De groene tekst in dit project is enkel en alleen voor de leerkrachten

Transcriptie

1 Elektrische installatietechnieken 1 PROJECT 1 : NETSYSTEMEN (blz.) 1.1.Omschrijving Opstellingsschema Algemene uitvoering/werking Vakintegratie Realisaties elektriciteit Installatiemethoden Electriciteit-Labo elektriciteit Theorie van de TN, TT, en IT. netstructuren Systemen van aardverbindingen Het TN net Het TT net Het IT net Didactische opstelling netsystemen Project opdrachten en installatiemethoden. 15 opstellingsschema 15 grondschema: zie bijlage Welk vermogen gaan we aansluiten? Bepalen van de voedingsrail Bepalen van de voedingskabel Beveiliging van de installatie Installatieautomaat Aardlekschakelaar Isolatiewachter kortsluitstroom Tekenopdracht Herhalingsvragen. 34 De groene tekst in dit project is enkel en alleen voor de leerkrachten

2 Elektrische installatietechnieken Omschrijving Opstellingsschema Algemene uitvoering/werking In het werkhuis zal aan de transformator(1) bij de verdeelkast een voedingskabel(2) vertrekken. Deze voedingskabel zal op zijn beurt een voedingsrail(3) van spanning voorzien. Om nu onze verbruikers (5) aan te sluiten hebben we stekkers nodig die op deze voedingsrail passen. Zo kunnen de verbruikers ook elk apart aangesloten worden. Dit project zal ons de kans geven om een IT-netstructuur te bouwen en zo de voor- en nadelen te ontdekken. Het geeft ons ook de mogelijkheid om machines op een industriële manier aan te sluiten en zo kennis te maken met de juiste materialen. De hoofddoelstellingen: Een industriële installatie tekenen, materiaal bestellen, juist beveiligen, correct aansluiten en vertrouwd geraken met de theorie van de verschillende netsystemen.

3 Elektrische installatietechnieken Vakintegratie Basisdoelstellingen die aan bod (kunnen) komen: Realisaties elektriciteit Maatregelen treffen om risico s voor zichzelf en voor anderen uit te schakelen en ongevallen te voorkomen. ( struikelen, vallen, uitglijden; ergonomische werkhouding bij tillen, dragen en hijsen van lasten; werken in besloten ruimten; gevaarlijke producten; brand- en ontploffingsgevaar, tijdelijke installaties; kortsluiting, overbelasting, elektrocutie, blikseminslag, isolatie, aarding; materialen, gereedschappen, machines en hulpmiddelen; signalisatie, gebods- en verbodstekens; collectieve beschermmiddelen; persoonlijke beschermmiddelen; werkvergunningen, VCA, BA4, BA5) De richtlijnen in verband met de zorg voor het milieu naleven (hygiëne; koel- en smeermiddelen; reinigings- en poetsproducten; behandelen, bewerken, verwerken; opruimen en afval sorteren, opslaan en beschermen; verpakkingen; recycleren) Aandacht hebben voor sociale aspecten tijdens het werk. (teamwerk; communicatie; gedrag) Het werk plannen (schema s en werkopgaven; materiaal en gereedschappen; eigen administratie) Bij nieuwe installaties de plaats van de toestellen en de leidingtracé s uitzetten aan de hand van situatieschema s en kabelplan. (nieuwe installaties) Voor een aantal netsystemen, de industriële geleidersystemen monteren, de energiekabels aanleggen en verbindingen realiseren, gebruik makend van de specifieke materialen en gereedschappen. (U). ( industriële kabels en geleidersystemen (U)) Gebruikmakend van een aantal relevante uitvoeringsschema s, de componenten voor industriële installaties uit het vak installatiemethoden plaatsen en aansluiten. Toepassen bij 8.9 en (industriële installaties)

