Miniatuurschakelaar

Een MCB (laagspanning stroomonderbreker) beschermt elektrische circuits tegen overstroom, zoals kortsluiting en overbelasting. Hij onderbreekt automatisch de stroom van elektrische stroom wanneer de stroom een bepaald niveau overschrijdt, waardoor schade aan het circuit en potentieel brandgevaar wordt voorkomen. Laagspanning stroomonderbrekers zijn kleiner dan traditionele stroomonderbrekers, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in krappe ruimtes. Dit artikel bespreekt de constructie, het werkingsprincipe en de toepassingen van laagspanning stroomonderbrekers. Lees ons artikel over stroomonderbrekers om meer te begrijpen over hun basiswerking en types.

Inhoudsopgave

• Bouw
• Hoe werkt een laagspanning stroomonderbreker
• laagspanning stroomonderbrekertypes
• Voordelen:
• Toepassingen
• FAQ

Bouwwijze

Een MCB bestaat uit de volgende componenten:

• Belangrijkste contacten: De hoofdcontacten dragen de belastingsstroom. Ze worden aangesloten op de inkomende en uitgaande draden van het circuit.
• Uitschakelmechanisme: De uitschakeleenheid controleert de stroom door het circuit en schakelt de stroomonderbreker uit in geval van overstroom of kortsluiting. Het is samengesteld uit stroomvoerende elementen zoals een bimetalen strip of een magnetische actuator.
• Terminals: De uitgaande (afbeelding 2 met het label A) en inkomende (afbeelding 2 met het label G) draden worden aangesloten op de terminals van de stroomonderbreker.
• Behuizing: De behuizing beschermt en houdt de onderdelen van de MCB vast. Het biedt ook isolatie tussen de elektrische elementen en delen onder spanning.
• Indicator: De indicator in een MCB is een visuele aanwijzing die aangeeft of de stroomonderbreker zich in de stand "AAN" of "UIT" bevindt.
• Hulpcontacten: Hulpcontacten zijn de extra contacten die beschikbaar zijn op bepaalde laagspanning stroomonderbrekers om hulpbelastingen te schakelen of signaalfuncties te bieden.
• Uitschakelveer: De uitschakelveer (afbeelding 2 met label C) is een veer die de MCB-contacten in de "aan"- of gesloten stand houdt. De uitschakelveer wordt losgelaten wanneer het uitschakelmechanisme wordt geactiveerd, waardoor de contacten zich scheiden en het circuit wordt verbroken.

Hoe werkt een laagspanning stroomonderbreker

Het uitschakelmechanisme is het essentiële onderdeel dat verantwoordelijk is voor de goede werking van de MCB. In een hybride MCB zijn er twee uitschakelmechanismen: een bimetaal die beschermt tegen overbelastingsstroom en een elektromagneet die beschermt tegen elektrische kortsluitstroom. Er zijn ook andere typen laagspanning stroomonderbrekers die slechts één van deze uitschakelmechanismen bevatten, zoals besproken in de volgende paragraaf.

• Thermisch element: Het thermische element van een MCB is een bimetalen strip (afbeelding 2 met label B) die opwarmt wanneer er stroom doorheen vloeit. Naarmate de stroom toeneemt, buigt de bimetalen strip door de warmte en schakelt de MCB uiteindelijk uit wanneer deze een bepaalde temperatuur bereikt. Het thermische mechanisme in een hybride MCB is gekalibreerd om bij een specifieke temperatuur af te gaan. De ingestelde temperatuur wordt gewoonlijk bepaald op basis van de verwachte belasting en bedrijfsomstandigheden van het circuit. Bijvoorbeeld, laagspanning stroomonderbrekers die gebruikt worden in huishoudelijke toepassingen hebben doorgaans een lagere ingestelde temperatuur in vergelijking met die gebruikt in industriële of commerciële toepassingen vanwege hun lagere stroomvereisten.
• Magnetisch element: Het magnetische element van een MCB (figuur 2 met opschrift E) is een magneetspoel die een magnetisch veld creëert wanneer er stroom doorheen vloeit. Het magnetische mechanisme is gekalibreerd om bij een bepaalde stroomsterkte te worden geactiveerd. Het magnetische veld trekt aan een veerbelaste uitschakelhendel die de schakelaar loslaat en de MCB activeert. Dit mechanisme beschermt tegen kortsluiting, die optreedt wanneer de stroom door een pad met lage weerstand loopt, zoals een beschadigde draad.

