Zekering

Wat is een zekering?

Een zekering is een elektrisch beveiligingscomponent met een smeltelement dat doorsmelt en de stroomkring blijvend onderbreekt zodra de stroom te lang of te sterk boven de nominale waarde komt. Zo beschermt de zekering kabels, apparatuur en mensen tegen de gevolgen van overbelasting en kortsluiting, zoals oververhitting, schade en brand. In industriële automatisering zit de zekering overal: van de NH-hoofdzekering in de verdeler tot de kleine glaszekering voor een 24 V-stuurcircuit van een PLC.

Een zekering is goedkoop, eenvoudig en extreem snel bij kortsluiting, maar na het aanspreken moet hij altijd worden vervangen.

🧠 Hoe werkt een zekering?

Het hart van een zekering is het smeltelement. In kleine zekeringen is dat een dun draadje, in industriële zekeringen een strip zilver of koper met versmallingen, ingebed in kwartszand in een keramisch lichaam.

1. Normale werking - de bedrijfsstroom loopt door het element. Een zekering heeft wel een kleine weerstand: hij wordt warm en dissipeert vermogen, wat fabrikanten opgeven als nominaal verliesvermogen. Daarom telt de warmte van zekeringen mee in de warmteberekening van een besturingskast.
2. Overbelasting - bij een matige overstroom loopt de temperatuur langzaam op. Een gG-zekering vanaf 16 A mag bij 1,25 × In niet doorsmelten binnen de conventionele tijd en moet bij 1,6 × In binnen die tijd wel doorsmelten.
3. Kortsluiting - bij een zeer hoge stroom smelten alle versmallingen vrijwel tegelijk. Er ontstaat een reeks kleine bogen die het kwartszand dooft. De zekering schakelt dan vaak af binnen de eerste halve periode van 50 Hz, nog voordat de kortsluitstroom zijn piek bereikt.
4. Na het aanspreken - de zekering is verbruikt en moet worden vervangen door een exemplaar van hetzelfde type, met dezelfde nominale stroom, spanning en hetzelfde afschakelvermogen.

Dat snelle afschakelen heet stroombegrenzing. Volgens fabrieksgegevens van Siemens begrenst een NH-zekering van 224 A een prospectieve kortsluitstroom van circa 50 kA tot een doorlaatpiek van ongeveer 18 kA. Daardoor hoeven rails, kabels en schakelapparatuur stroomafwaarts veel minder kortsluitenergie te verdragen.

🔍 Welke soorten zekeringen zijn er?

Zekeringen worden ingedeeld naar normfamilie en bouwvorm. Laagspanningszekeringen vallen onder de reeks IEC 60269, miniatuurzekeringen onder IEC 60127.

Miniatuurzekeringen hebben een snelheidsaanduiding: FF (zeer snel), F (snel), M (middeltraag), T (traag) en TT (zeer traag). Daarnaast staat er een letter voor het afschakelvermogen: L voor laag (typisch bij glazen buisjes), H voor hoog (keramisch, vaak met zandvulling) en E voor verhoogd.

🏷️ Wat betekenen gG, aM en de andere bedrijfsklassen?

Bij IEC 60269-zekeringen geeft een code van twee letters aan wat de zekering beschermt. De eerste letter is het afschakelbereik: g schakelt het volledige bereik af, van overbelasting tot kortsluiting; a beschermt alleen tegen kortsluiting. De tweede letter is het beschermde object.

Een aM-zekering verdraagt de hoge aanloopstroom van een motor zonder door te smelten. Ze is echter alleen ontworpen om hoge overstromen af te schakelen: bij 4 × In mag ze binnen 60 seconden niet aanspreken, bij 6,3 × In moet ze binnen 60 seconden afschakelen. Lagere overbelastingen vallen buiten haar afschakelbereik, dus beschermt een aM-zekering de motor niet tegen overbelasting. Dat doet de thermische beveiliging in de motorstarter, meestal een thermisch relais. Halfgeleiderzekeringen staan vaak vóór frequentieregelaars en softstarters, omdat gewone zekeringen thyristors, diodes en IGBT’s niet snel genoeg beschermen. Of ze verplicht zijn, staat in de installatievoorschriften van de fabrikant: veel regelaars mogen ook met gG-zekeringen worden aangesloten, zolang u geen bescherming van de halfgeleiders zelf eist.

