Beveiligingsapparaten

Leer het verschil tussen beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting, lekstroom en overspanning, en herken deze op een elektrisch schema.

Elektrische beveiligingsapparaten schakelen een installatie uit of beperken een gevaarlijke elektrische toestand. Daarbij is het belangrijk om onderscheid te maken tussen:

1. het gevaar waartegen wordt beschermd;
2. de beschermingsfunctie;
3. het apparaat dat die functie uitvoert.

Een automaat is bijvoorbeeld een apparaat. De beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting is de functie die dat apparaat vervult.

De drie belangrijkste beschermingsfuncties

Overstroom

Er loopt te veel stroom door een leiding of toestel.

• Omvat overbelasting en kortsluiting.
• Wordt meestal beveiligd met een automaat of smeltzekering.

Lekstroom

Een deel van de stroom vloeit via een ongewenste weg naar aarde.

• Kan gevaar opleveren voor personen en de installatie.
• Wordt gedetecteerd door een differentieelschakelaar of differentieelautomaat.

Overspanning

De spanning wordt tijdelijk veel hoger dan de normale netspanning.

• Kan ontstaan door bliksem of schakelhandelingen.
• Wordt begrensd door een overspanningsbeveiliging.

Begrippen en AREI-regels

Deze pagina legt uit wat de verschillende beveiligingsfuncties en apparaten doen. Voor de concrete AREI-toepassing, zoals beveiligingswaarden, differentieelgevoeligheden, aardingsvoorwaarden en de afstemming tussen kabel en beveiliging, gebruik je de regelpagina’s Bescherming en Automaten, zekeringen en kabelbeveiliging.

Beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting

In de officiële AREI-tekst heet deze functie overstroombeveiliging. In gewone taal gaat het om beveiliging tegen een te hoge stroom.

Een overstroom is een stroom die hoger is dan de stroom die onder de gegeven omstandigheden toegelaten is.

Er zijn twee belangrijke vormen:

• Overbelasting: een te hoge stroom die gedurende enige tijd blijft lopen, bijvoorbeeld doordat te veel toestellen tegelijk op een kring worden gebruikt.
• Kortsluiting: een fout met een zeer lage elektrische weerstand, waardoor in korte tijd een zeer grote stroom kan ontstaan.

Deze beveiliging voorkomt dat leidingen en elektrisch materieel door die stroom onaanvaardbaar opwarmen of beschadigd raken.

Mogelijke beveiligingen zijn:

• een automaat of automatische schakelaar;
• een vermogensschakelaar;
• een smeltzekering.

Op een eendraadschema worden onder andere het toesteltype en de nominale stroom in ampère weergegeven.

Functie versus apparaat

De beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting is de functie. Een automaat en een smeltzekering zijn apparaten die deze functie kunnen uitvoeren.

Automaat / automatische schakelaar

Een automaat is een herbruikbaar beveiligingsapparaat dat een stroombaan automatisch onderbreekt bij overstroom.

Een gebruikelijke installatieautomaat beschermt tegen:

• langdurige overbelasting;
• kortsluiting.

Belangrijke eigenschappen zijn:

• nominale stroom, bijvoorbeeld 16 A of 20 A;
• uitschakelkarakteristiek, bijvoorbeeld B, C of D;
• aantal polen;
• kortsluitafschakelvermogen.

De nominale stroom van de automaat moet worden afgestemd op onder andere de kabeldoorsnede, de installatiemethode en de belastbaarheid van de leiding.

De B-, C- of D-karakteristiek, ook wel de uitschakelcurve genoemd, beschrijft vooral bij welk veelvoud van de nominale stroom de snelle magnetische uitschakeling optreedt. Ze betekent dus niet simpelweg dat de ene automaat in alle omstandigheden sneller reageert dan de andere.

Wat betekent B-, C- of D-karakteristiek?

De letter zegt hoeveel kortstondige piekstroom een automaat toelaat voordat de snelle magnetische beveiliging aanspreekt:

Een C-karakteristiek is niet algemeen verplicht in een woning. Een C16-automaat blijft een automaat van 16 A en moet de kabel nog altijd tegen overbelasting beschermen. Het verschil is dat er een hogere foutstroom nodig is voor de snelle magnetische uitschakeling. Daarom kan een C-automaat bij dezelfde kortsluitstroom later aanspreken dan een B-automaat.

De keuze tussen B, C en D hangt af van de aangesloten belasting, de kabel en de te verwachten kortsluitstroom. De automatische uitschakeling moet binnen de vereiste tijd verzekerd blijven. Kies dus niet zomaar C omdat die “sterker” lijkt: controleer ook de lusimpedantie, het kortsluitafschakelvermogen en de gegevens van de fabrikant. Een C-karakteristiek is in een woning niet algemeen verplicht.

Kort antwoord

Voor gewone licht- en stopcontactkringen is C niet automatisch beter of verplicht. B is vaak geschikt voor normale belastingen; C is bedoeld wanneer een hogere inschakelstroom anders onnodig zou uitschakelen.

Smeltzekering

Een smeltzekering vervult eveneens de functie om te beschermen tegen overbelasting en kortsluiting.

