Vademecum van de elektriciteit in een woning

Transcriptie

1 Vademecum van de elektriciteit in een woning

2 Inhoud Inleiding... 6 Elementaire theorie van de elektriciteit... 7 Elektriciteitswetten... 7 Wet van Ohm... 7 Wet van Kirchhoff... 7 Wet van Joule... 7 Elektrische schakelingen... 8 Serieschakeling van weerstanden... 8 Parallelschakeling van weerstanden... 8 Weerstandswaarde van geleiders... 8 Spanning... 9 Spanningsvormen... 9 Symbolen en vectoriële voorstelling van die spanningen... 9 Kenmerken van een wisselspanning Kenmerken van een gelijkspanning Spanningsval ( U) in een voedingsleiding Stroom Doorheen een resistieve belasting Doorheen een inductieve belasting Doorheen een capacitieve belasting Vermogen Schijnbaar, actief en reactief vermogen - S-P-Q Arbeidsfactor Vermogendriehoek Effect van een lage cos ϕ-waarde Halfgeleiders Halfgeleidermateriaal Halfgeleiderdiode Fotodiode Transistor Thyristor Diac Triac Veiligheid bij elektriciteit Gevaren Elektrocutie en elektrisering Brand Uitwendige invloedsfactoren Beschermingsgraden van elektrische toestellen Globale richtlijnen voor fysische bescherming Effectzones van wisselstroom Omschrijving codes elektrische contactweerstand - Codes BB Absolute conventionele grensspanning Relatieve conventionele grensspanning Vademecum van de elektriciteit

3 Beschermingsmaatregelen tegen elektrische schokken Bescherming tegen rechtstreekse aanraking in residentiële omgeving Bescherming tegen onrechtstreekse aanraking in residentiële omgeving Indeling elektrisch materiaal volgens bescherming Beschermingsmaatregelen van de technische uitrustingen (en de preventie van brand) Aard van de maatregelen Vermogen (kw) in functie van de stroom en de spanning bij cos ϕ = Stroomsterkte (in Ampère) in functie van het vermogen en de spanning bij cos ϕ = De aansluiting op het laagspanningsdistributienet Netvormen Gestandaardiseerde afkortingen Betekenis van de letterindicaties Elektrisch schema TT-net Uitvoering van de aftakking Mogelijke aftakkingen op het distributienet Keuze van de aansluitkabel Lengte aansluitkabel in functie van aansluitautomaat V N 400 V , 230 V Tellerkast Centrale Afstands Bediening - CAB Componenten van het voedingsbord Bescherming tegen rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking Differentieelstroomschakelaars te installeren in een residentiële installatie Werkingsprincipe Bescherming tegen kortsluiting en overstroom Smeltzekeringen Automaten Overspanningsbeveiliging Energiebeheer Technieken voor sturing naar het voorkeurtarief Technieken voor beperking van het aansluitvermogen Realisatie van het elektriciteitsnet in de woning Stroomvoerende geleiders Minimumgeleidersectie in functie van de nominale stroom en het type beveiliging Minimumgeleidersectie in functie van de toepassing Minimumgeleidersectie bij verlichting op zeer lage veiligheidsspanning Aarding en zone-indeling Aardingslus Aardelektroden Verbindingen met de aarde Equipotentiale verbinding Badkamer Zwembaden Vademecum van de elektriciteit 3

4 Leidingen Geleiders in onbrandbare of zelfdovende buizen Verzonken plaatsing van XVB-kabels zonder buizen Specifieke vereisten voor badkamers Verlichtingskringen Kringen met stopcontacten Specifieke voedingskringen Geleiders Overzicht 230 V-draden en -kabels in een woning Communicatieleidingen Coax Twisted Pair - TP Gestandaardiseerde aansluiting Categorieën van TP-kabel Specifieke technieken Domotica Voorbeeld van een lichtkring Domoticanetwerk Gelijkrichten van wisselspanning Enkele gelijkrichting Dubbele gelijkrichting Bruggelijkrichter (Graetzschakeling) Afvlakfilter Transformeren van een wisselspanning Transformatorverhouding Driefasige transformator Vermogen van een transformator Motoren Aansluiting draaistroommotoren Verlichting Functies van een verlichting Enkele interessante kenmerken van een verlichting Soorten lampen voor residentieel gebruik Fluorescentielampen CFL s of Spaarlampen LED-verlichting Accumulatieverwarming Algemene gegevens Principeschema van een accumulatieregeling In te stellen parameters op de oplaadautomaat Karakteristieke instellingen bij klassieke accumulatie (9 uren uitsluitend nacht) Karakteristieke instellingen bij ecoaccumulatie (9 uren nacht en 15 uren dag; in het weekend: 24 uren nacht) Zoneregelaars Thermodynamische ladingsthermostaat en ED-signaal Principieel bedradingschema klassieke accumulatie Principieel bedradingschema ecoaccumulatie Voedingsspanning Vademecum van de elektriciteit

5 Warmtepompverwarming Werkingsprincipe van een compressorwarmtepomp Systemen van warmtewinning Elektrische warmwaterbereiding Doorstromers Elektrische boilers Zonneboiler Ventilatieboiler of warmtepompboiler Hydraulische voorzieningen Checklist voor regelmatige zelfcontrole van een elektrische installatie Elektrische (bij-)verwarming Voedingsbord Stopcontacten en schakelaars Verlengsnoeren Verlichting Algemeen Algemene eenheden, definities en symbolen Elektriciteit Verwarming Conversies Warmte Lengte Temperatuur Vermogen Oppervlakte Voorvoegsels Algemeen Specifiek voor elektriciteit Tekensymbolen Schakelaars Verlichting Aftakkingen Voedingborden Leidingen Toestellen Kleurcode weerstanden Vademecum van de elektriciteit 5

6 Inleiding Als vervolg op de brochures Elektriciteit - van Amber tot Onmisbaar en Van productie tot stopcontact - De levering van elektriciteit in Vlaanderen - die u kunt aanvragen via de website van Eandis - handelt dit Vademecum van de elektriciteit over de praktische uitvoering en de werking van een residentiële elektrische installatie en haar onderdelen. Wij beperken ons daarbij tot de meest interessante en essentiële informatie. Het is dus niet de bedoeling om de onderwerpen zeer grondig uit te diepen. Daarvoor moet u bij de vakliteratuur zijn. Dit vademecum is geen cursus elektriciteit, noch een handleiding voor doe-het-zelvers. Werken aan een elektrische installatie moet immers met kennis van zaken gebeuren. Het blijft in de meeste gevallen dan ook vakwerk voor elektriciens. We willen onze publicaties zo veel mogelijk afstemmen op de wensen van onze lezers. Daarom zijn uw opmerkingen en suggesties erg welkom. Een mailtje naar public.affairs@eandis.be volstaat. Dank daarvoor. We wensen u veel lees- en leergenot! Van productie tot stopcontact Elektriciteit van Amber tot Onmisbaar De levering van elektriciteit in Vlaanderen 6 Vademecum van de elektriciteit

