Praksisoppgave,  Automatiseringssystemer 

TEMA:  Frekvensomformere 
Praksisoppgave:

Turtallstyring av kortsluttet asynkronmotor: Frekvensomformere


Kompetansemål:
 Mål for opplæringen er at eleven skal kunne
  • 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 et verksted er det montert flere dreiebenker. På en av dreiebenkene ønsker kunden å kunne stille nøyaktig rotasjonsfrekvens. Kunden ber firmaet ditt komme med en løsning.

Løsning: Med en avansert frekvensomformere kan kunden stille ønsket rotasjonsfrekvens på vekselstrømsmotoren i dreiebenken. Rotasjonsfrekvensen til motoren stilles enten på frekvensomformeren eller med et løst trimpotensiometer montert på et panel. Rotasjonsfrekvensen kan styres fra lav rotasjonsfrekvens til den dobbelte rotasjonsfrekvensen på motoren. Det skjer ved at frekvensomformeren endrer spenningens frekvens og amplitude for motoren.
Andre fordeler med en frekvensomformer:
- stille størrelsen på startstrømmen. Da fungerer frekvensomformeren som en mykstarter.
- stille startmomentet – hvor sterk motoren skal være ved start.
- stille akselrasjonstid - hvor lang tid motoren skal bruke på å komme opp i ønsket rotasjonsfrekvens.
- stille hvor stor strøm som kan gå ut til motoren, merkestrømmen. Da kan vi sløyfe motorvernreleet og motorvernbryteren.
- stille dreiemomentet - hvor sterk motoren skal være ved forskjellige rotasjonsfrekvenser.
- stille retardasjonstiden - hvor lang tid det skal ta før motoren stopper.
Ulempen med frekvensomformere er at de lager elektromagnetisk støy eller elektromagnetiske forstyrrelser (EMI) som påvirker elektronisk utstyr slik at det får feil eller slutter å fungere.
For å unngå elektromagnetisk forstyrrelse skal vår installasjon være installert på en slik måte at installasjonen er støy-tett. Når vår installasjon ikke slipper ut noe elektromagnetisk støy, sier vi at vår installasjon er EMC-tett (elektromagnetisk kompatibel). For at vår installasjon skal være EMC-tett vi bruke EMC-tett kabel, og alt annet utstyr må også være EMC-tett.
EMI (electromagnetic interference) betyr elektromagnetisk forstyrrelse.
EMC (electromagnetic compatibility) betyr at elinstallasjonen er laget slik at det ikke blir elektromagnetiske forstyrrelser på elektronisk utstyr.

Be læreren bestille Montørhåndboka fra Eaton!

Utstyr du trenger:
- Frekvensomformeren: avanserte frekvensomformere har flere funksjoner enn de som er nevnt.
- Boks med trykknapper: start- og stoppknapper monteres i en 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 strømmen til motoren.
- Elementautomat: Det brukes topolt eller trepolt vern som beskyttelse av frekvensomformeren.
- Sikkerhetsbryter: Vi må bruker sikkerhetsbryter for å beskytte liv og helse ved å eliminere berøringsfaren, forhindre utilsiktet innkobling eller forhindre at uvedkommende forårsaker innkobling m.m. for eksempel ved rengjøring, vedlikehold og reparasjoner. Se også link om KRAV til sikkerhetsbryter (kilde Eaton).
- Montasjevinkel-EMC: Monteres sammen med sikkerhetsbryteren for å oppnå EMC-tett installasjon.
- EMC-tett nippel: Pakknippel som er med på å gjøre installasjonen EMC-tett.
- Rekkeklemmer: Koblingspunkt for å få en overgang fra skapet og videre utenfor skapet til for eksempel en motor.
- IFSI − EMC-tett kabel: Kobberskjermen er 100 % tett, har liten koblingsimpedans og oppfyller kravet i EMC-direktivet. Halogenfri kabel anbefales brukt når det er viktig å unngå dannelse av tett røyk og korrosive gasser i tilfelle en overoppheting eller brann (kilde: Draka kabel).





Planlegging

Husk på å spare på notater fra planleggingen. Planleggingen brukes som dokumentasjon som leveres kunden. Les om dokumentasjon i § 12 (FEL)


Din oppgave:

I denne oppgaven skal du dokumentere før og etter at installasjonen er utført. Vi som elektrikere er pålagt å utferdige en dokumentasjon av anlegget. Dette gjelder også oppgavene i faget automasjon. Dokumentasjonen er til for vår egen sikkerhet og for å vise at installasjonen er uten feil og mangler.

