"Godhet utan vishet och utan
gränser är bara en annan
form av ondska."
(John Paterson)

"Det är synd att 99% av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(Okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"När försiktigheten finns överallt,
finns modet ingenstans."
(den belgiske kardinalen Mercier)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(Hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

Senast ändrad: 2022 10 15 12:15

Trefassystemet — för fotgängare

(plus lite "bra att ha kunskaper" för t ex villaägaren)

 

En vanlig syn i det svenska landskapet (och även annorstädes). En trefas kraftledning (jag gissar på 400 kV). Vi noterar de tre långa, vertikala isolatorerna. I var och en av dessa hänger två kablar (vajrar, linor). Varje dubbelkabel leder en av de tre faserna (i princip kunde man lika gärna haft en enda, tjockare kabel per fas). Avståndet mellan fas och stolpe (och mellan fas och fas) måste vara stort vid spänningar på 100 kilovolt eller mer för att undvika överslag (gnistbildning). De två tunnare kablarna på toppen av stolparna är nollan (se nedan) och fungerar samtidigt som åskledare. Nollan behöver inga isolatorer, eftersom den är jordad.

Läsaren kanske har observerat att kraftledningar normalt har 3 kablar (eller tre grupper av kablar), som hänger i varsin massiv isolator. Dessa leder de 3 faserna (som brukar kallas R, S och T). Återledningen av strömmen sker genom den s k nollan, vilken fungerar som gemensam returledare för alla tre faserna (obs, ordet "återledning" anger inte strömmens riktning, eftersom 50 hz växelström byter riktning 100 gånger i sekunden (2 gånger per period), vilket beror på att varje period har 2 nollställen — se nästa bild).

Bilden visar 2,5 perioder av sinusformad växelström eller växelspänning. En period (svängning) kan räknas från A till B (mellan nollpunkter) eller från C till D (från max till max) eller från ett godtyckligt svängningstillstånd tills nästa gång samma svängningstillstånd upprepas (E, dvs nollstället mellan A och B, är inte samma svängningstillstånd som A och B, eftersom strömmen/spänningen minskar i E medan den ökar i A och B). Den horisontella axeln är tidsaxeln och den vertikala axeln visar ström eller spänning. Grafen visar således hur sinusformad ström eller spänning varierar som funktion av tiden.
Antalet svängningar (perioder) per sekund kallas frekvens och är normalt 50 eller 60 Hz (hertz, dvs svängningar per sekund) när det gäller växelström. Svängningarnas maxvärde kallas amplitud. Vid 50 Hz varar varje period 1/50 sekund. Vid nollställena (t ex A, E och B) är strömmen/spänningen noll. Varje period har således 2 nollställen, dvs vid 50 Hz så blinkar lampor 100 gånger/sekund, vilket är för snabbt för att ögat skall hinna uppfatta detta.
Lägger man en spänning (u) över en krets får man en ström (i) som beror av spänningen och av kretsen (dess resistans, dess impedans/växelströmsmotstånd etc). Grafen ovan visar ett exempel på detta. Har vi bara resistanser i kretsen (glödlampor, värmeelement, elektriska vattenvärmare etc) kommer ström och spänning att ligga i fas, dvs följa varandra (de har nollställen samtidigt och maxima och minima samtidigt). Har vi kapacitiva (kondensatorer och liknande) eller induktiva (t ex elmotorer) belastningar, kommer strömmen att bli fasförskjuten (tidsförskjuten) i förhållande till spänningen, som ovan. Grafen visar fallet att vi enbart har kondensatorer i kretsen och strömmmen ligger då 1/4 period före spänningen. Förklaringen till detta är att en kondensator har förmågan att lagra elektrisk laddning och allt eftersom den laddas upp växer spänningen över den. I detta fall måste vi således först ha en ström innan vi kan få en spänning, vilket leder till att strömmen ligger 1/4 period före spänningen. I fallet induktanser ligger strömmen 1/4 period efter spänningen.
Man kan också ange fasförskjutningar som ett vinkelmått. En hel period svarar då mot 360° och 1/4 period mot 90°. Vid kapacitiv belastning ligger således strömmen 90° före spänningen.
I praktiken har vi både resistanser, kondensatorer och induktanser i våra kretsar och kan då få alla möjliga fasförskjutningar mellan ström och spänning. Fasförskjutningen påverkar hur mycket effekt som förbrukas/genereras i en elektrisk krets.
Att addera strömmar och spänningar är mer komplicerat när det gäller växelspänning än när det gäller likspänning. Om två spänningar (eller strömmar) ligger i fas (0° fasförskjutning) adderas de på vanligt sätt, dvs totala amplituden blir summan av de två spänningarnas/strömmarnas amplituder. Vid fasförkjutningar blir det mer komplicerat. Grafen ovan visar två lika stora spänningar (u och v) som är fasförskjutna en halv period (180°). Summan blir då noll, vilket lätt inses. De har samtidiga nollställen och noll plus noll blir noll. När den ena har maximum (A, där A är amplituden) har den andra minimum (-A) och A+(-A)=0. Man kan visa att summan blir noll vid varje tidpunkt.
I fallet tre spänningar/strömmar med samma amplitud och där de är 120° fasförskjutna i förhållande till varandra (360°/3=120°) blir summan noll. Detta är grunden för trefassystemet (vilket förklaras nedan).

