Måned: februar 2015

Et automasjonsskap skal levere spenning og strøm til en elektrisk vekselstrømsmotor på 3 KW. Den elektriske
motoren har et forhold mellom aktiv og reaktiv effekt, Cos(ȹ) = 0,85. Det skal trekkes en 10 meter lang kabel fra 
automasjonsskapet og frem elketromotoren. Kabelen ligger på en uperforert kabelbro sammen med 3 andre
kabler. Ledningsmaterialet i 2 leder kabelen skal være kobber og isolasjonsmaterialet er PVC. Arbeids-
temperaturen der hvor kabelen ligger er på ca 50 C^o.

Bestem hva slags vern det vil være aktuelt å bruke, og hva slags dimensjon det vil være aktuelt å bruke for
kabelen. Det er 10 meter mellom automasjonsskapet og den elektriske motoren.

1. Først må vi regne ut belastningsstrømmen.

I b = P / ( U * Cos(ȹ) ) = 3000 / (230 * 0,85) = 15,3 A  WA

2. Bestemmelse av hva slags automatsikring vi vil bruke.

For elektriske motorer benytter vi som oftest automatsikringer av type C fordi disse har “treghet” nok til å
tåle motorens startstrøm, uten å gi en uønsket utløsning. Vi velger en automatsikring av type C16, dvs
en automatsikring som er middels “treg”, og som har en merkestrøm på 16 A.

3. Bestemmelse av riktig kabeldimmensjon mht strømføringsevne.

I dette tilfellet så finner vi installasjonsmåten i NEK 400 tabell 52C, Nr 30. (Side 181)

Her finner vi angitt refferanseinstallasjonsmåte C med videre henvisning til tillegg 52A (Side 197) og
tabell 52A-17 No 2 (Side 216).

Vi forsøker først med en kabeldimensjon på 2,5 mm² kobberleder.

Vi går inn i tillegg 52A, tabell 52A-2 kollonne 6 (Side 202). Her finner vi i utgangspunktet en strømførings-
evne på 27 ampere for en 2,5 mm2 kabel, før korreksjon for omgivelsestemperator og “bundtvis legging”
sammen med andre kabler.

Så må vi finne fram til de faktorene som vi behøver for å korrigere for omgivelsestemperatur og
“bundtvis legging” eller “gruppereduksjonsfaktor”, som den mer korrekte betegnelsen er.

I NEK400, punkt 52.A.2.2 (Side 196) så går det fram at tabellene for strømføringsevne er laget slik at de 
forutsetter en omgivelsestempratur på 30C. Hvis temperaturen er en annen så må vi korigere ut i fra tabell 
52A-14 (Side 214) og tabell 52A-15 (Side 215).

Vi går inn i tabell 52A-14, (side 214). Hvis vi forutsetter at kabelen har en PVC kappe, og at den kan være
usatt for direkte berøring, så blir korreksjonsfaktoren for omgivelsestemperaturen 0,67

Vi går så inn i tabell 52A-17, No 2 (Side 216) for å finne gruppereduksjonsfaktoren. Da det er 4 kabler
som er lagr sammen, så kan vi lese ut i fra tabellen at gruppereduksjonsfaktoren for 4 kabler er 0,75

Vi har nå de data som vi behøver for å regne ut strømføringsevnen til denne kobberkabelen på 2,5 mm2:

I max = 27 A * 0,67 * 0,75 = 13,57 A  WA

I forhold til at vi bruker en automatsikring med en merkestrøm på 16 A, så blir denne strømføringsevnen
for liten.

Vi beslutter å gå opp en kabeldimensjon til 4,0 mm2. På basis av dette så lager vi en ny kontroll
i forhold til strømføringsevnen:

Reduksjonfaktoren for omgivelsestemperaturen og gruppereduksjonsfaktoren blir jo som før.

Vi går på nytt inn i tillegg 52A, tabell 52A-2 kollonne 6 (Side 202). Her finner vi i utgangspunktet en 
strømføringsevne på 36A for kabelen på 4,0 mm², før korreksjonsfaktorene regnes inn.

Vi forsøker så med å regne inn korreksjonsfaktor for omgivelsestemperatur og gruppereduksjon:

I max = 36 * 0.67 * 0.75 = 18,1 A  WA

Dette viser at kabelen på 4,0 mm2 har en tilstrekkelig stor strømføringsevne i forhold til den automat-
sikringen med merkestrøm på 16 A, som den er beskyttet av.

