Dimensionering af en motorinstallation – Eksempel

I dette indlæg vil jeg komme med eksempel på dimensionering af en motorinstallation fra tavlen og ud til motoren. Til eksempel anvendes en 9 kW motor, med en Cosp på 0,8. Til opgaven skal motoren beskyttes, så der vælges et motorværn, sikring, kabler og tilledning til motoren.

Oversigt over installationen.

Overstående er en simpel skitse af, hvordan en motorinstallation kunne se ud. Overstående er med en sikring, placeret i en sikringslastadskiller, der forsyner en motor. Motoren er beskyttet af et termorelæ. Start og stop af motoren er ikke taget med i overvejelserne i første omgang.

[su_read_also pic1=”https://elbogen.dk/wp-content/uploads/2019/04/Oversigt-v3.jpg” link1=”https://elbogen.dk/dimensionering-teori/”]Sådan dimensioner du! [/su_read_also]

Beregning af motorens belastning

For at kunne starte beregningerne, skal motorens belastning beregnes. Vi kan ud fra de oplyste værdier, beregnes dens fuldlaststrøm.

$P_{B,motor}==\sqrt{3}*U_n*_{B,motor}*cos_\Phi$

$I_{B,motor}=\frac{P}{\sqrt{3}*U_n*cos_\Phi} =\frac{9000}{\sqrt{3}*400*0,8}=16,24 [A]$

Med en fuldlastsstrøm på 16,24 ampere, skal sikring, sikringselement og motorværn vælges ud fra det.

Da motoren og installationen overstrømsbeskyttes (OB) af motorværnet, skal vores sikring udelukkende klare kortslutningsbeskyttelse (KB) af det efterfølgende del af installationen. Derfor

Krav til sikringselement

$U_{SLA} \geq U_n$

$I_{k,max,SLA} \geq I_{k3f,Max}$

$I_{n,SLA} \geq I_{B,motor}$

Krav til sikring (KB)

$U_{n,f} \geq U_n$

$I_{k,f} \geq I_{k3f,Max}$

$I_{n,f} \geq I_{B,motor}$

Der skal kontrolleres, at sikringen kobler ud ved den mindste kortslutningsstrøm.

Derudover skal sikringen kunne klare startstrømmen af motoren.

$I_{start,f} \geq I_{start,motor}$

Krav til motorværn

$U_{Q} \geq U_n$

$I_{Q,OB,max} \geq I_{B,motor} \geq I_{Q,OB,min}$

$I_{CS/CU} \geq I_{k3f,max}$

$I_{set} \geq I_{B,motor}$

Krav til kabel

$I_z \geq I_B$

$K^2*S^2=I_{k,min}^2*t$

Fastlæggelse af kortslutningsstrømmen i tavlen

I dette eksempel beregner vi ikke kortslutningsstrømmene i tavlen, da jeg laver et andet eksempel med dette. Derfor vil jeg i stedet fastlægge den maksimale kortslutningsstrøm til 16kA og den mindste mulige kortslutningsstrøm til 5kA. Vi antager at den maksimale kortslutningsstrøm har en cosp på 0,3 imens den mindste kortslutningsstrøm er på 1.

Valg af sikring og sikringslastadskiller

Da vi tidligere beregnes vores belastningsstrøm til 16,24 ampere, anvender vi denne til at finde en passende sikring og sikringslastadskiller. Vi vælger at anvende D02 sikringer, hvor sikringsstørrelserne starter fra 20 ampere.

Derfor vælges en Siemens DO2 sikringselement (Model), der har følgende data:

$U_{SLA} = 400 [V]$

$I_{k,max,SLA}= 50 [kA]$

$I_{n,SLA} = 63 [A]$

Kilde s. 5/5 i følgende denne PDF.

Kontrol af sikringselement

$400 [A]\geq 400 [A] \rightarrow OK$
$50 [kA] \geq 16 [kA] \rightarrow OK$
$63 [A] \geq 16,24 [A] \rightarrow OK$

Vores sikring skal vælges ud fra de krav, der blev opstillet tidligere. Derved kan vi starte med at kontrollere en 20 ampere sikring. Vi antager, at vi har en startstrøm, der er 5 gange fuldlaststrøm. Da motoren ikke er særlig stor, vil vi antage en opstart på ca. 1 sekund.

$I_{start.motor}=I_{B,motor}*5=16,24*5=81,2 [A]$

Vi har ved direkte start af motoren problemer med udkoblingstiden på 0,3 sekunder, da vi har antaget en opstart på 1 sekund, vælger vi at gå op til næste sikringsstørrelse.

I dette eksempel har vi et smeltetid på ca. 3 sekunder, hvilket er rigelig i forhold til, at vores starttid ca. er 1 sekund. Herefter skal vi blot kontrollere, at vores sikring kan monteres ved den påtrykte spænding, og om det kan klare den maksimale kortslutningsstrøm. Ud fra kataloget, har sikringerne en ’Rated Breaking Capacity’ på 100 kA, og en ’Rated Voltage’ på 440 volt. Derved opfylder sikringen alle kravene.

Kontrol af sikring (KB)

$440 [A]\geq 400 [A] \rightarrow OK$
$100 [kA] \geq 16 [kA] \rightarrow OK$
$35 [A] \geq 16,24 [A] \rightarrow OK$
$3 [s] \geq 1 [s] \rightarrow OK$

Valg og indstilling af motorværn

For at beskytte motoren, skal der anvendes et motorværn eller termorelæ, der skal indstilles efter motorens mærkestrøm. Derfor skal vi vælge et motorværn, hvor motorens fuldlastsstrøm ligger mellem minimum og maksimum niveau.