Grundläggande så har man (beroende på vilket land vi talar om) 50 eller 60 hz sinusformad växelspänning i varje fas (ett trefassystem kan inte baseras på likspänning). I Sverige har vi 50 hz. De tre faserna är fasförskjutna 120° i förhållande till varandra (se grafen nedan), vilket leder till att summan av strömmarna i de tre faserna blir noll om belastningen är symmetrisk, dvs om vi har samma ström i de tre faserna (i detta fall behövs därför ingen återledare). Fasförskjutningen gör att de tre fasströmmarna, om de är lika stora, helt enkelt tar ut varandra.

Som kuriosa kan nämnas att trafikflygplan har 400Hz/115V växelspänning. Orsaken till den höga frekvensen är att transformatorerna då kan göras mindre. Transformatorer väger mycket och varje kilo extravikt i ett flygplan utgör en belastning.

In i ett hus eller en lägenhet (om det inte handlar om väldigt gamla hus och lägenheter) kommer 400 V trefas. Vi talar här om spänningen mellan faserna, vilken kallas huvudspänningen. Spänningen mellan fas och nolla (jord) kallas fasspänningen och är i detta fall 230 V (fasspänningen är lika med huvudspänningen delad med kvadratroten av 3). I inkabeln till huset/lägenheten finns 4 ledare, de tre faserna och nollan.

De tre kurvorna ovan visar de tre faserna. Varje fas går i en separat kabel. Denna typ av växelspänning kallas sinusformad, eftersom den definieras av den matematiska sinusfunktionen y=sin(x). Den horisontella axeln är tidsaxeln (graderad i sekunder) och den vertikala axeln är spänningsaxeln (graderad i volt). En period är ett "vågberg" och efterföljande "vågdal" (i samma fas). 50 hz innebär att vi har 50 perioder per sekund (dvs spänningen byter riktning 100 gånger per sekund, vilket gör att strömmen byter riktning, dvs går fram och tillbaka, 100 gånger i sekunden). Om frekvensen är 50 Hz, blir tiden för en period lika med 1/50 sekund. De vertikala linjerna vid a och b förklaras nedan.

Begreppen växelspänning och växelström används omväxlande och utgör två sidor av samma mynt — det är spänningen som driver strömmen, och ström och spänning är relaterade genom en växelspänningsmotsvarighet till Ohms lag. Fasförskjutning innebär att de tre faserna ligger tidsförskjutna i förhållande till varandra. Förskjutningen i trefassystemet, uttryckt som vinkel, är 120°, vilket svarar mot en tredjedels period (om tiden för en period är 1/50 sekund, svarar 120° fasförskjutning mot en tredjedel av detta, dvs 1/150 sekund).

I en växelströmskrets kan dessutom spänning och ström i respektive fas vara fasförskjutna i förhållande till varandra (detta har inget med fasförskjutningen mellan de tre faserna att göra — även i ett enfassystem kan vi ha fasförskjutning mellan spänning och ström). Om vi enbart har resistanser ligger spänning och ström i fas (dvs de har max och min och nollställen samtidigt). Har vi också induktanser (t ex spolar — elmotorer och transformatorer innehåller spolar) och kapacitanser (kondensatorer), kommer strömmen att ligga efter eller före spänningen (dvs vi har en fasförskjutning mellan ström och spänning i respektive fas). Vid symmetrisk belastning har vi normalt samma fasförskjutning mellan spänning och ström i alla tre faserna, vilket innebär att fasförskjutningen mellan de tre fasströmmarna också blir 120°. Grafen ovan visar således också hur fasströmmarna relaterar till varandra i detta fall.