Normale werking

Tijdens de normale werking vloeit er stroom door de MCB en in het elektrische circuit. De MCB heeft twee contactpunten, één verbonden met de inkomende voeding en één met de belasting. De stroom vloeit van het inkomende contact door de interne geleider van de MCB naar de belasting.

Overbelasting en kortsluiting

Overbelasting

Als de stroom die door de MCB loopt de nominale stroom overschrijdt als gevolg van een overbelasting, zal de bimetalen strip in het interne uitschakelmechanisme van de MCB warm worden en verbuigen. Door deze buiging komt het uitschakelmechanisme in beweging, waardoor de MCB zijn contacten opent en de stroom onderbreekt (afbeelding 2 met label H). De MCB blijft in de uitgeschakelde positie totdat deze handmatig wordt gereset.

Kortsluiting

Bij kortsluiting stroomt er een plotselinge stroomstoot door de MCB, waardoor het magnetische element een magnetisch veld opwekt. Dit magnetische veld trekt het uitschakelmechanisme aan, waardoor de MCB zijn contacten opent en de stroom onderbreekt. De MCB blijft in de uitgeschakelde positie totdat deze handmatig wordt gereset.

De MCB resetten

Zodra de MCB is geactiveerd, kan hij handmatig worden gereset door de schakelaar in de oorspronkelijke stand te zetten. Hierdoor kan de MCB de stroomtoevoer naar het elektrische circuit herstellen als de storing is verholpen. Als de storing echter nog steeds aanwezig is, zal de MCB opnieuw uitschakelen en de stroom onderbreken.

laagspanning stroomonderbrekertypes

Werkingsmechanisme

Laagspanning stroomonderbrekers zijn er in verschillende typen, gebaseerd op verschillende factoren zoals stroomsterkte, spanningssterkte en uitschakelkarakteristieken. Enkele veelgebruikte types zijn:

• Thermische laagspanning stroomonderbrekers: Thermische laagspanning stroomonderbrekers worden geactiveerd wanneer de temperatuurstijging als gevolg van de stroom door het circuit een bepaalde drempel overschrijdt. Ze hebben een bimetalen strip die buigt en de zekering uitschakelt.
• Magnetische laagspanning stroomonderbrekers: Magnetische laagspanning stroomonderbrekers worden geactiveerd wanneer de magnetische kracht die door de stroom in het circuit wordt opgewekt, een bepaalde drempel overschrijdt. Ze hebben een solenoïde die de uitschakelveer aantrekt en de stroomonderbreker activeert.
• Hybride laagspanning stroomonderbrekers: Hybride laagspanning stroomonderbrekers combineren de eigenschappen van zowel thermische als magnetische laagspanning stroomonderbrekers. Ze hebben een bimetalen strip en een solenoïde en schakelen uit op basis van de temperatuurstijging of de magnetische kracht die door de stroom wordt gegenereerd.
  • Hybride laagspanning stroomonderbrekers hebben de kenmerken van zowel thermische als magnetische uitschakelmechanismen, waardoor ze sneller kunnen reageren op zowel overbelasting als kortsluiting. Deze snellere reactietijd betekent dat de hybride MCB sneller uitschakelt dan een thermische of magnetische MCB, waardoor het risico van schade aan apparatuur of elektrische systemen afneemt.
• Elektronische laagspanning stroomonderbrekers: Deze laagspanning stroomonderbrekers maken gebruik van elektronische componenten om de stroom te controleren en de stroomonderbreker uit te schakelen. Ze zijn gevoeliger en schakelen sneller en nauwkeuriger uit dan thermische en magnetische laagspanning stroomonderbrekers.
• Differentiële laagspanning stroomonderbrekers: Differentiële laagspanning stroomonderbrekers worden gebruikt in gelijkstroomcircuits en beschermen tegen aardfouten en kortsluiting. Zij controleren de stroom in de stroomvoerende en de nuldraad en schakelen de stroomonderbreker uit wanneer het verschil een bepaalde drempel overschrijdt.
• Aardlekschakelaar: Aardlekschakelaars beschermen tegen elektrische schokken en brand door aardfouten. Zij controleren de stroom in de stroomvoerende en de nuldraad en schakelen de stroomonderbreker uit wanneer het verschil een bepaalde drempel overschrijdt.
• Isolerende laagspanning stroomonderbrekers: Isolatie-laagspanning stroomonderbrekers worden gebruikt als schakelaars om een circuit te isoleren. Ze hebben geen uitschakelmechanisme en worden gebruikt om het circuit uit te schakelen voor onderhouds- of testdoeleinden.

