De Electrische huis, of laagspannings installatie.

© John Geus / Juli 2017.


Een "Oude" Stoppenkast.

Inleiding

In (bijna) elk woonhuis of bedrijfsgebouw is er een electriciteits-net aangelegd. Officieel wordt de, in een gebouw aangelegde, electrische installatie het laagspanningsnet genoemd. Hoewel de electrische spanning in een huis van 230 Volt helemaal niet echt laag, maar zelfs dodelijk hoog is wordt er in de sterkstroomtechniek, waar met nog veel hogere spanningen gewerkt wordt toch over laagspanning gesproken.

Op deze pagina wil ik wat uitleg geven over de electrische huisinstallatie en wat vertellen over de daar bij gebruikte standaard afspraken, de gebruikte componenten en een aantal begrippen verklaren.

Waarschuwing

De electrische spanning in een huisinstallatie is gevaarlijk hoog en kan voor mens en dier dodelijk zijn. Als je met electriciteit in huis iets gaat doen, doe dit dan altijd uiterst voorzichtig. Zorg er voor dat, voor het deel waar aan gewerkt wordt, eerst de spanning afgeschakeld is.

Normblad NEN1010

In Nederland zijn er voor het uitvoeren van de electrische huisinstallatie een aantal gestandariseerde afspraken gemaakt. Deze afspraken zijn eigenlijk geen echte wetten, maar meer aanbevelingen waarvan uitgegaan wordt dat proffessioneele installateurs zich daar aan houden. Er zijn afspraken gemaakt over onder andere de diameter, en kleuren van electriciteitsdraden, veiligheids normen en standaard aanduidingen (naamgeving). De afspraken zijn in Nederland vastgelegd in een zogenaamd normblad. Het normblad voor de electrische huisinstallatie in Nederland heet : normblad NEN1010.

De Groepenkast

Het hart van de electrische huisinstallatie is de zogenaamde groepenkast (of verdeel installatie) die zich meestal in de meterkast van elk huis bevindt.
Het doel van de groepenkast is het verdelen van de electriciteit, die vanuit het electriciteitsnet het huis binnenkomt, over de diverse "groepen" die in het huis zijn aangelegd.
Het begrip "groep" is, in een electrische huisinstallatie, een apart afgeschermd deel dat zelfstandig beveiligd is. Vaak is deze opdeling gerelateerd aan bepaalde vertrekken in een woonhuis. Denk hier bij aan bijvoorbeeld de keuken of de woonkamer.
Volgens NEN1010 moet een electrisch apparaat dat op zich zelf meer dan 2000 Watt aan vermogen verbruikt op een "eigen" groep worden aangesloten. Denk hier bij aan bijvoorbeeld een groot electrisch fornuis.
Op de foto Links: Een voorbeeld van een moderne één-fase groepenkast voor drie groepen van de firma Attema en Rechts een groepenkast van Iskra met vier groepen.

In de groepenkast zitten de apparaten die voor de beveiliging van het electriciteitsnet in het huis moeten zorgen. Deze beveiliging is twee-delig:

  1. Beveiligen van het huis-net zelf, door optredende storingen te isoleren, waar door een storing in een bepaald deel van de installatie niet de gehele installatie kan vernielen.
  2. Beveiligen van de gebruiker van de electriciteit waar bij er voor gezorgd wordt dat, bij onbedoelde aanraking van een spanningvoerende geleider, er geen dodelijk hoge stroom kan gaan lopen.
In de meterkast is er ook een Aard-leiding aangelegd. Dit is vaak een lange metalen pen die, onder de meterkast, in de grond is geslagen. Deze wordt onder andere gebruikt om de metalen leidingen van het Gas, het Water en de CV installatie, in huis, op Aard-potentiaal te zetten. De Aard-leiding heeft ook een aftakking naar een Aarde-strip in de Groepenkast. Op deze Aard-strip worden de (Geel/Groene) aarde draden van de groepen met ge-aarde stopkontakten aangesloten.

Een of Drie fase electriciteit.

