Elektrische stroomonderbreker: classificatie, keuze en kabeldoorsneden

Inleiding: De nieuwe uitdagingen van elektrische beveiliging in 2026De explosieve groei van fotovoltaïsche installaties in woningen en commerciële gebouwen, in combinatie met de massale integratie van batterijopslagsystemen (BESS) en hybride omvormers, verandert de vereisten voor elektrische beveiliging radicaal. De stroomonderbreker is niet langer een eenvoudige moderne zekering: het wordt een strategisch veiligheidselement dat is gestandaardiseerd volgens IEC 60898-1 (huishoudelijk) en IEC 60947-2 (industrieel), in een context waar kortsluitstromen meerdere kA kunnen bereiken en waar gelijkstroom (DC) specifieke fysieke beperkingen oplegt.Deze uitgebreide gids is bedoeld voor installateurs, ontwerpbureaus en geïnformeerde particulieren die een diepgaand inzicht willen krijgen in de dimensionering, keuze en limieten van vermogensautomaten in AC- (wisselstroom) en DC- (gelijkstroom) installaties, in overeenstemming met de Franse (NF C 15-100) en Belgische (RGIE) normen. We zullen ook de technologische perspectieven van 2026 integreren: intelligente stroomonderbrekers, AFDD (Arc Fault Detection Device), solid state stroomonderbrekers (SSCB) en predictief onderhoud.Fundamenteel principe: een vermogensautomaat beschermt niet alleen tegen overbelasting; hij moet in staat zijn om de maximale kortsluitstroom op elk punt in de installatie af te sluiten en tegelijkertijd selectiviteit garanderen om de continuïteit van de dienstverlening te handhaven.1. Wat is een vermogensschakelaar? Functie en interne architectuur1.1 Definitie en rolEen stroomonderbreker is een modulair beveiligingsapparaat dat een elektrisch circuit automatisch kan onderbreken in geval van overstroom (overbelasting of kortsluiting). In tegenstelling tot een zekering, die telkens wordt vernietigd wanneer hij wordt geactiveerd, kan een stroomonderbreker handmatig worden gereset en opnieuw worden gebruikt.De stroomonderbreker beschermt twee kritieke elementenElektrische kabels: voorkomt oververhitting die tot brand kan leiden. Aangesloten apparatuur: beperkt de mechanische en thermische spanning op apparaten (omvormers, motoren, transformatoren).⚠️ Waarschuwing: Een conventionele stroomonderbreker beschermt NIET tegen :Stroomlekken naar aarde (indirect contact) → vereist een 30 mA differentiaalvermogenschakelaarVoorbijgaande overspanningen (bliksem, schakelen) → bliksemafleider vereistLangdurige onderspanning → vereist een spanningsbewakingsrelaisLage stroom seriebogen (losse verbinding) → vereist een AFDD1.2 Interne architectuur : Het dubbele thermische + magnetische mechanismeEen thermisch-magnetische vermogenschakelaar combineert twee complementaire beschermingsmechanismen die op verschillende tijdschalen werken:1. 1. Thermische beveiliging (bimetalen strip):Een bimetalen strip van twee metalen met verschillende uitzettingscoëfficiënten (vaak ijzer-nikkel en messing) vervormt geleidelijk onder invloed van de warmte die vrijkomt bij een overbelastingsstroom (I = 1,1 tot 1,5 ×In). Deze vervorming heeft een thermische inertie die die van de koperkabel die ze beschermt nabootst.Volgens IEC 60898-1 mag de stroomonderbreker niet afgaan vóór 1 uur bij 1,13 ×In, maar moet hij afgaan binnen 1 uur bij 1,45 ×In. Deze tolerantiezone maakt het mogelijk om normale belastingsvariaties op te vangen zonder hinderlijk uitschakelen. Uitschakeltijd: van enkele seconden tot enkele minuten, afhankelijk van de stroom.2. Magnetische beveiliging (spoel/solenoïde) :Een spoel genereert een intens magnetisch veld in geval van kortsluiting (I ≥ 3 tot 20 ×In, afhankelijk van de curve). Het veld activeert een bewegende ferromagnetische kern die onmiddellijk het uitschakelmechanisme raakt. Uitschakeltijd: < 10 ms (ruim voordat de adiabatische verwarming I²t de geleiders doet smelten).1.3 De thermodynamica van de vlamboog: waarom AC en DC twee verschillende werelden zijnWanneer een circuit onder belasting wordt geopend, gaan de contacten van de vermogensschakelaar uit elkaar. Het contactoppervlak neemt af, waardoor de stroomdichtheid toeneemt totdat het metaal plaatselijk smelt. Er wordt een geleidend plasma gevormd: devlamboog, waarvan de kerntemperatuur 10.000 tot 20.000°C bereikt. Deze boog zorgt ervoor dat de stroom door de geïoniseerde lucht blijft stromen.ParamètreCourant Alternatif (AC)Courant Continu (DC)Passage par zéro2 fois par période (10 ms à 50 Hz)Aucun – arc stable et continuExtinction naturelleRégénération diélectrique à chaque zéroImpossible sans action mécaniqueTechnique de coupureExploitation du passage à zéroSoufflage magnétique + splitter platesTension d'arc requiseModérée (quelques dizaines de V)Élevée (doit dépasser tension source)Énergie I²tStandard2-3× supérieure (danger accru)Kritisch gevolg: In DC gebruiken stroomonderbrekers magnetische breekkamers (Lorentz-kracht) om de vlamboog uit te rekken naar vlakke splijters (splijtvinnen) die de vlamboog in meerdere bogen van cumulatieve spanning snijden, tot hij gedwongen uitdooft. De vlamboog die zich vormt, wordt gedoofd dankzij deze metalen platen die de vlamboog splitsen, afkoelen en de-ioniseren.