................................................................28
Motstand og kondensator i serie......................................................................29
Motstand og spole i serie................................................................................31
Definisjonen av impedans..............................................................................32
Kontrollspørsmål........................................................................................34
Oppgaver.....................................................................................................34
Måleinstrumenter og måling..........................................................................35
Kontrollspørsmål........................................................................................36
2 Transformatorer...............................................................................................37
Enfasetransformator........................................................................................37
Trefasetransformator......................................................................................38
Effekten i transformatorer..............................................................................40
Oppgaver.....................................................................................................41
3 Vekselstrømsmotorer......................................................................................42
Motorprinsippet..............................................................................................42
Asynkronmotoren............................................................................................43
Konstruksjon..............................................................................................44
Statoren.......................................................................................................44
Rotoren.........................................................................................................46
Start.............................................................................................................47
Drift.............................................................................................................47
Sakking.......................................................................................................47
Lagre...........................................................................................................49
Dreiemoment..............................................................................................49
Sleperingsmotoren..........................................................................................50
Driftsforhold.................................................................................................50
Trefasemotor i tofasenett (steinmetzkopling).................................................51
7
Startmetoder.....................................................................................................52
Direkte start.................................................................................................53
Stjerne/trekant-start....................................................................................53
Sleperingsstart.............................................................................................55
Starttransformator......................................................................................56
Kontrollspørsmål........................................................................................57
Oppgaver.....................................................................................................57
Hastighetsregulering......................................................................................59
Motor med atskilte viklinger......................................................................59
Dahlanderkopling........................................................................................60
Trinnløs turtallsregulering..........................................................................61
Kontrollspørsmål........................................................................................67
4 Likestrømsmotorer...........................................................................................68
Shuntmotoren...................................................................................................69
Seriemotoren...................................................................................................70
Kompoundmotoren........................................................................................71
Kontrollspørsmål........................................................................................71
Oppgaver.....................................................................................................71
5 Kapslinger - mekanisk utførelse, montering og vedlikehold72
Kapslinger.......................................................................................................72
Byggeformer og montasjemåter......................................................................77
Isolasjonsklasser og kjøling............................................................................78
Motorens merkeskilt....................................................................................78
Valg og utførelse av motorer..........................................................................80
Feilkilder og driftsforstyrrelser......................................................................81
Vedlikehold og reparasjoner............................................................................81
Demontering og montering av lager............................................................85
Kontrollspørsmål.........................................................................................87
Oppgaver.....................................................................................................87
6 Fordelingssystemer.........................................................................................89
Kontrollspørsmål.........................................................................................94
Oppgaver.....................................................................................................94
7 Forskrifter og krav...........................................................................................95
Jordingssystemer.............................................................................................95
Beskyttelsesjording.........................................................................................95
Driftsjording.....................................................................................................96
Driftsstrømkretser...........................................................................................96
Berøringsspenning...........................................................................................97
Jordfeilbryteren.............................................................................................100
Jordfeilvarsleren.............................................................................................101
Jordelektroder...............................................................................................103
Kontrollspørsmål.......................................................................................104
Oppgaver...................................................................................................104
8 Kortslutningsbeskyttelse...............................................................................105
Selektivitet.....................................................................................................106
Vern................................................................................................................110
Automatsikringer.......................................................................................110
Høyeffektsikringer.....................................................................................112
Effektbrytere.............................................................................................112