4 Elektrische installatietechnieken Aan de hand van schema s en lijsten en gebruikmakend van het gepaste hulpmateriaal een industriële laagspanningsverdeelkast / schakelkast /werfkast bedraden en de voedingskabels aansluiten. Zie (bedraden, aansluiten) De kabels en draden(aders) correct van labels en etiketten voorzien. (etiketteren) Aan de hand van een gedocumenteerd dossier en gebruik makend van meet apparatuur en specifieke gereedschappen zelfstandig fouten opsporen in een installatie en herstellingen uitvoeren. (foutzoeken en herstellen; residentiële installaties; industriële installaties; huishoudelijke toestellen; elektrische handgereedschappen) Onderhoud- en renovatiewerken uitvoeren in residentiële en industriële installaties. (onderhoud en renovatie) Installatiemethoden De structuur en de voor- en nadelen van de verschillende netten, voorzien van hun specifieke beveiligingen, toelichten aan de hand van het schema. (netstructuren: IT, TT en TN) De constructieve kenmerken van industriële kabels herkennen. (kenmerken van industriële kabels) De invloedsfactoren op de sectie en de isolatie van kabels voor een bepaalde toepassing toelichten en de betreffende informatie uit tabellen hanteren bij de kabelkeuze. Verband (nominale) stroom en sectie; verband spanning en isolatie; invloed van de kabellengte op de sectie; invloed van de temperatuur op de sectie; invloed van de naburige kabels op de sectie) De invloedsfactoren op de keuze van het type buitenmantel van een industriële kabel herkennen en de betreffende informatie uit tabellen hanteren bij de kabelkeuze. (invloed van de plaatsingswijze op de sectie; invloed van de omgevingstemperatuur; invloed van de aanwezigheid van water; invloed van de aanwezigheid van corrosieve stoffen; invloed van de mechanische belasting; invloed van trillingen; invloed van in de buurt opgeslagen goederen; invloed van de ontruimingsmogelijkheden)

5 Elektrische installatietechnieken Uit tabellen de gepaste kabels kiezen in functie van de toepassing en de keuze in het betreffende schema verwerken, rekening houdend met de geldende normen. (schema s, kabelkeuze) De opbouw van een voedingsrail toelichten en de inwendige sectie bepalen aan de hand van een tabel of grafiek. (voedingsrails) De principiële werking van een thermische beveiliging verklaren. (principe van thermische beveiliging) Thermische beveiligingen kiezen in functie van specifieke eisen voor een bepaalde toepassing. (thermische beveiligingen kiezen) De principiële werking van een industriële elektromagnetische beveiligingsautomaat toelichten. (principe van een industriële elektromagnetische beveiligingsautomaat) De principiële werking van een industriële elektrothermische beveiligingsautomaat toelichten. (principe van een industriële elektrothermische beveiligingsautomaat) De afschakelkarakteristieken interpreterend toepassen. (BCDafschakelkarakteristieken) De principiële werking van een differentieelschakelaar en een automatische aardstroomschakelaar met differentieelinrichting toelichten. (principe, werking) De types herkennen en een keuze maken in functie van specifieke eisen voor een bepaalde toepassing en rekening houdend met de industriële regelgeving. (differentieelautomaat kiezen) Elektriciteit-Labo elektriciteit De netgegevens 400V/230V kunnen duiden en het verband tussen een driefasig viergeleidersnet en een éénfasig net verduidelijken.

6 Elektrische installatietechnieken Theorie van de TN, TT, en IT. netstructuren Systemen van aardverbindingen (zie blz. 7) De keuze van het nettype wordt hoofdzakelijk door drie zaken bepaald: 1. Continuïteit van de uitbating. Vb.: bepaalde productieprocessen, operatiezalen, 2. De beveiliging van personen en goederen. Vb: aardbeveiliger voor badkamer 3. Economisch aspect. Vb: 2km 4-draadse i.p.v. 5-draadse kabel. Er bestaan 3 systemen van aardverbinding, elk voorgesteld door een code die bestaat uit ten minste twee en eventueel drie of vier letters. De eerste letter geeft de relatie tussen het verdeelnet (bron) en de aarde: T : rechtstreekse verbinding van een punt (sterpunt) met de aarde ( T = terre ). I : isolatie van alle actieve delen ten opzichte van de aarde ( I = isoler ). De tweede letter geeft de relatie tussen de massa s van de elektrische installatie en de aarde. T : rechtstreeks geaarde massa s (T = terre). N : massa is verbonden met de geaarde geleider van het verdeelnet ( N = nul ). De eventuele derde of vierde letter bepalen de uitvoering van de nulleider en van de beschermingsgeleider (aarde). S : de nulleider en de aardgeleider worden uitgevoerd als afzonderlijke geleiders. ( S = separation ) C : één geleider vervult de functie van aardgeleider en nulleider. ( C = combiner )

7 Elektrische installatietechnieken 7 Bestaande netsystemen. Het TN net, met als varianten TN C, TN S, en TN-C-S net. TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR VERBRUIKER VERBRUIKER TRANSFORMATOR VERBRUIKER VERBRUIKER Het TT- net. TRANSFORMATOR VERBRUIKER 3.Het IT- net. TRANSFORMATOR VERBRUIKER

