De Automaat - WordPress.com

1
De Automaat
Safety
Circuit
Diëgo Martens
Karel De Meester
Nick De Vrieze
1ET2
Groep 6
15/12/2012
2
De Automaat
Inhoud
Geschiedenis ...................................................................................................................................... 3
Belangrijke personen ..................................................................................................................... 4
Allesandro Volta ......................................................................................................................... 4
André-Marie Ampère ................................................................................................................. 4
Georg Ohm ................................................................................................................................. 4
Michael Faraday ......................................................................................................................... 4
Heinrich Rudolf Hertz ................................................................................................................. 5
Claude Pouillet ........................................................................................................................... 5
Beveiliging .......................................................................................................................................... 6
Kortsluiting ..................................................................................................................................... 6
Overbelasting ................................................................................................................................. 6
Beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting ............................................................................. 6
Werking .............................................................................................................................................. 7
Elektromagnetisch uitschakelmechanisme .................................................................................... 7
Ontstaan en doven van de vlamboog ............................................................................................ 7
Thermisch uitschakelmechanisme ................................................................................................. 8
Bimetaal ..................................................................................................................................... 8
Uitvoeringsvormen............................................................................................................................. 8
Uitschakelkarakteristieken ................................................................................................................. 9
Aandachtspunten ........................................................................................................................... 9
Uitschakelkarakteristiek A............................................................................................................ 10
Uitschakelkarakteristiek B ............................................................................................................ 10
Uitschakelkarakteristiek C ............................................................................................................ 10
Uitschakelkarakteristiek D............................................................................................................ 11
Fabrikanten ...................................................................................................................................... 12
GE PowerControls ........................................................................................................................ 12
Tegenwoordig........................................................................................................................... 12
Hager ............................................................................................................................................ 12
Legrand ......................................................................................................................................... 13
Niko .............................................................................................................................................. 13
Geschiedenis ............................................................................................................................ 13
Bronnen ............................................................................................................................................ 14
1ET2
Groep 6
15/12/2012
3
De Automaat
Geschiedenis
ca. •Het fenomeen van magnetisme en statische elektriciteit is bekend bij de oude Grieken
600
v.Chr.
ca. •De Griekse filosoof Thales houdt zich bezig met statische elektriciteit.
580
v.Chr.
ca. •In Bagdad (Irak), worden kruiken van klei gebruikt als een soort batterijen.
230
v.Chr.
1550
•Girolamo Cardano maakt onderscheid tussen elektrische en magnetische krachten.
•Benjamin Franklin doet onderzoek naar elektriciteit aan de hand van een zogenaamde
1746 elektrische buis, die hij gekregen had van een collega.
1770
1800
1820
1821
1827
•Alessandro Volta vindt de elektrofoor uit en verbetert de elektroscoop.
•Alessandro Volta vindt de elektrische batterij uit.
•André-Marie Ampère bewijst dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.
•Michael Faraday maakt een primitieve elektromotor.
•Georg Ohm toont de relatie aan tussen spanning, stroom en weerstand in een
stroomkring: U=I*R.
•Joseph Henry ontdekt dat je een spanning kan opwekken in een draad, wanneer je deze
1830 aan een wisselend magnetisch veld blootstelt.
1833
1887
1909
1954
1ET2
•Faraday stelt zijn elektrolyse-wetten op
•Hertz ontdekt het foto-elektrisch effect.
•Hendrik Lorentz unificeert zijn theorie van elektriciteit van elektronen.
•De eerste HVDC-lijn wordt aangelegd tussen het vasteland van Zweden en Gotland.
Groep 6
15/12/2012
4
De Automaat
Belangrijke personen
Allesandro Volta
Graaf Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta(Como, 18 februari
1745 – Camnago (bij Como), 5 maart 1827) was een Italiaanse
natuurkundige die bekend is geworden door zijn ontdekking van de
elektrische batterij ofwel de voltaïsche cel (Zuilvan Volta)
André-Marie Ampère
André-Marie Ampère (Poleymieux-au-Mont-d’Or, 22 januari 1775 –
Marseille, 10 juni 1836) was een Frans natuur- en wiskundige die
algemeen wordt beschouwd als een van de ontdekkers van het
elektromagnetisme.
Georg Ohm
Georg Simon Ohm (Erlangen, 16 maart 1787 – München, 6 juli 1854)
was een Duits wis-ennatuurkundige. Hij is bekend geworden door de
naar hem genoemde Wet van Ohm waarin de relatie tussen
elektrische spanning, elektrische stroom en weerstand wordt
uitgedrukt. Tevens is de eenheid van de elektrische weerstand – de
Ohm - naar hem genoemd.