⚠️ Levensgevaarlijk: Een AC stroomonderbreker die zonder certificering in DC wordt toegepast, kan de vlamboog voor onbepaalde tijd in stand houden en brand veroorzaken. Zelfs bij verlaagde spanning voorkomt de afwezigheid van een DC nuldoorgang dat de vlamboog wordt gedoofd.1.4 Stroombegrenzing en energiedoorgang (I²t)Moderne stroomonderbrekers doen meer dan alleen het circuit openen; ze beperken de piekwaarde van de foutstroom. De contacten bewegen spontaan uit elkaar onder magnetische druk (elektrodynamische afstotingskrachten), zelfs voordat het mechanisme wordt vrijgegeven, waardoor een boogspanning wordt geïntroduceerd die de stroomstijging tegenwerkt.Voorbeeld: bij een veronderstelde kortsluiting van 20 kA kan een stroombegrenzende stroomonderbreker de werkelijke stroom beperken tot 8 kA piek. Deze eigenschap is cruciaal voor cascadering en het beschermen van gevoelige stroomafwaartse componenten. De selectiviteitstabellen die door fabrikanten (Schneider, ABB, Legrand, Hager) worden geleverd, zijn gebaseerd op deze specifieke doorgangsenergie (A²s), niet op de nominale stroom.2. De belangrijkste parameters van een vermogensschakelaar2.1 Rating(In): Nominale stroomDe nominale stroom of nominale stroom(In) vertegenwoordigt de maximale stroom die de vermogensschakelaar continu kan weerstaan zonder uit te vallen. De standaard nominale waarden zijn :Calibre (A)Applications Typiques10 ACircuits d'éclairage (max 8 points selon NF C 15-100)16 APrises de courant (max 8 prises), volets roulants20 ACircuits spécialisés (lave-linge, lave-vaisselle), 12 prises max25 AFour électrique, plaques de cuisson (si < 4600 W)32 AOnduleur monophasé 6-8 kVA, plaques induction, borne VE 3,7 kW40 AOnduleur monophasé 9-10 kVA, cuisinière électrique, borne VE 7,4 kW63 AArrivée générale (compteur monophasé), borne VE 11 kW, batteries BESS80 AArrivée triphasée, générateur de secours, batteries haute capacité PRAKTISCH VOORBEELD Omvormer WKS Circle Pro 6,5 kVANominaal vermogen: 6500 W eenfase 230 V ACBerekening: I = 6500 W ÷ 230 V = 28,3 AAanbevolen stroomonderbreker: 32 A curve C Ontdek de WKS Circle Pro 6,5 kVA PRAKTISCH VOORBEELD Deye SUN-12K omvormer (12 kVA driefasig)Nominaal vermogen: 12.000 W driefasig 400 V ACBerekening: I = 12.000 W ÷ (√3 × 400 V) = 17,3 A per faseAanbevolen stroomonderbreker: 25 A vierpolig (3P+N) curve C Ontdek de Deye SUN-12K 2.2 Aantal polen: 1P, 1P+N, 2P, 3P, 4PHet aantal polen komt overeen met het aantal actieve geleiders dat de vermogenschakelaar tegelijkertijd kan onderbreken:TypeConfigurationApplications1P (unipolaire)Coupe la phase uniquementCircuits simples en monophasé (déconseillé en France, interdit dans certains cas RGIE)1P+NCoupe phase + neutre (neutre non protégé)Standard résidentiel France/Belgique pour prises et éclairage2P (bipolaire)Coupe phase + neutre (les deux protégés)Circuits spécialisés (chauffe-eau, VMC), arrivée générale, onduleur monophasé3P (tripolaire)Coupe les 3 phasesMoteurs triphasés, charges industrielles4P (tétrapolaire 3P+N)Coupe 3 phases + neutreOnduleurs triphasés, arrivée générale triphasée, conformité RGIE obligatoire en BelgiquePV-regel: Alle hybride omvormers (gekoppelde AC) vereisen een tweepolige vermogenschakelaar (2P) in enkelfasig of een vierpolige vermogenschakelaar (4P ) in driefasig om een volledige fase + nulonderbreking te garanderen.2.3 Onderbreekcapaciteit (PdC of Icn/Icu)De onderbrekingscapaciteit (in kA) vertegenwoordigt de maximale kortsluitstroom die de vermogenschakelaar kan onderbreken zonder defect te raken. Het hangt af van het vermogen van de transformator, de afstand tot het schakelbord en de doorsnede van de kabels. Deze breekcapaciteit wordt gedefinieerd door de breekcapaciteit (PdC) uitgedrukt in kA.PdC (kA)NormeApplications3 kAIEC 60898-1Zones rurales éloignées (usage résidentiel limité)4,5 kAIEC 60898-1Standard résidentiel minimum (France, maisons individuelles)6 kAIEC 60898-1Standard recommandé installations PV (résidentiel + petit tertiaire)10 kAIEC 60898-1Immeubles collectifs, installations tertiaires15-25 kAIEC 60947-2Environnements industriels, BESS haute capacité36-50 kAIEC 60947-2Centrales électriques, data centers critiquesFormule voor het berekenen van de kortsluitstroom Icc:Icc_bron = U / (Ztransfo + Zcâble_alimentation)Icc_tableau = Icc_source × [1 / (1 + (ρ × Lcâble) /(Scâble × U))].Voorbeeld: 12 kVA eenfasemeter (Icc ≈ 5 kA) + 10 mm² koperen kabel over 15 m → Icc_tableau ≈ 3,2 kA → kies PdC 4,5 kA (veiligheid × 1,5).2.4 Uitschakelcurven: B, C, D (en K, Z, MA)De uitschakelcurve definieert de momentane (magnetische) stroomdrempel waarboven de vermogenschakelaar in minder dan 10 ms uitschakelt. Deze wordt bepaald door de verhoudingIm /In. Het is de instelling van de retourveer van de magnetische kern die bepaalt of een vermogensschakelaar van het type B, C, D of K is.CourbePlage Magnétique (Im)Applications TypiquesAvantagesContraintesB3 à 5 × InGénérateurs, câbles