8 Elektrische installatietechnieken Het TN net. Berekeningsvoorbeeld bij een aardfout in een TN-S net. (Als je een zwart/wit kopie maakt voor de ll. Laat dan in de volgende figuur de stroomvoerende geleiders rood, de aardgeleider geel/groen, en de nulleider blauw kleuren) transformator 230/400V 20A L1 L2 L3 N PE If = 766A Uf = 226V Vb.Een sluiting tussen L1 en PE De weerstand van PE van verdeelnet tot verbruiker bedraagt in ons voorbeeld 0.3 Ω (R = 0,3 Ω) Netspanning = 230/400V De spanning tussen L1 en PE = 230V Kleur de weg die de foutstroom aflegt oranje. Foutstroom If = U / R = 230/0.3 = 766A Uf = If x R = 766 x 0.3 = 226V(de foutspanning zal verdwijnen van zodra de zekering van 20A smelt) De foutstroom bereikt hier een grote waarde ( in de orde van een kortsluitstroom ) die het onmiddellijk afvallen van de zekering tot gevolg heeft. Bijkomende beveiliging is niet nodig.

9 Elektrische installatietechnieken 9 Voordeel : Nadeel : -Bij een aardfout gebeurt de afschakeling door de installatieautomaat. (zie ) -Geen aardbeveiliger nodig en bij grote kabellengtes is de aanschafprijs lager. Geen beveiliging bij rechtstreekse aanraking. Bevoegd onderhoudspersoneel vereist. Groter brandgevaar(zeer grote stromen bij aardfouten) Zeer belangrijk Toepassingsgebied : Openbare verlichtingsnetten, machineparken, Het gevaar bij een TN-C- net is wanneer de PEN-geleider wordt onderbroken bij een werkende installatie, verschillende verbruikers in serie komen te staan op een hogere spanning. Daarom mag men deze nooit zomaar losmaken of doorknippen! TN-C- net 230/400V L1 L2 L3 PEN PEN-geleider mag NIET onderbroken worden Verbruikers 230V

10 Elektrische installatietechnieken Het TT- net (Als je een zwart/wit kopie maakt voor de ll. Laat dan in de volgende figuur de stroomvoerende geleiders rood, de aardgeleider geel/groen, en de nulleider blauw kleuren) Transformator 230/400V foutstroom 20A L1 L2 L3 N Verbruiker T Uf = 230V Aardspreidingsweerstand 2 ohm If = 20A 10 ohm Berekeningsvoorbeeld bij een aardfout in een TT net. Vb. een sluiting tussen L1 en PE De weerstand van aardelektrode verdeelnet meet 2Ω. De aardelektrode massa van de verbruiker meet 10 Ω. De totale weerstand bedraagt dus R = 12Ω Netspanning = 230/400V De foutspanning tussen L1 en PE = 230V foutstroom If = Uf / R = 230/12 = 19.16A We merken dat er een foutstroom van A vloeit. De zekering zal niet reageren. We moeten dus een aardlekschakelaar plaatsen (zie blz. 30) Voordeel : Foutstroom is beperkt. Personenbeveiliging met aardbeveiliger. Eenvoudigste uitvoering. Nadeel : Hoge contactspanning (220v) ( bij hoge waarde aardbeveiliger vb. : 300mA). Naast de automaat is er ook een aardbeveiliger nodig. Toepassingsgebied : Laagspanningdistributie (huisinstallatie).

11 Elektrische installatietechnieken Het IT net. (Als je een zwart/wit kopie maakt voor de ll. Laat dan in de volgende figuur de stroomvoerende geleiders rood, de aardgeleider geel/groen, en de nulleider blauw kleuren) Transformator 230/400V foutstroom 20A L1 L2 L3 N Impedantie Z= 3,5 kω Verbruiker T If = 65mA 10 ohm De foutspanning Uf wordt ook contactspanning Uc genoemd, deze spanning blijft zolang er een eerste fout aanwezig is. Berekeningsvoorbeeld bij een aardfout IT net. Vb. een sluiting tussen L1 en PE Uf = 0.65 V De weerstand tussen het sterpunt van het verdeelnet en de aardelektrode/verdeelnet is oneindig groot of Z is ongeveer 3.5 kω/km. Wij gebruiken Z = 3.5 kω De aardelektrode/massa RA van de verbruiker meet 10 Ω, maar deze is verwaarloosbaar voor het berekenen van de foutstroom If. netspanning = 230/400V Kleur de weg die de foutstroom aflegt oranje. De foutstroom If (bij 1 km leiding) = U/Z = 230/3500 = 65 ma De foutspanning Uf = If. RA = = 0.65V