Överkurs 1: Låt oss betrakta grafen ovan och antaga att den i stället visar fasströmmarna vid symmetrisk belastning. Jag skall nu försöka förklara vad jag menar med att fasströmmarna då tar ut varandra (dvs att totala strömmen blir noll). Vi antar att amplituden (maxvärdet av fasströmmen) i alla tre faserna är 1 A (vi tar en enkel siffra). Vid minimum är då strömmen -1 A, vilket skall tolkas som att strömmen är 1 A men går åt motsatta hållet. Vid tidpunkten a är strömmen i fas 1 lika med 1 A. Vi ser också att strömmarna i fas 2 och 3 är lika stora (kurvorna skär varandra) och negativa. Båda visar sig vara -0,5 A (läsaren kan mäta på ett ungefär med en passare och man kan bevisa matematiskt att detta stämmer exakt — det är enkel gymnasiematematik). Totala strömmen i a blir således 1-0,5-0,5=0 A (A står alltså för ampere). Dvs i tidpunkten a är totala strömmen lika med noll. I tidpunkten b är strömmen i fas 2 lika med noll (grafen har ett nollställe här). Man ser att strömmarna i de två andra faserna tycks vara lika stora och motriktade varandra, dvs totala strömmen blir noll även här (matematiskt kan man visa att detta gäller exakt). Jag har här valt två enkla exempel där man med blotta ögat kan övertyga sig om att totala strömmen, i varje fall på ett ungefär, är noll. Man kan bevisa matematiskt att detta gäller exakt för varje godtycklig tidpunkt. De tre fasströmmarna tar alltså ut varandra vid symmetrisk belastning (vilket t ex är fallet vid trefas elmotorer).
Överkurs 2: Återigen betraktar vi grafen ovan. Nu tittar vi på spänningen. Som påpekats ovan är fasspänningen 230 V i Sverige och i många andra länder. Fasspänningen är helt enkelt spänningen i ett vanligt vägguttag. Men växelspänning varierar ju hela tiden. Vad menar man då med att spänningen är 230 V? Amplituden (maxvärdet) är i själva verket 325 V. Amplituden varierar inte med tiden utan är konstant för ett visst växelspänningsnät. Spänningen i vägguttaget varierar således mellan +325 V och -325 V femtio gånger i sekunden. Den effekt som utvecklas i t ex en lampa är spänning gånger ström (P=U⋅I, där P är effekten, U spänningen och I strömmen). Vid induktiv eller kapacitiv belastning får man också med en fasfaktor, som vi bortser från här. Eftersom ström och spänning varierar hela tiden, varierar också effekten hela tiden. Effekten i ett visst ögonblick kallas momentaneffekten. Den är som störst när både ström och spänning är som störst (jag talar då om resistiv belastning som inte har någon fasförskjutning mellan ström och spänning). När ström och spänning är noll blir effekten noll. Lampor blinkar därför i takt med växelspänningens frekvens, men eftersom den är så pass hög (lamporna blinkar 100 gånger per sekund, eftersom vi har två nollställen i varje period), märker man knappast detta. På samma sätt som man talar om momentaneffekt (effekten i ett visst ögonblick) kan man tala om momentanspänning och momenstanström (spänningen etc i ett visst ögonblick). Men om man är intresserad av hur mycket elektrisk effekt en viss apparat drar är man inte intresserad av momentaneffekten utan av medeleffekten. Därför definierar man något som kallas spänningens effektivvärde (Ue) respektive strömmens effektivvärde (Ie). Dessa effektivvärden kan ses som tidsmedelvärden av spänning och ström. Effektivvärdena (vid sinusformad växelspänning/-ström) är spänningens, respektive strömmens amplitud delad med kvadatroten av 2 (√2). Och 325/√2=230 V. Spänningens effektivvärde i vårt växelspänningsnät är således 230 V. (medel)Effekten blir då P=Ue⋅Ie (vid resistiv belastning), dvs har vi någonting som drar 2 A blir effekten 230⋅2=460 W (watt). Omvänt, om vi har en lampa på 20 W, blir strömmen 20/230=0,086 A = 86 mA. Vi talar i stort sett alltid i elsammanhang om effektivvärden och vanliga volt- och amperemetrar visar effektivvärden och inte amplituder (maxvärden). I praktiken avser man effektivvärden när man skriver U och I (utan index). Spänningens respektive strömmens amplituder (maxvärden, också kallade toppvärden) betecknas Û respektive Î (utläses "u-tak" och "i-tak").
Spänningen (effektivvärdet) i vårt växelströmsnät är således 230 V. Hur stor strömmen är beror på vilka förbrukare som är inkopplade (dvs hur stor resistans dessa har). Vid resistiva belastningar gäller Ohms lag, enligt vilken U=I⋅R (där U är spänningen, I strömmen och R resistansen). Löser vi ut I får vi I=U/R, dvs ju mindre resistans (motstånd) i kretsen desto högre ström (vid en viss given spänning). Strömmen begränsas av hur stora säkringar man har. Blir strömmen för stor utlöses säkringen (alltför stora strömmar kan orsaka brand, eftersom ledningarna i väggarna då kan börja glöda). Har man 10 A säkringar är största effekten man kan få ut på en enda fas lika med 230⋅10=2300 W. Apparater som drar mer än så (t ex en stor spis med många plattor och kanske 2 ugnar), måste kopplas till trefas, eller säkras upp med större säkringar (eventuellt måste också ledningarna från säkringspanelen till spisen bytas mot grövre ledningar).

