Installatieautomaat
Doorsnede van een installatieautomaat
1. bedieningshefboom, opent en sluit de contacten.
2. schakelmechanisme
3. schakelcontacten
4. aansluitingen
5. bimetaal
6. ijkschroef - om de schakelstroom precies in te stellen na fabricage
7. spoeltje
8. vlamboogdover
Een installatieautomaat, ook wel maximumschakelaar, zekeringautomaat of kortweg automaat genoemd, beschermt de bedrading van elektrische installaties tegen schade door te hoge elektrische stromen.
De automaat onderbreekt het elektrische circuit als door kortsluiting of overbelasting een te hoge stroomsterkte in een groep of installatie ontstaat. Bij een plotselinge hoge stroomstoot (kortsluiting) geschiedt het uitschakelen nagenoeg zonder tijdsverloop door een elektromagneet. Bij overbelasting vindt uitschakeling plaats door middel van een bimetaal.
Installatieautomaten vervangen de klassieke porseleinen smeltpatronen en bijbehorende dubbelpologe groep schakelaar. Bij moderne huisinstallaties zijn installatieautomaten evenals aardlekautomaten, naast aardlekschakelaars, het hoofdbestanddeel van de verdeelkast (groepenkast).
Bij het gebruik van een automaat kan de groepenschakelaar vervallen, omdat de automaat hiervoor te gebruiken is. Deze dient dan tweepolig (L + N) te zijn.
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 plotseling 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, dit komt omdat het enige tijd duurt alvorens het bimetaal zo warm wordt dat het gaat kromtrekken, hierdoor ontstaat een vertraging in de uitschakeling.
De overstroombeveiliging beveiligt de installatie enkel tegen kortsluiting en overbelasting maar niet tegen verliesstromen (aardfouten), als hiervan de stroomsterkte niet groter dan de waarde van de beveiliging. Om de gebruikers te beschermen tegen elektrocutie, en om te voorkomen dat bij een slechte aarding door een aardfout de aarding spanning gaat voeren, moet de installatie voorzien zijn van aardlekschakelaars. Tegenwoordig worden steeds vaker aardlekautomaten toegepast; een combinatie van een aardlekschakelaar en een installatieautomaat in een behuizing. De allereerste aardlekautomaten waren beschikbaar in 1985, deze waren van Holec en werden in de volksmond ook wel een Alomaat of Alamat genoemd. Het voordeel van aardlekautomaten is dat alleen de groep met de storing wordt uitgeschakeld en niet meerdere groepen.
De curve
Om ervoor te zorgen dat de automaten bij diverse specifieke omstandigheden niet te laat of onnodig aanspreken zijn deze verkrijgbaar met verschillende uitschakelkarakteristieken. Voor verlichting en verwarmingstoestellen, die een lage inschakelstroom hebben, gebruikt men een B-karakteristiek. Dit is de meest toegepaste automaat bij huisinstallaties. Automaten met een C-karakteristiek worden gebruikt bij wat grotere (in)schakelstromen zoals motoren. Automaten met een D-karakteristiek worden bijvoorbeeld voor transformatoren gebruikt. Voor industriële toepassingen zijn er nog andere karakteristieken, speciaal voor de beveiliging van bijvoorbeeld installaties met halfgeleiders. Ook moet er afhankelijk van het gebruikte karakteristiek van de automaat rekening gehouden worden met de hoogte van de circuitweerstand zodat deze tijdig aanspreekt.
Rood: curve B, blauw: curve C
De ligging van de magnetische drempel bepaalt de 'curve' van de automaat. De elektrische kring moet zo berekend zijn dat de kleinste kortsluitstroom de automaat magnetisch doet uitschakelen. Dit is belangrijk voor het beveiligen van lange kabels met een kleine doorsnede (mm2). Indien de kortsluitstroom te klein is, moet ofwel een lagere magnetische drempel genomen worden ofwel een kabel met grotere doorsnede (mm2).