12 Elektrische installatietechnieken 12 We hebben bij de vorige berekening dus een zeer lage foutstroom en een zeer lage contactspanning, waardoor de installatie veilig blijft. Bij een eerste fout blijft het IT net veilig. Het leent zich uitstekend als we de spanning willen behouden bij een isolatiefout. Voordeel : Nadeel : verzekert het best de continuïteit. Zeer kleine foutstroom ( grote impedantie Z ). Permanente isolatiecontrole nodig. Bevoegd personeel vereist. Toepassingsgebied : Productieprocessen, operatiezalen, Opmerking: Omdat bij een eerste isolatiefout de contactspanning beneden de veiligheidsspanning blijft (50V) is het niet nodig de installatie af te schakelen (continuïteit van de installatie). Bij een tweede fout ontstaan wel gevaarlijke contactspanningen en moeten we onmiddellijk afschakelen. Een tweede isolatiefout op een andere fase zal ook een kortsluiting kunnen veroorzaken. Daarom moet, van bij het ontstaan van de eerste fout, via een isolatiewachter (zie blz. 32)de melding komen dat er wel degelijk een fout aanwezig is. De productie blijft nog altijd verzekerd. Wel moet er tijdens een niet productieve periode (nachtploeg) de aardfout hersteld worden. IT net in de school (TISJ) In de school is er op verschillende plaatsen een IT- net geïnstalleerd. Hier is de doelstelling niet de continuïteit, maar de veiligheid. Bij een eerste fout is er geen melding (alarm ), maar wel een onmiddellijke afschakeling. (Let op: dit is alleen bij ons in school gedaan, niet in de industrie) Bij rechtstreekse aanraking is er immers geen gevaar, vermits de foutstroom zeer klein is. ( grote impedantie Z ).

13 Elektrische installatietechnieken Didactische opstelling netsystemen verbruiker isolatiewachter aardlekschakelaar transformator automaten Vooraleer we nu de opdracht gaan uitvoeren gaan we eerst gebruik maken van de didactische opstelling om zo de eigenschappen van de verschillende netten te ondervinden en te herkennen. Oefeningen op de verschillende netten. In te vullen door de ll. Simulatie TN net 1.Bouw een TN net. 2.Maak een aardfout tussen L1 en PE. 3.Kan je de foutstroom meten? 4.Hoe beveilig je dit systeem tegen isolatiefouten? Neen, de stroom is te hoog. Een automaat met de juiste curve.

14 Elektrische installatietechnieken 14 Simulatie TT - net 1.Bouw en TT net.(gebruik een automaat van 16A) 2.Maak een aardsluiting op L1. 3.Meet de aardlekstroom. 10,2A 4.Welke spanning meet je tussen L1 en PE? 230V 5.Welke gevaren treden hier op De automaat valt niet af bij een relatief grote stroom van 10,2A. 6.Waarom slaat de automaat niet af? De stroom is niet hoog genoeg voor een automaat van 16A. 7.Hoe beveilig je de installatie tegen isolatiefouten? plaatsen van aardlekschakelaar Maak weer een aardsluiting op L1. 8.Wat is je besluit? Simulatie IT net Nu valt de aardlekschakelaar af, hier hebben we dus duidelijk een aardlekschakelaar nodig. 1.Bouw een IT net. 2.Maak een aardsluiting tussen L1 en PE. 3.Hoe groot is de aardlekstroom? 10mA 4.Hoe groot is de spanning tussen L1 en PE? zeer klein????? 5.Wat besluit je? Er is geen gevaar bij een eerste fout. 6.Maak een tweede fout tussen L2 en PE.(OPGEPAST) 7.Wat stel je vast? Leg uit. De automaat valt af. Met een tweede fout op een andere fase maak je een kortsluiting. 8.Welke gevaren schuilen hier? Directe kortsluiting. Gevaarlijke contactspanningen 9.Beveilig de installatie efficiënt. Aansluiten van de isolatiewachter 10.Herhaal de eerste fout. 11.Wat is je besluit? Eerste fout : isolatie wachter geeft een melding dat er een isolatiefout is. Tweede fout : installatie valt onmiddellijk af.