4. Kontroll/vurdering av spenningsfallet i installasjonen.

Til sist, under planleggingen av installasjonen, så må vi tenke litt over problemstillingen rundt maksimalt
tillatt spenningsfall for installasjonen. Hvis vi fordeler de maksimalt anbefalte 4 % (NEK 400, side 192,
øverst) i 2 % før automasjonsskapet og 2 % etter automasjonsskapet, så har vi i utgangspunktet ikke
så mye å gå på. Men vi forstår at 4 mm² er en forholdsvis grov dimmensjon i forhold til kabellengden
på 10 m, og at dette bør gå bra. 

For sikkerhets skyld så bestemmer vi oss for å lage en kontrollberegning.

Kabelens resistans:

R = 0,0175 * 2*  l / A = 0.0175 * 2 * 10 / 4 = 0,087 Ohm  WA

Da vi nå kjenner strømmen, resistansen i kabelen og cosinus fi til belastningen, så kan vi regne ut
spenningsfallet eller delta U for kabelen:

Delta U = R * I * Cos(ȹ) = 0.087 * 16 * 0.85 = 1,18 V  WA

Omregning til prosent i forhold til merkespenningen:

N % = 1.18 * 100 / 230  WA

N % = 0,51

Dette er godt innefor en godkjent grense.

Kobinasjonen av en C16, 16 ampers middels treg sikring sammen med en 4 mm2 kobberkabel ser ut til å 
fungere bra for denne motorinstallasjonen.

4. Vurdering av problemstillingen rundt minste og største kortslutningsstrøm.

Kursen må også være lagt opp slik at dersom det skjer en kortslutning lengt mulig ute i kretsen, så må det
fremdeles oppstå en stor nok kortslutningsstrøm til at det skjer en tilnærmet øyblikkelig utkopling av vernet.

Det må ikke være så stor resistans i kabelstrekken slik at dette er til hinder for at minste kortslutningsstrøm
som garanterer en tilnærmet øyeblikkelig utkpling av vernet, blir nådd.

Hvor stor kortslutningsstøm som behøves for å garantere en utkopling som er hurtigere enn 0,02 sekund,
det kan vi for eksempel lese ut av karakterestikken for B og C automater.

For en B automat så må man ha en strømstyrke på minst 5 ganger merkestrømmen for å garantere 
utkopling. Det vil si at en B10 automatsikring vil kreve minst 50 ampere for å garantere utløsning i løpet
av 0,02 sekund.

For en C automat så vil det i henkold til karakterestikken kreves en strømstyrke på minst 10 ganger
merkestrømmen for å garantere en utkopling hurtigere enn 0,02 sekund. Det vil si at en C16 automat
vil kunne kreve en strømgjennomgang på 160 Ampere for å garantere en øyeblikkelig utløsning.

Ved å benytte forholdvis små og hurtige sikringer, så vil man ha en større grad av sikkerhet for utkopling ved
overbelastning og utkopling ved kortslutning. Likeledes så vil en grovere kabeldimmensjon bidra til å sikre en
hurtig utkoling ved kortslutning.

Ved å gå litt opp i sikringsstørrelse eller å bruke tregere sikringer, så vil man imidlertid redusere antallet
øønskede utkoplinger, slik at dette må veies mot hverandre.

Vanligvis så vil hensynet til minste kortslutningsstrøm være tatt vare på, nåe man benytter standard
regelverk og anbefalinger i NEK 400 for valg av automatsikringer og kabeldimmensjon. Det går imidlertid
også an å utføre mer detaljerte beregninger med hensyn til hvorvidt minste kortslutningsstrøm vil kunne
påregnes å bli oppnådd, ved en eventuell kortslutning ute i anlegget.

På side 145 og 146 i montørhåndboka å er det en tabell som oppgir maksimal kabellengde i forhold

til minste kortslutningsstrøm.

Når det gjelder problemstillingen rundt største kortslutningsstrøm, så er det slik at dette er et parameter

som opplyses av elektrisitets leverandøren, altså hvor stor strøm en kan risikere kommer inn gjennom 

strøminntaket. Vernets bryterevne må være like stor eller større enn denne størst mulige kortslutnings-

strømmen, slik at man ikke risikerer at vernet brenner fast.

