IELET2103

Teori til industrielle styresystemer - tenk fort!

Automatisering

Teknologi som tar sikte på å firgjøre menneskelig arbeidskraft

Automatisert system:

anlegg som menneske må starte, men som derretter går av seg selv

Ulike typer automatiserte anlegg:

• Elektriske anlegg

• Pneumatiske anlegg

• Hydraulske anlegg

• Mekaniske anlegg

Styring vs. regulering

• Styring: påvirkning av prosess vha. program uten bruk av tilbakekobling → relèstyring: kun kobling mellom enkelte komponeneter som bestemmer virkemåte (fysisk) → PLS-styring: Styring vha. PLS-progam, mer fleksibelt og kan brukes for mer avanserte systemer (software)

• Regulering: påvrikning av prosess gjennom tilbakekobling (lukket sløyfe) - eks. en PID-regulator

relevante forskrifter og normer

FEL: forskrift for lavspenningsanlegg. Elsikkerhet ved jobb på lavspenningsanlegg

NEK 400: Krav som skal sikre mot farer og skader ved bruk av installasjon

FSE: Hvordan ivareta sikker drift i lavspenningsanlegg - verneutstyr etc.

Berøringsspenning

Spenning ved elektrisk ledende aparat som er defekt, i henhold til FEL og NEK 400:
max 50 VAC & 120 VDC

Beskyttelsesjording

feilstrømmen skal føres til jord

Fordelingssystemer

Første bokstav

• Hvordan transformatorens nøytralpunkt er koblet til jord

- T (terra) → nøytralpunktet koblet direkte til jord

- I (isolert) → nøytalpunktet er isolert fra jord

Andre bokstav

• Hvordan utsatte deler er koblet til jord

- T → direkte forbindelse til jord fra alle utsatte deler

- N → direkte forbindelse til transformatorens nøytralpunkt fra alle utsatte deler

Jordfeilstrøm

Dette er strømmen som lekker fra en fase over til en utsatt ledende del og videre til jord når det oppstår en isolasjonssvikt i anlegget.

Stående jordfeil

Dette er en feilsituasjon der en utsatt ledende del forblir strømførende over tid fordi feilstrømmen er for liten til at sikringen merker feilen og kobler ut strømmen.

Overspenningsvern

Gjelder når vi jobber med nett som ikke er koblet direkte til jord (I).
Beskytter elektriske installasjoner ved å lede ekstremt høye spenninger ned til jord før det skader utstyret

IT-nett

• gamle installasjoner i Norge, god driftsikkerhet

• leverer 3 × 230 V

=> lav spenning, fører til større kostander

• Transformatorens nøytralpunkt er isolert fra jord med overspenningsvern

=> blir kortslutning ved svært høy spenningsfeil, ellers ingen reaksjon på små feil

• Kan ha stående jordfeil → bra i f.eks sykehus => derav driftsikkert

• Typisk jordfeilstrøm: 0.5 - 2 A (må presse seg gjennom alle mostandene i nettet)

FARE:

• Stående jordfeil kan føre til jordfeil på to faseledere

→ Kan føre til kortsluting mellom faseledere → MYE STRØM → brann/ støt etc.

TT-nett

• lite utbredt

• ikke stående jordfeil

• 3 × 230V → tap

• Jordfeilstrømmer er mellom 5 og 15 A - LIVSFARLIG

→ viktig med jordfeilbryter (vanlig sikring merker ofte fra 16A)

• Jordfeilstrømmer går tilbake til jorden til transformator - jordmonn fører til noe tap → sikring merker ikke at det er 230V på utsatt ledende del!

TN-nett

• mer og mer brukt - stor sikkerhet ved feil

• 400V mellom faseledere → mindre strøm (bra:D )

• 230V mellom fase og nøytralleder

• PEN: “protective earth and neutral“ fra transformatorens nøytralpunkt

- TN-C: “combined“ - fører fram fra produsent til forbrukeren (PEN)

- TN-S: “separated“ - hos forbruker bolig - splittet opp i PE og N

• kobles ut ved første jordfeil vha. beskyttelsesleder

• sikringer løser ut umiddelbart

Hvorfor bruker vi høyspenning?

Når spenning går opp, går strøm ned for samme enerigibruk

→ tynnere kabler = mindre kostnad

→ mindre varmetap: P = R*I²

Elektrisk motor

omdanner elektrisk energi til mekanisk energi

• AC, DC eller begge

Trefase kostrlutningsmotor

Trefase kortslutningsmotor

• enkel i knostruksjon, men robust og driftsikker

• minimalt vedlikehold

Kortslutningsmotor:

asynkron vekselsstrømsmotor

Stator

• Består av tre viklinger (L1, L2, L3)→ endene ført frem til motorens klemmebrett

Rotor

• består av ledende staver (kobber eller aluminium) støpt inn i en jernkjede

• staver sammenkoblet med kortslutningsring => (burvikling)

Virkemåte til trefasemotor

Stator har viklinger med et bestemt poltall:

• AC-spenning => magnetfelt med konstant styrke og hastighet (n_S)

Rotor får indusert spenning fra stator

• skaper nytt magnetfelt i rotor

→ Krefter mellom magnetfletene skaper rotasjon (n_r)

Sakking

Forskjellen mellom asynkront-turtall (n_r) og synkront-turtall (n_s)

• for å indusere spenning, må det være en relativ bevegelse (sakking) mellom stator og rotor

• belastning kan føre til at asynkront turtall er enda tregere enn synkront turtall (makes sense)

Flere poler (pros & cons)

1 polpar (3 viklinger): 3000 o/min

2 polpar (6 viklinger - fremdeles 3 samme tråder): 1500 o/min

osv.

Flere poler (pros & cons):

• høyere dreiemoment ved lavere turtall

• fysisk større, dyrere å produsere

• lavere virkningsgrad og effektfaktor (som regel)