Ovan har vi kommit fram till att det vid symmetrisk belastning inte behövs någon nolledning. Den kan då tas bort (trefas elmotorer och liknande har symmetrisk belastning). I ett bostadshus fördelas faserna i de olika rummen och utrymmena för att ge så symmetrisk belastning som möjligt. Självklart blir belastningen i stort sett aldrig helt symmetrisk och därför kommer det att flyta en ström i nollan, dvs den kan inte undvaras. Men denna ström är mycket mindre än strömmen i var och en av de tre faserna och nollan klarar sig oftast med en betydligt klenare kabel än faserna. Skulle vi i stället för trefas växelspänning ha tre separata likströmssystem med gemensam återledare, så skulle återledarkabeln behöva klara upp till tre gånger så stor ström som kablarna i varje likströmssystem (dvs den skulle behöva vara mycket grövre). I detta fall finns ingen fasförskjutning som kan få strömmarna att ta ut varandra. En ytterligare fördel med trefassystemet är att nollan inte behöver vara isolerad speciellt väl, eftersom den i princip har jordpotential.

När det gäller stora kraftledningar som försörjer hela städer med elektricitet, fördelas även här faserna för att vi skall få ungefär samma belastning i varje fas. Eftersom det i en stad finns tiotusentals hushåll, butiker, fabriker, hantverkare, gatubelysning etc, etc får man normalt en ganska symmetrisk belastning. I en lägenhet kan det givetvis inträffa att man under en period bara belastar en av faserna. Att detta skulle kunna inträffa i ett större samhälle är ytterst, ytterst osannolikt. Ungefär lika osannolikt som att alla lunchgäster på en viss restaurang en dag skulle beställa samma varmrätt (en grupp på tre personer kanske gör det). Eller att tiotusentals eller hundratusentals stockholmare skulle få för sig att gå på samma biograf en viss kväll. Detta enligt de stora talens lag som säger att ju större en population är, desto bättre stämmer de statistiska förutsägelser som görs. Kastar du en tärning tre gånger kanske du får sexor alla gångerna. Kastar du tärningen 10 miljoner gånger kommer du att få sexor nästan exakt 1/6 av dessa gånger. Sexor tio miljoner gånger i rad inträffar aldrig, eftersom sannolikheten för detta i stort sett är noll. Redan att få sexor 100 gånger i rad är omöjligt (sannolikheten för detta är 10-78, dvs 0,00...001 — 77 nollor efter decimalkommat följt av en etta på slutet). Så små sannolikheter inträffar aldrig i ett ändligt universum.