Bij een voldoende hoge stroom smelt een intern element door, waardoor de stroombaan wordt onderbroken. Na het aanspreken moet de zekering worden vervangen.

Een smeltzekering en een automaat beschermen dus tegen vergelijkbare foutsoorten, maar werken technisch anders:

Differentieelschakelaar

In gewone taal zeggen we meestal differentieel. In de volledige AREI-terminologie gaat het om een differentieelschakelaar of een differentieelstroombeschermingsinrichting.

Een differentieel vergelijkt de stroom die via de actieve geleiders naar een kring vertrekt met de stroom die terugkeert.

Wanneer er een verschil is, vloeit een deel van de stroom via een andere weg weg, bijvoorbeeld:

• via de beschermingsgeleider;
• via een metalen behuizing;
• via aarde;
• in een gevaarlijke situatie via een persoon.

Wanneer de gemeten verschil- of lekstroom de ingestelde gevoeligheid overschrijdt, schakelt de differentieelschakelaar de voeding uit.

Veel voorkomende gevoeligheden in Belgische installaties zijn:

• 300 mA;
• 30 mA.

De precieze keuze en plaatsing staan beschreven op Bescherming.

Differentieelautomaat

Een differentieelautomaat combineert twee functies in één apparaat:

• beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting;
• differentieelbeveiliging tegen lekstroom.

Een differentieelautomaat kan daardoor één afzonderlijke kring zowel tegen overbelasting en kortsluiting als tegen lekstroom beveiligen.

Overspanningsbeveiliging

Een overspanningsbeveiliging beschermt tegen tijdelijke spanningspieken.

De normale netspanning kan gedurende een zeer korte tijd sterk stijgen door bijvoorbeeld:

• een blikseminslag in of nabij het elektriciteitsnet;
• schakelhandelingen op het distributienet;
• het schakelen van grote inductieve belastingen.

Een overspanningsbeveiliging begrenst de spanning door de piekstroom via een geschikte weg af te leiden. Zo vermindert hij de spanning die gevoelige elektrische en elektronische apparatuur bereikt.

Een overspanningsbeveiliging beschermt niet tegen overbelasting of kortsluiting. Het vervangt daarom geen automaat, smeltzekering of differentieelschakelaar.

Aantal polen

Het aantal polen geeft aan hoeveel geleiders een beveiligingsapparaat kan onderbreken.

Voorbeelden:

• 1-polig: onderbreekt één geleider;
• 2-polig: onderbreekt twee geleiders;
• 3-polig: onderbreekt drie geleiders;
• 4-polig: onderbreekt vier geleiders.

Welke geleiders moeten worden onderbroken, hangt onder andere af van:

• het netsysteem;
• de aanwezige fasen en eventuele neuter;
• het toesteltype;
• de toepassing;
• de geldende voorschriften.

Het aantal polen zegt niet automatisch welke fase op welke pool moet worden aangesloten. De aansluitvolgorde en eventuele neutermarkering van de fabrikant moeten worden gevolgd.

Faseverdeling in een verdeelbord

Bij meerfasige aansluitingen worden eenfasige kringen over de beschikbare fasen verdeeld. Het doel is om de belasting zo evenwichtig mogelijk over het net te spreiden.

Veel voorkomende situaties zijn:

Eenfase met neuter

Een kring wordt doorgaans gevoed tussen fase en neuter, er zijn geen andere opties. Wanneer een 2-polig toestel wordt gebruikt, worden fase en neuter samen onderbroken.

3 × 230 V zonder neuter

Eenfasige kringen worden gevoed tussen twee fasen, bijvoorbeeld:

• L1–L2;
• L2–L3;
• L3–L1.

Door de gebruikte faseparen af te wisselen kan de belasting over de drie fasen worden verdeeld.

3 × 400 V met neuter

Eenfasige kringen worden doorgaans gevoed tussen één fase en de neuter:

• L1–N;
• L2–N;
• L3–N.

Door de fasen over de kringen af te wisselen kan de installatie beter worden gebalanceerd.

Geen vaste universele volgorde

Een patroon zoals L1–N, L2–N, L3–N kan nuttig zijn, maar is geen universele aansluitregel. De werkelijke faseverdeling hangt af van het ontwerp van het bord, de kamrail, de belastingen en de markeringen van de fabrikant.

Kamrail

Een kamrail is geen apparaat op zich, maar verdeelt de voeding over meerdere modulaire apparaten in een verdeelbord. Een kamrail schuift onder in een rij beveiligingstoestellen en verdeelt stroom over de gehele rij.

Meestal wordt een principe gevolgd van een Differentieel aan het begin van en rij, die langs boven gevoed wordt uit het hoofd-differentieel, waarna de stroom dan langs onder, via de kamrail naar de andere apparaten van de rij loopt.

Kamrails bestaan in verschillende uitvoeringen, bijvoorbeeld voor:

• eenfasige verdeling;
• driefasige verdeling;
• toestellen met of zonder neuter;
• verschillende poolafstanden en aansluitconfiguraties.

Die uitvoering bepaalt vaak de faseverdeling, zoals hierboven vermeld. In het geval van direfase, is het ook mogelijk dat er 1 enkele fase per rij gebruikt wordt.