Electriciteit wordt in de electriciteitscentrale opgewekt als drie-fase stroom. Dit wordt ook wel krachtstroom of draaistroom genoemd.
Drie fase electriciteit wordt over drie Fase draden en een Nul draad getransporteerd. Op alle drie de fase draden staat een sinusvormige wisselspanning die, ten opzichte van de andere fase's, 120 graden in fase is verschoven. De Nul draad vertegenwoordigt in deze context het zogenaamde "Ster"-punt.
In een laagspanningsinstallatie is de spanning tussen een fase en de nul draad 230 Volt en de spanning tussen twee fase draden onderling 400 Volt. (dit was vroeger iets lager, 220 en 380 Volt).
De werkelijke verhouding tussen de lijn en fase spanning kan je berekenen met de goniometrische formule : Ufase=Ulijn x 2 x SIN(120(graden)).
Bij een lijnspanning van 230 Volt is de exacte fasespanning dus 230 x Wortel(3) = 398,37 Volt

De electriciteit wordt vanuit het electriciteitsnet naar alle huizen en instellingen als drie-fase stroom gedistribueerd. Afhankelijk van het soort afnemer zal de monteur van het electriciteitsnet alle drie de fase-s of slechts één-fase op de groepenkast aansluiten.
In een gewoon woonhuis komt normaal gesproken één-fase electriciteit via één (bruine) Fase-draad en een (blauwe) Nul-draad de groepenkast binnen. Met een één-fase groepenkast wordt deze electriciteit verdeeld over de verschillende Groepen in het huis.

Grotere gebruikers, zoals een bedrijf, hotel/pension of grote villa/landhuis, hebben een krachtstroom aansluiting en krijgen alle drie de fase's met drie (bruine) Fase-draden, L1 t/m L3 (vroeger: R, S en T) en een (blauwe) Nul-draad vanuit het electriciteitsnet binnen.
Met een drie-fase groepenkast wordt deze electriciteit over alle Groepen in het gebouw verdeeld.
In zo'n groepenkast kunnen zowel één-, als drie-fase groepen aangelegd worden. Bij het aanleggen van één-fase groepen in een drie-fase groepenkast probeert men de belasting zo gelijkmatig mogelijk over de fase's te verdelen.

Een één-fase groep wordt ook vaak Lichtgroep genoemd, en een drie-fase groep een Krachtgroep. Er bestaat ook een zogenaamde Kookgroep, die uit twee gekoppelde één-fase groepen is samengesteld .

Een voorbeeld van de opzet van een één-fase groepenkast met twee aardlekschakelaars en acht groepen.
Een voorbeeld van de opzet van een drie-fase groepenkast met twee (één-fase) aardlekschakelaars en acht (één-fase) groepen.

Centraal-doos topologie

Om niet maar lukraak wat leidingen te trekken om alle lichtpunten en stopkontakten van electriciteit te voorzien wordt er in de bouw vaak gebruik gemaakt van een meer gestructureerde manier voor het aanleggen van een huis-electriciteitsnet.
Bij deze gestructureerde wijze van aanleggen wordt gebruik gemaakt van zogenaamde Centraal-Dozen.
Een Centraal-doos is een ruim bemeten kastje waar alle leidingen die in een bepaald vertrek voorkomen bij elkaar komen en met elkaar verbonden kunnen worden. Per vertrek is er een centraal-doos in het midden van het plafond aangebracht. Vaak ook met een haakje er onder waar eventueel een lamp aan opgehangen kan worden. Vanuit deze centraal-doos gaan dan als een soort Spin de draden naar de diverse stopkontakten en lichtschakelaars van dit vertrek.
Normaal worden de centraal-dozen 1-op-1 op de groep-automaten in de groepenkast aangesloten en zijn daar door dus nooit onderling verbonden.
Bij uitzondering kunnen vertrekken, waar heel weinig vermogen gebruikt wordt, gecombineerd worden en samen op een groep geplaatst. In dat geval worden de betrokken centraal-dozen wél onderling met elkaar verbonden.
In mijn huis, bijvoorbeeld, zijn de Hal, Voorportaal, Slaapkamer, Badcel en de Huiskamer allemaal op de zelfde groep aangesloten.

Electriciteits draad, en kabel.

Voor het aanleggen van een electrische huis-installlatie wordt er gebruik gemaakt van koperdraad dat met een laag kunststof geïsoleerd is. Dit koperdraad heet officieel VD-Draad en wordt in de draad-diameter van 1,5 en 2,5 mm2 verkocht.
De 2,5 mm2 draden zijn geschikt voor een stroom van maximaal 25 Ampère en 1,5 mm2 draad voor stroom van maximaal 16 Ampère. (rekening houdend met het aantal draden die bij elkaar door één leiding lopen).