Rent generellt är växelspänning att föredra framför likspänning när det gäller eldistribution. Växelspänning kan transformeras upp och ned med hjälp av transformatorer, vilka bygger på en enkel princip och är mycket driftssäkra (de innehåller inga rörliga delar utan bara spolar och en järnkärna). Moderna transformatorer har dessutom extremt hög verkningsgrad (ca 99% enligt en gammal elev till mig som doktorerat på transformatorer). Vid överföring av el långa sträckor (från kraftverk till konsument) måste man ha höga spänningar (110 kV upp till 800 kV — i Sverige är 400 kV maximum). Strömmen blir då relativt liten och ledningarna behöver inte vara speciellt grova (någon eller ett par centimeter).

Efterom P=U⋅I följer att I=P/U, dvs för en viss given effekt (P) så minskar strömmen (I) när spänningen (U) ökar. Bilar har 12-voltssystem, vilket gör att strömmarna blir stora (och därmed ledningarna grova). Är det stora eleffekter som skall överföras är det således lämpligt att välja stora spänningar. På så sätt får man relativt små strömmar och kan ha motsvarande tunna ledningar. Speciellt viktigt blir detta i samband med kraftledningar, där det handlar om stora effekter som skall överföras långa sträckor.
Förlusterna i kraftledningar är till stora delar orsakade av kablarnas resistans (motstånd), vilken mäts i ohm (Ω — den grekiska bokstaven omega). När en ström flyter genom en ledare värms ledaren upp (på grund av resistansen i ledaren). Den utvecklade värmeeffekten P ges av sambandet:
P=R⋅I2
där R är resistansen och I strömmen. Värmeförlusterna är således proportionella mot strömmen i kvadrat, dvs fördubblas strömmen fyrdubblas förlusterna, tredubblas strömmen niodubblas förlusterna etc. Formeln visar klart vikten av att ha låga strömstyrkor. En ledares reistans beror på ledarens längd, dess tvärsnittsarea (dvs diameter), temperaturen och materialet (aluminium, koppar, silver och olika legeringar). Ledarens längd kan vi bara påverka genom att bygga kraftverken nära konsumenten. Givetvis väljs material med så liten vikt som möjligt i förhållande till ledningsförmågan, och här blir det en avvägning mot priser hos olika material. Vi bortser från supraledande material (som har resistans lika med noll), vilka än så länge inte utgör något realistiskt alternativ för kraftledningar. Temperaturen kan vi inte påverka. Eftersom reistansen ökar med temperaturen, har vi mindre förluster i kraftledningarna vintertid än sommartid. Den faktor som återstår är ledarens tvärsnittsarea, dvs dess grovlek, vilken vi kan påverka. Ju större diameter (tvärsnittsarea) desto mindre resistans. Stora strömmar nödvändiggör med andra ord grova ledningar (om man vill undvika oacceptabelt stora värmeförluster i ledningarna).
Vid 100 kV spänning är förlusterna i en kraftledning 6% per 100 km (vid normala ledningsdimensioner). Vid spänningen 800 kV har förlusterna minskat till 0,1% per 100 km. Vill vi ha samma låga förluster vid 100 kV som vid 800 kV, måste kablarna göras orealistiskt grova (i 100 kV-nätet). Ju högre nätspänning desto mer påverkas emellertid omgivningen av de starka elektromagnetiska fält som då uppkommer (det har t ex rapporterats att mjölkproduktionen hos kobesättningar i närheten av 800 kV kraftledningar minskat dramatiskt). 800 kV ledningar måste därför dras på visst avstånd från bebyggelse. I Sverige har vi av detta skäl valt en kompromiss, 400 kV, vilket enligt min mening är en mycket bra kompromiss. I en 1000 km lång, 400 kV kraftledning har man förluster på ca 4%, vilket måste anses vara acceptabelt.

Tänker vi oss extremfallet 230 V i våra kraftledningar, så skulle ledningarna behöva vara flera meter i diameter för att vi inte skall få oacceptabla värmeförluster (jag gjorde en kalkyl på detta för ett antal år sedan, när jag undervisade på Sjöbefälsskolan i Stockholm i elteknik, och vill minnas att jag kom fram till en diameter på ca 7 m!). Detta är givetvis inget alternativ. Alltså måste vi ha höga spänningar i kraftledningarna. En kraftverksgenerator ger kanske runt 20 kV och detta måste således transformeras upp till 100 kV eller mer för överföringen i kraftledningen. Samtidigt vill vi ha relativt ofarliga spänningar i våra hushåll, dvs vi måste sedan kunna omvandla högspänningen i kraftledningen till lågspänning (230 V eller liknande). Allt detta görs genom transformatorer. Vill vi omvandla likspänning till högre eller lägre spänning, krävs mer komplicerade anordningar; roterande omformare (en likströmsmotor som driver en likströmsgenerator) eller att man växelriktar likspänningen elektroniskt och sedan transformerar den och slutligen likriktar den.