Uitschakelstromen

Laagspanning stroomonderbrekers kunnen worden ingedeeld op basis van hun ogenblikkelijke uitschakelstromen. Zij beveiligen het circuit doorgaans binnen een tiende van een seconde.

Type A MCB

Een MCB van type A is ontworpen om het circuit uit te schakelen wanneer de stroom 2-3 keer de nominale stroomsterkte overschrijdt. Het is bijzonder gevoelig voor kortsluiting, waardoor het geschikt is voor de productie van halfgeleiders.

Type B MCB

Type B is ontworpen om elektrische circuits snel uit te schakelen als de stroom drie tot vijf keer de nominale limiet overschrijdt. Hij wordt doorgaans gebruikt voor kleinere belastingen met minimale schakelpieken, zoals in woningen of lichte commerciële toepassingen.

Type C MCB

Type C MCB is ontworpen om het elektrische circuit onmiddellijk uit te schakelen als de stroom vijf tot tien keer de nominale capaciteit overschrijdt. Gewoonlijk wordt deze MCB gebruikt voor apparaten met hoge inductieve belastingen, zoals kleine elektromotoren en TL-verlichting, die schakelpieken ondervinden. Laagspanning stroomonderbrekers van type C hebben over het algemeen de voorkeur voor toepassingen die hogere kortsluitstromen vereisen. Daardoor zijn deze laagspanning stroomonderbrekers geschikt voor gebruik in commerciële en industriële installaties met hoge inductieve belastingen.

Type D MCB

Type D is ontworpen om onmiddellijk uit te schakelen wanneer de stroom die er doorheen gaat de nominale capaciteit tien tot vijfentwintig keer overschrijdt. Ze worden gewoonlijk gebruikt voor hoge inductieve belastingen waarbij frequente hoge inschakelpieken worden verwacht.

Deze stroomonderbrekers zijn speciaal ontworpen voor gebruik in industriële en commerciële omgevingen. Voorbeelden van dergelijke toepassingen zijn röntgenapparaten, systemen voor onderbrekingsvrije stroomvoorziening, industriële lasapparatuur en grote motoren met wikkeling.

Type K MCB

De kleine automaat (MCB) K kan een stroomsterkte van 8 tot 12 maal zijn nominale capaciteit verdragen. Het wordt vaak gebruikt in apparaten met zware belasting, zoals compressoren, wikkelmotoren en röntgenapparaten.

Tabel 1 geeft een overzicht van de minimale en maximale uitschakelstromen van verschillende MCB-typen. Ir' is de nominale stroom van de MCB; dit is de maximale elektrische stroom die de MCB continu kan dragen zonder uit te vallen. Laagspanning stroomonderbrekers kunnen ook worden ingedeeld op basis van het aantal polen, waaronder enkelpolige, dubbelpolige, driepolige en vierpolige laagspanning stroomonderbrekers.

Tabel 1: Minimale en maximale uitschakelstromen van verschillende MCB types.

MCB Type	Minimale uitschakelstroom	Maximale uitschakelstroom
Type A	2 Ir	3 Ir
Type B	3 Ir	5 Ir
Type C	5 Ir	10 Ir
Type D	10 Ir	20 Ir
Type K	8 Ir	12 Ir

Voordelen:

• Compact formaat: Het installeren van kleine automaten in kleine ruimtes is eenvoudig, gezien hun geringe afmetingen. Ze zijn ook licht van gewicht, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waarbij gewicht een rol speelt. Dankzij het modulaire ontwerp kunnen individuele units eenvoudig worden vervangen zonder de rest van het systeem aan te tasten.
• Snelle actie: Laagspanning stroomonderbrekers zijn ontworpen om snel te schakelen en de stroomtoevoer binnen enkele milliseconden te onderbreken wanneer een storing wordt gedetecteerd, waardoor het circuit en de aangesloten apparaten tegen schade worden beschermd.
• Hoge gevoeligheid: Laagspanning stroomonderbrekers kunnen zelfs kleine overbelastingen en kortsluitingen detecteren, waardoor ze een effectieve beveiliging vormen voor elektrische systemen.

Toepassingen

Laagspanning stroomonderbrekers (Miniature Circuit Breakers) en traditionele stroomonderbrekers functioneren beide als beveiligingsapparaten die de elektrische stroom in een circuit automatisch onderbreken wanneer deze de veilige werkingslimiet overschrijdt. Laagspanning stroomonderbrekers hebben echter enkele onderscheidende kenmerken en worden in andere toepassingen gebruikt dan traditionele stroomonderbrekers.

Enkele typische toepassingen van laagspanning stroomonderbrekers zijn:

• Residentiële en commerciële gebouwen: Laagspanning stroomonderbrekers worden vaak gebruikt als primaire beveiliging in laagspanningsinstallaties in huizen, kantoren en andere gebouwen. Ze worden vaak geïntegreerd in consumenteneenheden, verdeelborden of schakelborden om bescherming te bieden tegen overstroom, kortsluiting en overbelasting.
• Industriële toepassingen: Laagspanning stroomonderbrekers worden ook gebruikt in industriële omgevingen voor de elektrische beveiliging van diverse apparatuur zoals motoren, pompen en andere soorten machines. Ze worden gebruikt in combinatie met andere beveiligingen, zoals schakelaars, relais en zekeringen, om een uitgebreid beveiligingssysteem te bieden.
• Automobieltoepassingen: Laagspanning stroomonderbrekers worden vaak gebruikt in auto's ter bescherming tegen overstroom en kortsluiting. Ze zijn meestal te vinden in de elektrische distributiesystemen van voertuigen en beschermen verschillende onderdelen zoals lichten, ruitenwissers en motoren.

Traditionele stroomonderbrekers daarentegen zijn over het algemeen groter en worden gebruikt voor hogere stroom- en spanningsniveaus, typisch voor industriële toepassingen met een hoog vermogen, zoals fabrieken, elektriciteitscentrales en zware machines. Ze worden ook gebruikt in stroomdistributiesystemen, zoals het hoofdschakelaarpaneel of de schakelkast, om te beschermen tegen overstroom, kortsluiting en aardfouten.

Lees onze artikelen over slimme stroomonderbrekers en aardlekschakelaars voor meer informatie over de kenmerken van verschillende soorten stroomonderbrekers.

FAQ

Wat zijn de voordelen van kleine automaten?

Laagspanning stroomonderbrekers hebben een snelle reactietijd, lage vervangingskosten, bieden meer veiligheid en zijn gemakkelijk te resetten.