Installatieautomaat

In de volksmond vaak zekeringautomaat of simpelweg 'automaat' genoemd. Het is de ruggengraat van de moderne verdeelkast. Waar vroeger de porseleinen smeltpatronen doorsloegen en vervangen moesten worden, volstaat hier een simpele handeling: de hendel weer omhoog klikken. Dat is praktisch op de bouwplaats en in de woning. Een installatieautomaat reageert op twee specifieke fenomenen. Enerzijds is er de thermische beveiliging, een bimetaal dat langzaam vervormt bij een lichte maar langdurige overschrijding van de nominale stroomsterkte. Anderzijds grijpt de elektromagnetische beveiliging vrijwel onmiddellijk in zodra er een kortsluiting optreedt. Geen geknoei meer met reservezekeringen in een donkere meterkast. Directe actie is vereist na het verhelpen van de storing.

De montage geschiedt op een gestandaardiseerde DIN-rail binnen de verdeelinrichting. Klik. De automaat zit muurvast. Aan de onderzijde vindt de voeding plaats, meestal via een koperen kamrail die de onderlinge verbinding tussen naastgelegen componenten in de kast vereenvoudigt zonder dat er talloze losse draadbruggetjes nodig zijn. Men steekt de fasedraad van de betreffende stroomkring in de kooiklem aan de bovenzijde. Het aandraaien vereist uiterste precisie. Te losse schroeven leiden onvermijdelijk tot ongewenste overgangsweerstand en daarmee gepaard gaande hitteontwikkeling, terwijl een te vast aangedraaide klem de koperkern van de draad kan beschadigen.

Tijdens het gebruik monitort het mechanisme continu de stroomvloer. Bij overbelasting buigt het interne bimetaal. Het duurt even. Dan volgt de mechanische ontkoppeling. Bij een kortsluiting reageert de elektromagnetische spoel echter direct door de contacten met grote kracht uiteen te trekken nog voordat de kabelisolatie kan smelten. De hendel springt omlaag. Het circuit is onderbroken. Na het wegnemen van de foutbron volstaat het handmatig omhoog zetten van de schakelaar om de installatie weer onder spanning te zetten.

Niet elke automaat reageert op dezelfde wijze. De zogenaamde karakteristiek bepaalt de tolerantie voor kortstondige stroompieken. In de woningbouw is de B-karakteristiek de standaard. Snel en resoluut. Deze automaat grijpt in zodra de stroom drie tot vijf keer de nominale waarde overschrijdt. Perfect voor verlichting en algemene contactdozen. Voor apparatuur met een hoge inschakelstroom, zoals een zware airconditioning of een forse compressor op de bouwplaats, voldoet dit vaak niet. De automaat tript dan onterecht bij het inschakelen.

Hier biedt de C-karakteristiek uitkomst. Deze is trager bij pieken en staat een stroomvloer toe van vijf tot tien keer de nominale waarde voordat de elektromagnetische beveiliging de kring onderbreekt. Voor extreem zware industriële toepassingen, denk aan transformatoren of grote elektromotoren, bestaan er D-karakteristieken. Verwarrend? Misschien. Cruciaal? Absoluut. Een verkeerde keuze leidt ofwel tot gevaarlijke situaties door te late uitschakeling, ofwel tot enorme irritatie door constante stroomuitval tijdens het opstarten van apparatuur.

De fysieke uitvoering van de automaat hangt samen met het type stroomnet. De meest voorkomende variant in Nederland is de 1P+N (één fase plus nul). Twee polen worden gelijktijdig geschakeld. Eén module breed. Bij een storing worden beide draden verbroken. Veiligheid boven alles. Voor krachtstroomaansluitingen, zoals voor een inductiekookplaat of een laadpaal, gebruikt men de 3P+N variant. Deze bewaakt drie fasen tegelijk. Valt er één fase weg door kortsluiting? Dan schakelt het mechanisme direct alle fasen uit om schade aan aangesloten motoren te voorkomen.

• 1P+N: Standaard groepen, 230V.
• 3P+N: Krachtgroepen, 400V.
• 2P of 4P: Specifieke industriële toepassingen waarbij alle polen thermisch beveiligd moeten zijn.

Terminologische verwarring ligt op de loer. Een installatieautomaat is geen aardlekschakelaar. Een wezenlijk verschil. De automaat kijkt naar de hoeveelheid stroom (Ampère) om de bedrading tegen hitte te beschermen. De aardlekschakelaar kijkt naar het verschil tussen de heen- en teruggaande stroom om elektrocutie te voorkomen. Een combinatie van beide bestaat ook: de aardlekautomaat, in het vakjargon vaak de alamat genoemd. Deze hybride component beveiligt zowel tegen overstroom als tegen lekstroom. Compact. Efficiënt. Bij een fout tript alleen de desbetreffende groep, terwijl de rest van de installatie onder spanning blijft. Een luxe die de betrouwbaarheid van de elektrische installatie aanzienlijk vergroot.