- Curve B: lage magnetische drempel ca. 3 à 5 × In
- Curve C: normale magnetische drempel ca. 5 à 10 × In
- Curve D: hoge magnetische drempel ca. 10 à 20 × In
Uitschakelingstijden bij automaten
De karakteristiek van modulaire automaat bestaat uit twee belangrijke gebieden:
- het thermisch gedeelte waarbij het schakelcommando afkomstig is van het bimetaal met schakeltijden van minimaal 0,1 s beveiligt overbelasting. Bij een stroom van 1,5 × In moet de automaat binnen het uur afschakelen.
- het magnetische gedeelte waarbij het schakelcommando afkomstig is van de elektromagneet met schakeltijden van maximaal 0,1 s beveiligt tegen kortsluiting.
Vanaf welke stroomsterkte een automaat magnetisch reageert hangt af van het type karakteristiek
B-karakteristiek
- thermisch tot 3 × In (In = nominale stroom)
- zeker magnetisch vanaf 5 × In
- bij kleine start- of inschakelstromen, zoals elektrische verwarming, boilers, elektrische fornuizen
C-karakteristiek
- thermisch tot 5 × In
- zeker magnetisch vanaf 10 × In
- bij middelgrote start- of inschakelstromen, zoals verlichting (gloeilampen, halogeen, tl), wasmachine, stofzuiger, ijskast en diepvries, toepassingen van de B-karakteristiek
D-karakteristiek
- thermisch tot 10 × In
- zeker magnetisch vanaf 20 × In
- bij grote start- of inschakelstromen, zoals netspanningsstabilatoren, lasposten, motoren van werktuigmachines
Montage
Installatieautomaten worden op een DIN-rail gezet.
In algemene groepen worden B16 L+N automaten gebruikt.
Als je elektisch kook wordt er een kookgroep- (2P+2N) of krachtgroep-automaat (3P+N) gebruikt.
Voor krachtgroepen worden 3- (3 × P) of 4 polige (3P+N) automaten gebruikt.
Groepen per aardlek
Per aardlek mogen maximaal 4 groepen geplaatst worden. Een 2P+2N kookgroep telt voor twee.
Indeling
Voor iedere groep die een gebruiker van 2000 VA of meer voedt dient achter een eigen automaat te zitten.
Bij drie fase deze verdelen over de fases. Denk aan wasmachine en wasdroger.
Aardlekautomaat
Een aardlekautomaat (ook wel afgekort tot alamat) beveiligt een elektrische installatie tegen zowel een te hoge lekstroom (waarbij een foutstroom naar aarde wegvloeit), als tegen overstroom ten gevolge van overbelasting of kortsluiting. Aardlekautomaten zijn in feite een combinatie van een installatieautomaat en een aardlekschakelaar in een compacte behuizing.
Voordeel van een aardlekautomaat is dat bij een te hoge lekstroom alleen de groep waarin de storing zit spanningsloos wordt (een afzonderlijke aardlekschakelaar bedient vaak meerdere groepen). Bovendien is direct zichtbaar in welke groep de storing zit.
Nadelen zijn onder meer, dat het minder gemakkelijk is vast te stellen wat de oorzaak van de storing is, lekstroom of overstroom, ook kan een storing in sommige gevallen langer onopgemerkt blijven.
Kookgroep
Voor een elektrische kookplaat is 2 × 16 A voldoende. We kunnen dan gebruik make van een een fase aansluiting. De automaat hiervoor zijn twee gekoppelde een fase groepen.
Nadeel is wel dat de kookplaat niet het maximale kan leveren. Drie fasen is de voorkeur.
Kracht groep
Vroeger werden kracht groepen met drie smeltveiligheden beveiligd, een voor iedere fase. Het nadeel van deze methode is dat als een fase wegvalt en de motor een belasting is dit voor problemen met het opstarten veroorzaakt en tijdens bedrijf dat de motor onregelmatig loopt met kans op schade.
Bij het gebruik van de vier-polige automaat wordt alle spanning en de nul afgeschakeld. Bij 3 fase groepen die geen nul gebruiken kan ook een 3 polige automaat gebruikt worden.