8
Eksempel på dimensjonering av kabel og vern.........................................112
Spenningsfallsberegning.............................................................................118
Skjøting, endeavslutning og tilkopling av kabler...................................119
Skjøting ved krymping............................................................................119
Skjøting med muffe.................................................................................120
Endeavslutning og tilkopling..................................................................121
Kontrollspørsmål.....................................................................................122
Oppgaver.................................................................................................122
9 Dimensjonering og valg av komponenter...................................................123
Driftsforhold...............................................................................................123
Kabler..........................................................................................................124
Kontaktor, termisk vern...............................................................................127
Kortslutningsvern.....................................................................................127
Start/stopp-signallamper..........................................................................129
Givere.........................................................................................................129
Mekaniske givere.....................................................................................129
Pressostater, termostater............................................................................130
Ni våbr ytere................................................................................................131
Funksjonsprinsipp og avfølingsmetoder...................................................133
Fotoelektriske givere.................................................................................135
Kontrollspørsmål.....................................................................................136
Oppgave.....................................................................................................136
Sikkerhet......................................................................................................136
Personsikkerhet.........................................................................................136
Brannsikkerhet...........................................................................................138
Driftssikkerhet...........................................................................................139
10 Dokumentasjon.............................................................................................141
Hva er anleggsdokumentasjon?....................................................................141
Plantegning...................................................................................................142
Enlinjeskjema.................................................................................................143
Hovedstrømsskjema og styrestrømsskjema.................................................143
Rekkeklemmetabell.......................................................................................145
Intern koplingstabell.................................................................... 146
Arrangementstegning.....................................................................................146
Symboler...................................................................................................147
Referansesystem.......................................................................................147
Kontrollspørsmål.......................................................................................151
Oppgaver...................................................................................................151
Datateknologi, skjemategning......................................................................151
Kontrollspørsmål.......................................................................................154
Oppgaver...................................................................................................154
11 Feilsøking.......................................................................................................155
Feilsøking i hovedstrømskretsen..................................................................157
Feilsøking i styrestrømskretser......................................................................159
Kontrollspørsmål.......................................................................................161
Oppgaver...................................................................................................161
12 Arbeid under spenning (AUS)......................................................................162
Oppgaver...................................................................................................163
9
13 Lover, forskrifter og sikkerhetstiltak............................................................164
Grunnlaget for FEB.......................................................................................164
Lovhjemmel og gyldighetsområde................................................................164
Sikkerhetstiltak.............................................................................................165
Kontrollspørsmål.......................................................................................166
Oppgaver...................................................................................................166
14 Krav til kvalifikasjoner...................................................................................167
Kontrollspørsmål.......................................................................................168
Oppgaver...................................................................................................168
Vedlegg A: Formler i elektronikken...................................................................169
Vedlegg B: Symboler i elektronikken.................................................................181
Vedlegg C: Engelsk-norsk ordliste.....................................................................186
Vedlegg D: Stikkordliste....................................................................................194
1 Elektroteknikk
Seriekopling
Ved seriekopling blir to eller flere belastninger koplet i serie. Strømmen får altså
bare én mulig vei å gå.
F1 = 300Q R> = 100Q
h /
-------------------------------------Il--------------------------------------------------
17=40 V
Figur 1.1 Seriekopling
På figuren må den strømmen som går gjennom Rx, også gå gjennom R2. Strømmen
I er den samme overalt i kretsen. Spenningen fordeler seg derimot over motstand
ene. Det kalles spenningsdeling. Det ligger en liten spenning over en liten mot
stand og en stor spenning over en stor motstand.
I en seriekrets har vi:
Total resistans i kretsen:
R = R} + R2
Strømmen i kretsen:
Spenningsfallet over Æp
Spenningsfallet over R2:
Ur1 = ' ^2
Summen av spenningsfallene skal være lik den drivende spenningen.
Effekten i kretsen:
P = Ul
Bruk verdiene gitt på figur 1.1 og regn ut
a) strømmen i kretsen
b) spenningsfallet over Rx og R2
c) det totale spenningsfallet i kretsen
d) effekten som utvikles i kretsen
11
Parallellkopling
180Q 120 Q
F
U=36V -r-
Figur 1.2 Parallellkopling
Figur 1.2 viser hvordan vi kan parallellkople motstander. Ved parallellkopling
gjelder det at den samme spenningen ligger over alle motstandene. Vi har altså at
(/ = t/A1 = C/Æ2
Hovedstrømmen i kretsen er lik summen av greinstrømmene gjennom de enkelte
belastningene:
R\ "r 'Æ2
Hovedstrømmen er
Rp er den totale resistansen i kretsen som enkeltresistansene utgjør.
Vi kan sette greinstrømmene, uttrykt ved spenning og resistans, inn i ligningen for
hovedstrømmen. Vis at vi da får
1 = J_
R *2
og videre at
_ Rx • R2
P R1 + R2
Bruk verdiene gitt på figur 1.2 og regn ut
a) den resulterende resistansen R?
b) strømmen gjennom hver av motstandene
c) hovedstrømmen
d) effekten som utvikles i kretsen
12