très longs, charges résistives pures (chauffage, éclairage LED)Sécurité maximale, déclenchement garanti sur faible IccNe supporte aucun courant d'appel (inrush). Interdit pour moteurs/transfosC5 à 10 × InUsage universel : prises, onduleurs PV, moteurs standard, borne VECompromis universel, tolérance aux appels modérésPeut déclencher sur LED à fort condensateur d'entrée si circuit surchargéD10 à 20 × InMoteurs fort appel de courant (compresseurs, pompes), transformateurs, soudeuses, rayons X, PAC domestiquesLaisse passer les forts pics de démarrageNécessite Icc très élevé pour déclencher. Vérifier longueur câbleK10 à 14 × InMoteurs industriels (protection optimisée enroulements)Thermique serrée (1,05-1,2 × In) protège finement les enroulementsRéservée IEC 60947-2. Plus coûteuse que DZ2,4 à 3,6 × InSemi-conducteurs (thyristors, triacs), circuits de mesure, BMS sensiblesRéaction ultra-rapide pour composants à faible capacité thermiqueTrès sensible, déclenchements possibles sur transitoiresMA12 × In (fixe)Circuits moteurs avec relais thermique externe (pas de bilame)Pas de bilame = pas de redondance thermique. Coordination Type 2 parfaiteProtection thermique OBLIGATOIRE ailleurs (PTC moteur ou relais)PV-aanbeveling: Gebruik alleen C-curves voor enkelfasige en driefasige omvormers. B-curves kunnen onverwacht doorslaan tijdens opstarttransiënten en D-curves bieden onvoldoende bescherming voor kabels.Focus: K- versus D-curves voor motorenHoewel D en K vergelijkbare magnetische drempels hebben (10-14 ×In), zijn ze niet identiek. Curve K, die specifiek is voor de norm IEC 60947-2, heeft een strakkere thermische beveiliging (uitschakeling van 1,05-1,2 ×In). Deze laat de startpiek van de motor door (hoog magnetisch), maar biedt een goede bescherming voor de wikkelingen tegen een lichte overbelasting (nauwkeurig thermisch). Curve D, die thermisch minder nauwkeurig is, is minder geschikt voor dure industriële motoren waar de levensduur telt.Focus: Z-curve voor vermogenselektronica en GBSHalfgeleiders (thyristors, triacs, MOSFET's in BMS) hebben een zeer lage thermische capaciteit en ontploffen sneller dan een standaard zekering. De Z-curve (drempel 2,4-3,6 ×In) biedt de snelst mogelijke respons voor een thermisch-magnetische stroomonderbreker. Deze wordt vooral aanbevolen voor het beveiligen van batterijbeheersystemen (BMS) waar vermogens-MOSFET's in milliseconden kunnen smelten in geval van een overstroom.Extra bron: Wattuneed dimensioneringscalculators Toegang tot onze impedantieberekenings- en beveiligingsselectietools3. Normenkader 2026: IEC 60898-1 vs IEC 60947-23.1 Het grote onderscheid: Particulier vs IndustrieelVerwarring tussen deze twee standaarden leidt tot ernstige fouten bij de dimensionering. Dit is geen bureaucratisch verschil, maar een verschil in fundamentele technische prestaties. Het is van vitaal belang voor de ingenieur om te weten welke norm hij moet toepassen, omdat de prestaties die op het product worden weergegeven veranderen afhankelijk van de testreferentie.CritèreIEC 60898-1 (Résidentiel)IEC 60947-2 (Industriel)Public ciblePersonnes non averties (grand public)Personnel qualifié / installateursCourbes disponiblesB, C, D uniquementB, C, D, K, Z, MA (étendue)Pouvoir de coupureIcn (nominal, 1 cycle O-CO)Icu (ultime) et Ics (service)Ics / IcuSouvent 50-75% seulement100% exigé en industrie critiqueMaintenanceNon maintenable (remplacement)Maintenable (contacts vérifiables)Robustesse environnementaleStandard (pollution, humidité limitée)Renforcée (IP élevé, cycles intensifs)Kritische implicatie: Een stroomonderbreker met de markering "C16" kan 10 kA gecertificeerd zijn volgens IEC 60947-2, maar slechts 6 kA volgens IEC 60898. Het gebruik ervan in een industriële installatie met een Icc van 9 kA is geldig onder 60947-2, maar gevaarlijk in een residentiële toepassing indien vereist door de RGIE. Omgekeerd is het gebruik van een zuiver residentiële vermogensschakelaar (3 kA of 4,5 kA) in een industriële omgeving een ernstige fout, omdat deze niet de vereiste robuustheid heeft tegen vervuiling, vocht en intensieve cycli.3.2 Breekcapaciteit: Icu vs IcsIcu (uiteindelijke breekcapaciteit):Dit is de maximale kortsluitstroom die de stroomonderbreker twee keer kan onderbreken (O-t-CO-cyclus) terwijl hij veilig blijft voor de operator, zelfs als hij daarna elektrisch wordt vernietigd.Ics (Service breaking capacity):Dit is de stroom die hij drie keer kan onderbreken (O-t-CO-t-CO-cyclus) en perfect functioneel blijft. In een fabriek of datacenter is Ics = 100% Icu vereist. In residentiële toepassingen (60898) is Ics vaak slechts 75% of 50% van Icn.3.3 De Belgische RGIE 2025-2026: Belangrijke wijzigingenHet Belgische Algemeen Reglement op Elektrische Installaties bevat nieuwe vereisten die specifiek betrekking hebben op opslagsystemen en brandveiligheid:Plaatsen Toegankelijk voor het Publiek en Batterijen (Boek 1):Elke huishoudelijke of tertiaire batterijinstallatie in een ruimte die toegankelijk is zonder voorafgaande toestemming (hal van een