Et automasjonsskap skal levere spenning og strøm til en resistiv belastning på 230 V og 5 KW. Belastningen
er et 3 fase varmeelement på 5 KW. Det skal trekkes en 20 meter lang kabel fra automasjonsskapet og frem
til varmeelementet. Kabelen ligger på en trevegg. Arbeidstemperaturen i rommet er på ca 35 grader celsius.

Bestem hva slags vern det vil være aktuelt å bruke, og hva slags dimensjon det vil være aktuelt å bruke for
kabelen. Det er 20 meter mellom automasjonsskapet og varmeelementet.

Framgangsmåte:

1. Først så må vi regne ut belastningsstrømmen:

2. Valg av automatsikring.

Da det er snakk om en rent resistiv belastning, så velger vi en automatsikring type B. Nærmeste standard-
dimmensjon over 12,55 A er B16, dvs en automatsikring av type B som har en merkestrøm på 16 A.
(Det finnes også andre sikringsdimmensjoner, for eksempel 13 A, men de er ikke så mye brukt.)

Vi velger en B16 automatsikring for kursen.

3. Valg av kabel med nødvendig strømføringsevne.

Vi må gjøre gjøre et oppslag i NEK 400 for riktig strømføringsevne for kabelen og eventuelt korrigere for
den aktuelle omgivelsestemperatur og forlegningsmåten, som er en enkelt 3 leder kabel på trevegg,

Vi slår opp i tabell 52A-1 på side 201 for å finne ut hva slags referanseinstallasjonsmetode vi har her,
i forhold til NEK 400. 

Vi ser nedover side 201 og ser at vi har referanseinstallasjonsmetode C.

I tabell 52A, side 201, så finner vi ut at vi må gjøre 3 videre oppslag.

Vi har tenkt å bruke en tre leder kobberkabel som er PVC isolert. Det betyr at vi må gå inn i tabell
52A-4, kollonne 6 (side 204) for å finne den nominelle og ukorrigerte strømføringsevnen til kabelen.
Denne viser seg å være 17,5 A for en 1,5 mm2 kabel og 24 A for en 2,5 mm kabel.

Hvis vi legger til grunn at kabelen skal ha en maksimal overflatetemperatur på 70 C^o ved en maksimal
belastning, så inneholder også tabell 52A-1, side 201, også en korreksjonsfaktor for omgivelses-
temperatur, tabell 52A-14, side 214.  

Hvis vi så går ut i fra en omgivelsestemperatur på 35 C^o og at kabelen har en PVC beskyttelseskappe,
så blir denne korreksjonsfaktoren 0,93.

Kabelen ligger ikke i bunt med andre kabler. Den ligger separat og allene på treveggen. Det er derfor
ikke nødvendig å gjøre noen korreksjon for den faktoren som har å gjøre med at kabelen er lagt sammen
med andre kabler. (Tabell 52A-1, side 291, Referanseinstallasjonsmåte C, kollonne 9, “gruppe-
reduksjonsfaktor”.)

Vi kan da regne ut den nominelle strømføringsevnen til den minste kabelen på 1,5 mm², etter korreksjon
for temperaturfaktor i forhold til omgivelsetemperaturen:

I = 17,5 A * 0,93 = 16,32 A

Hvis vi tar utgangspunt i den ordinære og nominelle belastningsstrømmen fra varmeelementet, så ser vi
at det er en forholdsvis god margin melom den nominelle belastningsstrømmen på 12,55 A og kabelens
strømføringsevne, som i utgangspunktet er 16,32 A, etter korreksjon for omgivelsestemperaturen.

Hvis vi der i mot legger til grunn atomatsikringens merkestrøm på 16 A så blir marginen betydelig dårligere:
16,32 A – 16 A = 0,32 A.

4. Kontrollberegning av at spenningsfallet i kabelen ikke blir for stort.

Jeg må så også regne ut spenningsfallet i kabelen ved en strømgjennomgang på 16 A.

Først så må jeg regne ut resistansen i kabelen (for denne trefase koplingen så regner vi bare ut resistansen
i en leder, ikke for to ledere, slik som ved en og tofase systemer):

Ved hjelp av Ohms lov, anvendt for et trefasesystem så finner jeg da spenningsfallet i kabelen, delta U:

Jeg regner så ut hvor mange prosent dette utgjør, i forhold til en nominell inntaksspenning på 230 V.

