Onderdelen van een stroomonderbreker: hoe werken ze?

A stroomonderbreker is een essentieel veiligheidsapparaat dat automatisch de elektrische stroom stopt bij overbelasting, kortsluiting of een storing. 

Het voorkomt elektrische branden, schade aan apparatuur en elektrocutie. 

De belangrijkste onderdelen van een stroomonderbreker, zoals de contacten, de uitschakeleenheid en de vlamboogblusser, werken samen om storingen te detecteren en de stroom veilig te onderbreken.

In dit artikel bespreken we de onderdelen van een stroomonderbreker, leggen we hun functies uit en bespreken we het doel van een stroomonderbreker in residentiële, commerciële en industriële toepassingen.

Definitie van stroomonderbreker in de natuurkunde

In de natuurkunde en elektrotechniek is een stroomonderbreker een schakelapparaat dat een stroomkring handmatig of automatisch kan openen en sluiten onder normale en abnormale omstandigheden. 

In tegenstelling tot zekeringen, die na een storing vervangen moeten worden, kunnen stroomonderbrekers opnieuw worden ingesteld en meerdere keren worden gebruikt.

Stroomonderbrekers worden veel gebruikt in elektriciteitssystemen, industriële installaties en elektrische panelen in huishoudens om de elektrische veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem te garanderen.

Belangrijkste onderdelen van een stroomonderbreker

Een stroomonderbreker bestaat uit verschillende hoofdonderdelen, die elk een cruciale rol spelen bij het detecteren en onderbreken van foutstromen.

#1. Frame (behuizing/behuizing)

Het frame of de behuizing is de buitenste schil van de schakelaar, die mechanische ondersteuning en isolatie biedt. Het:

• Beschermt interne componenten tegen stof, vocht en fysieke schade.
• Zorgt voor diëlektrische isolatie om elektrische lekkage te voorkomen.
• Bevat verschillende onderdelen, zoals het bedieningsmechanisme en de trip-unit.

Frames worden bij laagspanningsonderbrekers doorgaans gemaakt van hoogwaardig kunststof of gegoten behuizingsmaterialen, terwijl industriële stroomonderbrekers metalen behuizingen gebruiken voor extra duurzaamheid.

#2. Contacten (vaste en bewegende contacten)

Contacten zijn de belangrijkste stroomvoerende onderdelen van de schakelaar. 

Ze bestaan uit:

• Vaste contacten: stationaire metalen onderdelen waar onder normale omstandigheden stroom doorheen vloeit.
• Bewegende contacten: Maak verbinding met en ontkoppel de vaste contacten om de stroomtoevoer toe te staan of te onderbreken.

Tijdens normaal gebruik blijven de contacten gesloten, waardoor er elektriciteit doorheen kan. 

Wanneer er een storing optreedt, wordt het bewegende contact losgekoppeld van het vaste contact, waardoor het circuit wordt verbroken en de stroom stopt.

#3. Bedieningsmechanisme

Het bedieningsmechanisme is verantwoordelijk voor het handmatig of automatisch in- en uitschakelen van de schakelaar. 

Het bevat:

• Hendel- of tuimelschakelaar: wordt gebruikt voor handmatige bediening.
• Veermechanisme: Slaat energie op voor snelle ontkoppeling bij storingen.
• Vergrendelingssysteem: Houdt de schakelaar in de AAN-stand totdat deze wordt uitgeschakeld.

Het mechanisme moet snel en betrouwbaar werken om overmatige schade aan elektrische circuits te voorkomen.

#4. Trip-eenheid (detectiemechanisme)

De trip unit is het brein van de stroomonderbreker. Deze detecteert elektrische storingen en geeft de stroomonderbreker het signaal om te openen. 

Er zijn drie hoofdtypen reiseenheden:

• Thermische beveiliging (bimetaalstrip): reageert op langdurige overstroom door te buigen vanwege hitte, waardoor de schakelaar wordt geactiveerd.
• Magnetische uitschakeling (elektromagnetische spoel): Reageert op plotselinge pieken, zoals kortsluitingen, door onmiddellijk aan een grendel te trekken waardoor de stroomonderbreker wordt uitgeschakeld.
• Elektronische uitschakeleenheid: maakt gebruik van sensoren en microprocessoren voor een nauwkeurige uitschakelregeling.

