Praksisoppgave,  Automatiseringssystemer 

TEMA: Kobling av kortsluttet asynkronmotor: Stjerne Y - trekantstart Δ 
Praksisoppgave: Y / Δ start 

Kompetansemål:
  • planlegge, montere, sette i drift og dokumentere systemer for motorstyring med valgbar dreieretning og turtall av trefase asynkron kortslutningsmotor
  • måle elektriske størrelser på systemene og vurdere måleresultatene
  • feilsøke på systemnivå
  • risikovurdere og sluttkontrollere arbeidet som utføres på systemene
  • bruke faglig presist språk om systemene, tilpasset brukere, supportpersonell, kolleger og representanter fra andre fagområder
  • utføre arbeidet på systemene fagmessig, nøyaktig og i overensstemmelse med gjeldende lover og forskrifter, normer og produsentens tekniske dokumentasjon
  • arbeide i overensstemmelse med rutiner for kvalitetssikring og internkontroll, med hovedvekt på avvikshåndtering og helse, miljø og sikkerhet


Innledning:

På en mindre fabrikk er det montert en stor motor som har høy startstrøm. Hver gang motoren starter så blinker lyset i taket. Verneombudet har påpekt at dette kan medføre risiko i arbeidet med forstyrrelse av lyset og anbefaler eier av verkstedet å ordne problemet. Eier ber firmaet du jobber i å komme med en forklaring og en løsning på problemet. Forsyningsnettet er TN-nett.
- Problemet: En motor med direktestart trekker mellom 4-7 ganger merkestrømmen, avhengig av antall polpar. En stor og sterk motor med høy merkestrøm har da høy startstrøm. For eksempel. Hvis en motor har en merkestrøm på 50A så trekker motoren mellom 200A-350A i starten.
- Løsning A: Med Y/Δ-start reduseres startstrømmen til ca. 1-2 ganger merkestrømmen. Da slipper en blinkende lys. Ulempen er at det kan være mulig at det må byttes til en motor som er lagd for 400V/690V. En annen ulempe er at motoren blir svakere i starten. Fordelen er at det er en enkel og billig løsning.
- Løsning B: Med en mykstarter eller frekvensomformere reduseres startstrømmen til ca.1 gang merkestrømmen. Ulempen med mykstarter er at den kan være dyr til store motorer. Fordelen med mykstarter er at det går å stille akselreaksjonstid, retardasjonstid, startmoment og andre parametere som er avhengig av hvilken type mykstarter som velges. 
Stjerne-/trekant-kobling (Y/Δ-start):
Funksjon:
- Ved Y/Δ-start så kobles motoren først i stjerne. Så etter innstilt tid så går motoren over i trekant.
Virkemåte:
- IT-nett (U = 230V mellom fasene) motoren skal være laget for UΔ = 230V og UY = 400V
- TN-nett (U = 400V mellom fasene) motoren skal være laget for UΔ = 400V og UY = 690V
- Y-kobling (stjerne). Ved Y (stjerne) kobling får ikke viklingen den spenning som den egentlig skal ha. Fordelen er da at den ikke trekker så høy strøm. Motoren er koblet til nettet med en frekvens på 50Hz og det betyr at motoren har samme turtall uansett om den kobles i Y eller Δ. Ulempen er at motoren blir svakere i Y-kobling. Motorens effekt blir 1/3 av merkeeffekten. Tenk hva som skjer hvis en lampe får lavere spenning - den lyser svakere. Her kan det være en fare hvis lasten er så stor at motoren ikke klarer å komme opp i turtall på grunn av at motoren har for svak i Y-kobling. Da blir motoren overopphetet og motoren brenner.
- Δ-kobling (trekant). Ved Δ- (trekant-) kobling får viklingene den spenningen de skal ha. Fordelen er da at den blir mye sterkere enn ved Y-kobling. Hvis motoren har kommet opp i turtall ved Y-koblingen, så blir det ikke noe nytt strømstøt når motoren går over fra Y til Δ. Motoren er fortsatt koblet til nettet med frekvensen 50Hz, så det er ikke noen forskjell på turtallet, men motoren er 3 ganger sterkere enn ved Y-kobling.
Be læreren bestille Montørhåndboken fra Eaton!
Utstyr du trenger:
- Boks med trykknapper: start- og stoppknapper monteres i boks ved åpen installasjon
- Nødstopp: DU må vurdere om det trengs nødstopp i denne installasjonen. Denne vurderingen gjør du i risikoanalysen nedenfor
- Kontaktor: styres med trykknappene. Kontaktorene brukes til å slå på og bryte spenningen til motoren
- Tidrelé: etter at startknappen er påvirket så skal tidsreleet automatisk skifte fra Y- til Δ-kobling
- Motorvernrelé: føler om motoren trekker for høy strøm og må da tilpasses motorens merkestrøm. Den virker slik at strømmen til motoren varmer opp lederne inne i termiske releet som påvirker en bimetall. Dette bimetallet bryter en hjelpekontakt. Det er viktig at denne hjelpekontakten er med i styrestrømskjemaet. Det er hjelpekontakten som bryter spenningen til spolen i kontaktoren. Motorvernreleet monteres på kontaktoren. Motorvernreleet bryter ikke strømmen ved kortsluttning, så det må monteres en elementautomat som kortslutningsvern i tillegg
- Elementautomat: det brukes 3-polt kortslutningsvern sammen med motorvernrelé som beskyttelse av motoren. Vernet får ikke være større en det leverandøren tillater i forhold til motorvernreleet 
- Motorvernbrytere: en motorvernbryter virker både som kortslutningsvern (elementautomat) og motorvernrelé. En motorvernbryter kan i stedet for kortslutningsvernet OG motorvernreleet
- Sikkerhetsbryter: vi må bruker sikkerhetsbryter for å beskytte liv og helse ved å eliminere berøringsfare, forhindre utilsiktet innkobling eller forhindre at uvedkommende forårsaker innkobling m.m.: - ved rengjøring, vedlikehold og reparasjoner. Se også link om KRAV til sikkerhetsbryter kilde Eaton.
- Rekkeklemmer: koblingspunkt for å få en overgang fra skapet og videre utenfor skapet til for eksempel en motor
- PFXP: "dobbeltisolert" kabel for faste installasjoner i åpne anlegg og røranlegg. Tillatt innendørs og utendørs. Entrådet leder gir en stiv kabel, flertrådet leder gir myk kabel som tåler vibrasjon og bevegelse. Kilde: Draka kabel
- PFSP: kraftkabel med inntil 1 kV driftspenning. Tillatt innendørs, utendørs og som jordkabel uten ekstra beskyttelse. Kilde: Draka kabel