Michael Faraday
Michael Faraday, FRS (Newington Butts bij Londen, 22 september
1791 – bij HamptonCourt Palace, 25 augustus 1867) was een Brits
boekbinder en natuur- en scheikundige. De natuurkundige Sir William
Bragg, winnaar van de Nobelprijs in 1915, kenmerkte Faraday als
volgt: “Prometheus heeft, zegt men, ons mensen het vuur
geschonken; aan Faraday danken wij de elektriciteit”.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
5
De Automaat
Heinrich Rudolf Hertz
Heinrich Rudolf Hertz (Hamburg, 22 februari 1857 – Bonn, 1
januari 1894) was eenDuitsnatuurkundige die vooral bekend
werd vanwege de ontdekking van radiogolven. Naar he m is
de SI-eenheid van frequentie, de hertz, genoemd.
Claude Pouillet
Claude Pouillet (Cusance, 16 februari 1791 – Parijs, 14 juni
1868) was een Frans natuurkundige die in 1834 de wet van
Ohm bevestigde. Hij steunde het werk van Georg Ohm, die
aantoonde dat er een directe relatie bestond tussen
elektrische spanning en stroom. Hiervoor ontwikkelde hij
de sinus- en tangentenboussole, voorlopers van de
galvanometer. Op basis van zijn werk is de wet van Pouillet
naar hem vernoemd.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
6
De Automaat
Beveiliging
Kortsluiting
Kortsluiting is de aanwezigheid van een weerstandloze verbinding tussen twee verschillende
elektrische potentialen. Stroomdraden zijn over het algemeen geïsoleerd door een kunststof
mantel van bijvoorbeeld pvc. Bij direct contact zal er een grote stroom lopen, maar het contact
kan ook lopen via een vochtig materiaal. In dat laatste geval zal er geen grote stroom lopen, maar
er ontstaat wel warmteontwikkeling die brand tot gevolg kan hebben.
Overbelasting
Overbelasting is te wijten aan een lichte maar langdurige overstroom. Meestal wordt het
veroorzaakt doordat er teveel of te krachtige toestellen werden aangesloten op het stroomnet.
Op elk elektrisch toestel wordt het vermogen aangegeven uitgedrukt in watt of kilowatt (W of
kW). Het vermogen komt overeen met de geldende spanning (V), vermenigvuldigd met de
stroomsterkte (A). Elk elektrisch toestel wordt met het net verbonden door middel van een
geleider die de geschikte doorsnede moet hebben. De diameter van de elektrische stroomdraad
bepaalt de hoeveelheid stroom die kan doorgelaten worden. Als de stroomsterkte te groot is voor
de geleider waarop het toestel is aangesloten, m.a.w. als de geleidingskabel teveel weerstand
biedt, treedt er oververhitting op. Hierdoor kunnen toestel en kabel zwaar beschadigd worden en
kan er brand ontstaan. Ook wanneer er teveel apparaten op een zelfde contactdoos worden
aangesloten, kan er een overbelasting optreden.
Beveiliging tegen overbelasting en kortsluiting
Om ongelukken te voorkomen, worden er in elk gebouw zekeringen en automatische
stroomonderbrekers voorzien. Wanneer de stroomdoorgang zo groot wordt dat er kortsluiting of
overbelasting kan optreden, begeeft de zekering het als eerste. Een zekering smelt wanneer er
gedurende een bepaalde periode de normale stroomsterkte overschreden wordt. Er zijn zowel
lichte als zwaardere zekeringen op de markt. De stroomsterkte waarvoor de zekering geschikt is,
noemt men de nominale waarde. Daarom is het van groot belang dat je nooit zelf een
doorgebrande smeltzekering repareert met koperdraadjes vermits de nominale waarde dan niet
meer aangepast is. Vervang smeltzekeringen dus meteen. Momenteel worden er steeds vaker
automatische zekeringen gebruikt. Voordeel hiervan is dat ze na een stroomonderbreking gewoon
terug kunnen ingeschakeld worden.
De werking van de automatische zekering is dubbel: het beschermt enerzijds tegen overbelasting
door het inbouwen van een thermisch element en anderzijds tegen kortsluiting door de
aanwezigheid van een magnetisch element.