gebouw, winkel) moet voldoen aan strenge criteria: vergrendelde kasten, versterkte bescherming tegen mechanische schokken (minimaal IK08) en specifieke bewegwijzering. Een gedocumenteerde risicoanalyse wordt verplicht om de locatie en beschermingsmaatregelen (ventilatie, speciale branddetectie) te rechtvaardigen. Het document over externe invloeden moet deze apparatuur expliciet vermelden.Bescherming van badkamers en natte ruimtes:De RGIE 2025 verfijnt de beschermingsvolumes (0, 1, 2) in doucheruimtes. De differentiële bescherming van 30 mA blijft de basis, maar de vereisten voor de beschermingsindex (IP) van het schakelmateriaal, inclusief de scheidingsbehuizingen als ze zich in deze volumes bevinden, worden versterkt (IPX4 min). Dit heeft een impact op de keuze van kleine verdeelborden voor jacuzzi's of geisers.Boogdetectoren (AFDD):Thermisch-magnetische stroomonderbrekers zijn blind voor "seriebogen" (slecht contact in een klem, geplette kabel) die warmte genereren zonder dat de stroom significant toeneemt. Tegen 2026 wordt de installatie vanAFDD's (Arc Fault Detection Devices) zo goed als verplicht voor stroomkringen die slaapplaatsen (slaapzalen, woningen), houten constructies of lokalen met waardevolle goederen bevoorraden. De AFDD analyseert de elektronische signatuur van de stroom (hoge frequenties > 10 kHz) en schakelt uit bij een vlamboog (< 300 ms), waardoor brand veel eerder wordt voorkomen dan met de conventionele stroomonderbreker.3.4 Gelijkstroom- en accunormen: IEC 62619 en UL 1973Voor opslagsystemen vereist IEC 62619 dat het complete systeem (GBS + schakelaar/stroomonderbreker) wordt getest om te garanderen dat er geen gevaarlijke vlammen of breuken optreden, zelfs niet in het geval van een storing in een component. De Amerikaanse norm UL 1973 gaat nog verder door tests op thermische runaway op individuele cellen voor te schrijven.Gouden regel: Bepaal nooit de grootte van een stroomonderbreker door te vertrouwen op het GBS om de stroom af te sluiten. De stroomonderbreker moet in staat zijn om de totale kortsluitstroom af te sluiten, zelfs als de MOSFET's van het BMS smelten in de gesloten stand (fail-closed).4. Wanneer schakelt een stroomonderbreker uit? Praktijkvoorbeelden4.1 Thermische uitschakeling (overbelasting)Thermische uitschakeling treedt op wanneer de stroom de nominalestroomsterkte gedurende een voldoende lange tijd overschrijdt om de bimetalen strip op te warmen. De uitschakeltijd is omgekeerd evenredig met de overstroom volgens een IEC 60898-1 standaardcurve:Surintensité (I / In)Temps de Déclenchement Thermique1,13 × In> 1 heure (test normalisé température ambiante 30°C)1,45 × In< 1 heure (obligatoire selon IEC 60898-1)2,0 × In4 à 40 secondes (selon courbe et température ambiante)2,55 × In1 à 15 secondesVoorbeeld: Een circuit van 20 A dat beveiligd wordt door een stroomonderbreker met curve C van 20 A voedt 5 radiatoren van elk 1000 W (I = 5000 W ÷ 230 V = 21,7 A = 1,09 ×In). De stroomonderbreker zal niet onmiddellijk uitschakelen, maar als de omgevingstemperatuur stijgt (slecht geventileerde schakelkast), kan de stroomonderbreker na 30-60 minuten uitschakelen.4.2 Magnetische uitschakeling (kortsluiting)De magnetische uitschakeling gebeurt onmiddellijk (< 10 ms) zodra de stroom de drempelwaardeIm bereikt, gedefinieerd door de curve :Curve B:Im = 3-5 ×In → uitschakeling tussen 60 A en 100 A voor een 20 A vermogensschakelaarCurve C:Im = 5-10 ×In → uitschakeling tussen 100 A en 200 A voor een vermogensschakelaar van 20 ACurve D:Im = 10-20 ×In → uitschakeling tussen 200 A en 400 A voor een 20 A vermogenschakelaarTypisch scenario: Direct fase-neutraal contact (open kortsluiting) in een stopcontact → kortsluitstroom Icc = 3000 A → alle vermogensschakelaars (B, C, D) schakelen onmiddellijk in omdat Icc >>Im.4.3 Het gevaar van een "minimale" kortsluitingAls Icc tussen 3 ×In en 5 ×In ligt (grijze zone tussen thermisch en magnetisch voor curve B), kan het uitschakelen enkele seconden duren, met het risico van oververhitting van de kabel en aanhoudende vonkvorming. Daarom vereist de norm NF C 15-100 controle van de voorwaarde :Icc_min ≥ 5 ×In (voor curve C)Kritisch geval: C63 stroomonderbreker (magnetische drempel 5-10 ×In, d.w.z. 315A tot 630A max). Als door een te lange kabel (150 m in 10 mm²) de Icc daalt tot 400 A, bevindt u zich in de "onzekerheidszone" van curve C. Als de vermogensschakelaar hoog is ingesteld, zal hij de kortsluiting niet zien als een magnetische fout. Hij zal thermisch reageren (overbelasting) en er enkele seconden of zelfs tientallen seconden over doen om uit te schakelen. Gedurende deze tijd ondergaat de kabel een enorme thermische spanning I²t, waardoor de isolatie smelt en brandgevaar ontstaat.Oplossingen :Vergroot de kabeldoorsnede (om R te verminderen en I²t te verhogen)Schakel over naar kromme B (drempel 3-5 ×In, d.w.z. 189A-315A). Bij een 400A-fout is magnetisch trippen gegarandeerd.4.4 Gevallen waarbij de vermogensschakelaar NIET uitschakeltHet is cruciaal om te begrijpen dat de conventionele thermisch-magnetische