7 Elementaire theorie van de elektriciteit Een elektrische stroom respecteert strikt fysische wetten. Die wetten gelden zowel voor netwerken onder hoogspanning als voor micro-elektronische schakelingen. Dat maakt het mogelijk om doordacht optimale en veilige elektrische kringen te ontwerpen in functie van de toepassing. We kunnen vooraf precies bepalen wat er zal gebeuren als het netwerk onder spanning wordt gezet. Theoretische kennis van deze elektriciteitswetten is onmisbaar om inzicht te krijgen in de werking van een elektrische installatie. Elektriciteitswetten Wet van Ohm Enkel in een gesloten stroomkring vloeit er een stroom en is er altijd een vaste relatie tussen de aangelegde spanning (U in Volt), de weerstand van de belasting (R in Ohm) en de stroom (І in Ampère) doorheen de kring. Wet van Joule Een elektrische stroom die door een weerstand (geleider) vloeit, produceert daarin warmte. De hoeveelheid warmte wordt uitgedrukt in Joule (J). 1 J = 1 Ws (Wattseconde). I I = U R U U R R = U I R U = R x I I Q = I x R x t Wet van Kirchhoff In elk knooppunt van de leidingen van elektrisch gesloten kringen, is de som van de stromen die aankomen altijd gelijk aan de som van de stromen die wegvloeien van het knooppunt. Q : Warmteproductie in de weerstand in Joule I : Stroomsterkte in Ampère U : Spanning over de weerstand in Volt t : Tijd in seconden I4 I3 I1 I2 I1 = I2 + I3 + I4 Vademecum van de elektriciteit 7

8 Elektrische schakelingen Serieschakeling van weerstanden In een kring van in serie geschakelde weerstanden is: de totale weerstand gelijk aan de som van de weerstanden (Rtot = R1 + R2 + R3) de stroom doorheen elke weerstand dezelfde (I = U/(R1 + R2 + R3) de spanning over een weerstand recht evenredig met zijn weerstandswaarde. U = U1 + U2 + U3 U1 = I x R1 U2 = I x R2 U3 = I x R3 R1 R2 R3 Weerstandswaarde van geleiders De waarde daarvan is ondermeer afhankelijk van: de lengte van de geleider (l in m) de doorsnede van de geleider (A in mm²) de soortelijke weerstand van het metaal (ρ in Ωmm² per m bij 15 C) Soortelijke weerstand ρ (in Ωmm²/m) van 1 m geleider, met een doorsnede van 1 mm² bij 15 C: Aluminium Al 0,0286 Koper Cu 0,0175 Lood Pb 0,208 Staal Fe 0,130 U1 U2 U3 I U R = ρ x l A Parallelschakeling van weerstanden In een kring van parallel geschakelde weerstanden is: 1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 de spanning over elke weerstand dezelfde de stroom doorheen een weerstand omgekeerd evenredig met zijn weerstandswaarde In = U/Rn I3 I1 I2 R1 R2 R3 I U 8 Vademecum van de elektriciteit

9 Spanning Elektriciteitsnetwerken die vermogen leveren, werken doorgaans op wisselspanning (AC) en in bepaalde toepassingen op gelijkspanning (DC). Gelijkspanning is ook terug te vinden in tal van elektrische huishoudtoestellen. Daar wordt ACspanning omgezet in een DC-spanning. Dat kan een constante gelijkspanning zijn of een pulserende gelijkspanning. Bij fotovoltaïsche panelen (zonnepanelen) gebeurt het omgekeerde: daar wordt de DC-spanning uit de fotocellen door een omvormer omgezet naar een AC-netspanning. Wisselspanning kan mono-, twee- of driefasig zijn. Spanningsvormen Gelijkspanning Wisselspanning Pulserend Constant Monofasig Driefasig U U U U t t t t Symbolen en vectoriële voorstelling van die spanningen U U U 120 U1 120 U 2 Vademecum van de elektriciteit 9

10 Kenmerken van een wisselspanning Piekwaarde of amplitude Umax Dat is de maximale waarde die de sinusoïdale spanningsgolf bereikt. Ze kan bijvoorbeeld worden gemeten met een oscilloscoop. Spanning (U) 0 Umax Ueff Umin Amplitude Tijd (t) Effectieve spanning Ueff of RMS-waarde (Root Mean Square waarde) Dat is de overeenkomende waarde van een DC-spanning die in een weerstand evenveel warmte zou opwekken als de aangelegde wisselspanning. Ueff is altijd kleiner dan Umax. Deze waarde wordt, bij een sinusvormige spanning, aangeduid door een AC-voltmeter. URMS = = Umax 2 Umax 1,41 = 0,707 x Umax Opwekken van een driefasige wisselspanning Het draaiende magnetisch veld van de rotor wekt een spanning op in drie groepen van spoelen, die telkens 120 verspreid staan opgesteld in de stator van de alternator. Aan toeren per minuut (of 50 tr/sec) ontstaan zo drie gelijke sinusvormige spanningen, die ten opzichte van elkaar in de tijd 120 of 20 ms zijn verschoven. Draairichting rotor U N U V W Z Alternator Statorwikkelingen 1 Periode (T) (bij 50 Hz: 20 ms) T = 1 / f T = 1/50 = 0,02 s = 20 ms 10 Vademecum van de elektriciteit

11 Vectoriële voorstelling van een driefasige wisselspanning Elke seconde draait de vector van elke spanning 50 keer rond met een onderlinge faseverschuiving van 120 (de hoek tussen twee vectoren). Dat gebeurt in tegenwijzerzin. Draairichting Fasespanning en lijnspanning De secundaire wikkelingen van een driefasige nettransformator, kunnen in ster of in driehoek zijn geschakeld. Bij een sterschakeling hebben de drie wikkelingen een gemeenschappelijke verbinding: het sterpunt. Aan dat sterpunt kan een vierde geleider worden aangesloten: de nulgeleider. We spreken over een lijnspanning en een fasespanning. Met een vaste verhouding van: Ulijn = 3 x Ufase (= 1,732 x 230 V = 400 V) L 1 U Lijnspanning V Lijnspanning V W V Lijnspanning V L 2 L 3 Fasespanning 1 230V Fasespanning 2 230V Fasespanning 3 230V N Vademecum van de elektriciteit 11