Het elektriciteitsnet van een gebouw wordt onderverdeeld in groepen. Dat verhindert dat bij
overbelasting of kortsluiting het hele gebouw zonder stroom komt te zitten.
Het voltage van elektrische stroom voor huishoudelijk gebruik is constant: 220 Volt. Het
vermogen kan echter sterk wisselen. Terwijl een gewone lamp maar zo'n 60 W nodig heeft, kan
een vaatwasmachine meer dan 2000W vergen. Een normale zekering van 10 A kan slechts 2200W
(of 10x 220) aan. Als een groep zwaarder belast wordt, moet de zekering aangepast worden. Met
contactdozen en dominostekkers kan men het aantal toestellen aangesloten op het net
theoretisch gezien eindeloos blijven uitbreiden. In de praktijk kan je dit echter maar beter
vermijden. Het verhoogt immers het gevaar op overbelasting en oververhitting aanzienlijk.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
7
De Automaat
Werking
Elektromagnetisch uitschakelmechanisme
De overstroombeveiliging van een installatieautomaat is een
samenspel van twee in serie (achter elkaar) geschakelde
elementen:
Deze 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).
Ontstaan en doven van de vlamboog
Als de contacten van en automatische schakelaar van elkaar
worden gescheiden dan blijft de stroom verder doorvloeien
over een dunne brug, gevormd door een lichtboog. Door de
toenemende stroomdichtheid verwarmt het
contactmateriaal dusdanig dat het eerst begint te smelten
en daarna verdampt. Verwijdert men de contacten verder
uit elkaar, dan gaat de lichtboog in dezelfde mate verlengen
zonder te doven.
1. Bedieningshefboom, opent en
sluit de contacten
2. Schakelmechanisme
3. Schakelcontacten
4. Aansluitingen
5. Bimetaal
6. De ijkschroef om de
schakelstroom precies in te
stellen na de fabricage
7. Spoeltje
8. Vlamboogdover
De door de lichtboog ontwikkelde warmte wordt
overgedragen aan de omgevende lucht, die opstijgt en de
boog meetrekt. Men geeft aan de contacten een dusdanige vorm dat door de opwaartse
beweging van de boog, deze langer wordt, waardoor de kans tot uitdoven vergroot.
De opwaartse beweging van de boog wordt ook verwekt door de werking van de magnetische
velden rondom de contacten en het magnetische veld van de boog. Die velden zijn op de figuur 6
op de gekende wijze aangegeven met een omcirkelde punt en een omcirkeld kruis, respectievelijk
de voor-en de achterkant voorstellend van een pijl in de
richting van het magnetische veld.
Onder de boog werken de magnetische velden in dezelfde zin
en verwekken krachten die de boog van zijn contacten
wegdrijven. Men noemt dit de dynamische
lichtboogbeglazing. Deze blaaswerking kan nog versterkt
worden door het inbouwen van een blaasspoel. De spoel
wordt dusdanig geplaatst dat haar magnetisch veld in
dezelfde richting en zin werkt als dat van de lichtboog. Door
middel van aangepast materiaal geeft men aan de blaasspoel
een zo groot mogelijke efficiëntie.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
8
De Automaat
De boog waarrond een magnetisch veld bestaat zoekt een goede magnetische geleider en vindt
die in de vonkenkamer. De boog trekt zichzelf in de vonkenkamer. In de vonkenkamer delen we
de boogspanning door het aantal ruimten, terwijl de vonkenplaten zelf ook een gedeelte van de
boogwarmte opslorpen. De elektromagnetische blaaswerking heeft het voordeel dat bij
kortsluiting de blaaskracht proportioneel toeneemt met de stroom en de boog snel in de
vonkenkamer gedreven wordt.
Thermisch uitschakelmechanisme
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.
Bimetaal
Een bimetaal bestaat doorgaans uit een strip
van twee verschillende metalen die zeer vast
met elkaar verbonden zijn.
Doordat de 2 metalen elk een andere
uitzettingscoëfficiënt hebben zal het ene metaal
minder uitzetten dan het andere, waardoor het
geheel dus zal buigen.
De betekenis waarin de term het meest gebruikt wordt, is in metalen met verschillende
uitzettingscoëfficiënten, om thermostaten en thermometers te maken. Er zijn echter ook heel
andere toepassingen van bimetaal, zo bestaan er cirkelzagen met bimetalen zaagbladen, om
bijvoorbeeld veerkrachtigheid met slijtvastheid te combineren.