De kleur van de VD-draden, die in een huis-electriciteits-net worden gebruikt, zijn in het normblad NEN1010 vastgelegd. Dit verhoogt de veiligheid en vergemakkelijkt het werken aan de huis-installatie door monteurs die deze installatie niet per-sé hoeven te kennen. Er worden de volgende kleuren gebruikt :

Fase-draad.		 De kleur Bruin wordt gebruikt voor draden die de electrische Fase voeren. Voor een bruine fase-draad wordt ook de letteraanduiding "L" gebruikt. (L staat voor het Engelse woord Live).

Nul-draad.		 De kleur Blauw wordt gebruikt voor Nul leidingen. Voor een blauwe nul-draad wordt ook de letteraanduiding "N" gebruikt. (N staat voor Nul of het Engelse woord Neutral).

Aard-draad.		 Geel/Groene draden worden gebruikt voor de Aard aansluitingen. Een Aard-aansluiting wordt gebruikt voor de randaarde van ge-aarde stopkontakten en voor bijvoorbeeld het aansluiten van de afschermings-mantel van een grondkabel. Voor de Aard-draad wordt ook de letteraanduiding "PE" gebruikt. (PE staat voor het Engels: Protective-Earth).
Zwart De zwarte draden zijn zogenaamde "schakel"-draden. Dit zijn draden die achter een schakelaar zijn aangesloten en waar op dus, afhankelijk van de stand van de schakelaar, Wel of Niet spanning staat.
Doordat de zwarte draden altijd achter een (licht)schakelaar geplaatst worden gaat hier normaal gesproken weinig stroom door heen, en wordt het meestal alleen als 1,5 mm2 draad verkocht.

In héle oude installaties kom je nog wel draden tegen met andere kleuren. Vroeger was er een ander kleursysteem met Groen voor de Fase, Rood voor de Nul en Grijs voor de Aarde draad. Toen bleek dat mensen, die kleurenblind waren, deze kleuren niet van elkaar konden onderscheiden is men in 1970 overgestapt naar de huidige kleurkodering.

Naast losse draden bestaan er ook kunststof verbindings kabels waar de verschillende aders al in zitten. Deze kabels heten officieel MvK-kabels en worden in de typen XMvK en YMvK verkocht.

MvK kabel.
XMvK kabel
XMvK kabel is iets lichter uitgevoerd dan YMvK kabel en is hier door flexibeler en dus makkelijker aan te leggen. Het wordt gebruikt voor het aanleggen van electriciteit boven de grond, binnen in het huis.
XMvK kabel wordt verkocht met 2,3,4 of 5 aders in de kabel.
YMvK kabel
YMvK kabel is zwaarder uitgevoerd dan Xmvk kabel met een dikkere isolatie laag. Hierdoor is het meer brandwerend maar is ook minder flexibel en daar door moeilijker aan te leggen. Het wordt gebruikt voor het aanlegggen van electriciteit boven de grond voor binnen en buiten, bijvoorbeeld voor het aanleggen van een oplaadpunt voor de electrische auto buiten het huis.
YMvK kabel wordt verkocht met 1 t/m 9 aders per kabel.

YMvK-AS kabel.		 De toevoeging AS staat voor Aard-Scherm. Deze kabel heeft een metalen afschermings-mantel die op de aard-draad aangesloten kan worden. Door deze afscherming is de kabel geschikt om in de grond ingegraven gebruikt te worden.

Componenten op de DIN rail

In een moderne groepenkast zijn de diverse komponenten die voor de verdeling en beveiliging van het huisnet moeten zorgen volgens een standaard maatvoering uitgevoerd. Door deze standarisatie kunnen komponenten van verschillende merken en makelij gecombineerd worden en bij elkaar in een standaard groepenkastbehuizing geplaatst worden.
Op de achterwand van elke groepenkast zit een metalen rail van standaard afmeting waar alle komponenten in de groepenkast met een soort "Klik" systeem op gemonteerd kunnen worden. Deze gestandariseerde rail heet een DIN-rail.
Ook de breedte van de diverse componenten op een DIN-rail is gestandariseerd. De eenheid van deze breedte heet: Module. Eén Module-breedte is 18 mm. Veel voorkomende standaard breedtes zijn 1 module(18mm), 2 module(36mm), 2,5 module(45mm) en 4 module(72mm).
De standaard breedte van een groepenkast is 220mm. Op een DIN-rail van zo een kast kunnen dan 12 module-breedten aan komponenten (samen 216mm) naast elkaar geplaatst worden. Voor installaties waar bij dit niet genoeg is worden er twee, of meer, DIN rails boven elkaar geplaatst.