🔄 Wat is het verschil tussen een zekering en een automaat?

Een automaat doet hetzelfde werk als een zekering, maar is na afschakelen opnieuw in te schakelen.

Installatieautomaten volgens IEC 60898-1 kennen de karakteristieken B, C en D, die magnetisch aanspreken bij respectievelijk 3–5, 5–10 en 10–20 × In. Zekeringen en automaten worden vaak gecombineerd: een NH-zekering als voorbeveiliging die de kortsluitstroom begrenst, met automaten in de groepen erachter.

🏭 Waar zitten zekeringen in een industriële installatie?

• Hoofd- en onderverdeling - NH-zekeringen of zekeringlastscheiders beveiligen voedingskabels naar machines, het MCC en HVAC-installaties.
• Motorcircuits - aM- of gG-zekeringen als kortsluitbeveiliging in combinatie met een contactor en thermisch relais. Coördinatie type 2 volgens IEC 60947-4-1 vereist dat de starter na een kortsluiting zonder gevaar is gebleven en weer bruikbaar is.
• Stuurstroom - cilindrische of miniatuurzekeringen voor de stuurtransformator, de 24 V-voeding, sensoren en actuatoren.
• Veiligheidsfuncties - fabrikanten van een veiligheidsrelais schrijven een maximale zekering voor die de uitgangscontacten beschermt tegen verlassen bij kortsluiting.
• Explosiegevaarlijke zones - in zenerbarrières voor intrinsieke veiligheid zit een ingegoten zekering die de zenerdiodes beschermt; binnen ATEX-zones moeten zekeringen en houders passen bij de gekozen beschermingswijze.

🔧 Hoe kiest u de juiste zekering?

Een praktische aanpak voor de keuze van een gG- of aM-zekering:

1. Spanning - de maximale bedrijfsspanning van het net (inclusief tolerantie) mag niet hoger zijn dan de nominale spanning van de zekering. Bij gelijkspanning gelden aparte, lagere waarden, omdat DC geen nuldoorgang heeft.
2. Bedrijfsstroom (Ib) - kies In ≥ Ib, met de correctiefactoren van de fabrikant voor een hoge omgevingstemperatuur en voor zekeringen die dicht naast elkaar in de kast zitten.
3. Kabelbescherming - NEN 1010 (gebaseerd op IEC 60364-4-43) eist Ib ≤ In ≤ Iz en I2 ≤ 1,45 × Iz. Omdat I2 bij gG vanaf 16 A gelijk is aan 1,6 × In, komt dat neer op In ≤ ongeveer 0,9 × Iz.
4. Afschakelvermogen - dit moet groter zijn dan de prospectieve kortsluitstroom op de plek van de zekering. IEC 60204-1 en IEC 61439 vragen de kortsluitvastheid van de complete kast vast te leggen.
5. Uitschakeltijd - controleer dat de zekering bij een fout naar aarde snel genoeg afschakelt, bijvoorbeeld binnen 0,4 s voor eindgroepen tot 32 A in een TN-stelsel van 230 V. Lange kabels kunnen de foutstroom zo beperken dat dit niet lukt.
6. Selectiviteit - bij gG-zekeringen in serie is selectiviteit volgens de norm gewaarborgd als de voorliggende zekering minstens 1,6 keer zo groot is, bijvoorbeeld 160 A vóór 100 A.
7. Motoren - gebruik de coördinatietabellen van de fabrikant voor de combinatie met contactor en relais.

Typische gG-waarden volgens IEC 60269:

Een aandachtspunt in 24 V DC-stuurstroom: veel geschakelde voedingen begrenzen hun stroom bij kortsluiting. Een miniatuurzekering krijgt dan te weinig stroom om door te smelten, terwijl de spanning voor alle andere circuits wegzakt. Daarom gebruiken paneelbouwers vaak elektronische circuitbeveiligingen per uitgang, of een voeding met een tijdelijke stroomreserve.

🔐 Hoe werkt u veilig met zekeringen?