Uitvoeringsvormen
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
1ET2
Groep 6
15/12/2012
9
De Automaat
Uitschakelkarakteristieken
Aandachtspunten
Nominale stroom
Dit is de toegekende stroom, de normale stroom, in ampère, waarvoor de automaat
geconstrueerd is. Die stroom staat op de automaat vermeldt (bv. 16 of 20 A). Deze stroom mag
onafhankelijk van de tijd vloeien zonder da de automaat uitschakeld.
Toegelaten spanning
Deze spanning zal 230 V of 400 V bedragen
Uitschakeltijd Tu
Dit is de tijd die nodig is om een uitschakeling te gevolge van overbelasting of kortsluiting te
veroorzaken.
Conventionele niet-uitschakelstroom Int
Dit is de maximum stroom die de automaat of smeltveiligheid mag doorlaten gedurende één uur.
Bij automaten wordt deze stroom de thermische uitschakeldrempel genoemd. Deze stroom komt
bij oudere types van automaten overeen met het kalibernummer. Vroeger werd namelijk niet de
nominale stroomwaarde maar wel het kalibernummer gedrukt op de automaat. Bv automaat n°
17 = nominale stroom = 16A; Int = 17A.
Kortsluitvermogen Icn
Hoewel de term kortsluitvermogen gebruikt wordt, gaat het hier om een stroom uitgedrukt in
Ampère, bv 3000A. Dit betekent dat een automaat met Icn 3000A effectief een kortsluitstroom
van 3000A minstens één keer veilig moet kunnen onderbreken.
De grootte van de kortsluitstroom hangt af van:





Vermogen van de stroombron
Stroomcapaciteit van de stroombron
Doorsnede van de geleiders
Lengte van de geleiders tussen stroombron en kortsluiting
Resistiviteitscoëfficiënt van de geleiders r
Onderbrekingsvermogen
Is een beperkte kortsluitstroom met een waarde vastgelegd door de norm die een percentage is
van Icn en hierbij moet voldoen aan en test (zie NBN C61-898).
Een automaat moet bijgevolg een kortsluitstroom Ics verscheidene malen opnieuw kunnen
onderbreken en daarna opnieuw kunnen gebruikt worden.
Afschakelvermogen
Dit toont het vermogen weer dat op een veilige manier kan onderbroken worden bv 10kW
afschakelvermogen voor ohmse belastingen (gloeilampen, verwarmingselementen,..).
Opgelet: het gaat hier niet om het vermogen bij kortsluiting maar wel bij normale werking.
Selectiviteit
Dit is de gevoeligheid van uitschakelen. Schakelen we bv twee automaten in serie, waarvan de
ene dient als hoofdschakelaar van de gehele installatie, terwijl de andere dient om een bepaalde
kring te beveiligen, moet de andere bij kortsluiting eerst uitschakelen.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
10
De Automaat
Uitschakelkarakteristiek A


Voor begrensde halfgeleider beveiliging
Beveiliging van meetcircuits met converters
Uitschakelkarakteristiek B
 Beveiliging van stroomcircuits met grote leidinglengten en
met eis tot afschakelen in 0,4 s volgens DIN VDE 0100 deel 410
Uitschakelkarakteristiek C


1ET2
Leiding beveiliging, hoofdzakelijk in woningbouw.
Leiding beveiliging, voor de controle van hoge
inschakelstromen bijvoorbeeld lampen, motoren.
Groep 6
15/12/2012
11
De Automaat
Uitschakelkarakteristiek D

1ET2
Inzetbereik aangepast aan sterk impuls-opwekkende
verbruikerstoestellen bijvoorbeeld transformatoren,
magneetventielen, capaciteiten.
Groep 6
15/12/2012
12
De Automaat
Fabrikanten
GE PowerControls
General Electric Company (GE) is een multinationaal en mondiaal opererend technologie,
elektronica en dienstenconcern. GE is tevens het grootste conglomeraat ter wereld met een
marktkapitalisatie van $ 350,64 miljard en het op twee na grootste bedrijf ter wereld (na JP
Morgan Chase en HSBC Holdings). Het hoofdkantoor is gevestigd in Fairfield, Connecticut in de
Verenigde Staten.
Tegenwoordig
General Electric is een van de marktleiders in de elektronicamarkt en is daarnaast actief op het
gebied van financiële dienstverlening, kunststoffen, televisie en film, vliegtuigen, medicijnen,
windenergie, elektriciteitscentrales en transport. Tevens verkoopt het Franse multimediaconcern
Thomson consumentenelektronica in Noord-Amerika onder de merknaam General Electric
Consumer Electronics, in samenwerking met GE.
