Een aardlekschakelaar (GFCI) is een van de meest voorkomende veiligheidsvoorzieningen in woningen, bedrijven en de industrie. De meest voorkomende types zijn eenfasige stopcontacten die worden gebruikt in huishoudens in de buurt van waterbronnen, zoals in keukens, badkamers en buitenstopcontacten. In de meeste landen zijn GFCI-stopcontacten al tientallen jaren verplicht in bepaalde delen van residentiële installaties. De NFPA 79, de elektrische norm voor industriële machines, schrijft echter ook het gebruik in industriële toepassingen voor.
GFCI-gebruik en -onderhoud
GFCI’s zijn ontworpen om lichamelijk letsel te voorkomen als gevolg van elektrische storingen die ertoe kunnen leiden dat elektriciteit door u heen naar de aarde stroomt. Wanneer een aardlekschakelaar uitschakelt, onderbreekt hij snel de stroom die door een onbedoeld aardtraject loopt, zelfs als de hoeveelheid stroom te klein is om een gewone automaat te doen doorslaan. Hoewel zekeringen en stroomonderbrekers ook beveiligingen zijn, zijn zij bedoeld om apparatuur en installaties te beschermen tegen kortsluiting en grote elektrische storingen die brand en materiële schade kunnen veroorzaken. De activeringsenergie voor standaard automaten en zekeringen is veel groter dan de dodelijke hoeveelheid, maar de meeste aardlekschakelaars schakelen al uit bij ongeveer 6 mA.
Een aardlekschakelaar maakt gebruik van een stroomtransformator om het verschil te detecteren tussen de lijnstroom die aan de belasting wordt toegevoerd en de nulleiderstroom die van de belasting terugkeert. Idealiter zou dit verschil nul moeten zijn, omdat beide stromen elkaar opheffen. Als er een stroomverschil is, wordt dit de ingang voor een comparator in de aardlekschakelaar, die van toestand verandert als het verschil ongeveer 6 mA is. Wanneer de comparator van toestand verandert, wordt een siliciumgestuurde gelijkrichter geactiveerd, die de stroom van de uitgang van de aardlekschakelaar uitschakelt.
GFCI’s moeten maandelijks worden gecontroleerd door de drukknoppen op het front met de opschriften “Test” en “Reset” te bedienen. Naast het controleren op een goede werking, maandelijks testen zorgt er ook voor dat de mechanische onderdelen van het stopcontact in orde zijn. Eenvoudige GFCI-testers zijn verkrijgbaar voor minder dan $ 15, of voor minder dan $ 150, kunt u een hoge kwaliteit, industriële elektrische tester kan controleren op bekrachtigde circuits, test AC en DC spanningen, weerstand, continuïteit, en fase-rotatie tussen elke twee fasen en GFCI’s.
Wat veroorzaakt een GFCI te schakelen
Wanneer een GFCI stopcontact blijft trippen, moet er een reden zijn. In plaats van alleen de aardlekschakelaar te resetten, moet u ook de oorzaak van de fout onderzoeken.
Aardlek ontstaat wanneer elektrische stroom een onbedoeld pad naar de aarde vindt. De gebruikelijke oorzaken van aardfouten zijn versleten isolatie, geleidend stof, water of andere “zachte aardingen”. Aardfouten zijn verantwoordelijk voor meer dan 80% van de kortsluitingen in apparatuur en in 90% van die gevallen worden ze veroorzaakt door versleten isolatie van draden en kabels. Als een mens het onbedoelde pad wordt, kan stroom zo laag als 75 mA ventriculaire fibrillatie veroorzaken (d.w.z. wanneer het hart stopt met pompen, wat leidt tot een hartstilstand).
Een andere naam voor een aardlek is lekstroom. Hoewel de isolatie van bedrading is ontworpen om elektriciteit in de geleider te houden, hebben alle isolatoren een zeker geleidingsvermogen. Hoewel niet perfect, kan zelfs lucht een isolator zijn. Isolatie geleidt stroom via zowel elektrisch resistieve als capacitieve paden. Als de isolatie oud of beschadigd is, is de weerstand lager en kan de lekstroom aanzienlijk worden. De isolatie die langere geleiders beschermt, heeft een hogere capaciteit, wat nog meer lekstroom kan veroorzaken.
Op stroomkringen die door een aardlekschakelaar zijn beveiligd, kan lekstroom onnodige en intermitterende uitschakelingen veroorzaken. Bij het oplossen van deze intermitterende “spook” uitschakelingen, kan het zoeken naar de lekstroom veroorzaker soms kostbaar zijn. Als er veel apparaten op een stroomkring zijn aangesloten, is de lekstroom cumulatief en kan deze in de orde van milliampères zijn. Als u meer apparaten toevoegt aan een stroomkring met aardlekbeveiliging, kan de aardlekschakelaar willekeurig uitschakelen, waardoor het probleem moeilijk te diagnosticeren is.
Diagnosticeren van aardlekschakelaars
Begin met het meten van de lekstroom en identificeer vervolgens de bron. Gebruik een lekstroomtang om deze metingen uit te voeren. Lekstroomtangen zijn vergelijkbaar met stroomtangen die worden gebruikt voor het meten van belastingsstromen; echter, lekstroomtangen presteren veel beter bij het meten van stromen onder 5 mA.
Test enkelfasige stroomkringen door de fase- en nulleiders af te klemmen. Test driefasige stroomkringen door alle fasegeleiders af te klemmen. Als er een nulleider aanwezig is, klem deze dan ook af. De gemeten waarde zal elke stroom zijn die naar de aarde vloeit. Om de totale lekstroom naar de bedoelde aardaansluiting te meten, plaatst u de klem rond de aardgeleider.
Met de lekstroom op elke poot van de stroomkring om vast te stellen welke poot aanzienlijk meer lekstroom heeft dan de andere. Als één poot een verdacht hoge lekstroom heeft, controleer dan of de apparatuur goed werkt. Vergeet niet dat overspanningsfilters en condensatoren op de voedingsingang van sommige elektronische apparatuur de totale circuitcapaciteit kunnen verhogen, waardoor de lekstroom kan toenemen.
Als de apparatuur op alle poten goed werkt en de bedrading acceptabel is, kan het zijn dat de cumulatieve lekstroom als gevolg van de ingangsfiltering van elektronische apparatuur net hoog genoeg is om de willekeurige uitschakeling van de aardlekschakelaar te veroorzaken. In dat geval kunt u overwegen om de belasting op elke poot van het circuit te herverdelen of circuits toe te voegen om meer capaciteit te leveren.
Gerelateerde bronnen
- Waarom het beheersen van lekstroom belangrijk is
- Basisprincipes lekstroommeting
- Waarom aarding zo veel belangrijker is dan de meeste mensen denken
- Basisprincipes aarding