6,37  =  230 * X / 100  =>  X  =  (6,37 * 100)  /  230  =  2,76 %

NEK 400 inneholder også et krav om at det maksimale spenningsfallet i installasjonen, fra inntak til
brukersted ikke bør være mer enn 4 %, i forhold til nominell inntaksspenning på 230 V.
(NEK 400, 525, Side 192, øverst.)

Et spenningsfall på 2,76 % fra automasjonsskapet og ut til belastningen, blr derfor etter en samlet
vurdering litt for høyt. Man kan tenke seg at man fordeler spenningsfallet fra inntaket til automasjonsskapet
og fra automasjonsskapet og fram til belastningen likt med maksimalt 2 % på hver del av kursen.

Vi beslutter å gå opp i kabeldimmensjon til 2,5 mm2 og kontrollregner på nytt:

Først så må jeg regne ut resistansen på nytt:

Og så regner jeg ut spenningsfallet på nytt:

Utregning av hvor mange prosent av forsyningsspenningen på 230 V, som dette utgjør:

3,88  =  230 * X / 100  =>  X  =  (3,88 * 100)  /  230  =  1,69 %

Forutsatt at tilførselskabelen fra strøminntaket og fram til automasjonsskapet er godt nok dimensjonert, 
og dette vil nok i de fleste tilfeller være tilfellet, når spenningsfallet etter automasjonsskapet kun er 1,69 %,
så kan det se ut som om en 2.5 mm2 kabel i kombinasjon med en 16 A automatsikring (B16) vil være et
riktig valg for denne installasjonen.

(Det totale spenningsfallet i installasjonen fra inntaket og helt fram til brukerstedet bør iht NEK 400 ikke 
være mer enn 4 %, se NEK 400, 525, Side 192, øverst.)

5. Vurdering av problemstillingen rundt minste og største kortslutningsstrøm.

Kursen må også være lagt opp slik at dersom det skjer en kortslutning lengt mulig ute i kretsen, så må det
fremdeles oppstå en stor nok kortslutningsstrøm til at det skjer en tilnærmet øyblikkelig utkopling av vernet.

Det må ikke være så stor resistans i kabelstrekken slik at dette er til hinder for at minste kortslutningsstrøm
som garanterer en tilnærmet øyeblikkelig utkpling av vernet, blir nådd.

Hvor stor kortslutningsstøm som behøves for å garantere en utkopling som er hurtigere enn 0,02 sekund,
det kan vi for eksempel lese ut av karakterestikken for B og C automater.

For en B automat så må man ha en strømstyrke på minst 5 ganger merkestrømmen for å garantere 
utkopling. Det vil si at en B10 automatsikring vil kreve minst 50 ampere for å garantere utløsning i løpet
av 0,02 sekund.

For en C automat så vil det i henkold til karakterestikken kreves en strømstyrke på minst 10 ganger
merkestrømmen for å garantere en utkopling hurtigere enn 0,02 sekund. Det vil si at en C16 automat
vil kunne kreve en strømgjennomgang på 160 Ampere for å garantere en øyeblikkelig utløsning.

Ved å benytte forholdvis små og hurtige sikringer, så vil man ha en større grad av sikkerhet for utkopling ved
overbelastning og utkopling ved kortslutning. Likeledes så vil en grovere kabeldimensjon bidra til å sikre en
hurtig utkoling ved kortslutning.

Ved å gå litt opp i sikringsstørrelse eller å bruke tregere sikringer, så vil man imidlertid redusere antallet
øønskede utkoplinger, slik at dette må veies mot hverandre.

Vanligvis så vil hensynet til minste kortslutningsstrøm være tatt vare på, nåe man benytter standard
regelverk og anbefalinger i NEK 400 for valg av automatsikringer og kabeldimensjon. Det går imidlertid
også an å utføre mer detaljerte beregninger med hensyn til hvorvidt minste kortslutningsstrøm vil kunne
påregnes å bli oppnådd, ved en eventuell kortslutning ute i anlegget.

På side 145 og 146 i montørhåndboka å er det en tabell som oppgir maksimal kabellengde i forhold
til minste kortslutningsstrøm.

Når det gjelder problemstillingen rundt største kortslutningsstrøm, så er det slik at dette er et parameter
som opplyses av elektrisitets leverandøren, altså hvor stor strøm en kan risikere kommer inn gjennom 
strøminntaket. Vernets bryterevne må være like stor eller større enn denne størst mulige kortslutnings-
strømmen, slik at man ikke risikerer at vernet brenner fast.