Kortsluiting en Overbelasting: Wat zijn de verschillen?

De termen kortsluiting en overbelasting zijn belangrijke uitgangspunten bij het ontwerp van een elektrische installatie. De installatie ontwerp je vanaf de verst gelegen wandcontactdoos tot aan de binnenkomende leiding van het energiebedrijf. Maar wat zijn nu de verschillen tussen kortsluiting en overbelasting, en welke beveiligingscomponenten kun je toepassen?

Wat is overbelasting?
Wat is kortsluiting?
Beveiligingscomponenten

Wat is overbelasting?

“Overstroom in een elektrische stroomketen die niet is veroorzaakt door een kortsluiting of door een aardfout“

Zoals in de NEN1010 (par. 2.11.15) gebruikt wordt als definitie voor de term overbelastingsstroom:

Met deze definitie kunnen we nog niet veel. We weten nu dat overbelasting verschilt van een kortsluiting of aardfout. Maar dat wisten we ook al. Daarom is het handiger om naar de praktijk te kijken.

In de praktijk spreken we van een overbelasting als de stroom die door de installatie vloeit groter is dan waarvoor de installatie oorspronkelijk ontworpen is. Deze overbelasting zorgt voor extra warmteontwikkeling en dat kan leiden tot het afschakelen van beveiligingscomponenten. In de groepenkast kan dit bijvoorbeeld leiden tot het aanspreken van een installatieautomaat of een aardlekautomaat. Blog: In 5 stappen de juiste installatieautomaat.

Deze beveiligingscomponenten hebben als taak om te voorkomen dat er langdurig een hoge stroom door de installatie loopt. Er ontstaat warmteontwikkeling bij een hoge stroom, deze neemt snel toe. De warmte ontwikkelt zich immers kwadratisch met de stroom: Warmte = I ² x R, oftewel de stroom in het kwadraat maal de weerstand.

Warmteontwikkeling door overbelasting = I ²  x R

Het gevolg van deze warmteontwikkeling kan er toe leiden dat materialen sneller verouderen en in het ergste geval kan er brand ontstaan. Op termijn kan dit zeer onveilige situaties veroorzaken. In sommige gevallen heb je te maken met een inschakelpiek (korte hoge stroom), indien je uitschakeling wilt voorkomen door een inschakelpiek, lees dan dezze blog: B of C karakteristiek? Welke karakteristiek moet ik toepassen?

Wat is kortsluiting?

In de NEN1010 (par. 2.14.10) gebruikt men de volgende definitie voor de term kortsluiting:

“Het onopzettelijk of opzettelijk geleidende pad tussen twee of meer geleidende delen dat het elektrisch potentiaalverschil tussen deze geleidende delen terugdringt tot nul of nagenoeg nul”

In de elektrische installatie van een woning gaat het vaak om een ongewenste situatie waarbij twee geleidende delen met elkaar in aanraking komen en een zeer hoge stroom van enkele kilo Ampères (kA) veroorzaken. Elektrische stroom neem altijd de weg van de minste weerstand. Bij kortsluiting ontstaat er een “nieuwe weg”. Deze weg heeft minder weerstand, wat weer meer stroom tot gevolg heeft.

Kortsluiting is één van de oorzaken van het ontstaan van vlambogen. Maar ook één van de oorzaken van het “uitbranden” van een zwak punt of verbinding in een kabel, indien het beveiligingscomponent niet op tijd uitschakelt. Een gevolg van kortsluiting is vaak brand in de kabel waarin deze is ontstaan, met alle gevolgen van dien.

Beveiligingscomponenten

Er zijn verschillende soorten beveiligingen om de ongewenste gevolgen van overbelasting en kortsluiting te voorkomen. De eenvoudigste is een “zekering”. De eerste zekeringen waren smeltveiligheden, ook wel Diazed genoemd. Vandaar dat een groepenkast ook wel stoppenkast werd genoemd. Tegenwoordig gebruikt men mechanische en/of elektronische zekeringen, zoals een installatieautomaat of een aardlekautomaat. Installatie automaat nodig? Klik hier. Aardlek automaat nodig? Klik hier.

Een aardlekschakelaar alleen is niet voldoende

Een aardlekschakelaar alleen is niet voldoende. Deze biedt met name persoonsbeveiliging, wanneer je kortsluiting maakt tussen een toestel en de aarde.

Omdat de desbetreffende groep uitschakelt bij overbelasting of kortsluiting, is het belangrijk dat de installatie is opgedeeld in meerdere groepen. In de ontwerpfase is het zaak om rekening te houden met een goede verdeling van de groepen. Zo is het aan te bevelen om bijvoorbeeld op de verdieping van de woning de groepen van de slaapkamers en de overloop te scheiden. Op 123Groepenkast.nl staan verschillende soorten en maten installatieautomaten, bekijk hier de actuele prijzen per merk: 123Groepenkast.nl

Installatieautomaten

De functie van de installatieautomaat is om de installatie te beschermen tegen mogelijke overbelasting (thermische beveiliging) en kortsluiting (magnetische beveiliging).

Volgens de NEN1010 (par. 411.3.2.) moet de installatieautomaat voldoen aan de volgende definitie:

“Automatische uitschakeling van de voeding bij het optreden van een fout“

In een installatieautomaat loop de stroom door een bimetaal. Indien deze stroom te groot is, vervormt het metaal. Men noemt dit thermische beveiliging en is bedoeld om overbelasting af te schakelen.

Tevens heeft de installatieautomaat een elektromagneet. Op het moment van een kortsluiting ontstaat er magnetisme. Dit activeert een pinnetje om de automaat uit te schakelen. De kortsluitstroom is dan heel hoog, en de tijd van uitschakelen heel kort.