12 Kenmerken van een gelijkspanning DC-spanning uit een batterij De spanning uit een batterij is het gevolg van een chemisch proces in de batterij tussen twee verschillende materialen in een chemische omgeving. Daardoor ontstaat op één materiaal een tekort aan elektronen (die een negatieve lading hebben) en op het andere materiaal een teveel aan elektronen. Tussen beide ontstaat dus een elektrisch potentiaalverschil, waardoor we respectievelijk een plus-pool en een min-pool krijgen. Bij conventie werd bepaald dat buiten de batterij (of een andere DC- bron) de stroom vloeit van de plus- naar de min-pool. I + - Gelijkgerichte wisselspanning Daarbij wordt het onderste (negatieve) deel van een wisselspanning afgesneden door een diode. Dat is een halfgeleider die enkel stroom geleidt indien de spanning een welbepaalde polariteit heeft. Is de polariteit omgekeerd, dan staat de diode in sper en zal hij geen stroom doorlaten. UKathode U U Anode t Soorten gelijkspanning t Volledig vlak verloop. Doorgaans een batterijspanning. U t U t Pulserende DC-spanning. Ontstaat door het sperren van het negatief verloop van de sinusoïdale wisselspanning. Pulsfrequentie = frequentie wisselspanning U U U t t Pulserende DC-spanning met een frequentie van tweemaal de frequentie van de wisselspanning. U t t U t DC-spanning met rimpel. Daartoe werd na de gelijkrichting, een afvlakfilter geschakeld. De grootte van de rimpel is afhankelijk van de waarde van de afvlakcapaciteit. We benaderen hier een nagenoeg vlak verloop. U U U t t t U t 12 Vademecum van de elektriciteit U

13 Spanningsval ( U) in een voedingsleiding P gekend U = 2 l x ρ x P A x U U = 2 l x ρ x P A x U U = l x ρ x P A x U I gekend U = 2 l x ρ x I A U = 2 l x ρ x I x cos φ A U = l x ρ x I x 3 x cos φ A I: elektrische stroom l: lengte van de leiding in m ρ: soortelijke weerstandswaarde in Ω mm² per m P: vermogen in W A: doorsnede van een geleider in mm² U: voedingsspanning in V ϕ: hoek (faseverschuiving) tussen de spanningsvector en de bijbehorende stroomvector in graden Noot: bij driefasige wisselspanning wordt er altijd naar gestreefd om de belasting gelijk te verdelen over de drie fasen. In dat geval loopt er geen stroom doorheen de nulgeleider en is er dus ook geen spanningsval over deze nulgeleider. Vademecum van de elektriciteit 13

14 Stroom Een elektrische stroom bestaat enkel indien we een belasting onder spanning zetten. Er is dus alleen sprake van een stroom bij een gesloten stroomkring. Het gedrag van die stroom is daarbij afhankelijk van de voedingsspanning (DC of AC) en het soort belasting: resistief, capacitief of inductief. In de praktijk wordt de volledige elektrische belasting van een woning gevormd door een combinatie van die drie soorten belasting. Ook de totale stroom zal dus een overeenkomend gedrag vertonen. Om dat uit te leggen, werken we met de vectoriële voorstelling van stroom en spanning in enkele specifieke situaties. Doorheen een resistieve belasting + - Ι U3 I3 120 U I U 120 I1 U1 Zowel op gelijkspanning als op wisselspanning zal bij een zuivere resistieve belasting de stroom altijd in fase zijn met de spanning. Er is dus geen faseverschil tussen de stroomvectoren en de bijbehorende spanningsvectoren. I2 120 U2 Gedrag bij wisselspanning R R= U I I I = U R UR = R x I 14 Vademecum van de elektriciteit

15 Doorheen een inductieve belasting + - I U3 I3 U U U1 ϕ ϕ I1 I I2 U2 Op gelijkspanning gedraagt een spoel zich als een zuiver resistieve belasting (enkel de Ohmse weerstand van de spoelwikkelingen telt). Spanning en stroom zijn dus in fase. Bij wisselspanning verzet de spoel zich in zekere mate tegen elke verandering van stroomrichting. De stroom komt altijd later dan de spanning: de stroom ijlt na op de spanning. Gedrag bij wisselspanning Zuivere inductantie L De stroom ijlt hier 90 na op de spanning. UL= ( ω x L) x I ω = 2 x π x f L: inductantiewaarde van de spoel I U I = ω x L Praktische situatie. R L UR UL UL = U (ω x L) x I U ϕ UR = R x I I Z = R² + ( ω x L)² U I = R² + ( ω x L)² De spanning U is verdeeld over de weerstand en de spoel. De vector U is de resultante van de vectoren UL en UR. De fasehoek tussen U en I is een functie van de verhouding tussen UL met UR. Met andere woorden: is de inductantie van de spoel laag ten opzichte van de weerstand, dan is de fasehoek klein (en de cos van die hoek dus groot) en is er weinig na-ijling van de stroom ten opzichte van de spanning. Is de inductantie hoog ten opzichte van de weerstand, dan is de fasehoek groot (en de cos van die hoek klein) en is er veel na-ijling van de stroom ten opzichte van de spanning. Vademecum van de elektriciteit 15

16 Doorheen een capacitieve belasting + - U3 I I1 U ϕ U I3 ϕ U1 Bij DC-spanning zal de condensator zich opladen tot de voedingsspanning, en dan stopt de stroom. Bij wisselspanning zal de capaciteit zich bij elke verandering van polariteit, opladen om na korte tijd op spanning te komen. De stroom ijlt voor op de spanning. U2 I2 Gedrag bij wisselspanning C Zuivere capaciteit. De stroom ijlt 90 voor op de spanning. ω = 2 x π x f C: capaciteitswaarde van de condensator. I U I = 1 ω x C UC = 1 ω x C x I Praktische situatie R UR C UC Z = 1 R² + ( ω x C ) ² De seriekring van de weerstand R en de condensator C vormen de impedantie Z. De spanning U over deze seriekring is verdeeld over de weerstand en de condensator. UC = 1 ( ω x C ) x I U UR = R x Ι φ U Ι Ι = U 1 R² + ( ω x C ) ² In de vectoriële weergave is de vector U de resultante van de vectoren UC en UR. De verhouding tussen die twee vectoren is bepalend voor de fasehoek ϕ tussen U en I. 16 Vademecum van de elektriciteit

