Zekeringen begrijpen: types, waarden en veilige installatie

Terwijl de ampaciteitswaarde van een geleider doorgaans een ontwerplimiet is die nooit overschreden mag worden, zijn zekeringen een uitzondering. In deze apparaten is het ontwerp juist om de nominale stroom te overschrijden en het circuit dan veilig te onderbreken.

Wat is een zekering?

Een zekering is een elektrisch veiligheidsapparaat dat een geleidende strip bevat die ontworpen is om te smelten en te openen wanneer de stroom de nominale waarde overschrijdt. Omdat een zekering in serie is aangesloten met het apparaat dat het beschermt, wordt het gehele circuit geopend en stopt de stroom naar de beschermde componenten zodra het uittrekt. In een parallel circuit beïnvloedt een zekering in één tak de andere takken niet.

Om gevaarlijke boogvorming te voorkomen wanneer het zekeringselement verbrandt, is de strip normaal in een beschermende huls ingepakt. In autozekeringen is de huls transparant zodat het element visueel geïnspecteerd kan worden. Woningbedrading gebruikte vaak in te draaien glazen zekeringen met een dun metaalfoil-kern. De volgende foto toont beide types:

Cartridge-zekeringen zijn gebruikelijk in auto- en industriële toepassingen wanneer een niet-glazen huls vereist is. Omdat zekeringen ontworpen zijn om open te vallen, worden ze normaal in een houder geïnstalleerd in plaats van direct gesoldeerd of gebout aan de geleiders. De volgende afbeelding toont glazen cartridge-zekeringen in een multi-zekering houder:

Veerklippen houden de zekering vast, terwijl de basis van de houder een goede elektrische isolator is. Een ander houdertype wordt vaak in bedieningspanelen gebruikt waar alle contactpunten verborgen zitten achter een isolerende behuizing:

De moderne werkpaard voor hoogstroom overstroombescherming is de stroomonderbreker.

Wat is een stroomonderbreker?

Stroomonderbrekers zijn schakelaars die automatisch openen wanneer een overstroomtoestand wordt gedetecteerd. Woning- en lichte industriële onderbrekers zijn thermisch bediend: een bimetallische strip buigt op door hitte, en activeert de onderbreker zodra de strip voldoende heeft bewogen. Grotere onderbrekers gebruiken magnetische krachten of externe beschermingsrelais om de afschakeling te initiëren.

In tegenstelling tot zekeringen, vernietigen stroomonderbrekers zich niet zelf; ze openen simpelweg en kunnen gereset worden door een hefboom te bewegen. Daarom worden ze vaker permanent in circuits aangesloten. De volgende afbeelding toont een kleine woningonderbreker:

Sommige voertuigen gebruiken goedkope smeltverbindingen voor batterijlaadcircuits. Dit zijn simpele rubber-geïsoleerde draden die smelten bij overstroom. Zulke apparaten worden niet in industriële of woning-energiesystemen gebruikt vanwege de hogere spanningen en stromen.

Het schematische symbool voor een zekering is een S-vormige kromme:

Zekeringwaarden

Zekeringen worden primair in ampères gewaardeerd. Het ontwerp zorgt ervoor dat de zekeringsdraad zelf verwaarloosbare weerstand toevoegt, wat bereikt wordt door de draad zo kort praktisch mogelijk te houden. De stroom waarbij een zekering smelt, wordt bepaald door het materiaal en de gauge, niet door de lengte.

Echter, na het uittrekken van een zekering zijn de twee uiteinden van de gesmolten draad gescheiden door een luchtspeling. Als de speling te klein is in een hoogspanningscircuit, kan een vonk de speling overbruggen en het circuit herstellen. Daardoor dragen zekeringen ook een spanningswaarde die de maximale spanning aangeeft die de speling veilig kan weerstaan.

Sommige grote industriële zekeringen hebben vervangbare draadelementen om kosten te verlagen. De cartridge is ondoorzichtig en herbruikbaar, het element beschermend tegen de omgeving.

Er zit meer nuance in een zekering's stroomwaarde. Een 30-ampère zekering treedt niet noodzakelijk direct op als 35 ampères vloeien; het kan werken in een snelle- of trage-uittrek modus, afhankelijk van het ontwerp. Trage-zekeringen zijn essentieel voor toepassingen met hoge instroomstromen, zoals elektrisch motoren, waar een korte piekstroom van tot tien keer de werkstroom normaal is bij opstart.

Omgekeerd, openen halfgeleider-zekeringen extreem snel om gevoelige elektronische componenten te beschermen tegen transiente overstromen.

Bij het installeren van een zekering, plaats deze aan de "fase" (ongeaarde) kant van een geaarde systeem. Dit zorgt ervoor dat de belasting volledig spanningvrij is wanneer de zekering uittrekt. De volgende twee diagrammen illustreren het verschil:

Beide circuits onderbreken de belasting, maar het eerste ontwerp elimineert het risico op gevaarlijke spanning aan de neutrale kant. Hetzelfde plaatsingsprincipe geldt voor stroomonderbrekers.

Overstroombeschermingsapparaten zijn niet bedoeld om tegen schokken te beschermen; ze zijn ontworpen om geleideroververhitting en de resulterende brandgevaren te voorkomen. Aardlekapparaten zijn de juiste oplossing voor het detecteren van persoon-contact condities.

SAMENVATTING:

• Een zekering is een dunne geleider die smelt om een circuit te breken wanneer de stroom de nominale waarde overschrijdt.
• Een stroomonderbreker is een schakelaar die automatisch opent bij overstroom, met thermische, magnetische of relais-afschakelmechanismen.
• Zekeringen worden gewaardeerd op maximale stroom en de spanning die de speling veilig kan weerstaan na openen.
• Snelle, trage en medium-uittrek zekeringen zijn beschikbaar voor dezelfde stroomwaarde, zodat ingenieurs het zekeringsgedrag kunnen afstemmen op de toepassing.
• Een zekering installeren op de ongeaarde geleider in een geaarde systeem houdt de belasting veilig nadat de zekering uittrekt.

GERELATEERDE WERKBLADEN:

• Overstroombescherming Werkblad