Planlegging

 


Din oppgave:

Du skal i denne oppgaven lage dokumentasjon før og etter installasjonen. Vi som elektrikere er pålagt å lage dokumentasjon. Se fel §12.  Dette gjelder også oppgaver i faget automasjon. Dokumentasjonen er til for vår egen sikkerhet og at vår installasjon blir uten feil og mangler.
Fabrikken som skal ha Y/Δ-start av motoren har TN-nett. Hvis du har IT-nett på skolen må du bruke motor tilpasset IT-nett.
- Du trykker på start for å starte motoren i Y-kobling. Samtidig så begynner tidsreleet å telle. Når tiden er ute på tidsreleet så skal motoren kobles om til Δ-kobling automatisk.

Oppgaven kan kobles både i IT-nett og TN-nett uavhengig hvilket nettsystem skolen din bruker. Men vær oppmerksom at hvis du kobler motoren i et IT-nett skal motorens merkeskilt ha merking 230/400V. Hvis motoren skal kobles for TN-nett skal motorens merkeskilt ha merkingen 400/690V.

Du kobler oppgaven i et skap på veggen eller på et motorstativ.



Tidsplan:

* Lag en tidsplan for din oppgave på skjema. Tidsbruken blir forskjellig om du har en oppgave du skal utbedre eller om du skal lage en helt ny.