Trefas växelström är det i stort sett allenarådande systemet för att distribuera och handskas med elenergi. Detta eftersom överföringen blir optimal (vilket något berörts ovan). Dessutom är trefasmotorer och trefasgeneratorer mycket enklare till sin konstruktion (vissa typer behöver inga kol eller borstar) och effektivare än motsvarande för likspänning. Likspänning har sin plats inom t ex elektronik, eftersom transistorer och chips kräver likspänning för att drivas. I datorn, skrivaren, TV:n, mobilladdaren etc, etc transformeras 230 V växelspänning från vägguttaget ner till 5 V eller 12 V eller vad nu apparaten ifråga behöver, och likriktas sedan med dioder. Transformator och dioder sitter antingen i själva apparaten eller i stickkontakten/nätadaptern (storlek tändsticksask eller något större). Eventuellt kompletteras systemet med en spänningsstabilisator som ger en korrekt och stabil utspänning.

Till vänster ett jordat, dubbelt vägguttag (honkontakt). Till höger en jordad stickkontakt (hankontakt). Blecken för skyddsjord är utmärkta med pilar. På stickkontakten finns ett ytterligare bleck för skyddsjord längst ned (syns ej i bilden).

Att vi har tre faser framgår av propptavlan (numera har man oftast automatsäkringar), där det normalt finns tre huvudsäkringar, en för varje fas (dessa kan vara på 10 eller 16 A i en vanlig lägenhet). I ett väggutag är ena polen (hålet) en av faserna och den andra nolla (dvs i princip jord). I s k jordade uttag har vi dessutom två blanka bleck (eller vad vi skall kalla dem) i ytterkanten av uttaget. Dessa bleck (se bilden ovan) är kopplade till skyddsjord (se förklaring nedan). På en jordad stickkontakt (hankontakt) finns två uttag som passar in i vägguttagets kontaktbleck för skyddsjord (det ena av dessa syns i bilden ovan). Urtagen på stickkontakten är kopplade till apparatens metallhölje och/eller dess åtkomliga metalldelar, vilket innebär att en apparats metallhölje eller åtkomliga metalldelar blir jordade och därför aldrig kan bli spänningsförande. Andra länder har andra system för skyddsjord (med t ex tre poler i uttagen, där dessa är så utformade att det inte går att vända stickproppen fel. En ojordad stickkontakt går inte att stoppa in i ett jordat vägguttag, eftersom uttagets kontaktbleck tar emot (vilket är precis vad som är meningen), medan motsatsen är möjlig (nackdelen blir att apparaten då inte är skyddsjordad).

Det finns också faror med skyddsjordade kontakter och sladdar. Om man behöver en skarvsladd, kan man köpa sådana färdiga i olika längder. Men vill man spara några kronor kan man köpa lösa jordade han- och honkontakter och en bit jordad kabel och sedan göra skarvsladden själv. Detta bör man absolut inte göra om man inte är väldigt säker på vad man gör. En skyddsjordad kabel innehåller tre ledare, varav en (som normalt är grön och gul) är avsedd för skyddsjord och misstag vid installationen kan leda till livsfara. Det har hänt flera dödsolyckor på detta sätt, när folk av misstag eller okunnighet har kopplat fasen till skyddsjord. När man sedan skall använda sin nya skarvsladd till den elektriska häcksaxen dör man så fort man tar tag i häcksaxen (eftersom dess hölje, på grund av den felkopplade skarvsladden, har 230 V potential i förhållande till jord). Man måste alltså vara helt säker på vad man gör för att undvika sådana fel. Kopplar man sladdarna fel på en ojordad kabel händer ingenting farligt. Problemet är att en sådan kabel inte skyddar mot isolationsfel. Alltså är min rekommendation att aldrig någonsin sätta ihop jordade skarvsladdar själv (om man inte till 100% vet vad man gör). På Fallskärmsjägarskolan i Karlsborg, där rekryterna fick en ingående utbildning i sprängteknik, fanns en fiktiv gravsten på kaserngården. På den fanns inskriptionen, "Här vilar Sprängar-Jim. Han kunde sin sak till 99%". I vissa sammanhang räcker det inte med 99% kunskaper.

