Trefas betyder att elen levereras i tre ledare, faser, där växelspänningen ligger förskjuten 120 grader mellan varje fas. Mellan en fas och nollan är spänningen 230 V. Mellan två faser är den 400 V. Svenska hus har nästan alltid trefas in till elcentralen. Spisen, varmvattenberedaren, värmepumpen och laddboxen använder ofta alla tre faserna, medan vanliga uttag och lampor sitter på en fas och nollan.
Elnätet överför energi med trefas i stora delar av världen, eftersom det ger mer effekt med mindre koppar och gör det enkelt att driva kraftiga motorer. Här förklarar vi varför spänningen blir 400 V, vad fas, nolla och skyddsjord gör och hur du räknar effekt i trefas.
Vad är trefas?
En generator i ett kraftverk har tre lindningar placerade med 120 graders mellanrum. När rotorn snurrar ger varje lindning en växelspänning, men de når sina toppar efter varandra. Vid 50 Hz tar en period 20 millisekunder, så faserna ligger ungefär 6,7 millisekunder efter varandra.
Faserna betecknas L1, L2 och L3. I varje ögonblick är summan av de tre spänningarna noll. Är belastningen jämnt fördelad mellan faserna tar strömmarna också ut varandra i nollan. Nolledaren behöver då nästan inte bära någon ström alls.
Varför blir det 400 V mellan faserna?
Spänningen mellan en fas och nollan kallas fasspänning och är 230 V, medan spänningen mellan två faser kallas huvudspänning. Eftersom faserna är förskjutna 120 grader blir skillnaden mellan dem inte dubbelt så stor utan √3 gånger så stor: 230 × 1,732 ≈ 400 V.
Det gamla svenska nätet hade 220/380 V. Enligt den internationella standarden IEC 60038 skulle europeiska nät gå över till 230/400 V, ett beslut som togs 1994 med krav på att vara genomfört senast 2003.
Fas, nolla och skyddsjord
| Ledare | Beteckning | Färg enligt europeisk standard | Uppgift |
|---|---|---|---|
| Fas 1 | L1 | Brun | För strömmen till apparaten |
| Fas 2 | L2 | Svart | För strömmen till apparaten |
| Fas 3 | L3 | Grå | För strömmen till apparaten |
| Nolla | N | Blå | Leder strömmen tillbaka |
| Skyddsjord | PE | Gul och grön | Leder bort felström om en apparat blir strömförande |
Färgerna följer den europeiska standarden IEC 60446. I äldre installationer kan andra färger förekomma. En ledares färg är därför ingen garanti för vad den är kopplad till, så låt alltid en elektriker mäta innan något rörs.
Skyddsjorden bär normalt ingen ström utan finns för att leda bort strömmen om en fas får kontakt med en apparats metallhölje, så att säkringen eller jordfelsbrytaren löser ut. Mer om det på sidan om jordfelsbrytaren.
Effekt i trefas
På en fas räknas effekten som P = U × I. I trefas levererar var och en av de tre faserna effekt. Formeln blir då:
P = √3 × U × I × cos φ
Här är U huvudspänningen på 400 V, I strömmen i varje fas och cos φ effektfaktorn. Ett element på 400 V och 16 A per fas ger ungefär 11 kW. Samma effekt på en fas skulle kräva 48 A, tre gånger så hög ström. Det är därför laddboxar, spisar och värmepumpar ansluts på trefas.
Räkna effekt i trefas
P = √3 × U × I × cos φ. Fyll i strömmen per fas eller effekten, så räknas den andra ut.
Effektfaktor och skenbar effekt
För värmeelement och glödlampor följer strömmen spänningen exakt. Effektfaktorn är då 1. Motorer, transformatorer och vissa nätaggregat förskjuter strömmen i förhållande till spänningen. Då blir cos φ lägre än 1.
Produkten av spänning och ström kallas skenbar effekt och mäts i voltampere, VA. Den del som gör nytta kallas aktiv effekt och mäts i watt. Skillnaden pendlar fram och tillbaka mellan nätet och apparaten utan att uträtta arbete. Den kallas reaktiv effekt och belastar ändå ledningarna. Därför märks transformatorer och elverk i VA.
Trefas i ditt hus
Elen kommer in till huset genom en serviskabel med tre faser och nolla. Före elcentralen sitter huvudsäkringarna, en för varje fas. De anger hur mycket ström huset får ta och är ofta 16, 20 eller 25 A per fas i en villa.
I centralen fördelas faserna på grupper. Vanliga uttag och lampor kopplas till en av faserna och nollan. Elinstallatören försöker fördela grupperna jämnt, så att alla tre faserna belastas ungefär lika mycket. Säkringarna förklaras på sidan om säkringar.
Trefasuttag
Ett trefasuttag har fem stift: tre faser, nolla och skyddsjord. Det finns för 16 A och 32 A och används för bland annat byggström, verkstadsmaskiner, båtvarv och mobil laddning av elbilar. Uttagen är ofta röda. Kontakter för olika strömstyrkor har olika storlek och passar inte i varandras uttag.
Laddbox och värmepump
En laddbox på 11 kW behöver trefas med 16 A per fas. På en fas begränsas laddningen till ungefär 3,7 kW vid 16 A. Värmepumpar och varmvattenberedare fördelar också lasten på faserna för att inte överbelasta någon av dem.
Trefasmotorn
Den stora fördelen med trefas är att det bildas ett roterande magnetfält i en motor utan extra komponenter. Motorn startar av sig själv och går jämnt. En enfasmotor behöver i stället en startkondensator för att få magnetfältet att rotera, som beskrivs på sidan om kondensatorn.
Byter man plats på två faser byter motorn rotationsriktning. Det är ett vanligt fel när en ny maskin kopplas in.
Svensk trefas: Wenström och Hällsjön
Ingenjören Jonas Wenström sökte 1890 patent på ett system för trefasström. Tre år senare byggde ASEA Sveriges första trefasöverföring, från Hällsjöns kraftverk till gruvorna i Grängesberg. Wenström dog samma år, bara tre dagar efter invigningen.
Vanliga frågor om trefas
Vad är skillnaden mellan enfas och trefas?
Enfas använder en fas och nollan och ger 230 V. Trefas använder tre faser och ger 400 V mellan faserna. Trefas klarar samma effekt med lägre ström per ledare.
Har alla svenska hus trefas?
Nästan alla villor har trefas in till elcentralen. Lägenheter kan ha enfas eller trefas beroende på hur huset är byggt och om spisen är ansluten på trefas.
Kan jag ansluta en trefasmaskin själv?
Har maskinen en stickpropp som passar i ett befintligt trefasuttag kan du koppla in den. Att installera nya uttag eller ansluta maskiner fast är elinstallationsarbete.
Källor
- Wikipedia: Three-phase electric power
- Wikipedia: IEC 60038
- Wikipedia: Electrical wiring in the United Kingdom (harmoniserade färger enligt IEC 60446)
- ABB: Jonas Wenström och trefassystemet
Senast uppdaterad