• Bevoegdheid - NH-zekeringen zijn bedoeld voor vakbekwame of voldoende onderrichte personen. Bij werken volgens NEN 3140 wisselt u ze bij voorkeur spanningsloos, met een NH-trekker met manchet en passende beschermingsmiddelen.
• Zekeringlastscheiders - hiermee schakelt u een groep veilig onder belasting af en wisselt u de zekeringen spanningsloos.
• Vrijschakelen - het verwijderen van een zekering is niet automatisch veilig vrijschakelen. Volg de Lock-out Tag-out-procedure, borg het scheidingspunt en meet spanningsloosheid voordat u werkt, zo nodig onder een werkvergunning.
• Nooit overbruggen of opwaarderen - een te grote zekering of een overbrugging laat de kabel oververhitten en is een bekende oorzaak van brand.
• Oorzaak zoeken - een doorgeslagen zekering is een symptoom. Zoek de oorzaak (kortsluiting, defecte motor, beschadigde kabel) voordat u een nieuwe plaatst.

📡 Hoe bewaakt u zekeringen vanuit OT?

Een doorgeslagen zekering betekent stilstand, vaak zonder duidelijke melding. Veel zekeringhouders en zekeringlastscheiders hebben daarom een terugmeldcontact of een elektronische zekeringbewaking die u op een digitale ingang van de PLC aansluit. Elektronische circuitbeveiligingen voor 24 V melden per kanaal de stroom en de oorzaak van een uitschakeling via een veldbus of IO-Link. Die gegevens maken storingsdiagnose sneller en voeden predictive maintenance: een groep die steeds vaker uitvalt, wijst op een slijtende motor of beschadigde kabel. Houd ook reservezekeringen van het juiste type op voorraad; een verkeerde vervanger is in de praktijk een veelvoorkomende fout.

❓ Veelgestelde vragen

Wat betekent gG op een zekering?

gG betekent dat de zekering het volledige afschakelbereik heeft (g) en bedoeld is voor algemene bescherming van kabels en leidingen (G). Een gG-zekering beschermt zowel tegen overbelasting als tegen kortsluiting. Het is de meest toegepaste bedrijfsklasse in industriële verdeelinrichtingen.

Wat is het verschil tussen een snelle en een trage zekering?

Een snelle zekering smelt al bij een kleine overstroom binnen korte tijd door, een trage zekering verdraagt een korte piek zonder af te schakelen. Trage zekeringen zijn geschikt voor voedingen, transformatoren en apparaten met hoge inschakelstromen. Snelle zekeringen beschermen gevoelige elektronica.

Kan ik een zekering vervangen door een zwaardere?

Een zekering vervangen door een exemplaar met een hogere nominale stroom is onveilig, omdat de kabel dan niet meer tegen overbelasting is beschermd. De zekering hoort bij de kabeldoorsnede en de installatie, niet alleen bij de apparatuur. Vervang een zekering daarom altijd door hetzelfde type met dezelfde stroom, spanning en hetzelfde afschakelvermogen.

Waarom slaat een zekering door bij het inschakelen van een motor?

Een zekering slaat bij het inschakelen van een motor door als de karakteristiek de aanloopstroom niet verdraagt, die bij direct inschakelen zes tot acht keer de nominale stroom kan zijn. Een aM-zekering of een gG-zekering volgens de coördinatietabel van de fabrikant voorkomt dat. De bescherming tegen overbelasting komt dan van het thermisch relais.

Is een zekering selectief met een automaat?

Een zekering vóór een automaat is selectief als de automaat bij elke foutstroom afschakelt voordat de zekering smelt. Dat hangt af van de doorlaatenergie (I²t) van beide en is alleen betrouwbaar te bepalen met de selectiviteitstabellen van de fabrikant. De vuistregel van 1:1,6 geldt alleen tussen gG-zekeringen onderling.

Waarom hebben zekeringen bij gelijkspanning een lagere spanningswaarde?

Een zekering in een gelijkstroomcircuit moet de boog doven zonder hulp van de nuldoorgang die wisselstroom honderd keer per seconde heeft. Daardoor is dezelfde zekering bij gelijkspanning voor een lagere spanning geschikt dan bij wisselspanning. Voor zonnepanelen en batterijsystemen bestaan daarom speciale zekeringen, zoals gPV volgens IEC 60269-6.

📌 Samengevat

Een zekering beschermt elektrische installaties tegen overbelasting en kortsluiting door met een smeltelement de stroomkring blijvend te onderbreken. Wie de juiste bedrijfsklasse (gG, aM, aR), het afschakelvermogen en de afstemming op kabel en voorliggende beveiliging goed kiest, krijgt een goedkope, zeer snelle en selectieve beveiliging die bovendien vanuit de PLC te bewaken is.