Du skal koble en frekvensomformer som styrer rotasjonsfrekvensen til en motor. Bruke én start- og én stoppknapp.
Se dokumentasjon hvordan frekvensomformere skal kobles og programmeres.
For å kunne utføre planleggingen må du vite hvilken motor du skal bruke i installasjonen. På motorens merkeskilt får du de dataene du trenger. Se et eksempel på en motors merkeskilt.

Du monterer anlegget i et skap på veggen eller på et motorstativ. Spør læreren om hvor du skal utføre oppgaven.

Oppgaven kan kobles både i IT-nett og TN-nett uavhengig hvilket nettsystem skolen din bruker. 

Tidsplan:

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



Risikovurdering:

Risikovurdering består av to deler.
- Arbeidet: I første del finner du ut hvilke farer som er forbundet med å utføre oppdraget eller arbeidet.
- Elinstallasjonen: Den andre delen går på å finne risikoen som den elektriske installasjonen representerer både før og etter at den er ferdig.

Risikovurdering av 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 innretninger 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 osv. En vurdering av risiko må derfor også omfatte slike spørsmål.
I faget automatiserte anlegg kan det i tillegg være en risiko for å miste en stor motor fra taket eller veggen. Uansett er store motorer tunge, så det kan bli klemskader.

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 stikkontaktene, for eksempel om du skal stå på stige, bore i vegg eller annet som kan være farlig. Skriv ned alle andre risikomomenter som du mener det kan være 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 arrangementtegning over hvordan du har tenkt å montere utstyret i skapet eller på stativet.

* Lag et hovedstrømsskjema og et styrestrømskjema for styringen av rotasjonsfrekvensen til dreiebenken. 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 ledertverrsnittet på kabelen fra fordelingsskapet frem til frekvensomformeren. Dokumentasjonen skal være for kundens tenkte installasjon. Dette for at du skal få realistiske verdier. I denne oppgaven skal rotasjonsfrekvensen til en liten motor styres.
Link til motorens merkeskilt. Systemnettet er TN-nett.
- Bruk data på frekvensomformeren for å finne ut hvilken type du trenger til motoren med en effekt på 3 kW. Da finner du også ut hvor stort vern frekvensomformeren trenger.
- Læreren forteller deg lengden til den lengste kabelen.
- Læreren oppgir den minste kortslutningsstrømmen i enden på den lengste kabelen fremme ved frekvensomformeren.

* Bruk skjema 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. Print ut et skjema og før på det materiellet du trenger.

- Frekvensomformere
- Trykkapper
- Nødstopp
- Kontaktor
- Elementautomat
- Sikkerhetsbryter
- Montasjevinkel-EMC til sikkerhetsbryteren
- EMC-tett nippel
- Rekkeklemmer
- IFSI - EMC-tett kabel





Gjennomføring

Husk fagmessing utførsel!


Montasje

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

* Monter utstyr og motor ut fra arrangementstegningen.

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

* Hvis du bruker eksterne trykknapper så må kabel og trykknappboks være EMC-godtjente for at hele vår installasjon skal være EMC-tett

* Koble installasjonen ut fra dokumentasjonen. 

Testing

* HUSK PÅ AT ISOLASJONSMÅLERENS TESTSPENNING ER OVER 500 V. Dette kan ødelegge elektronikken i frekvensomformeren. Les brukerveiledningen før du begynner å måle!! Mål isolasjonsresistansen på RETT STED − noter verdien. Se film om isolasjonsresistans.

* Mål kontinuiteten og noter verdien. Se film om kontinuitet. Kontinuiteten kan måles mellom jordstiftet på støpselet og motor, skap, stativ eller 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 at motorens rotasjonsfrekvens kan forandres.



Feilsøking

* Bryt spenningen og feilsøk hvis installasjonen ikke virker.

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





Dokumentasjon

Sluttkontroll

Lag sluttkontroll på din installasjon.

Se film: Verfikasjon 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. Notér alle verdier, husk å kommentere.



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

FDV-dokumentasjon

Ved installasjoner i bedrifter skal det levers FDV-dokumentasjon til eieren av anlegget.
* Skriv ut FDV-dokumentasjonen for utstyret.
Gå inn på Eatons FDV-program eller bruk linker til Frekvensomformere, Trykkapper, Kontaktor, Elementautomat, Sikkerhetsbryter, Montasjevinkel-EMC, EMC-tett nipel, Rekkeklemmer, IFSI-EMC-tett kabel

Et alternativ til FDV-dokumentasjon er utstyrsdokumentasjon.



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

Brukerveiledning
Lag en brukerveiledning til kunden. Der skal det blant annet stå hvordan kunden skal forandre på innstillingene på frekvensomformeren. 

Samsvarserklæring
* Lag en samsvarserklæring for din installasjon. Bruk ”5 sikre”.

All dokumentasjon skal leveres til kunden (læreren).





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 du at du skal ha på denne oppgaven? Bruk skjema.

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