Installatieautomaat

Een tweepolige installatieautomaat

 

 

 

Doorsnede van een installatieautomaat

Een installatieautomaat, ook wel maximumschakelaarautomaat of zekeringautomaat genoemd, is een beveiligingscomponent in het voedingsgedeelte van een elektrotechnischeinstallatie. De automaat onderbreekt het elektrische circuit als de stroom die de installatie ingaat te groot wordt. Deze automaat is het hoofdbestanddeel van de elektrische verdeelkastvan een moderne woonhuisinstallatie. Deze automaten vervangen meer en meer de klassieke porseleinen zekeringen, smeltpatronen (“stoppen”).

Installatieautomaten zijn er in verschillende uitvoeringen: De meest gebruikte uitvoering is de 1P+N-automaat; eenpolig met afschakelbare nulleider die alleen in de fasepool een set overstroombeveiligingen heeft. Verder zijn er 2P-automaten, dus tweepolig met in elke pool een set overstroombeveiligingen, en 3P-automaten met drie polen met drie sets overstroombeveiligingen. 3P+N-automaten hebben eveneens drie set overstroombeveiligingen en een afschakelbare nulleider.

De automaten zijn onderverdeeld in verschillende overstroomcategorieën. De meest gebruikte in de huishoudelijke omgeving is de B-karakteristiek. Verder is er de C-karakteristiek voor de wat grotere (in)schakelstromen. En tot slot is er de D-karakteristiek, bedoeld voor de beveiliging van transformatoren en motoren vanwege de grote inschakelstromen. Voor industriële toepassingen zijn er nog andere karakteristieken, speciaal voor de beveiliging van bijvoorbeeld installaties met halfgeleiders.

Een ander criterium voor installatieautomaten is de kortsluitvastheid van de automaat. Als een installatie waarin zich automaten bevinden zich dichtbij de voedende transformator bevindt, zal de kortsluitstroom die kan gaan vloeien veel groter zijn dan wanneer deze installatie (veel) verder van de transformator is verwijderd. In het geval dat de installatie dicht bij de transformator is, kan de kortsluitstroom enkele tot vele kA groot zijn. In huisinstallaties zullen de voedende kabels naar het huis worden zo worden aangelegd zodat deze stromen ten hoogste 6000 A (6 kA) groot zijn, maar meestal zal de 3000 A niet worden gehaald. Een automaat moet een kortsluiting kunnen afschakelen zonder zelf te worden vernietigd. Hierbij mag ook geen brand worden veroorzaakt en mag er geen gevaar zijn voor mensen in de nabijheid van het automaat. Op de automaten die vandaag de dag in installaties worden gebruikt is de maximaal af te schakelen kortsluitstroom aangegeven.

Werking

De overstroombeveiliging van een installatieautomaat is een samenspel van twee in serie (achter elkaar) geschakelde elementen:

  • Het eerste element is een magnetische beveiliging in de vorm van een elektromagneet (spoeltje). Dit element werkt zodra de overstroom zeer grote waarden gaat aannemen door bijvoorbeeld kortsluiting. Zodra er een kortsluitstroom gaat vloeien zal het spoeltje door het daarin opgewekte magnetisme een palletje tegen het uitschakelmechanisme schieten waardoor de automaat zal uitschakelen. Magnetische uitschakeling gebeurt zeer snel (ca. 10 ms).
  • Het tweede element is datgene dat beveiligt tegen overbelasting. Dit is een thermische beveiliging met bimetaal. Bij langdurige te grote stroom treedt opwarming op van het bimetaal. Dit plooit door en bedient een palletje tegen het uitschakelmechanisme waardoor de automaat zal uitschakelen. Thermische uitschakeling is traag.

De overstroombeveiliging beveiligt tegen kortsluiting (3 kA, 6 kA) en overbelasting (16 A, 20 A) maar niet tegen verliesstromen (aardfouten), als deze geen kortsluiting tot gevolg hebben. Het al dan niet uitschakelen van een automaat heeft ook te maken met het netsysteem (aardingssysteem) dat wordt gebruikt in de installatie. In een normale laagspanningsaansluiting is dit steeds een TT-net, de verantwoordelijkheid m.b.t. de aarding van het net is dan bij de gebruiker geplaatst. Bij een TT-net is een verliesstroomschakelaar of aardlekschakelaar noodzakelijk omdat dit de spanning uitschakelt bij een fout die een gevaarlijke spanning op de aanraakbare delen (massa) van een toestel kan veroorzaken. Een verliesstroomschakelaar spoort geen kortsluitingen op als het een directe kortsluiting is (bv. de twee fasedraden aan elkaar bevestigen). De gewone huisinstallatie met smeltautomaten is niet beveiligd tegen overstroom (een te hoge stroom die onder de norm blijft van de zekering voor overstroom).

De curve

De ligging van de magnetische drempel bepaalt de “curve” van de automaat. De elektrische kring moet zo berekend zijn dat de kleinste kortsluitstroom of aardsluitstroom de automaat magnetisch doet uitschakelen. Dit is belangrijk voor het beveiligen van lange kabels met een kleine doorsnede. Indien de kortsluitstroom te klein is moet ofwel een lagere drempel genomen worden ofwel een kabel met grotere doorsnede.

  • Curve B: lage magnetische drempel ca 3 à 5 x In (huisinstallaties)
  • Curve C: normale magnetische drempel ca 5 à 10 x In industriële toepassingen (motoren)
  • Curve D: hoge magnetische drempel ca 10 à 14 x In (transformatoren)

Soms is het noodzakelijk dat de automaat kortstondig een hogere stroom kan verdragen. Dit wordt vooral toegepast in de techniek, bij de aanloop van motoren.