vermogensschakelaar noch detecteert, noch beschermt tegen:Stroomlekkage naar aarde (indirect contact, isolatiefout) → vereist een 30 mA differentiële vermogenschakelaar (verplicht NF C 15-100 art. 531.2)Overspanningen van voorbijgaande aard (directe/indirecte blikseminslag, inductief schakelen) → bliksemafleider type 1+2 of 2 vereistLangdurige onderspanning (netspanningsdaling < 195 V gedurende enkele minuten) → vereist een spanningsbewakingsrelaisLage stroom seriebogen (losse aansluiting, beschadigde isolatie) → vereist een AFDD (Arc Fault Detection Device) in overeenstemming met NF C 15-100 amendement A5 (2021)Ongevaarlijke overbelasting: als je gedurende uren 28 A trekt op een circuit dat wordt beveiligd door een 32 A stroomonderbreker, treedt er geen tripping op (normaal, juiste dimensionering)🔧 ESSENTIËLE VEILIGHEIDAC bliksemafleiderbehuizing voor PV-installaties - Type 2 bescherming, geïntegreerde 16-25A stroomonderbreker, IP65 waterdicht ⚡ ZIE TECHNISCHE DETAILS 5. Wat beveiligt een vermogensautomaat eigenlijk?Een thermisch-magnetische stroomonderbreker biedt drie soorten bescherming:1. 1. Bescherming van kabels tegen oververhitting :DeIn-waarde wordt gekozen op basis van de doorsnede van de geleider in overeenstemming met de gestandaardiseerde tabel. Als de stroom 1,45 ×In overschrijdt, moet de stroomonderbreker binnen een uur uitschakelen om te voorkomen dat de PVC-isolatie wordt aangetast (verwekingspunt: 70°C, kritisch punt: 105°C).2. Bescherming van apparatuur tegen elektrodynamische belasting :Tijdens een kortsluiting kunnen de elektromagnetische krachten tussen de geleiders oplopen tot enkele tonnen per meter. De vermogensschakelaar beperkt de duur van de foutstroom (Joule-integraal I²t) en beschermt zo klemmenblokken, schakelaars en transformatoren.3. Bescherming van de installatie tegen elektrische branden :30% van de woningbranden in Europa zijn van elektrische oorsprong (bron: Electrical Safety First, 2023), meestal veroorzaakt door onopgemerkte overbelasting of foutieve aansluitingen die vlambogen veroorzaken.Wat automaten NIET beschermen :Mensen tegen elektrocutie (direct of indirect contact) → rol van het 30 mA differentieel.Apparatuur tegen common mode overspanningen (bliksem, schakelen) → rol van de bliksemafleiderGegevens- en communicatiesystemen (EMC-storingen) → rol van EMI/RFI-filters en galvanisch gescheiden omvormers6. AC dimensionering: berekening van kortsluitstroom en verzwakking6.1 Kortsluitstroom aan de bron (transformator)Alle dimensionering begint met de berekening van de maximale symmetrische driefasige kortsluitstroom aan de secundaire klemmen van de transformator. De basisformule is :Isc_transfo =Sn / (√3 ×Un × Ucc)Waarbij :-Sn: schijnbaar transformatorvermogen (kVA)-Un: secundaire fase-fasespanning (400V of 410V nullast)- Ucc: kortsluitspanning in % (typisch: 4% voorSn < 630 kVA, 6% voorSn ≥ 630 kVA) BEREKENINGSVOORBEELD Installatie gevoed door 1000 kVA transformatorGegevens: 400V, Ucc = 6%.Berekening:In = 1.000.000 / (√3 × 400) = 1443 AIsc op klemmen: 1443 / 0,06 ≈ 24.050 A (24 kA)Gevolg: De LV-hoofdstroomonderbreker moet een Icu > 24 kA hebben. Een model van 10 kA of 15 kA zou exploderen omdat het de vlamboogenergie niet kan bevatten.6.2 Vermindering door kabelimpedantie (punt-voor-punt methode)Naarmate je verder van de transformator komt, neemt de kortsluitstroom af omdat de kabels weerstand (R) en reactantie (X) toevoegen. Deze verzwakking maakt het mogelijk om zuinigere stroomonderbrekers te gebruiken aan het einde van de lijn, maar introduceert een nieuw risico: de foutstroom kan te laag worden om de magneet uit te schakelen.Berekeningsformule :Isc =Usimple / ZtotalWaarbij Ztotal = √((ΣR)² + (ΣX)²)Parameters R en X (te gebruiken bij storingen) :- Koperweerstand (ρ): 0,0225 Ω-mm²/m (warme waarde, niet bij 20°C)- Reactantie (X): ≈ 0,08 mΩ/m voor LV meeraderige kabelsÉlémentValeurCalculTGBT Icc initial24 kA-Câble 35 mm² × 50 m--R câble0,032 Ω0,0225 × 50 / 35X câble0,004 Ω0,08 × 10⁻³ × 50Z source (transfo)0,0096 Ω230V / 24000AZ total0,035 Ω√(0,032² + 0,0136²)Icc final (bout 50m)6,57 kA230 / 0,035Conclusie: Na 50 m is de Icc gedaald van 24 kA naar 6,6 kA. Een 10 kA scheidingsschakelaar kan worden geïnstalleerd (goedkoper dan een 25 kA). Je moet echter controleren of deze stroom daadwerkelijk de magnetische van de gekozen curve activeert.Vereenvoudigde formule (praktische benadering) :Icc_tableau = Icc_bron / [1 + (ρ × 2L) / (S × U × √3)].Waarbij ρkoper = 0,023 Ω-mm²/m (bij 90°C)Section Cuivre (mm²)Longueur (m)Icc si Source = 10 kAPdC Minimal Requis10 mm²5 m6,8 kA10 kA10 mm²15 m3,2 kA4,5 kA16 mm²25 m2,9 kA4,5 kA25 mm²40 m2,4 kA3 kA (rural)Praktijkregel: Voor residentiële PV-installaties (afstand algemeen paneel ↔ omvormer < 30 m) is een 6 kA PdC in 95% van de gevallen voldoende.AANBEVOLEN HULPMIDDELKortsluitstroomcalculator en selectiviteitscontrole ⚡ TOEGANGSTOOLS VOOR DIMENSIONERING 7. De tabel kabelsectie/stroomonderbrekerclassificatieDeze tabel consolideert de vereisten van de normen NF C 15-100 (Frankrijk) en RGIE (België) voor huishoudelijke en tertiaire installaties. De tabel houdt rekening met de referentieomgevingstemperatuur (30°C), de installatiemethode (type B: blootliggende kabels in kabelgoten) en een correctiefactor van 1 (geen groepering).Section Cuivre (mm²)Courant Admissible Iz (A)Disjoncteur Max (A)Applications Typiques1,5 mm²18 A16 AÉclairage (8 points max), prises (8 max), volets roulants2,5 mm²24 A20 APrises spécialisées (12 max), lave-linge, lave-vaisselle, sèche-linge4 mm²32 A25 AFour électrique indépendant, plaques de cuisson 5,7 kW6 mm²40 A32 AOnduleur PV monophasé 6-8 kVA, plaques induction, borne VE 3,7 kW10 mm²52 A40 AOnduleur PV monophasé 9-10 kVA, cuisinière, borne VE 7,4 kW16 mm²68 A63 AArrivée générale monophasé 12-15 kVA, batteries BESS 48V / 100Ah, borne VE 11 kW25 mm²89 A80 AArrivée triphasée 18 kVA, onduleur triphasé 15-20 kVA, générateur secoursKritische punten:Deze waarden worden gegeven voor blootliggende koperen kabels (type B volgens IEC 60364-5-52). Voor kabels die ondergronds of op slecht geventileerde zolders worden gelegd, moet een correctiefactor worden toegepast (0,7 tot 0,9).De norm vereist: In ≤ Iz (de vermogensschakelaar mag nooit de toegestane kabelstroom overschrijden).Deel voor driefasige installaties het totale vermogen door √3 × U × aantal fasen.8. Overzichtstabel: Kortsluitstroomdemping (koper)Deze tabel geeft een indicatieve schatting van de Icc in kA als functie van de kabeldoorsnede en lengte, uitgaande van een laagspanningsverdeelbord met oneindige Icc (vereenvoudigd). Basis: 230/400V, ρ = 0,0225 Ω-mm²/m.Section (mm²)10 m20 m50 m100 m1,53,0 kA1,5 kA0,6 kA0,3 kA2,54,8 kA2,4 kA1,0 kA0,5 kA1016 kA9,0 kA4,0 kA2,0 kA35> 25 kA22 kA10 kA5,5 kAOpmerking: Indicatieve waarden afhankelijk van de werkelijke stroomopwaartseIsc. Bereken altijd met goedgekeurde software zoals Caneco, Ecodial of Wattuneed calculators.9. Klassieke vermogensschakelaar VS Differentiële vermogensschakelaar (DDR)9.1 Fundamentele verschillenCritèreDisjoncteur MagnétothermiqueDisjoncteur Différentiel (DDR)ProtectionSurcharge + court-circuitSurcharge + court-circuit + fuite de courantTechnologieBilame thermique + bobine magnétiqueBilame + bobine + tore détecteur différentielSeuil différentielNon applicable30 mA (domestique), 300 mA (industriel), 10 mA (salles d'eau)Protection des personnesNonOui (obligatoire NF C 15-100 art. 531.2)TypesCourbes B, C, D, K, ZAC, A, F, B (selon nature du courant de fuite)9.2 Typen differentiële vermogensschakelaar en PVTypeCourant Différ Different entiel DétectéApplicationsType ACCourant de fuite alternatif sinusoïdal purCircuits résistifs uniquement (chauffage, éclairage classique) INTERDIT pour PVType AAC + courant de fuite pulsé unidirectionnelCircuits avec électronique (plaques induction, lave-linge variateur) INSUFFISANT pour PVType FA + courant de fuite haute fréquence (jusqu'à 1 kHz)OBLIGATOIRE pour onduleurs PV monophasés (norme IEC 62606, NF C 15-100 art. 534.6.2)Type BF + courant de fuite DC lissé (> 6 mA) + haute fréquence (> 1 kHz)OBLIGATOIRE pour onduleurs sans transformateur d'isolation, bornes VE DC, batteries BESSStrikte PV-regel (RGIE art. 5.3.6.3, NF C 15-100 amendement A5):Elke fotovoltaïsche omvormer die is aangesloten op het net MOET worden beveiligd door een differentieelstroomonderbreker van type F (minimaal) of type B (aanbevolen indien de omvormer geen HF-transformator heeft). Het gebruik van type AC of A vormt een ernstige non-conformiteit die de gebruiker blootstelt aan het risico van onopgemerkte elektrocutie (DC-lekstroom > 6 mA).⚠️ LET OP: Een differentieel van het type AC zal een lekstroom van een PV-omvormer NIET detecteren, zelfs niet als deze fataal is (> 30 mA DC). Risico op fatale onopgemerkte elektrocutie.10. De fotovoltaïsche (PV) uitdaging: DC dimensionering en de 1,56 regel10.1 Waarom PV-vermogensschakelaars overdimensioneren?In tegenstelling tot een conventionele belasting is een PV-paneel een beperkte stroombron. De kortsluitstroom(Isc_PV) is nauwelijks groter dan de bedrijfsstroom(Impp). Het probleem is niet om een enorme stroom af te kappen, maar om de nominale stroom continu te weerstaan bij hoge temperaturen.De normen (NEC en IEC-gidsen) vereisen dubbele oversizing:Idisjoncteur ≥Isc_PV × 1,25 × 1,25 =Isc_PV × 1,56Eerste factor 1,25 (bestralingssterkte):Hoewel de panelen zijn getest op 1000 W/m² (STC), kunnen "wolkenrandeffect" of nagalmverschijnselen (albedo op sneeuw, reflectie op witte gevel) de instraling tijdelijk verhogen tot 1250 W/m², waardoor de geproduceerde stroom met 25% toeneemt.Tweede factor 1,25 (continue werking):Stroomonderbrekers worden getest om gedurende een beperkte tijd op 100% belasting te werken. Bij zonne-energie kan de productie urenlang op volle capaciteit doorgaan. Om voortijdige thermische uitschakeling als gevolg van oververhitting van de vermogensschakelaar zelf te voorkomen (vooral in warme op het dak gemonteerde behuizingen), wordt deze deratingfactor toegepast. PRAKTISCH VOORBEELD Dimensionering fotovoltaïsche stringLevering