Med en motor fuldlastsstrøm på 16,24 ampere, skal vi vælge en motorværn, der kan indstilles inden for dette interval. Kigger vi i Siemens SIRIUS-katalog, og starter på side 7/2, kan vi se de forskellige typer af håndbetjente motorværn. Vi skal anvende den almindelige 3RV20, da denne kan anvendes til motorbeskyttelse. Den har samtidig en mærkespænding på 690V.

På side 7/29 findes en oversigt over de forskellige modeller i størrelsen S0. Her vælges 20 amperes motorværn, med en indstillingsværdi på mellem 13 og 20 ampere. Den har samtidig en ICU på 55 kA. Derved er vores krav på forhold allerede opfyldt, da vores maksimale kortslutningsniveau aldrig vil overstige niveauet i vore tavle. Motorværnets indstillinger indstilles til motorens fuldlastsstrøm 16,24 ampere.

Kontrol af motorværn

$690 [A]\geq 400 [A] \rightarrow OK$
$55 [kA] \geq 16 [kA] \rightarrow OK$
$20 [A] \geq 16,24 [A] \rightarrow OK$
Indstilling: $16,24 [A] \geq 16,24 [A] \rightarrow OK$

Valg af forsyningskabel til den eksterne motorværn og tilledning til motor

Nu mangler vi blot at beregne os frem til, hvilket kabel og tilledning der skal anvendes i vores installation. For beregning af kablet, skal vi anvende den nye standard DS/HD 60364. Fremgangsmåden er meget lig med, hvordan dimensioneringen blev foretaget i SB6, hvis man ikke anvendte de forenklede danske regler. Dog er der nogle få ændringer.

Krav til forsyningskabel:

$I_z \geq I_n$

$K^2*S¨2 \geq I_{k,min}^2*t=Q_{energi}$

Krav til tilledning

$I_z \geq I_n$

$K^2*S¨2 \geq I_{k,Max}^2*t$

Krav til den samlede ledningsføring

$\Delta U \leq 3 [\%]$ Hele installationen

Først af alt, skal forsyningskablet findes ud fra vores overbelastningsbeskyttelse. I dette tilfælde er det vores motorværn, der overstrømbeskytter vores kabel. Motorværnet indstillet til 16,24 ampere.

For at kunne dimensionere kablet, skal oplægningsmetode og fremføringen fastlægges. Kablet føres fra tavlen på af væggen sammen med 3 andre kabler i et bundt. I samme rum, vil kablet gå op i en gitterbakke, hvor det føres alene frem til motorværnet. Kablet føres ved 25 grader. Kablets leder er af type XLPE (90 graders kabel).

For at klarlægge fremgangsmåden anvendes tabel A.52.3 i DS/HD 60364. Ved at finde de gældende tabeller aflæses oplægningsnummer for kabel på væg (20 C) og kabel på gitterbakke (32 E eller F). Ud fra det der i tabel B.52.1 findes de gældende tabeller.

Valg af tabeller til dimensionering
	Kabel på væg	Kabel i gitterbakke
Korrektion for temperatur	B.52.14	B.52.14
Korrektion for samlet fremføring	B.52.17	B52.20
Strømværdi	B.52.5 Kol. 6	B.52.12 Oplægning E

For at fastslå vores samlede korrektionsfaktor, findes værdierne i tabellerne angivet ovenfor.

Kabel på væg:

$k_s=0,7$

$k_t=1,04$

Kabel på gitterbakke:

$k_s=1$

$k_t=1,04$

Herefter kan den nødvendige strømværdi beregnes for begge scenarier.

Kabel på væg:

$I_{z,min}=\frac{I_B}{k_t*k_s}=\frac{16,24}{0,7*1,04}=22,25 [A]$

Kabel i gitterbakke:

$I_{z,min}=\frac{I_B}{k_t*k_s}=\frac{16,24}{1*1,04}=15,58 [A]$

Slår vi nu op i de enkelte tabeller for strømværdi kan vores minimums kvadrat for OB aflæses.

Kabel på væg: 2,5 mm2 med en strømværdi på 30 ampere.

Kabel i gitterbakke: 1,5 mm2 med en strømværdi på 23 ampere.

Da den værste tænkelige scenarie skal anvendes, vælges et 2,5 mm2 kabel med en strømværdi på 30 ampere.

Kontrol af KB

Da kablets kortslutningsbeskyttelse er foretaget af det foran siddende sikring, skal vi have beregnet vores mindste kortslutningsstrøm, for at sikre, at kablet kan klare belastningen.

Beregning af tilledningens størrelse:

Denne del kommer senere.

Claus Hansen

Claus Hansen har med sin uddannelse som elektriker og maskinmester stor viden inden for elteorien og elinstallationer. Han ønsker med Elbogen.dk at vejlede og hjælpe studerende, private og folk i branchen med love, regler og teorien. Har du spørgsmål? Så send ham endelig en besked via kontaktformularen, der findes i de forskellige indlæg eller under kontakt i menuen.

Følge os på Facebook og bliv opdateret på de nyeste indlæg

Spørgsmål? Så send dem til mig

Kontakt mig her!