17 Vermogen Vermogen is het resultaat van een spanning en een stroom. Werken spanning en stroom optimaal samen (met andere woorden: zijn ze in fase), dan is het rendement van de samenwerking maximaal. Bij een inductieve en een capacitieve belasting is er echter een reactie tegen de stroomdoorgang die maakt dat spanning en stroom niet optimaal samenwerken. Er ontstaat een tegenwerkend reactief vermogen. Daardoor is er een verlies aan rendement. Schijnbaar, actief en reactief vermogen - S-P-Q Schijnbaar vermogen - S Actief vermogen - P (wisselstroomvermogen) Reactief vermogen - Q (blind vermogen) Arbeidsfactor S = U x I (VA) S = 3 x U x I (VA) P = U x I (W) P = U x I x cos ϕ (W) P = 3 x U x I x cos ϕ (W) Q = U x I x sin ϕ (var) Q = 3 x U x I x sin ϕ (var) In een netsituatie zonder harmonischen is de arbeidsfactor de verhouding tussen het actief en het schijnbaar vermogen = P/S = cos ϕ. De arbeidsfactor is dus maximum 1 in het geval van een zuiver resistieve belasting. Vermogendriehoek De relatie tussen schijnbaar- (S), actief- (P) en reactief vermogen (Q) kun je uittekenen in een zogenaamde vermogendriehoek. Reactief vermogen Q = U x I x sin ϕ (var) Schijnbaar vermogen S = U x I (VA) ϕ Effect van een lage cos ϕ-waarde We lichten dat toe aan de hand van een voorbeeld: We veronderstellen twee toestellen met elk een vermogen van W, het eerste met een cos ϕ = 1 en het tweede met een cos ϕ = 0, W Situatie 1: cos ϕ = 1 Situatie 2: cos ϕ = 0,6 P = U x I x cos ϕ I = P / (U x cos ϕ ) I = 3500 / (230 x 1) I = 3500 / (230 x 0,6) I = 15A I = 25,36A Na één uur meet een kwh-meter in beide gevallen een verbruik van Wh = 3,5 kwh. In situatie 2, met cos ϕ = 0,6, is de stroom doorheen de hele voedingskring (dus ook de nettransformator en het distributienet) echter 10 A hoger dan in situatie 1. In situatie 1 kan de installatie worden gevoed via een gewone wandcontactdoos en met 2,5 mm² bedrading. In situatie 2 is een gewoon stopcontact niet mogelijk en is een bedrading nodig van minimum 4 mm². Actief vermogen P = U x I x cosϕ (W) Een slechte cos ϕ (lage waarde) kan dus problemen geven voor: de distributienetbeheerder, omdat zijn verdeelnet zwaarder wordt belast met een reactief vermogen, waarvoor hij bij residentiële klanten niet wordt vergoed. de klant, omdat hij zijn voedingsbord en voedingsleidingen moet afstemmen op een hogere stroom. Of met andere woorden: op bestaande voedingskringen zullen de beveiligingen sneller uitschakelen. Die situaties vind je vooral bij industriële installaties. Bij die klanten wordt wel het reactief vermogen geregistreerd en aangerekend. Meestal worden voor die installaties maatregelen getroffen die de cos ϕ verbeteren. Huishoudelijke toestellen en verlichting die dat vereisen, hebben in de meeste gevallen een ingebouwde correctie voor een mogelijke slechte arbeidsfactor. Vademecum van de elektriciteit 17

18 Halfgeleiders In elektrische installaties treffen we meer en meer elektronische modules aan, zoals aanwezigheidsdetectoren, lichtsensoren, transistorschakelaars, lichtdimmers, gestabiliseerde DC-voedingen voor parlofonie en videofonie Een domotica-installatie is hoofdzakelijk samengesteld uit elektronische modules. Belangrijke onderdelen daarvan zijn de halfgeleiders (semiconductors). Ook zonnepanelen (PV-cellen) zijn opgebouwd uit halfgeleiders. Halfgeleidermateriaal In de elektriciteit wordt doorgaans gewerkt met geleidende materialen en met niet-geleidende materialen (elektrisch isolerende materialen). Onder invloed van een uitwendige spanning kunnen bepaalde normaal isolerende materialen wel elektriciteit geleiden. Dit is halfgeleidermateriaal. Halfgeleidermateriaal wordt gefabriceerd door toevoeging van een onzuiverheid (bijvoorbeeld fosfor) aan silicium: zand dat in zuivere toestand een isolator is. In die legering bevindt zich een teveel aan elektronen (die negatief geladen zijn). Vandaar de naam N-materiaal. P-materiaal, dat een tekort heeft aan elektronen, ontstaat bijvoorbeeld door een legering van broom en silicium. Fotodiode Daarbij is de overgang tussen P- en N-materiaal zo uitgevoerd dat er (zon-)licht op kan vallen. Onder invloed van het fotovoltaïsch effect worden elektronen vrijgemaakt en zal in een gesloten stroomkring een elektrische stroom vloeien (een DC-stroom) in de doorlaatrichting van de diode. Door een groot aantal dergelijke fotocellen samen te monteren op een glazen plaat, worden fotovoltaïsche panelen voor elektriciteitsproductie gecreëerd. Fotodiodes zijn ook te vinden in ontvangers van afstandbedieningen. In dat geval reageren ze op infraroodstraling. Samenvoegen van P- en N-materiaal in verschillende configuraties, geeft verschillende elektronische componenten met specifieke elektrische eigenschappen. De eenvoudigste samenstelling levert een halfgeleiderdiode en de meest complexe samenstellingen leveren geïntegreerde schakelingen of chips. Halfgeleiderdiode Door een stukje N-materiaal met een stukje P-materiaal samen te brengen (een zogenaamde PN-junctie), wordt een diode geconstrueerd. Beide materialen reageren, waardoor aan het contactoppervlak een grenslaag ontstaat, waarover een klein potentiaalverschil optreedt van 0,7 V bij silicium en 0,3 V bij germanium. Kathode Anode Zo n diode kan een stroom sperren (anode negatief) of geleiden (anode positief), zodra de aangelegde spanning hoger wordt dan de inwendige spanning over de grenslaag. 18 Vademecum van de elektriciteit

19 Transistor Een transistor is een constructie waarbij twee halfgeleiderdioden dichtbij elkaar zijn gemonteerd, in tegengestelde positie. Afhankelijk van de samenstelling ontstaat een PNPtransistor of een NPN-transistor. Thyristor In de behuizing van een thyristor zijn een PNP-transistor en een NPN-transistor aan elkaar gekoppeld. Het al of niet geleiden van de thyristor wordt bepaald door de polariteit van de spanning over de thyristor en door de polariteit van een triggerpuls op de gate. Is de anode positief, dan gaat de thyristor in geleiding zodra een positieve spanningspuls (triggerpuls) op de gate wordt gestuurd. De thyristor fungeert hier als schakelaar. Transistoren versterken kleine stromen of spanningen. Ze worden meestal op een printplaat gemonteerd. Bij grotere vermogens worden ze gemonteerd op koelplaten. P N N P N P P N De grootte van het weggesneden gedeelte is daarbij afhankelijk van het tijdsverloop tussen het punt van de nuldoorgang van de voedingsspanning en de triggerpuls op de gate. Bij elke nuldoorgang van de voedingsspanning gaat de thyristor terug in P N P sper. Ook tijdens het negatieve verloop van de voedingsspanning staat de thyristor in sper. N P N Emitter P N P Basis Collector Emitter N P N Basis Collector Een thyristor kan zeer grote vermogens schakelen op hoge spanning. N P N P Emitter Collector + - Emitter Collector - + Kathode Anode Basis 0 Basis 0 PNP-transistor NPN-transistor U anode Gate 0 t U gate (triggerpulsen) 0 t I belasting 0 t Vademecum van de elektriciteit 19

20 Diac Een diac (diode alternating current switch) is een elektronische schakelaar voor zowel wisselstroom als gelijkstroom. Hij schakelt relatief kleine vermogens. Vandaar dat hij vooral wordt gebruikt om de ontstekingspulsen voor de gate van een thyristor en triac te genereren. Bij dergelijke toepassing spreken we over een triggerdiode. Een diac is uitgevoerd als een vijflagendiode. D1 D2 Een triggerdiode D1 is een vereenvoudigde P1 uitvoering van de diac en is opgebouwd uit twee in oppositie staande N diodes. P2 Zodra de spanning D2over een triggerdiode boven een bepaalde waarde komt, zal de triggerdiode geleiden (de schakelaar sluit ). De polariteit is daarbij niet van belang, wegens de symmetrische opbouw. P1 N P2 Triac Een triac (triode for alternating current) kun je beschouwen als twee anti-parallelgemonteerde thyristoren. De polariteit van de spanning is niet van belang. Een triac schakelt zowel bij positieve als bij negatieve spanning. Bij elke nuldoorgang van de voedingsspanning gaat de triac in sper. Voor de werking is er dus ook een circuit nodig om de stuurpulsen op de gate van de triac te genereren. Dat gebeurt meestal door een triggerdiode. Bij sommige triacs is die triggerdiode ingebouwd in de triac. Welk deel van de voedingsspanning wordt doorgelaten, is afhankelijk van het tijdsverloop tussen de nuldoorgang van de voedingsspanning en de triggerpulsen. Triacs kunnen, afhankelijk van de uitvoering en de koeling, stromen schakelen van enkele tientallen mamp tot honderden Ampères. G I Voeding Pulsgenerator Resistieve belasting U voeding 0 t U gate (triggerpulsen) U gate (triggerpulsen) 0 t 0 t I belasting I belasting 0 t 0 t 20 Vademecum van de elektriciteit

21 Triac als dimmer Spoel Zekering Potentiometer triac diac Na elke nuldoorgang van de wisselspanning zal C2 zich via de potentiometer opladen. De seriekring van de potentiometer en C2 heeft een tijdsconstante die bepaalt wanneer de spanning op C2 groot genoeg is om de diac in geleiding te brengen. Daardoor krijgt de triac een triggerpuls die hem in geleiding brengt. Na elke nuldoorgang dooft de triac automatisch. De spoel, R1 en C1 zorgen voor een filtering van de harmonischen die ontstaan ten gevolge van de vervormde sinus uit de triac. R1 C1 C2 IC - Integrated Circuit (Chip) De losse onderdelen worden bij de IC niet gesoldeerd op een printplaat. De componenten van een elektronische schakeling (transistoren, dioden, weerstanden, spoelen, capaciteiten ) worden wel geïntegreerd op een siliciumplaatje, dat is ondergebracht in een kunststofbehuizing. Een IC is een volledig elektronisch circuit, uitgewerkt voor welbepaalde functionaliteiten (bijvoorbeeld: versterker, rekeneenheid, geheugen, ontvanger, decoder ). Het staat via aansluitpennen in verbinding met bijvoorbeeld input- en outputsignalen, regelsignalen en voedingsspanning. Wie werkt aan schakelingen met IC s, moet voorzorgen nemen om bij het solderen de temperatuur op de aansluitpennen te beperken (vandaar dat een IC meestal wordt gemonteerd op een voetstukje). Ook statische elektriciteit moet worden afgeleid. Zelfs voor het transport worden IC s geleverd op een speciaal matje dat statische elektriciteit voorkomt. In die schakeling doet de dimmer een zogenaamde fase-aansnijding. 0 t Andere types van dimmers doen een zogenaamde fase-afsnijding. 0 t Het type dimmer dat wordt gebruikt, is afhankelijk van de soort verlichting (type lamp) die wordt gedimd. Vademecum van de elektriciteit 21

22 Veiligheid bij elektriciteit Een elektrische stroom ontstaat zodra de elektrische kring tussen de twee polen van een spanningsbron wordt gesloten. Ook het menselijk lichaam, dat een verzameling is van elektriciteitgeleidende stoffen, kan de kring sluiten. Een van de grote gevaren is dat je elektriciteit niet ziet, hoort of ruikt. Waarschuwen voor de aanwezigheid van elektriciteit is dus niet voldoende. Er moeten ook praktische voorzieningen worden getroffen om iedereen te beschermen die in de buurt komt. Daarom zijn elektrische installaties onderworpen aan de wettelijke bepalingen van het Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties, kortweg het AREI. Dat bundelt de belangrijkste wettelijke voorschriften voor zowat alle installatiesituaties. In dit vademecum hebben we het vooral over de residentiële toepassingen van elektriciteit. We selecteren de relevante elementen daarvoor uit het AREI. Gevaren Elektrocutie en elektrisering Bij een contact met een elektrische spanning is niet zozeer de spanning gevaarlijk, maar wel de stroom. De fysieke gevolgen van een stroom door het lichaam hangen af van: de aard van de stroom de weg die de stroom volgt doorheen het lichaam de grootte van de stroom de duurtijd van de stroomdoorgang. Wanneer je in contact komt met een wisselspanning, is het mogelijk dat de sturing van je hart wordt verstoord, waardoor het stopt met pompen of gaat fibrilleren (trillen met een hoge frequentie). Het hart zal dus niet langer bloed rondpompen, waardoor er een zuurstoftekort ontstaat. Na enkele minuten kan dat ernstige schade veroorzaken aan de hersenen, of zelfs dodelijk zijn. Fibrillatie doet zich niet voor bij elektrocutie met gelijkspanning. Een stroomdoorgang doorheen het lichaam kan ook uitwendige en inwendige brandwonden veroorzaken die levensbedreigend kunnen zijn. Transfo in distributiepost Distributienet 230 V Voedingsbord Wandcontact kwh-teller Aarding Het sterpunt van de distributietransformator is geaard. Zo word je, bij aanraking van een fase- of lijnspanning, via de aarde een deel van een gesloten stroomkring. 22 Vademecum van de elektriciteit

23 Brand Onder meer bij het schakelen van een elektrische stroom, kunnen vonken ontstaan. Schakelmateriaal is daarop voorzien. Vonken kunnen echter ook ontstaan door trillende slechte contacten, dus op plaatsen die daar niet op voorzien zijn. Denk aan de aansluiting van toestellen die kunnen trillen, zoals de wasmachine, droogkast, vaatwasser... Er kan zich ook een vlamboog - of overslag - vormen tussen onder spanning staande delen en hun omgeving. Bij huishoudelijke installaties wordt een vlamboog meestal veroorzaakt door vervuiling die de isolerende eigenschappen aantast (bijvoorbeeld in de lampvoethouder van een verlichtingsarmatuur). Door de hitte van de vlamboog kunnen isolerende constructiedelen verbranden of verkolen, waardoor een permanente kortsluiting ontstaat. Een slecht contact kan oxideren, waardoor er een overgangsweerstand wordt gevormd. Bij voldoende hoge stroomdoorgang zal zich in die weerstand warmte ontwikkelen, die soms zo hevig wordt dat de isolerende delen smelten of verbranden. Daardoor ontstaat kortsluiting. Vonken, vlambogen, slechte contacten en kortsluiting kunnen leiden tot een plaatselijke oververhitting, met brand tot gevolg. Ze kunnen ook oorzaak zijn van een slechte werking van toestellen, doordat die op een te lage of een haperende spanning werken. Uitwendige invloedsfactoren De maatregelen voor bescherming tegen elektrische gevaren en voor de goede werking van toestellen, zijn afhankelijk van plaatselijke uitwendige invloeden. Die invloeden kun je onderbrengen in drie groepen: invloeden die te maken hebben met de directe omgeving invloeden die te maken hebben met het gebruik invloeden die te maken hebben met de constructie van het gebouw. Om de juiste maatregelen te bepalen voor de vele situaties die zich kunnen voordoen, vertrekt het AREI van een globaal overzicht waarin elke situatie een specifieke code heeft. Die code bestaat uit twee letters en een cijfer. Elke code wordt verder omschreven. Aan de hand van die omschrijving worden de vereiste eigenschappen van het elektrische materiaal bepaald. A B C Samenstelling van de codes uitwendige invloed letter 1 geeft de relatie met omgeving geeft relatie met gebruik constructie A C D E F G H K L M N P Q R A B C D E A B letter 2 temperatuur hoogte water vaste lichamen corrosieve of vervuilende stoffen mechanische schokken vibraties flora & schimmels fauna elektromagnetisme, ioniserende stoffen zonnestraling seismische invloed bliksem wind bekwaamheid van aanwezigen elektrische contactweerstand contact met aardpotentiaal ontruiming van aanwezigen goederen bouwmaterialen structuur cijfergetal geeft een verdere opsomming Vademecum van de elektriciteit 23

24 Verdere uitwerking van de code AD code omschrijving situatieschets voorbeelden vereiste eigenschappen van het elektrisch materiaal AD1 AD2 te verwaarlozen aanwezigheid van water mogelijk en tijdelijk vochtig AD3 vochtig vloeiend water over wanden of vloer besprenkeling met water vallende waterdruppels tot een hoek van 60 AD4 nat vloeien en spatten van water in alle richtingen AD5 doorlopend besproeid waterstralen onder druk en in alle richtingen AD6 watermassa s onderhevig aan watermassa s geen sporen van vocht woonkamer, leefruimten, burelen IPX0 vallende waterdruppels keuken, terras, kelder, wc IPX1 toevallige condensatie toevallige waterdamp vuilnislokalen, besproeien van groenten sauna, werf stortbad, stal, slagerij, carwash pieren, strand, kaai AD7 mogelijk overstroomd waterdiepte < 1 m ondiepe baden, fonteinen IPX7 AD8 ondergedompeld waterdiepte > 1 m diepe baden IPX8 IPX3 IPX4 IPX5 IPX6 Als voorbeeld nemen we de mogelijke uitwendige invloed van water (code AD) in een woning: Lokaal AD Woonkamer 1 Kamer 1 Hal 1 Waslokaal 2 Badkamer binnen volume buiten volume Toilet 2 Keuken 2 Kelder, voorraadkamer 2 Kelderverdieping 1-2 Zolder (dakverdieping) 1 Overdekt terras 2 Veranda 2 WC 2 Vuilnislokaal 3 Stookruimte steenkool andere brandstof Opslagplaats steenkool stookolie Binnenplaats 4-5 Tuin Vademecum van de elektriciteit

25 Beschermingsgraden van elektrische toestellen Elektrische toestellen moeten altijd worden gekozen in functie van de uitwendige invloedsfactoren op de plaats waar ze worden opgesteld. In de praktijk betekent dat dat er rekening wordt gehouden met de mate waarin ze zijn beschermd tegen indringen van vaste voorwerpen en vloeistoffen. Om dat na te gaan, kun je de IP-waarde raadplegen. Dit is een indicatie die bestaat uit de letters IP gevolgd door twee cijfers: cijfer 1 = een indicatie voor de bescherming tegen indringen van voorwerpen cijfer 2 = een indicatie voor de bescherming tegen indringen van vloeistoffen. Soms is een van die kenmerken niet relevant; het cijfer wordt dan vervangen door een X. IP - X - X X1 Bescherming tegen aanraking van onder spanning staande delen. Bescherming tegen indringen van vaste voorwerpen. X2 Bescherming tegen indringen van vloeistoffen CEE Proef Omschrijving bescherming CEE Proef Omschrijving bescherming 0 Geen bescherming 0 Geen bescherming 1 Beschermd tegen indringen van voorwerpen groter dan 50 mm 1 Beschermd tegen vallende waterdruppels 2 Beschermd tegen aanraking met vingers en tegen indringen van voorwerpen groter dan 12 mm 2 Beschermd tegen vallende waterdruppels (tot een hoek van 15 ) 3 Beschermd tegen aanraking met gereedschap en indringen van voorwerpen groter dan 2,5 mm 3 Beschermd tegen vallende waterdruppels (tot een hoek van 60 ) 4 Beschermd tegen aanraking met gereedschap en indringen van voorwerpen groter dan 1 mm 4 Beschermd tegen waterprojecties uit willekeurige richtingen 5 Volledig beschermd tegen aanraking en schadelijke neerslag van stof 5 Beschermd tegen waterstralen uit willekeurige richtingen 6 Volledig beschermd tegen aanraking en indringen van stof 6 Omstandigheden zoals op de brug van een schip 7 Beschermd tegen onderdompeling 8 Beschermd tegen langdurige onderdompeling Vademecum van de elektriciteit 25

26 Globale richtlijnen voor fysische bescherming Effectzones van wisselstroom Op basis van de waarde van de stroom en de duur van de stroomdoorgang, kunnen grafieken worden uitgetekend van zones met specifieke lichamelijke effecten: Duur in ms Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone Wisselstroom in ma Zone 1: geen effect Zone 2: geen gevaar voor het hart Zone 3: geen gevaar voor hartfibrillatie, maar wel voor andere functionele storingen, zoals ademhalingsmoeilijkheden Zone 4: tot 50 % kans op hartfibrillatie en zeker op andere functionele storingen Zone 5: beslist een gevaarlijke situatie; meer dan 50 % kans op hartfibrillatie. Beschermingen moeten ervoor zorgen dat je onder alle omstandigheden in zone 1 of 2 blijft. 25 ma is de gemiddelde gevaargrens voor personen in normale (= droge) toestand. De huidvochtigheid, en dus ook de elektrische contactweerstand, zijn voor iedereen anders, waardoor ook de grenswaarde verschilt per persoon. Ook de duur van de stroomdoorgang speelt een rol. 26 Vademecum van de elektriciteit

27 Omschrijving codes elektrische contactweerstand - Codes BB Om te kunnen inschatten onder welke omstandigheden elektrische stromen in contact kunnen komen met het lichaam, worden ze in relatie gebracht met lichamelijke contactweerstanden en een spanning. Daarbij werden drie verschillende toestanden van de huid beschouwd, weergegeven in de BB-codes uitwendige invloed. code BB1 BB2 BB3 Huidtoestand Volledig droge huid of vochtig door transpiratie Natte huid In water ondergedompelde huid Absolute conventionele grensspanning Dit overzicht is gebaseerd op de grensstroom van 25 ma en op de gemiddelde lichaamsweerstanden van Ω in het geval van BB1, Ω voor BB2 en 500 Ω voor BB3. Code Toestand van het menselijk lichaam Absolute conventionele grensspanning De maximale niet-gevaarlijke spanningen die langdurig mogen worden aangeraakt, werden bepaald voor de drie BB-codes. Dat zijn de absolute conventionele grensspanningen. Wisselspanning Gelijkspanning met rimpel Gelijkspanning zonder rimpel BB1 Volledig droge huid of vochtig door 50 V 75 V 120 V transpiratie BB2 Natte huid 25 V 36 V 60 V BB3 In water ondergedompelde huid 12 V 18 V 30 V Relatieve conventionele grensspanning Voortgaande op de vorige curven worden spanningsveiligheidscurven uitgetekend in functie van de tijd voor de verschillende BB-codes (graden van huidvochtigheid). Duur in sec ,1 0,08 0,06 0,05 0,04 0,02 0, V BB2 50V BB Contactspanning in V Voor verschillende toestanden van de huid (BB1, BB2) wordt hier de maximale duur uitgetekend, in functie van de contactspanning. De waarden links van de respectievelijke curven zijn in principe ongevaarlijk. Vademecum van de elektriciteit 27

28 Beschermingsmaatregelen tegen elektrische schokken Het AREI legt verschillende verplichtingen op die lichamelijke bescherming moeten bieden tegen elektrische schokken voor wat betreft de mogelijkheid tot: het aanraken van actieve delen van elektrisch materiaal, een zogenaamde rechtstreekse aanraking het aanraken van delen van een toestel (bv. de behuizing) die na een fout toevallig onder spanning kunnen staan: een zogenaamde onrechtstreekse aanraking. Bescherming tegen rechtstreekse aanraking in residentiële omgeving De bescherming wordt aangebracht bij de constructie van het elektrisch materiaal en/of bij de installatie ervan. Het gaat over: omhulsels die enkel met gereedschap of een sleutel kunnen worden verwijderd; daardoor kan de gebruiker onder spanning staande delen niet aanraken. elektrische isolatie van delen onder spanning, die enkel door vernietiging kan worden weggenomen; zo kunnen bij normaal gebruik, delen onder spanning niet worden aangeraakt. Die beschermingsmaatregelen worden niet altijd toegepast, of misschien is de gebruiker wel onvoorzichtig. Daarom is er een bijkomende bescherming door middel van een automatische differentieelstroominrichting, met grote of zeer grote gevoeligheid van 30 of 10 ma. Die schakeling detecteert een eventueel stroomlek in het bewaakte stroomcircuit en schakelt de voeding nagenoeg ogenblikkelijk uit. Als alternatief voor deze maatregelen kan voor bepaalde toepassingen worden gewerkt op zeer lage veiligheidsspanning (ZLVS). Daarbij mag de maximale nominale spanning tussen twee blanke gelijktijdig genaakbare actieve delen, de volgende waarden niet overschrijden: Code Toestand van het menselijk lichaam Wisselspanning Gelijkspanning met rimpel Gelijkspanning zonder rimpel BB1 Volledig 25 V 36 V 60 V droge huid of vochtig door transpiratie BB2 Natte huid 12 V 18 V 30 V BB3 In water ondergedompelde huid 6 V 12 V 20 V Bescherming tegen onrechtstreekse aanraking in residentiële omgeving Een veilige constructie en een gepast onderhoud van de installatie bieden hier de eerste bescherming. Bij een defect (een zogenaamde isolatiefout) kan een massa van een toestel (het metalen omhulsel) echter onder spanning komen te staan. Als bescherming daartegen zijn er passieve beschermingsmaatregelen (waardoor de stroomkring niet wordt onderbroken) en actieve beschermingsmaatregelen (die bij een fout de stroomkring onderbreken). Passieve bescherming kan door eventuele spanningen te elimineren tussen geleidende delen die gelijktijdig kunnen worden aangeraakt. Dat gebeurt door middel van de hoofd-equipotentiale verbindingen. In de badkamer is er de bijkomende equipotentiaalverbinding. Dubbele isolatie is ook een mogelijkheid. Alle onderdelen die onder spanning kunnen staan, worden ondergebracht in een gesloten en isolerend omhulsel dat in een isolerende behuizing is gemonteerd. Er is dan geen enkel contact mogelijk tussen delen onder spanning en de omgeving. In huishoudelijke installaties worden de passieve beschermingsmaatregelen aangevuld met actieve beschermingen, zoals de stroom naar de aarde afleiden door massa s van de toestellen te aarden via een beschermingsgeleider, meestal via de aardingspin van de stopcontacten. Bij een isolatiefout is er dan een foutstroom die de differentieelschakelaar uitschakelt. Een goed werkende differentieelschakelaar is noodzakelijk. Bij een eventuele onderbreking of een slechte verbinding aan het voedingsbord met de aarde, kunnen de massa s van alle aangesloten toestellen onder spanning komen te staan. Bij een eventuele foutstroom ten gevolge van een isolatiefout, schakelt de differentieelschakelaar ogenblikkelijk de voeding uit. Opgelet: in oude installaties is het mogelijk dat er geen differentieel is opgesteld. Net als bij een defecte differentieel, is de installatie dan niet optimaal beveiligd. Bij een isolatiefout is het mogelijk dat de sterkte van de foutstroom naar de aarde lager is dan de waarde waarop de kring is beveiligd. De automaat zal dus niet uitschakelen en er is een kans dat er doorlopend een (hoog) verbruik is, zonder dat je dat opmerkt. 28 Vademecum van de elektriciteit

29 Indeling elektrisch materiaal volgens bescherming Klasse 0 Basisisolatie Klasse 01 Klasse I Klasse II Klasse III Basisisolatie Beschermingsklem (massaklem) Basisisolatie Snoer omvat een beschermingsgeleider Dubbele isolatie en/of versterkte isolatie Geen aardingsmogelijkheid Voeding op zeer lage veiligheidsspanning Beschermingsmaatregelen van de technische uitrustingen (en de preventie van brand) Naast de bescherming tegen lichamelijke letsels legt het AREI ook verschillende verplichtingen op die in welomschreven omstandigheden, de elektrische installatie moeten beschermen. Sommige daarvan voorkomen onrechtstreeks ook fysieke letsels, zoals bijvoorbeeld brandwonden. Aard van de maatregelen Richtlijnen voor de plaatsing van leidingen en kabels. Die moeten de kans op beschadigingen aan elektrische leidingen tot een minimum beperken. Het gaat zowel over bescherming tegen mechanische beschadigingen als bescherming tegen thermische invloeden. Bescherming van leidingen tegen te hoge stroomdoorgang. Een elektrische stroom in een geleider veroorzaakt warmte in die geleider (Joule-effect). Een te hoge stroom ontwikkelt dus te veel warmte. Dat kan de isolatie nadelig beïnvloeden en constructiedelen beschadigen. Deze warmte is ook een verlies aan energie. Bescherming van elektrische toestellen tegen overspanning. Die voorkomt beschadiging van toestellen en installaties. Vademecum van de elektriciteit 29