van de string:Isc = 10 ABerekening: 10 × 1,56 = 15,6 AVereiste stroomonderbreker: minimaal 16 A (gebruik geen 10 A of 12 A)10.2 Het dodelijke gevaar van DC polariteitIn DC hangt het doven van de boog af van de richting van de stroom als de stroomonderbreker permanente magneten gebruikt om de boog uit te blazen (Lorentzkracht). Als de stroom in de juiste richting stroomt, wordt de boog naar de bluskamer geduwd en onderbroken. Als de stroom in de tegenovergestelde richting stroomt, wordt de boog teruggeduwd in de richting van het circuitonderbrekermechanisme of de behuizingswand. De boog dooft niet, smelt het plastic en veroorzaakt onmiddellijk brand.In eenvoudige PV-systemen (string → omvormer) stroomt de stroom slechts in één richting. Maar in systemen met batterijen of vermaasde arrays (meerdere MPPT's, meerdere omvormers) kan de stroom omkeren.Aanbeveling 2026: Gebruik alleen ongepolariseerde (of bidirectionele) DC-vermogensschakelaars voor accutoepassingen en hybride omvormers. Voor enkele PV-strings zijn gepolariseerde aanvaardbaar, maar deze vereisen uiterste zorgvuldigheid bij de bedrading (+/- markering, foto's voor ingebruikname).10.3 Verplichte DC-certificering: IEC 60947-2 Bijlage CEen AC-gecertificeerde stroomonderbreker kan NOOIT worden gebruikt in DC, zelfs niet bij verlaagde spanning. DC-certificering vereist specifieke vlamboogtests in overeenstemming metAnnex C van IEC 60947-2. Markeringen op de vermogensschakelaar :DC-symbool (rechte lijn met streep onderaan)Maximale DC-spanning (bijv. 1000V DC, 1500V DC)DC-breekcapaciteit (bijv. 6 kA @ 1000V DC)Polariteitsmarkering (+/-) indien gepolariseerde vermogenschakelaarSelectieregel :In_DC ≥1,25 ×Isc_chain (normatieve veiligheidsmarge IEC 62548)Nominale spanning ≥ 1,2 ×Voc_max (bij -10°C)Uitschakelcurve: gG-curve (AC-zekering) of specifieke DC-curve (lange tijd > 2 uur bij 1,13 ×In)💡 Technische ondersteuning: Vragen over DC-maatvoering? Ons technisch team helpt je de juiste beveiliging te kiezen.11. Batterijen (BESS): Het nieuwe industriële risicoDe dimensionering van de beveiliging voor lithium-ionbatterijen is ongetwijfeld het meest complexe en onderschatte aspect van moderne installaties. Een batterij gedraagt zich als een gigantische condensator: hij kan zijn energie bijna ogenblikkelijk vrijgeven. De interne weerstand is de enige limiet.11.1 De kortsluitstroom van de accu berekenen(Isc_batt)De interne weerstand (Rint) hangt af van de chemie en de capaciteit:LFP (LiFePO4) 100Ah cel: Rint ≈ 0,3 - 0,5 mΩVolledige 48V (16S) accu: Totale pakketweerstand (cellen + stroomrails + BMS MOSFET's) ≈ 10 - 20 mΩBerekeningsformule:Isc_batterij = Vbat / RintVoor een 48V / 200Ah accu (9,6 kWh) met Rint = 10 mΩ :Isc_battery = 48 V / 0,010 Ω = 4800 A10 kWh systeem (2 parallelle 5 kWh modules)Spanning: 51,2 VModuleweerstand: 20 mΩEquivalente weerstand (2 in //): 10 mΩKabelweerstand (2×1m in 35mm²): ≈ 1 mΩTotale foutlusweerstand: 11 mΩ (0,011 Ω)Isc = 51,2 / 0,011 ≈ 4654 A (4,6 kA)Deze stroom kan worden beheerd door een DC 6 kA of 10 kA stroomonderbreker. CRITISCH TERTIAIR GEVAL 50 kWh installatie (10 modules parallel)Equivalente weerstand :Req = 2 mΩIsc ≈ 15 000 A tot 20 000 A⚠️ Een conventionele modulaire stroomonderbreker (MCB) is defect.Je moet overschakelen op een MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) die 36 kA of 50 kA DC kan breken, of ultrasnelle zekeringen gebruiken (klasse T of aR). Het gebruik van een ongeschikte stroomonderbreker hier garandeert dat deze zal vastlassen of exploderen in geval van een fout.11.2 De wisselwerking tussen BMS en stroomonderbreker: de "race naar de onderbrekerHet BMS (Battery Management System) beschermt ook tegen kortsluiting via zijn transistors (MOSFET's). Dit creëert een "raceconditie" tussen het BMS en de stroomonderbreker.Ideaal scenario:Het BMS detecteert de kortsluiting in 10 µs en opent de MOSFET's. De stroom wordt afgesneden voordat deze te hoog wordt. De stroomonderbreker beweegt niet.Catastrofaal scenario (Fail Closed):De stroom stijgt zo snel (lage inductantie) dat hij de "verzadigingszone" van de MOSFET's overschrijdt. Deze raken oververhit en smelten in de gesloten stand (interne kortsluiting in de component) in enkele milliseconden. Het GBS wordt vernietigd en beschermt niets meer.De rol van de stroomonderbreker :Het is de ultieme beveiliging. Hij moet de grootte hebben om de totaleisc te weerstaan zonder de hulp van het GBS. Bepaal nooit de grootte van de stroomonderbreker met de gedachte "het GBS zal als eerste ingrijpen".11.3 Aantal parallelle accu's en invloed opIscNombre de Modules en //Req (mΩ)Isc Estimé (A)Disjoncteur Requis1202 560MCB 6 kA DC2105 120MCB 6-10 kA DC4510 240MCCB 15 kA DC82,520 480MCCB 25-36 kA DC10225 600MCCB 36-50 kA DC ou Fusible aRConclusie: De kortsluitstroom neemt evenredig toe met het aantal accu's in parallel. Vanaf 4 modules zijn standaard modulaire stroomonderbrekers niet meer voldoende. U moet overschakelen op industriële technologieën (MCCB's) of gespecialiseerde zekeringen.