Uitschakelkarakteristiek

Installatieautomaten en aardlekautomaten (een aardlekschakelaar en automaat in één behuizing) zijn verkrijgbaar in verschillende uitschakelkarakteristieken. Deze karakteristiek heeft invloed op de elektromagnetische uitschakeling. De B-, C- en D-karakteristiek komen het vaakst voor in installaties. Echter de meest voorkomende in woningen is de B-karakteristiek.

• B-karakteristiek voor algemene groepen
• C-karakteristiek voor groepen met stroompieken, zoals airco’s
• D-karakteristiek voor groepen met hoge aanloopstromen, zoals motoren

De thermische uitschakeling is voor de bovengenoemde karakteristieken gelijk. De elektromagnetische uitschakeling is verschillend in het kortsluitgebied voor de nominale stroom (Inom).

• B-karakteristiek tussen 3 x Inom en 5 x Inom
• C-karakteristiek tussen 5 x Inom en 10 x Inom
• D-karakteristiek tussen 10 x Inom en 20 x Inom

De elektromagnetische uitschakeling van een B-karakteristiek moet bij 5 x Inom binnen 0,1 seconde afschakelen. Maar bij de C-karakteristiek is dit bij 10 x Inom.

Een volledige blog de keuze tussen een B of C karakteristiek voor jouw situatie vind je hier: B of C karakteristiek? Welke karakteristiek moet ik toepassen?

De nominale stroom van automaten is afhankelijk van de omgevingstemperatuur. De waarde die op de automaat staat, is bepaald bij 30 graden. Bijvoorbeeld een B16 automaat heeft een Inom van 16A bij 30 graden. Bij 55 graden is de Inom 13,8A.

Opwarming ontstaat niet alleen door de omgevingstemperatuur. Maar ook door de naastgelegen automaten en natuurlijk door de continue stroom door de automaat zelf. Bij het toepassen van tegen elkaar geplaatste automaten moet je daarom een correctiefactor toepassen. Deze factor is bij bijvoorbeeld meer dan 6 automaten 0,85.

Heb je groepenkast componenten nodig? Klik dan hier.

Specificaties installatieautomaat

Een installatieautomaat moet aan verschillende specificaties voldoen. Naast de uitschakelkarakteristiek zijn ook de kA-waarde en de stroombegrenzingsklasse belangrijke gegevens. Voor de installatieautomaat zijn er twee normen:

• IEC 60898-1 | Elektrotechnisch installatiematerieel – installatieautomaten voor huishoudelijke en soortgelijke installaties
• IEC 60947-2 | Laagspanningsschakelaars | Vermogenschakelaars

Voor huishoudelijke installaties pas je dus de IEC 60898-1 toe. Onder huishoudelijke installaties verstaat men bijvoorbeeld woningen, sportkantines, winkels en kantoren. De IEC 60947-2 is daarentegen bedoeld voor commerciële en industriële omgevingen.

De testprocedures en voorwaarden verschillen per norm. Deze verschillen zitten bijvoorbeeld in de kortsluitvermogens, vervuilingsgraden en stroomvastheid. Een opvallend verschil is de bediening van de installatie. In de eerste norm is de bediening door leken, en in de tweede norm door geïnstrueerd personeel.

Kortom installatieautomaten die alleen geschikt zijn voor de IEC60947-2 mogen niet bediend worden door leken. Het is dus niet gewenst om deze toe te passen in de woningbouw.

Let op: automaten voor de huishoudelijke en de commerciële en industriële omgeving zijn NIET uitwisselbaar

De normen zijn NIET uitwisselbaar. Een component voor de woningbouw kun je dus niet toepassen in een industriële omgeving. Het komt voor dat iemand een automaat meeneemt van zijn werk en deze thuis toepast. Maar hierbij vergeet diegene dat de waardes zijn gebaseerd op andere testprocedures en omstandigheden. De nominale stoot-houdspanning is bijvoorbeeld verschillend, en vergeet ook de kA waardes niet.

Smeltveiligheden

Ten slotte beveiligt de smeltveiligheid, net als de installatieautomaat, ook tegen overbelasting en kortsluitstroom. In de volksmond noemt men een smeltveiligheid ook wel een zekering. Bij een “overstroom” wordt de zekering dusdanig warm, dat het opgebrachte tin (tinlegering) met de smeltgeleider reageert. De reactie zorgt voor een vermenging.

Hierdoor krijgt de smeltgeleider plaatselijk een hogere weerstand wat uiteindelijk tot meer warmte leidt waardoor die zal smelten. Dit proces is onomkeerbaar, in tegenstelling tot dat van installatieautomaten. Bij de fabricage van de smeltgeleider is tegenwoordig rekening gehouden met periodieke overbelasting.

De tijd van vermengen tot doorsmelten is hierdoor zeer klein ten opzichte van de smeltkarakteristiek. Daardoor is de kans op veroudering door periodieke overbelasting klein.

De meeste uitvoeringen zijn voorzien van een melddraad die aanspreekt op het moment dat de smeltgeleider is doorgesmolten. Door deze verklikker is het eenvoudig om te herkennen of een zekering wel of niet is aangesproken.

Evenals bij de installatieautomaten zijn zekeringen in verschillende uitvoeringen verkrijgbaar. In woningen gebruikte men in het verleden vaak diazed smeltpatronen als hoofdbeveiliging van een woning. Tegenwoordig kom je deze installaties nog tegen en zijn diazed patronen nog steeds verkrijgbaar.

Wij vinden het superleuk als je je reactie wilt achterlaten. Klik op de reactieknop onderaan deze pagina. Alvast bedankt.

Ps. Lijkt het je leuk om ook een artikel te schrijven, of ken je iemand die dat wil? Laat het ons weten!