Förutom skyddsjord finns också ett annat skyddssystem kallat dubbelisolering. Detta innebär en förstärkt isolation mellan farliga spänningar och berörbara metalldelar i en elektrisk apparat. Många mindre hushållsapparater är dubbelisolerade, t ex elvispar. Nätadapters (som ibland är hopbyggda med stickkontakten) likaså. Dubbelisolering skapas genom väl genomtänkt isolering. T ex så är i en elvisp kugghjulen (mellan motor och vispar) av plast så att det inte finns någon som helst elektrisk kontakt mellan spänningsförande delar (elmotorn) och de metalldelar man kan komma åt (i det här fallet visparna, som oftast är av metall). En dubbelisolerad apparat är märkt med en kvadrat med en något mindre kvadrat inuti.

Ena polen i ett vägguttag är således ofarlig (nollan) medan den andra är livsfarlig (fasen), men man vet inte vilken (det finns speciella skruvmejslar med en glimlampa som kan användas för att testa vilken pol som är fas — kan köpas på Clas Ohlson och liknande för några tior). De flesta förbrukare i ett vanligt hem är enfas (lampor, elvispar, datorer, fläktar, kyl/frys etc). En större spis eller tvättmaskin kan ibland drivas av trefas. Stora elmotorer på lantbruk och i verkstäder är så gott som alltid trefasmotorer. Normalt förekommer inga trefasuttag i lägenheter eller villor (även om elnätet i princip är trefas). I en villa kan det ibland finnas trefasuttag i utrymmen avsedda som tvättstuga. En elektriker kan givetvis lätt fixa ett trefasuttag om man vill ha ett sådant.

Ibland uppstår elektriska problem i lägenhet eller villa. Det kan vara lurigt att felsöka i trefassystem om man inte känner till hur ett sådant system är kopplat. De olika utagen är kopplade mellan fas och nolla (där har vi enfas). Till spisen kanske alla tre faserna kopplas. Om en av huvudsäkringarna gått, försvinner den fasen och vissa rum och vissa delar av huset blir då strömlösa. I en trefaspis kan man i detta fall få en del underliga effekter som att ugnen endast delvis fungerar eller att bara några av plattorna fungerar eller att vissa plattor bara blir ljumma.

En inte ovanlig orsak till elolyckor är att höljet (om det är av metall) till en elapparat (kylskåp, tvättmaskin, häcksax etc) på grund av isolationsfel får kontakt med fasen. Dvs höljet kommer då att ha spänningen 230 V i förhållande till jord. Tar man i apparaten och dessutom kanske står på ett fuktigt golv i strumplästen, ja då riskerar man att dö. Många hushållsapparater och liknande är, som nämnts ovan, därför skyddsjordade. Detta innebär att höljet är kopplat till skyddsjord. Skulle höljet få kontakt med fasen (genom isolationsfel) så går därför omedelbart säkringen, eftersom strömmen, via skyddsjorden, leds "rakt ner i marken" utan motstånd (strömmen blir då så stor att säkringen utlöses).

Observera att nollan i trefassystemet och skyddsjord (som skall skydda mot livsfarliga stötar vid isolationsfel) inte är samma sak. Skyddsjord skall vara kopplad till ett lokalt jordspett (en stål- eller kopparstång, ca 1-1,5 m lång, som drivits ned i marken) eller liknande som ger god markkontakt. Nollan i trefassystemet kommer från kraftdistributionssystemet. Ibland fuskas det och man låter helt enkelt nollan i trefassystemet vara skyddsjord, vilket inte är helt säkert och dessutom olagligt (men kanske bättre än ingenting).

Och så här kan en trefas honkontakt för mindre strömstyrkor se ut (för max 16 eller 32 A). Som synes har vi fem poler (hål). Dessa är de tre faserna, nollan och skyddsjord (det mindre hålet).

Att ge ett sammandrag av trefassystemet som verkligen gör att läsaren förstår är svårt. Det kräver en längre text. Jag hänvisar som vanligt den vetgirige läsaren till Google. Där hittar man utmärkta sidor vare sig man vill ha en enkel eller en mer ingående och korrekt förklaring.

Tillbaka till artikeln "Vindkraft, elbilar etc — den sanna historien."

© Krister Renard