⚠️ Waarschuwing: Een DC-vermogensschakelaar alleen is NIET voldoende om een lithium-accu te beschermen. De BMS- en HRC-zekeringen zijn verplichte extra beveiliging.12. Selectiviteit en splitsing: de installatie optimaliseren12.1 CascaderingDit is de kunst om een "sterke" stroomopwaartse vermogensschakelaar te gebruiken om een "zwakke" stroomafwaartse vermogensschakelaar te beschermen. Als de stroomonderbreker A (hoofd LV-printplaat) een krachtige stroombegrenzer is, zal deze slechts 10 kA piek doorlaten in geval van een veronderstelde 25 kA fout. Een vermogensschakelaar B met een nominale stroomsterkte van 10 kA kan daarom stroomafwaarts worden geïnstalleerd, zelfs als de theoretische berekening op dit punt 25 kA geeft.Deze techniek levert enorme besparingen op (30-40% op de kosten van het schakelbord). Waarschuwing: Het is de verantwoordelijkheid van de ontwerper en werkt alleen met apparatuur van dezelfde fabrikant, gevalideerd door laboratoriumtesttabellen (geleverd door Schneider, ABB, Legrand, Hager).12.2 Selectiviteit (Discriminatie)Het doel: ervoor zorgen dat ALLEEN de vermogensschakelaar die zich het dichtst bij de fout bevindt, uitschakelt. Er zijn drie methoden:Amperometrische selectiviteit :De stroomopwaartse vermogensschakelaar heeft een hogere magnetische drempel dan de stroomafwaartse vermogensschakelaar. Werkt tot een bepaaldeIsc en verliest dan zijn selectiviteit.Chronometrische selectiviteit :De stroomopwaartse vermogenschakelaar heeft een tijdsvertraging (0,1 tot 0,3 s). De stroomafwaartse vermogenschakelaar schakelt onmiddellijk uit. Werkt voor alleIsc, maar introduceert een gevaarlijke vertraging voor het personeel in het geval van een stroomopwaartse fout.Energieselectiviteit (Modern) :Elektronische vermogensschakelaars (bijv. Schneider Compact NSX, ABB Tmax) analyseren de vlamboogenergie. Als de stroomopwaartse vermogensschakelaar "merkt" dat de energie laag is (kortsluiting ver stroomafwaarts), schakelt hij niet uit, omdat hij weet dat de stroomafwaartse vermogensschakelaar het probleem zal oplossen. Dit maakt totale selectiviteit mogelijk, zelfs bij zeer hogeIsc, wat met de oude methoden onmogelijk was.PV-aanbeveling: Controleer voor een installatie met een 8 kVA omvormer (40 A vermogensschakelaar) op een 63 A algemene voeding datIs ≥ Icc_tableau (meestalIs ≈ 6 kA voor deze combinatie).12.3 Totale vs. gedeeltelijke selectiviteitTotale selectiviteit:De stroomafwaartse vermogenschakelaar schakelt ALTIJD vóór de stroomopwaartse vermogenschakelaar, ongeacht de foutstroom. Voorwaarde:In_aval ≤ 0,4 ×In_amont (vuistregel van Schneider Electric)Voorbeeld: Hoofdstroomonderbreker 63 A + dparts 16 A → 16 A ≤ 0,4 × 63 A → totale selectiviteit gegarandeerdGedeeltelijke selectiviteit:Selectiviteit is gegarandeerd tot een kortsluitstroomgrensIs, waarboven beide vermogensschakelaars uitschakelen. Fabrikanten publiceren selectiviteitstabellen (Schneider Acti9, ABB S200, Hager MJ) die de waarde vanIs aangeven voor elke stroomopwaartse/ stroomafwaartse combinatie.13. Technologische vooruitzichten 2026: de toekomst van het schakelen13.1 Solid State Vermogensschakelaars (SSCB)De revolutie die verwacht wordt voor 2026-2030 is het verdwijnen van mechanische contacten ten gunste van halfgeleiders (Siliciumcarbide - SiC of GaN).Voordelen :Snelheid: < 10 microseconden (vergeleken met 10.000 µs voor mechanische contacten)Veiligheid: De vlamboogenergie is verwaarloosbaar. Geen risico van vlamboog voor personeelSlijtage: Oneindig. Er kunnen duizenden belastingsonderbrekingen worden uitgevoerd zonder onderhoud.Intelligentie: De vermogensschakelaar wordt een netwerkanalysator (harmonischen, cos φ) en kan de stroom voorzichtig begrenzen (zachte zekering) zonder plotseling af te schakelen.Huidige beperkingen: kosten nog steeds hoog (× 3-5 voor magnetothermie), warmteafvoer door geleiding (RDSon-weerstand van MOSFET's), geleidingsverliezen (0,1-0,3 W), maximale junctietemperatuur 175°C (vereist actieve koeling boven 100 A) en certificering van standaarden aan de gang.13.2 AFDD (Arc Fault Detection Device)Amendement A5 van NF C 15-100 (2021) introduceert de eis voor AFDD's in bepaalde ruimten met een hoog risico (collectieve huisvesting, ERP). Deze apparaten detecteren seriebogen (hoge impedantie, niet gedetecteerd door conventionele stroomonderbrekers) met behulp van een spectrale analyse van de stroom (detectie van frequenties > 10 kHz).Principe: Een serieboog (losse verbinding, verkoolde isolatie) genereert een stroom van slechts enkele ampères ( 40°C (PV-dakbehuizing)Selectiviteit: Coördinatie met stroomopwaartse stroomonderbrekers gecontroleerd (tabellen fabrikant)Sonship: Indien gebruikt, validatie door certificaat van de fabrikantFAQ: Veelgestelde vragen over vermogensschakelaarsKan ik een 16 A stroomonderbreker vervangen door een 20 A als deze vaak uitschakelt?NEE, dit is gevaarlijk en illegaal. Als de stroomonderbreker regelmatig uitschakelt, is het circuit overbelast. De stroomsterkte verhogen zonder de kabeldoorsnede te wijzigen kan leiden tot oververhitting en brandgevaar. Oplossing: