1ET2 Groep 6 15/12/2012

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. 600

v.Chr.

•Het fenomeen van magnetisme en statische elektriciteit is bekend bij de oude Grieken

ca. 580

v.Chr.

•De Griekse filosoof Thales houdt zich bezig met statische elektriciteit.

ca. 230

v.Chr.

•In Bagdad (Irak), worden kruiken van klei gebruikt als een soort batterijen.

1550 •Girolamo Cardano maakt onderscheid tussen elektrische en magnetische krachten.

1746

•Benjamin Franklin doet onderzoek naar elektriciteit aan de hand van een zogenaamde elektrische buis, die hij gekregen had van een collega.

1770 •Alessandro Volta vindt de elektrofoor uit en verbetert de elektroscoop.

1800 •Alessandro Volta vindt de elektrische batterij uit.

1820 •André-Marie Ampère bewijst dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.

1821 •Michael Faraday maakt een primitieve elektromotor.

1827

•Georg Ohm toont de relatie aan tussen spanning, stroom en weerstand in een stroomkring: U=I*R.

1830

•Joseph Henry ontdekt dat je een spanning kan opwekken in een draad, wanneer je deze aan een wisselend magnetisch veld blootstelt.

1833 •Faraday stelt zijn elektrolyse-wetten op

1887 •Hertz ontdekt het foto-elektrisch effect.

1909 •Hendrik Lorentz unificeert zijn theorie van elektriciteit van elektronen.

1954 •De eerste HVDC-lijn wordt aangelegd tussen het vasteland van Zweden en Gotland.

1ET2 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.

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.

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

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.

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

Doordat de 2 metalen elk een andere uitzettingscoëfficiënt hebben zal het ene metaal minder uitzetten dan het andere, waardoor het geheel dus zal buigen.

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 Leiding beveiliging, hoofdzakelijk in woningbouw.

Leiding beveiliging, voor de controle van hoge inschakelstromen bijvoorbeeld lampen, motoren.

1ET2 Groep 6 15/12/2012

11 De Automaat

Uitschakelkarakteristiek D Inzetbereik aangepast aan sterk impuls-opwekkende

verbruikerstoestellen bijvoorbeeld transformatoren, magneetventielen, capaciteiten.

1ET2 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)