Moderne stroomonderbrekers gebruiken vaak een combinatie van thermische en magnetische uitschakeleenheden voor een betere bescherming.

#5. Boogblusser (booggoot)

Wanneer een stroomonderbreker onder belasting opengaat, ontstaat er een elektrische boog tussen de scheidingscontacten. Deze boog moet snel worden geblust om schade te voorkomen. 

De vlamboogblusser helpt door:

• De boog opsplitsen in kleinere delen.
• Koelen en verspreiden van de boog met behulp van boogplaten.
• De boog wegleiden van de contacten.

Vlambogen zijn gemaakt van hittebestendige isolatiematerialen zoals keramiek of vezelversterkt plastic om extreme temperaturen te weerstaan.

#6. Aansluitklemmen

Aansluitklemmen zijn de aansluitingen waar de inkomende en uitgaande elektrische draden op de stroomonderbreker worden aangesloten. 

Deze terminals moeten:

• Zorg dat alles goed vast zit om losse verbindingen te voorkomen, die oververhitting kunnen veroorzaken.
• Ondersteunt verschillende draaddiktes, afhankelijk van de ampèrewaarde van de schakelaar.
• Gemaakt van koper of aluminium voor een efficiënte geleiding.

Een goede bedrading van het stroomonderbrekerpaneel is van cruciaal belang voor de prestaties en veiligheid van het systeem.

Stroomonderbrekers worden geclassificeerd op basis van

Er zijn verschillende typen stroomonderbrekers, afhankelijk van hun functie, spanningsniveau en werkingsmechanisme.

1. Classificatie op basis van spanningsniveau

Residentiële stroomonderbrekers zijn laagspanningsonderbrekers, terwijl industriële systemen midden- tot hoogspanningsonderbrekers gebruiken.

2. Classificatie op basis van onderbrekingsmechanisme

Elk type biedt unieke voordelen, afhankelijk van de toepassing.

Wat is de functie van een stroomonderbreker?

Het hoofddoel van een stroomonderbreker is het beschermen van elektrische systemen tegen schade door:

1. Overbelasting:Wanneer de vraag naar elektriciteit de capaciteit van de draad overschrijdt, wordt de schakelaar geactiveerd om oververhitting te voorkomen.
2. Kortsluitingen:Als er een directe verbinding ontstaat tussen de fasedraad en de nuldraad, schakelt de schakelaar onmiddellijk de stroom uit om brand te voorkomen.
3. Aardfouten:Als er elektriciteit naar de grond lekt, wordt er een aardlekschakelaar geactiveerd om elektrische schokken te voorkomen.

Stroomonderbrekers spelen een cruciale rol in de elektrische veiligheid en betrouwbaarheid.

Beveiliging van stroomonderbrekers in verschillende toepassingen

Stroomonderbrekers worden in verschillende situaties gebruikt om bescherming en veiligheid te bieden.

#1. Residentieel gebruik

• Bescherm lampen, stopcontacten en apparaten tegen overstroom.
• Aardlekschakelaars voorkomen schokken in badkamers en keukens.
• AFCI-stroomonderbrekers voorkomen elektrische branden die worden veroorzaakt door defecte bedrading.

#2. Commercieel en industrieel gebruik

• Beveilig grote machines en elektrische panelen in fabrieken.
• Voorkom storingen in ziekenhuizen, datacenters en kantoren.
• Onderhoud van stroomdistributiesystemen voor toepassingen met een hoog energieverbruik.

#3. Elektriciteitsnetten en onderstations

• Hoogspanningsonderbrekers regelen de elektriciteitsstroom in transmissienetwerken.
• Ze voorkomen grootschalige stroomuitval en netstoringen.

Onderdelen van stroomonderbrekers: laatste gedachten

Een stroomonderbreker is een essentieel onderdeel van de elektrische veiligheid. Hij is ontworpen om elektrische storingen te detecteren, te onderbreken en er bescherming tegen te bieden. 

De belangrijkste onderdelen van een stroomonderbreker, zoals de contacten, de uitschakeleenheid en de vlamboogblusser, werken samen om een veilige en efficiënte stroomverdeling te garanderen.

Kennis van de componenten van stroomonderbrekers helpt bij het selecteren, installeren en onderhouden van deze apparaten voor residentiële, commerciële en industriële toepassingen.