Risikovurdering:

Risikovurdering består av to deler:
- Arbeidet - En del er der du finner ut hvilke farer det er med å utføre selve oppdraget eller arbeidet.
- Elinstallasjonen - Den andre delen går på å finne ut elektriske farer med din elinstallasjon, både før og etter at den elektriske installasjonen er ferdig.

Risikovurdering: arbeidet
Les info om risikovurdering i forbindelse med å utføre arbeidet på Arbeidstilsynet.no
”Med risiko menes sannsynligheten for og konsekvensen av at noe uønsket skal hende eller utvikle seg.”
'Farekilde' er alle forhold som kan forårsake skade. Det kan være kjemikalier, maskiner, arbeid i høyden, tunge løft, stress, osv. Husk at risiko ikke begrenser seg til umiddelbare, fysiske farer. De hyppigste årsakene til skader og sykdom i arbeidslivet i dag, er ergonomiske og psykososiale forhold som muskel- og skjelettplager, stress, konflikter, etc. En vurdering av risiko må derfor også omfatte slike spørsmål.

Tre enkle spørsmål er kjernen i risikovurderingen:
- Hva kan gå galt?
- Hva kan vi gjøre for å hindre dette?
- Hva kan vi gjøre for å redusere konsekvensene dersom det skjer?

En enkel risikovurdering kan gjøres i fire trinn:
- Trinn 1: Finn farekildene
- Trinn 2: Hva kan skje og hvor sannsynlig er det?
- Trinn 3: Hva kan vi gjøre for å hindre det?
- Trinn 4: Tiltak og videre arbeid Kilde Arbeidstilsynet

* Fyll ut hjelpeskjema om risikovurdering fra Arbeidstilsynet. Her beskriver du de farer som kan oppstå under arbeidet med å installere lysbryteren og stikkontakter. For eksempel om du skal stå på stige, bore i vegg eller andre farer. Skriv ned alle andre farer som du mener kan oppstå i forbindelse med denne installasjonen.

 

RISIKOVURDERING: ELEKTRISK INSTALLASJON
Les §16 i fel om risikovurdering i forbindelse med elinstallasjonen.

* Fyll ut risikovurdering «rapport fra risikovurderingen» fra NELFO – husk på å skrive inn kommentarer for å vise at du har forstått hvert punkt. Les veiledningen.



Tegninger:

* Lag en arrangementstegning over hvordan du har tenkt å montere utstyret i skapet eller på stativet.

* Lag et hovedstrømsskjema og styrestrømskjema for oppgaven. Bruk helst tegneprogram på PC-en. For eksempel PC SCHEMATIC som er gratis for skoler.

* Lag en rekkeklemmetabell. Bruk skjema.

* Lag en intern koblingstabell. Bruk skjema.



Beregninger:
 

Du skal beregne og dokumentere ledertverrsnitt på kabelen fra fordelingsskapet frem til styreskapet. Dokumentasjonen skal være for kundens tenkte installasjon. Dette for at du skal få realistiske verdier. I denne oppgaven er det en stor motor med problemer med høy startstrøm.
Link til motorens merkeskilt. Systemnettet er TN-nett.
- Bruk data på motorens merkeskilt for å beregne tverrsnittet.
- Motorens startstrøm er 7,3 ganger merkestrømmen ved direktestart uten Y/Δ-start. Hvis merkestrømmen er 41,5A, så hadde startstrømmen vært Istart  = 7,3*41,5 = 303A. Ved Y/Δ-start er startstrømmen ca 50A.
- Læreren forteller deg lengde på den lengste kabelen.
- Læreren forteller den laveste kortslutningsstrøm som er i enden på den lengste kabelen.
* Bruk skjema for bedrift for å beregne og dokumentere at du har rett tverrsnitt på kabelen i forhold til vernet. Husk på at det er trefase. 



Materielliste:
 * Lag en materialliste for kundens installasjon. Bruk skjema
- Trykkapper
- Boks med trykknapper
- Nødstopp
- Tidrelé
- Kontaktor
- Motorvern relé
- og Elementautomat
- eller Motorvernbrytere
- Sikkerhetsbryter
- Rekkeklemmer
- PFXP
- PFSP



Gjennomføring

Husk fagmessing utførsel!


Montasje

* Fyll ut risikovurdering ”rapport fra risikovurderingen” – husk på å skrive inn kommentarer for å vise at du har skjønt hvert punkt. Les veiledningen.

* Monter kontaktor, boks med trykknapper, tidsrelé, nødstopp, motorvernrelé og kortslutningsvern eller motorvernbryter, rekkeklemmer, sikkerhetsbryter og motor ut fra arrangementstegningen.

* Trekk kabel fra styringsskapet / motorbrettet frem til sikkerhetsbryteren og motoren.

*Trekk kabel fra styringsskapet / motorbrettet frem til boks med trykknapper.

* Koble installasjonen uti fra dokumentasjonen.



Testing

* Mål isolasjonsresistansen - notér verdien. Se film om isolasjonsresistans. Les Elenergi Vg1 elektrofag, 2015.

* Mål kontinuiteten - notér verdien. Se film om kontinuitet. Les Elenergi Vg1 elektrofag, 2015..
Kontinuiteten kan måles mellom jordstiftet på støpselet og motor, skap / stativ og andre metalliske deler. Husk på at døren til skapet skal ha en egen jording!

* Spenningssett installasjonen etter tillatelse fra lærer.

* Test anlegget. Trykk på start og stopp. Kontrollere også at styrestrømmen brytes og motoren stopper når du trykker på testknappen på motorvernreleet. Se bilde!



Feilsøking

* Bryt spenningen og feilsøk hvis ikke installasjonen virker.

* En medelev lager feil på din installasjon - du feilsøker og utbedrer feilen.





Dokumentasjon

Sluttkontroll

Lag sluttkontroll på din installasjon.
Se film: Verifikasjon og sluttkontroll. NEK 400 del 6, Kontinuitet i jordleder, Isolasjonsresistans (megging), Jordfeilbryter - utløsestrøm, utløsetid, Minste kortslutningsstrøm, Høyeste kortslutningsstrøm
SE FILM OM ”5 SIKRE”

* Bruk ”5 sikre” - måling/prøving og visuell kontroll: Fyll ut alle verdier - husk på å kommentere.



Kursfortegnelse
Lag kursfortegnelse for din installasjon.
* Bruk ”5 sikre” og fyll ut skjemaet.



FDV-dokumentasjon

Ved installasjoner på bedrifter skal det levers FDV-dokumentasjon til eier av anlegget.
* Print ut FDV-dokumentasjonen for utstyret.
Linker for å komme til FDV-dokumentasjon: Gå in på Eaton sitt FDV-program eller bruke linker: - Trykkapper, - Boks med trykknapper - Nødstopp, - Tidrelé, - Kontaktor, - Motorvern relé, - og Elementautomat, - eller Motorvernbrytere, - Sikkerhetsbryter, - Rekkeklemmer, - PFSP, - PFXP



Utstyrsdokumentasjon

Les om CE-merking og om utstyrsdokumentasjon.
* Lag utstyrsdokumentasjon. Bruk skjema.



Brukerveiledning

Lag en enkel brukerveiledning til kunden. Der skal det blant annet stå hvordan kunden skal rengjøre motoren, hva som kan være galt hvis motorvernreleet eller motorvernbryteren begynner å løse ut.



Samsvarserklæring
* Lag en samsvarserklæring. Bruk ”5 sikre”

All dokumentasjon som er lagd skal leveres kunden (lærer).





Vurdering

Min innsats:

* Hvordan var mitt planlagte tidsforbruk i forhold til virkelig tidsforbruk? Hvis det er forskjell, hva er grunnen? Skriv en kort begrunnelse.

* Hva har jeg lært av denne oppgaven? Skriv en kort forklaring.

* Hva var det som var bra med denne oppgaven? Skriv en kort begrunnelse hvorfor det var bra.

* Hva kan jeg gjøre bedre neste gang jeg installerer start og stopp av en motor? Skriv en kort forklaring.

* Hvilken karakter mener jeg at jeg skal ha på denne oppgaven? Bruk skjema.

* Læreren setter karakter på oppgaven din sammen med deg på skjemaet du brukte.