30 Vermogen (kw) in functie van de stroom en de spanning bij cos ϕ = 1 A 230 V P = 230 x I 3,230 V P = 230 x I x 3 3N 400 V P = 400 x I x 3 2 0,5 0,8 1,4 4 0,9 1,6 2,8 6 1,4 2,4 4,2 8 1,8 3,2 5,5 10 2,3 4,0 6,9 12 2,8 4,8 8,3 14 3,2 5,6 9,7 16 3,7 6,4 11,1 18 4,1 7,2 12,5 20 4,6 8,0 13,9 22 5,1 8,8 15,2 24 5,5 9,6 16,6 26 6,0 10,4 18,0 28 6,4 11,2 19,4 30 6,9 12,0 20,8 32 7,4 12,7 22,2 34 7,8 13,5 23,6 36 8,3 14,3 24,9 38 8,7 15,1 26,3 40 9,2 15,9 27,7 42 9,7 16,7 29, ,1 17,5 30, ,6 18,3 31, ,0 19,1 33, ,5 19,9 34, ,0 20,7 36, ,4 21,5 37, ,9 22,3 38, ,8 23,9 41,6 Stroomsterkte (in Ampère) in functie van het vermogen en de spanning bij cos ϕ = 1 kw 230 V I = P/230 3,230 V I = P/(230 x 3) 3N 400 V I = P/(400 x 3) 0,5 2,2 1,3 0,7 1 4,3 2,5 1,4 1,5 6,5 3,8 2,2 2 8,7 5,0 2,9 2,5 10,9 6,3 3,6 3 13,0 7,5 4,3 3,5 15,2 8,8 5,1 4 17,4 10,0 5,8 4,5 19,6 11,3 6,5 5 21,7 12,6 7,2 5,5 23,9 13,8 7,9 6 26,1 15,1 8,7 6,5 28,3 16,3 9,4 7 30,4 17,6 10,1 7,5 32,6 18,8 10,8 8 34,8 20,1 11,5 8,5 37,0 21,3 12,3 9 39,1 22,6 13,0 9,5 41,3 23,8 13, ,5 25,1 14,4 30 Vademecum van de elektriciteit

31 De aansluiting op het laagspanningsdistributienet De distributienetbeheerder bepaalt hoe het laagspanningsdistributienet wordt uitgevoerd en hoe een aftakking moet worden gemaakt. Hij beslist ook over het vermogen dat ter beschikking wordt gesteld. In dit deel geven we een overzicht van de mogelijkheden. Netvormen Er bestaan verschillende systemen (netvormen) voor de verbinding van verbruikers met de nettransformator. Elke netvorm vraagt om specifieke veiligheidsvoorzieningen tegen een eventuele onrechtstreekse aanraking. Die netvormen dragen elk een specifieke code die bestaat uit ten minste twee letters. Een eventuele derde en vierde letter geven de uitvoering van de nulgeleider en van de beschermingsgeleider aan. Gestandaardiseerde afkortingen Voor die codes worden gestandaardiseerde afkortingen gebruikt: T: terre (aarde) I: isolé (geïsoleerd) N: neutre (nulgeleider) S: séparé (gescheiden) C: combiné (gecombineerd of samengevoegd). Elektrisch schema TT-net Voor residentiële klanten op een laagspanningsdistributienet, wordt door de distributienetbeheerder nagenoeg altijd de TT-netconfiguratie toegepast. Het sterpunt van de voedingstransformator is direct geaard. De behuizingen (de massa s) van de elektrische belastingen zijn bij de klant zelf geaard (bij ons is dat verplicht). L1 Betekenis van de letterindicaties Eerste letter: geeft de elektrische situatie aan tussen het verdeelnet en de aarde L2 T: rechtstreekse verbinding van een punt met de aarde I: hetzij isolatie van alle actieve delen ten opzichte van de aarde, hetzij verbinding van een punt met de aarde via een hoge impedantie Tweede letter: geeft de elektrische situatie aan van de massa s van de aangesloten verbruikers (de elektrische afschermingen) ten opzichte van de aarde. T Aarding distributiepost Elektrische afscherming Belasting Aarding klant T L3 N T: rechtstreeks geaarde massa s onafhankelijk van een eventuele aarding van een punt van het verdeelnet N: massa s verbonden met de geaarde geleider van het verdeelnet (in het openbaar distributienet is het de nulgeleider die gewoonlijk wordt geaard) -- Bijkomende indicaties: S: nulgeleider en beschermingsgeleider zijn afzonderlijke geleiders C: nulgeleider en beschermingsgeleider zijn in één geleider gecombineerd (PEN-geleider). Waarom wordt het sterpunt van de secundaire van de transformator geaard? Op die manier kan een eventuele bijkomende aardingsfout relatief gemakkelijk worden opgespoord. Door dat punt met de aarde te verbinden, wordt ervoor gezorgd dat op heel het gevoede netwerk het grootste potentiaalverschil tussen een elektrisch geleidend deel en de aarde maximaal gelijk is aan de fasespanning (230V). Vademecum van de elektriciteit 31

32 Uitvoering van de aftakking Mogelijke aftakkingen op het distributienet De secundaire van de transfo van het distributienet is in ster geschakeld: 3N 230 V (lijnspanning 230 V, fasespanning 130 V). De nulgeleider wordt wel doorgegeven, maar in de tellerkast niet verbonden. De secundaire van de transfo van het distributienet is in driehoek geschakeld: 3,230 V. L1 L1 3,230V 3N 230V L2 L3 L2 L3 N Eenfasig 230 V Driefasig 3N 230V Eenfasig 230 V Driefasig 3,230V De secundaire van de transfo van het distributienet is in ster geschakeld: 3N 400 V (lijnspanning 400 V en fasespanning 230 V). L1 3N 400V L2 L3 N Eenfasig 230 V Driefasig 3N 400V 32 Vademecum van de elektriciteit

33 Keuze van de aansluitkabel Lengte aansluitkabel in functie van aansluitautomaat In onderstaande tabellen geven we de maximale toegelaten lengte van de aansluitkabel weer in meter volgens de stroomsterkte van de aansluitautomaat (A) en de sectie van de geleiders (mm²) van de aansluitkabel. De maximale spanningsval over de aansluitkabel mag 1 % van de voedingsspanning niet overschrijden. Dat geldt zowel voor afname als injectie van energie. We houden voor een driefasige aansluiting (op een LS-distributienet 3x230 V en een LS-distributienet 3N 400 V) ook rekening met een éénfasige injectie van 5 kva. Er wordt in de tabellen eveneens rekening gehouden met de opgewekte temperatuur in de meterkast. Met het gebruik van de onderstaande tabellen blijft deze temperatuur binnen de voorschriften. Voor nieuwe éénfasige aansluitingen nemen we standaard 40 A in aanmerking en voor driefasige aansluitingen 32 A. De stroomwaarden A zijn DIN-aansluitautomaten. Voor nieuwe aansluitingen zijn tot 63 A enkel deze DIN-aansluitautomaten van toepassing. 230 V Stroomsterkte EXVB 10 mm² EXVB 16 mm² EXVB 25 mm² EXVB 35 mm² EXVB 50 mm² A m m m m m Vademecum van de elektriciteit 33