In 2004 werkten er meer dan 320.000 mensen bij het concern wereldwijd. Rond 2003 herwon
General Electric de positie als concern met de hoogste marktwaarde ter wereld en op 20
september 2005 bedroeg de marktwaarde $362,02 miljard. Eind 2004 en begin 2005 werd het
bedrijf in marktwaarde van de troon gestoten door het grootste olieconcern ter wereld
ExxonMobil (in Nederland bekend onder de oude naam van Exxon, Esso), maar sinds 28 maart
2005 is GE weer het bedrijf met de hoogste marktwaarde ter wereld. In 2004 behaalde het
concern tevens de op twee na hoogste winst van alle bedrijven ter wereld.
Volgens GE bestaat het concern uit een collectie van verschillende bedrijven of bedrijfsunits, die
elk afzonderlijk op de Fortune 500-lijst genoteerd zouden zijn als ze als aparte bedrijven werden
gezien.
Het bedrijf moet niet verward worden met het Britse technologieconcern The General Electric
Company plc, dat in 1999 zijn naam veranderde in Marconi Corporation.
Hager
Door de jaren heen werd hun aanbod voor residentiële en tertiaire gebouwen aanzienlijk
verruimd. Inderdaad, de specialist tehalit verrijkt het mer Hager. Resultaat : een versterkt merk en
een uniek bevoorradingsproces voor hun klanten.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
13
De Automaat
Legrand
Legrand is een Franse industriële groep historisch gevestigd in Limoges in de regio Limousin en
een wereldleider in producten en systemen voor elektrische installaties en informatienetwerken.
In 2011, Legrand is ’s werelds nummer 1 voor schakelaars en stopcontacten met 20% van de
mondiale markt en ’s werelds nummer 1 op de kabel management (15% van de mondiale markt),
het genereren van 75% van haar omzet op internationaal niveau. Het bedrijf is marktleider in ten
minste een van de belangrijkste gebieden van het bedrijfsleven in 27 landen. Nr. 2 in India op de
schakelaars en stopcontacten sales en nr. 1 in MCB & DB
De groep is ook de ontwikkeling van haar gamma rond duurzame ontwikkeling en
energiebesparing met een bescherming bereik voor fotovoltaïsche installaties en een lichtregeling
bereik.
Niko
De Niko Group is een Belgisch bedrijf dat zich onder meer bezighoudt met de fabricage van
schakelmateriaal en stopcontacten.
Het bedrijf is gevestigd in de stad Sint-Niklaas en is Belgisch marktleider op het vlak van
schakelaars en stopcontacten. Niko kent drie bedrijfsonderdelen: Niko, Niko Projects en Fifthplay.
Geschiedenis
Het bedrijf werd opgericht in 1919 door de broers Alphonse en Werner De Backer. De naam komt
van Sint-Niklaas (Sint-Niko-Laas). Na het starten vanuit de productie van fietskettingen, begon het
duo later met de productie van elektrische schakelaars, eerst in porselein, later in de vorm van
bakeliet. Het bedrijf is sindsdien uitgegroeid tot een bekende fabriek, die materialen verkoopt via
verkoopkantoren over de gehele wereld. In verband met de internationale standaardisatie ligt de
nadruk echter op de Europese markt. Het bedrijf brak in 1965 internationaal door met de
introductie van een luxe schakelaar onder de typenaam Niko Inter 70.
In 1972 verhuisde het bedrijf van het centrum van Sint-Niklaas naar een bedrijfsterrein, het
Industrial Park West. In 1992 nam het bedrijf de transformatorfabriek EREA in Wijnegem over en
drie jaar later werd Intensia, een bedrijf dat gespecialiseerd is in de zorgregistratiesystemen
gekocht. In 2007 werd de afdeling Fifthplay opgericht die softwareplatforms ontwikkelt. Ook werd
in dat jaar het bedrijf IRS, dat high-end automatiseringsprojecten voor appartementen
produceert, overgenomen en een jaar later het Deense bedrijf Servodan dat sensoren en
lichtregelingen produceert.
1ET2
Groep 6
15/12/2012
14
De Automaat
Bronnen
www.wikipedia.org
www.google.be
Cursus Elektriciteit
Cursus Installatietechnieken
www.safetycircuit.wordpress.com (of scan de Qr-code onderaan het voorblad met je smartphone)
1ET2
Groep 6
15/12/2012