Gelijktijdig gebruik in de keuken

Drie zware verbruikers op één groep. De waterkoker, de airfryer en een professioneel koffiezetapparaat trekken samen fors meer dan de toegestane 3680 Watt. De installatieautomaat grijpt in. Niet direct, maar na een minuutje. Het bimetaal in de automaat warmt langzaam op door de overbelasting en verbreekt de verbinding voordat de bedrading in de muur schade oploopt door hitte.

De aanloopstroom van een afkortzaag

Een timmerman start zijn zware afkortzaag op een bouwlocatie. De motor vraagt bij het opstarten een enorme, kortstondige stoot stroom. Bij een standaard B-karakteristiek zou de automaat dit interpreteren als een fout en direct uitschakelen. In deze situatie zie je de noodzaak van een C-automaat, die deze korte piek negeert en de klus niet onderbreekt.

Boorongeluk in de woonkamer

Tijdens het ophangen van een schilderij raakt een boor per ongeluk de fasedraad en de nuldraad in een achterliggende leiding. Er ontstaat een directe kortsluiting. Geen vertraging nu. De elektromagnetische beveiliging in de automaat reageert binnen milliseconden met een hoorbare klik. De stroom is eraf nog voordat er een brandbare vonk kan overslaan naar de omgeving.

Krachtstroom bij de warmtepomp

Een moderne hybride warmtepomp vraagt om een stabiele voeding over meerdere fasen. Hier wordt een 3P+N automaat toegepast. Wanneer er intern in de unit een defect optreedt in één van de fasen, trekt het mechanisme direct de gehele groep uit. Dit voorkomt dat de motor van de pomp op twee fasen door blijft draaien, wat onherstelbare schade aan de wikkelingen zou veroorzaken.

NEN 1010 als leidraad

In Nederland vormt de NEN 1010 de absolute basis voor het veilig ontwerpen en aanleggen van laagspanningsinstallaties. Deze norm stelt harde eisen aan de beveiliging van stroomketens tegen overstroom. Geen onderhandeling mogelijk. Elke kabel moet beschermd zijn door een passend beveiligingstoestel, zoals een installatieautomaat, waarbij de nominale stroomsterkte van de automaat nauwkeurig moet zijn afgestemd op de belastbaarheid van de aangesloten bedrading. De installateur berekent dit op basis van de doorsnede van de aders en de wijze van aanleg in muren of goten.

Het Besluit bouwwerken leefomgeving

De juridische verplichting om te voldoen aan veiligheidsnormen volgt uit het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL), de opvolger van het Bouwbesluit. Hierin staat simpelweg dat een installatie geen gevaar mag opleveren voor de omgeving. Een defecte of verkeerd gekozen installatieautomaat leidt tot brandgevaar en voldoet daarmee direct niet aan de wetgeving. De handhaving vindt plaats bij de oplevering van nieuwbouw of grootschalige renovaties, waarbij een keuringsrapport vaak vereist is.

Productnormen en selectiviteit

Naast de installatienormen moeten de componenten zelf ook aan strenge regels voldoen, zoals de productnorm NEN-EN-IEC 60898-1 voor huishoudelijke toepassingen. Deze norm borgt dat een automaat daadwerkelijk uitschakelt bij de opgegeven karakteristiek. Een ander cruciaal aspect uit de regelgeving is selectiviteit. Bij een kortsluiting moet alleen de direct bovenliggende automaat uitschakelen, zodat niet het hele pand in het donker komt te staan door een fout in één enkel koffiezetapparaat. Dit vereist een nauwkeurige hiërarchie in de verdeelkast en de hoofdzekering van de netbeheerder.

Hugo Stotz patenteerde in 1924 de eerste miniatuur-installatieautomaat in Mannheim. Een radicale breuk met het verleden. Voorheen was de elektrische beveiliging volledig afhankelijk van smeltpatronen of lompe, industriële messchakelaars die volstrekt onhandig waren in een huishoudelijke setting. Stotz integreerde zowel de thermische als de magnetische beveiliging in één compacte behuizing. Het was een technisch antwoord op de groeiende behoefte aan brandveiligheid in steden die razendsnel elektrificeerden en waar het herhaaldelijk vervangen van zekeringen tot irritatie en onveilige overbruggingen leidde.

De echte transformatie van de verdeelinrichting vond echter pas plaats na de brede acceptatie van de DIN-rail. Modulariteit werd de nieuwe standaard in de paneelbouw. In de jaren zeventig begon de grootschalige vervanging van de klassieke porseleinen schroefkopzekeringen in de Nederlandse woningbouw, een proces dat hand in hand ging met de toenemende complexiteit van installaties en de roep om gebruiksvriendelijkheid. De techniek achter de interne bluskamers evolueerde in die periode razendsnel. Bij een uitschakeling onder volle belasting ontstaat een vlamboog; moderne lamellenpakketten in de automaat versnipperen deze boog nu in fracties van milliseconden om thermische schade aan de behuizing te voorkomen. Innovaties in de metallurgie van bimetaal-legeringen zorgden voor een steeds nauwkeuriger reactievermogen. Van een grove mechanische schakelaar ontwikkelde de automaat zich zo tot een gekalibreerd precisie-instrument voor kabelbescherming.

• https://nl.wikipedia.org/wiki/Installatieautomaat