15 Elektrische installatietechnieken Project opdrachten en installatiemethoden Vertrekkende aan de transformator in werkhuis B04 (zie opstellingsschema) gaan we dus robot1, robot2, en een transportlift elektrisch aansluiten met een voedingskabel en een voedingsrail. Eerst ga je bepalen welk materiaal je nodig hebt. Maak hiervoor gebruik van deze bundel, catalogus, cd-rom en/of internet. Voor het bepalen van de draadsektie en de beveiligingen maken we ook gebruik van de laagspanningsgids van Schneider Electric Opstellingschema en grondschema (werkhuis B04) Automaat van de voedingskabel Robot1 Robot2 Transportl. Grondschema: zie blz Wat is de totale stroom in onze installatie? (We gebruiken hier telkens een fictief getal omdat de installatie nog niet definitief is) robot 1 : In= 6A. robot 2 : In= 5A. transportlift: In= 7A. Totale stroom : In(totaal) = 18A.

16 Elektrische installatietechnieken 16 Grondschema

17 Elektrische installatietechnieken Bepalen van de voedingsrail. Principe: Om machines snel en praktisch aan en af te koppelen, te verplaatsen of te verwisselen is het aan te raden om een railkokersysteem te gebruiken. Ook de kleine verbruikers kunnen aangesloten worden zonder omslachtige kabelwerken. Tenslotte kan je de verlichting aan de onderzijde van het systeem ophangen. Voor kleine vermogens zijn de rails tweepolig (tot 40A). Voor grotere vermogens zijn ze driefasig, al dan niet met nulleider, uitgevoerd. Het systeem hangt op aan draadstangen. Op de gewenste aftakplaats klikt men een aftakkast. Deze maakt verbinding met koperen of aluminium railgeleiders. In de aftakkast plaats je dan de gepaste beveiliging in functie van de machine. Dit kan zowel met zekeringen als met vermogenschakelaars of installatieautomaten. Verder is er weer een uitgebreid gamma van hulpstukken. De documentatie van het CANALIS-systeem van Telemecanique geeft meer toelichting. De meeste industriële fabrikanten beschikken over een gelijkaardig product. Om nu te weten welke en hoeveel elementen je nodig hebt, maak je gebruik van het volgende adres en blz. 18 en 19 van deze bundel. Welke en hoeveel elementen hebben we eigenlijk nodig? Lijnelementen Welk merk? Welk vermogen? Welke lengte hebben we nodig? typenummer? Hoofdaansluiting of voedingselement typenummer Plafondbevestigingen typenummer Draadstangen Railstekker of aftakkasten(3stuks) Typenummer (In te vullen door de ll.) Canalis(Telemecanique) 40A 2 maal 3 meter. KNA-04EA430 (2x) KNA-10ZA1 (1x) (10x)KNA-10ZA1 M6 (4stuks) KNA-02CF5

18 Elektrische installatietechnieken 18 (Op deze en de volgende bladzijde vind je al enige informatie over het railkokersysteem van Telemecanique)

19 Elektrische installatietechnieken 19 Lijnelementen voedingselementen richtingsveranderingen Eindsluitkappen

20 Elektrische installatietechnieken Bepalen van de voedingskabel (kabeldoorsnede) Gebruik ook handboek Elektrotechnisch tekenen schema s lezen 3 (Wolters Plantyn serie elektrotechniek) Om het joule-effect te beperken, moet de doorsnede van de kabel voldoende groot zijn. De maximale stroomsterkte waarbij de warmteontwikkeling de isolatie-eigenschappen niet in het gedrang brengt noem je de toelaatbare stroomsterkte Iz Die stroomsterkte mag je uiteraard niet overschrijden. Daarom ga je een thermische veiligheid kiezen die kleiner is dan Iz. De verbruikstroom In gaat kleiner zijn dan de waarde van de thermische veiligheid Irth, die op zijn beurt kleiner is dan de toelaatbare stroom Iz in de kabel In < Irth < Iz Toelaatbare stroom Iz is niet alleen afhankelijk van de samenstelling van de kabel, maar ook van factoren die de warmteafgifte van de kabel beïnvloeden: -de plaatsingswijze van de kabel(in de grond, in een buis, in een kabelkanaal, in een kabelgoot, enz.) -de nabijheid van andere kabels. -de omgevingstemperatuur In de tabel nr.1 doorsnede van kabels lees je voor enkele kabels de waarde van Iz af De totale nominale stroom hebben we gezocht in (In totaal = 18 A) We kiezen bijvoorbeeld een 4-aderige XVB-F2 kabel. In de tabel vinden we een kabel die juist een grotere stroomsterkte kan voeren dan In Dit is de kabel van 2,5 mm²,de stroomsterkte mag 32A bedragen. Iz is voorlopig dus 32A. De uiteindelijke waarde Iz krijg je door correctiefactoren in rekening te brengen Om rekening te houden met de omgevingstemperatuur raadpleeg je tabel nr. 2.

21 Elektrische installatietechnieken 21 (In te vullen door de ll.) Je veronderstelt dat de luchttemperatuur maximaal 25 C is, de correctiefactor k1 = 1,06 In tabel nr.3 correctiefactoren voor Iz betreffende kabelkanalen lees je in de 2de kolom 0,90 als correctiefactor voor een gesloten goot. K2 = 0,90 In tabel nr.4 correctiefactoren voor Iz betreffende de nabijheid van andere kabels bij plaatsing in kabelgoten lees je in de 3 de kolom 0,88 als correctiefactor voor bijvoorbeeld 4 meeraderige kabels in een gesloten goot K3 = 0,88 Iz = Iz.k1.k2.k3 = 32.1,06.0,90.0,88 = 26,8 A De kabel XVB-F2 5G2.5 is dus de juiste keuze

22 Elektrische installatietechnieken 22 Tabel 1

23 Elektrische installatietechnieken 23 Tabel 2 Correctiefactoren voor Iz betreffende de omgevingstemperatuur Omgevingtemperatuur C Kabels 1en 6kV ,22 1,17 1,12 1,06 1 0,93 0,87 0,79 0,71 Tabel 3 Correctiefactoren voor Iz betreffende kabelkanalen, goten en kokers. Doorsn ede in mm² Meeraderige kabel Éénaderig kabelsysteem 2.half open kabelkanaal 0,90 0,81 2.half open kabelkanaal 0,95 0,86 3.gesloten goot 0,90 0,81 4.open goot 0,98 0,91 Tabel 4 Correctiefactoren voor Iz betreffende de nabijheid van andere kabels bij plaatsing in kabelgoten. Aantal kabels of systemen 1.gesloten fabriekskabelkana al 2.halfopen fabriekskabelkana al Meeraderige kabels Éénaderige kabelsystemen ,94 0,90 0,8 8 0,95 0,91 0,8 9 3.gesloten goot 0,94 0,90 0,8 8 0,86 0,8 5 0,87 0,8 6 0,85 0,8 5 4.open goot 0,97 0,93 0,91 0,89 0,8 8 0,9 4 0,9 5 0,9 4 0,9 5 0,91 0,89 0,92 0,90 0,91 0,89 0,93 0,91

24 Elektrische installatietechnieken 24

25 Elektrische installatietechnieken Beveiliging van de installatie In de stekkers die op de voedingsrail geplugd worden moet men zekeringen of automaten plaatsen in functie van de belasting. Ofwel is deze waarde opgegeven door de fabrikant van de machine, ofwel berekent men deze waarde aan de hand van het nominaal vermogen en de gebruiksspanning Uitgaande van de doorsnede van de geleider kan men het kaliber van de beveiliging bepalen. Een vermogenschakelaar of automaat moet gekozen worden in functie van: De karakteristieken van het net waarin hij geïnstalleerd wordt. -Spanning -Frequentie -Stroomsterkte -Onderbrekingsvermogen -Aantal polen De gewenste bedrijfscontinuïteit. -Ofwel een totale selectiviteit verzekeren tussen twee opeenvolgende apparaten in serie. -Ofwel een gedeeltelijke selectiviteit verzekeren. Het geheel van de na te leven veiligheidsvoorschriften. -Beveiliging van personen tegen onrechtstreekse aanraking. -Beveiliging van de kabels. -beveiliging van diverse elektrische elementen. Gebruik hierbij de laagspanningsgids van Schneider Electric Om de spanning, de stroomsterkte, en de frequentie te bepalen zal je eerst de specificaties van elk aangesloten toestel moeten zoeken.(typeplaatje, documentatie, elektrische schema s)

26 Elektrische installatietechnieken 26 Bepalen van de kortsluitstroom Het onderbrekingsvermogen in een bepaald punt van het net hangt af van de kortsluitstroom (Icc), de lengte, de doorsnede en de samenstelling van de kabel stroomafwaarts. Ten gevolge van de impedantie van de leidingen is de kortsluitstroom die in het net kan voorkomen kleiner dan de kortsluitstroom aan de klemmen van de transformator. Het volstaat dan een automaat te kiezen met een groter onderbrekingsvermogen dan de gevonden Icc. Eerst bekijken we de kortsluitstroom stroomopwaarts. (aan de transformator) Voor de meeste gangbare transfo s is de kortsluitstroom Icc gelijk aan 20 x In. (voor een nauwkeurige berekening zie ) Volgens het typeplaatje van onze transformator in het werkhuis is dat 20 x 15A = 300A Zoek nu in de tabel op blz. 27(bepalen van de kortsluitstroom) van de koperen geleiders op de regel die overeenstemt met de kabeldoorsnede 2,5mm². De lengte van de betrokken kabel of de dichtstbijzijnde waarde is 21m Op het snijpunt van de kolom met deze waarde en de regel waarop de dichtstbijzijnde waarde van de kortsluitstroom stroomopwaarts vermeld is(in dit geval 1 ka,de kleinste waarde) vindt u de waarde van de gezochte kortsluitstroom, Icc stroomafwaarts = 0,6 ka Het aantal polen is telkens 4(3fazegeleiders en nulleider) Het bepalen van de curve B, C, of D(zie blz. 28 en 29)

27 Elektrische installatietechnieken 27 Bepaal nu de nodige eigenschappen voor elke automaat. De automaten van robot1, robot2, en de transportlift worden telkens in de aftakkasten of stekkers van het railkokersysteem gemonteerd. De automaat van de voedingskabel wordt geplaatst in de verdeelkast bij de transformator.(zie blz. 15 opstellingsschema ) Gegevens voor de automaat van stekker 1(robot 1) Spanning: 230/400V Frequentie: 50 Hz Stroomsterkte: 6A Onderbrekingsvermogen: 3000A Aantal polen: 4 B, C, of D curve :(zie blz. 24) B Gegevens voor de automaat van stekker 2(robot 2) Spanning: 230/400V Frequentie: 50 Hz Stroomsterkte: 5A Onderbrekingsvermogen: minstens 0,6 ka Aantal polen: 4 B, C, of D curve :(zie blz. 24) B Gegevens voor de automaat van stekker 3(transport lift) Spanning: 230/400V Frequentie: 50 Hz Stroomsterkte: 7A Onderbrekingsvermogen: 3000A Aantal polen: 4 B, C, of D curve :(zie blz. 24) B Gegevens voor de automaat van de voedingskabel(totaal vermogen) Spanning: 230/400V Frequentie: 50 Hz Stroomsterkte: 18A Onderbrekingsvermogen: 3000A Aantal polen: 4 B, C, of D curve :(zie blz. 24) B Isolatiewachter is reeds aanwezig(praktijklokaal B04)

28 Elektrische installatietechnieken 28

29 Elektrische installatietechnieken Installatieautomaten Doel: Om in nieuwe elektrische installaties de verschillende stroomkringen te beschermen tegen overbelasting en kortsluiting. De installatieautomaat wordt ook gebruikt voor het vervangen van smeltveiligheden. Werking: De stroom vloeit van aansluitklem nr.10 door bimetaal nr.9 naar elektromagnetische spoel nr.7. Via de contacten nr.4 geraken we uiteindelijk aan het aansluitpunt nr. 5. Bij overbelasting: het bimetaal nr.9 zal opwarmen waardoor deze zal buigen in de pijlrichting. De stang nr. 2 kan nu het afschakelmechanisme nr. 3 bedienen. Bij kortsluiting: de kortsluitstroom door de spoel nr. 7 zal een elektromagnetisch veld ontwikkelen dat groot genoeg is om de slagpen nr.12 in de richting van het afschakelmechanisme nr. 3 te sturen Resultaat: de installatieautomaat zal in de 2 gevallen afschakelen. Voordeel: In vergelijking met een smeltveiligheid kan een installatieautomaat meerdere malen gebruikt worden. 12

30 Elektrische installatietechnieken 30 Uitschakelkarakteristieken De eerste uitvoering (B) Deze beveiliging word gebruikt voor het beveiligen ver verlichting en voor verwarming de automaat zal uitschakelen bij 3 tot 5 keer In. De tweede uitvoering (C) Hier zal de automaat in beveiliging treden bij 5 tot 10 keer In. Deze C uitvoering gebruiken we onder andere voor het beveiligen van motoren. Het nadeel van de B uitvoering is dat bij het aanlopen van een motor de aanloopstroom te groot zou worden zodat deze automaat zal afschakelen. De derde uitvoering (D) Bij deze uitvoering zal de automaat uitschakelen bij 10 tot 20 keer In, hij wordt gebruikt voor het beveiligen van netten en stroombanen bij zware motoren met een grote aanloopstroom. Bij de keuze voor het beveiligen van een stroomkring mag men de installatie automaat met één kalibernummer verhogen in vergelijking met de normale smeltveiligheid.

31 Elektrische installatietechnieken Aardlekschakelaar Doel: Vooral in TT-netten gaat de overstroombeveiliging niet of te traag reageren op aardfouten (onrechtstreekse aanraking) De aardlekschakelaar staat in dat geval borg voor een veilige installatie. De aardlekschakelaar werkt volgens het differentiaalprincipe. Principe: Bij een correcte installatie zal de stroom in de toevoerleiding gelijk en tegengesteld zijn aan de stroom in de terugvoerleiding. Nu is elke stroomvoerende geleider omgeven door een elektromagnetisch veld. De velden in de toevoer en de terugvoer zullen tegengesteld zijn en elkaar opheffen. Indien er een lekstroom naar de aarde optreedt, dan is dit evenwicht verstoord. Er blijft een lekveld over. Dit noemen we het verschilstroom- of differentiaalstroomprincipe. Werking: In de verbruiker vloeit er een lekstroom naar de aarde via Rf en Ra. Deze verschilstroom wekt in de kern a een magneetveld op en bijgevolg in spoel N een spanning. Spoeltje b zit rond de kern van een permanente magneet die via c de schakelaar d ingeschakeld houdt. Door de foutstroom wordt in b een magneetveld opgewekt dat de permanente magneet verzwakt zodat via c de schakelaar opent.

32 Elektrische installatietechnieken Isolatiewachter IT-netten hebben de functie in geval van isolatiefouten de spanning te behouden zonder dat er gevaarlijke toestanden ontstaan. We hebben eerder in dit project (1.3.4) gezien dat dit kan zolang er een eerste fout optreedt. Belangrijk is nu controle te hebben of die eerste fout er is en ze dan op te sporen vooraleer een tweede fout kan optreden. De beveiligingsinrichting moet dan immers gaan werken. Toestellen voor permanente isolatiecontrole sturen een wisselstroom met lage frequentie tussen het net en de aarde. Op basis van de waarde van die stroom berekent de isolatiewachter de isolatieweerstand. Komt die isolatieweerstand beneden de ingestelde waarde, dan signaleert het toestel dit. We kunnen nu de isolatiefout opsporen zonder dat de spanning uitschakelt. (Voorbeeld: Schakeling 3 fasen AC.) cmt/monitoring/insulation.htm - 9k

33 Elektrische installatietechnieken Kortsluitstroom en kortsluitspanning van een transformator. Onder kortsluitspanning (Uk) van een transformator verstaan we de spanning uitgedrukt in % van de normale spanning, die we aan de primaire klemmen moeten leggen opdat in de secundaire windingen met kortgesloten klemmen, de nominale stroomsterkte bij vollast zou vloeien. Voorbeeld: Bij een transformator met : - kortsluitspanning 6% - primaire spanning 230V - secundaire stroom 580A zullen we bij kortsluiten van de secundaire wikkeling 230 x (6/100) = 13,8V aan de primaire klemmen moeten leggen om in de secundaire windingen een stroom van 580A te doen vloeien. De kortsluitstroom Icc aan de transformator is nagenoeg gelijk aan de nominale secundaire stroomsterkte In van de transformator vermenigvuldigd met 100 en gedeeld door Ucc. Icc U Icc 13,8V 580A 230V A Icc = In x 100 Ucc

34 Elektrische installatietechnieken Tekenopdracht Werk in WS-CAD een volledig schema uit van de installatie in je eigen werkhuis Herhalingsvragen 1. Beschrijf 3 hoofdzaken die de keuze van een netsysteem bepalen. 2. Teken het systeem van aardverbinding in een TT-net. 3. Beschrijf de gevolgen van een aardfout in een TT-net. 4. Verklaar waarom en hoe we een TT-net beveiligen tegen onrechtstreekse aanraking. 5. Teken de systemen van aardverbinding bij een TN-net. 6. Wat is het onderscheid tussen TN-C, TN-S, en TN-CS? 7. Teken het systeem van aardverbinding in een IT-net. 8. Beschrijf de gevolgen van een eerste en een tweede aardfout in een IT-net. 9. Op welke wijze heb je in een IT-net controle of de impedantie nog voldoende groot is m.a.w. of er geen eerste aardfout aanwezig is. 10. Indien we gebruik maken van een voedingsrail, waar plaats je dan de gepaste beveiliging voor de aangesloten verbruiker? 11. Met welke elementen ga je rekening houden als je de keuze van een vermogenschakelaar of een automaat moet maken? 12. Beschrijf aan de hand van de figuur op blz. 27 de werking van een installatieautomaat. 13. Wat is het verschil tussen een beveiliging met uitschakelkarakteristiek B, C, en D? 14. Beschrijf aan de hand van de figuur op blz. 31 de werking van een aardlekschakelaar. 15. Op welke manier berekent een isolatiewachter de isolatieweerstand in een installatie?