Voor het, in de Groepenkast, met elkaar verbinden van de individueele componenten op de DIN-rail wordt normaal gesproken gebruik gemaakt van flexibel verbindingsdraad met een diameter van 4 mm2, in de kleuren Zwart en Blauw(voor de Nul draden).
Kant en klare draadeinden met geperste uiteinden zijn in de lengten 90, 125, 185, 250 en 350 mm in de vakhandel te koop.

Ik zal nu in gaan op enkele standaard komponenten die op de DIN-rail aanwezig kunnen zijn....

Hoofdschakelaar

Met een hoofdschakelaar kan de gehele huis-electrische-installatie in één keer volledig spanningsloos gezet worden. Dit is belangrijk om op een veilige manier werkzaamheden aan de groepenkast te kunnen uitvoeren. De Hoofdschakelaar is vanaf September 2005 verplicht gesteld voor groepenkasten in een woonhuis.
Een één-fase Hoofdschakelaar heeft een gestandariseerde breedte van twee modules (36 mm) en wordt ook wel met type 1P+N (1 pool + Nul) aangeduid.
Er is ook een Hoofdschakelaar voor drie-fase stroom. Deze heeft de type aanduiding "3P+N" (3 pool + Nul)

Installatie automaat

Een Installatie-automaat of kortweg "Automaat" is in feite de moderne opvolger van de oude smeltzekering of "Stop".
Bij overschrijding van de, op de automaat aangegeven, stroomsterkte zal de automaat de stroom automatisch afschakelen. Hierdoor beveilig je de aansluitingen van de achter de automaat aangesloten groep tegen overbelasting of kortsluiting. Na dat de oorzaak van de kortsluiting is hersteld kan de spanning met de schakelaar op de Automaat weer ingeschakeld worden.
Per aangesloten groep is er één installatie-automaat.
Een Installatie-automaat heeft een nominale stroomsterkte waar bij hij in werking treedt. Ook heeft de Automaat een zogenaamde karakteristiek dat bepaalt hoe de automaat reageert op een overschrijding van de nominale stroomsterkte. Bij een B-karakteristiek schakelt de automaat bij overschrijding van 3 tot 5 maal de nominale stroomsterkte.
Er is ook een Installatie-automaat met C-karakteristiek. Deze schakelt bij een overschrijding tussen 5 en 10 maal de nominale stroom. Dit wordt toegepast in een omgeving waar bij kortstondig grote stromen kunnen voorkomen. Denk hier bij aan een werkplaats met grote electrische motoren die een flinke aanloopstroom hebben.
Voor een normale huis-installatie is de stroom waar bij de automaat afschakelt 16 Ampère met een B-karakteristiek. Deze heeft dan de aanduiding: "B16".
Een moderne één fase Installatie-automaat heeft een gestandariseerde breedte van één module, en heeft de type aanduiding : "1P+N" (1 pool + Nul).

Oudere Installatie-automaten waren breder en hadden in plaats van de aanduiding B16 iets als "N L16A".

Een moderne Automaat
18mm
Een iets oudere Automaat
25mm
Een oude Automaat
36mm
Een héél oude DIN-rail Automaat met schakelaar en smeltzekering
36mm
Er is ook een Installatie-Automaat voor een drie-fase groep. Deze heeft de type aanduiding "3P+N" (3 pool + Nul) en is 4-module breed.

Aardlek schakelaar

Een Aardlek schakelaar is voornamelijk bedoeld om mens en dier tegen "electrocutie" te beschermen.
In de Aardlek schakelaar wordt voortdurend gemeten of alle (via de fase-draad) uitgaande stroom ook weer via de (nul-draad) terug komt. Zodra er een verschil tussen de heengaande en terugkomende stroom gekonstateerd wordt, er is dan ergens een stroom "lek", schakelt de Aardlekschakelaar de stroom af. Na dat de oorzaak van het aardlek is weggenomen kan de spanning met de schakelaar weer ingeschakeld worden.
Bij een normale huisinstallatie schakelt de aardlekschakelaar bij een stroomverschil van 30 miliampère (0,03 Ampère).
Op de foto rechts: Een Aardlekschakelaar van het merk Eaton.
Op een aardlekschakelaar zit altijd een Test knop (aangeduid met de letter "T"). Met het indrukken van deze testknop laat je doelbewust een lek-stroom door het meet/regel circuit van de aardlekschakelaar lopen. Bij een goed werkende schakelaar treedt de aardlek beveiliging dan in werking en schakelt af.
Volgens NEN1010 kunnen er achter één Aardlekschakelaar maximaal vier (licht)groepen worden aangesloten en moeten er per huis minimaal twee aardlekschakelaars gebruikt worden. Dit laatste met het idee dat, bij het in werking treden van een aardlekschakelaar, niet direct het hele huis zonder electriciteit gezet wordt.
Een één-fase Aardlekschakelaar heeft een gestandariseerde breedte van twee modules.
Er is ook een Aardlekschakelaar voor een drie-fase net. Deze heeft de type aanduiding "3P+N" (3 pool + Nul)

Aardlek automaat

Een Aardlek-Automaat (of kort: "Alamat") is een combinatie van een Aardlekschakelaar en een Installatie-Automaat.
Het voordeel van het gebruik van een Aardlek-automaat boven die van een Installatie- automaat in combinatie met een Aardlekschakelaar is de ruimte besparing op de DIN-rail en ook dat je direct de bron van de storing kan herleiden. (als een gewone aardlekschakelaar waar achter bijvoorbeeld drie groepen zijn aangesloten afschakelt weet je niet gelijk in welke groep het lek-probleem is opgetreden.)
Op de foto rechts: Een Aardlek-automaat van het merk Gacia.
Een één-fase Aardlek-automaat heeft een gestandariseerde breedte van twee modules.
Merk op dat op de Aardlek-Automaat zowel de aanduiding B16 als 30mA staat en dat er ook een "Test" knop is.

Kook, of Fornuis groep

Moderne Hallogeen, Keramische of Inductie kooktoestellen gebruiken vaak veel electrisch vermogen en moeten, hier door, op een speciaale manier op de groepenkast aangesloten worden.
De uitleg van een kookgroep is op een andere pagina uitgebreid beschreven. Klik hier om dat te zien.

Din-rail stopkontakt

Soms staan er in een meterkast van een huis apparaten die van uit het lichtnet gevoed moeten worden. Voor het aansluiten van zulke apparaten is het mogelijk om op de DIN-rail een speciaal stopkontakt te monteren.
Denk bij apparaten die in de meterkast zijn opgehangen aan bijvoorbeeld een transformator om de huisdeurbel van spanning te voorzien, een Huistelefoon-centrale, een ISDN NT-1 kastje of een ADSL Wifi-Router.
Een Din-rail stopkontakt heeft een gestandariseerde breedte van twee en een half modules (45 mm).

Bel-transformator

Voor het voeden van de huisdeurbel vanuit de meterkast bestaan er ook bel-transformatoren die in de groepenkast op de DIN-rail gemonteerd kunnen worden.

Webshop links.

 Hier volgen enkele links naar Nederlandse webshops waar al deze artikelen besteld kunnen worden. Er zijn heel veel van die webshops waardoor de lijst lang niet kompleet zal zijn :

Een typische indeling van een Groepenkast

Om nu, na een heleboel theorie, het geheel tot slot een beetje aanschouwelijk te maken, geef ik hier een voorbeeld van een typische opzet voor een één-fase groepenkast met vier groepen :

In dit voorbeeld :

  1. De fase en nul komt uit het electriciteitsnet binnen in de groepenkast.
  2. De fase en nul gaan direct naar de ingangszijde van de Hoofdschakelaar.
  3. Achter de hoofdschakelaar staan de twee Aardlekschakelaars aangesloten.
  4. Aardlekschakelaar-1 beveiligt groep 3, en 4.
  5. Aardlekschakelaar-2 beveiligt groep 1, en 2.
  6. De Installatie-automaten 1 t/m 4 beveiligen de vier groepen van de woning.
  7. De Beltrafo staat op groep-1 aangesloten.
  8. De Geel/Groene Aard-draden worden, indien van toepassing, op de Aardstrip aangesloten.