Terug
Een koperen aardrail moet in de meeste industriële installaties een minimale doorsnede van 25 mm² hebben. Voor hoofdaardverbindingen geldt doorgaans een minimale doorsnede van 6 mm², maar zodra de aardrail dient als beschermingsgeleider in een installatie met grotere kabeldoorsneden, loopt de vereiste dikte snel op. De exacte afmeting hangt af van de kortsluitstroom, de omgeving en de toepasselijke norm.
In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over het dimensioneren van een koperen aardrail, van berekeningsregels en normvereisten tot materiaalvergelijkingen en veelgemaakte fouten.
Welke factoren bepalen de vereiste dikte van een aardrail?
De vereiste dikte van een aardrail wordt bepaald door drie hoofdfactoren: de maximale kortsluitstroom die de rail moet afvoeren, de kortsluitduur (hoe lang de stroom door de rail vloeit voordat de beveiliging reageert), en de omgevingstemperatuur plus het toegestane temperatuurverschil van het kopermateriaal. Hoe hoger de kortsluitstroom en hoe langer de duur, hoe dikker de rail moet zijn.
Naast deze elektrische factoren spelen ook mechanische eisen een rol. Een aardrail in een industriële omgeving moet bestand zijn tegen trillingen, aanrijdgevaar en corrosie. In ruimtes met agressieve stoffen of hoge luchtvochtigheid gelden strengere eisen aan de minimale materiaaldikte om degradatie te voorkomen. Tot slot bepaalt de doorsnede van de grootste aangesloten beschermingsgeleider mede de minimale afmeting van de aardrail zelf.
Hoe bereken je de minimale doorsnede van een koperen aardrail?
De minimale doorsnede van een koperen aardrail bereken je met de adiabatische formule: S = (I × √t) / k. Hierin is S de doorsnede in mm², I de kortsluitstroom in ampère, t de kortsluitduur in seconden en k een materiaalcoëfficiënt die voor koper bij een begintemperatuur van 30°C en eindtemperatuur van 200°C gelijk is aan 159.
In de praktijk betekent dit dat je bij een kortsluitstroom van 10 kA en een kortsluitduur van 1 seconde uitkomt op een benodigde doorsnede van circa 63 mm². Bereken altijd op basis van de werkelijke kortsluitstroom op het betreffende punt in de installatie, niet op de nominale stroomsterkte. Gebruik de kortsluitberekening van het distributienet of de transformator als vertrekpunt, en voeg een veiligheidsmarge toe voor onzekerheden in de meetwaarden.
Wat zijn de minimale afmetingen volgens NEN 1010 en IEC 60364?
Volgens NEN 1010 (de Nederlandse norm voor laagspanningsinstallaties, gebaseerd op IEC 60364) gelden de volgende minimale doorsneden voor koperen beschermingsgeleiders en aardrails:
- 6 mm² als minimale doorsnede voor een beschermingsgeleider die niet deel uitmaakt van een kabel
- 16 mm² als de fasegeleider een doorsnede heeft tussen 16 mm² en 35 mm²
- De helft van de fasegeleiderdoorsnede als de fasegeleider groter is dan 35 mm²
- 25 mm² als aanbevolen minimale doorsnede voor hoofdaardverbindingen in industriële omgevingen
IEC 60364-5-54 specificeert aanvullende eisen voor aardelektroden en beschermingsgeleiders in installaties met hogere kortsluitvermogens. Voor industriële installaties geldt in de praktijk dat een doorsnede van 25 mm² tot 50 mm² de meest voorkomende keuze is, afhankelijk van het kortsluitvermogen van de voeding.
Verschilt de vereiste dikte per toepassing of omgeving?
Ja, de vereiste dikte van een koperen aardrail verschilt aanzienlijk per toepassing en omgeving. In een droge kantooromgeving volstaat een kleinere doorsnede, terwijl in een industriële productiehal met zware machines, hoge kortsluitstromen en vochtige of corrosieve omstandigheden een grotere doorsnede nodig is.
Enkele situaties die een grotere doorsnede vereisen:
- Explosiegevaarlijke zones (ATEX): strengere eisen aan aardbinding en continuïteit van de aardverbinding
- Buitenopstellingen: extra wand- of materiaaldikte om corrosie te compenseren
- Zware industrie met grote transformatoren: hogere kortsluitstromen vragen om grotere doorsneden
- Installaties met frequentieomvormers: hogere harmonische stromen kunnen de thermische belasting verhogen
In al deze gevallen is het verstandig om de berekening te baseren op de werkelijke omstandigheden en niet uitsluitend op de normminima. De norm geeft een ondergrens, geen optimum.
Wanneer kies je voor een koperen aardrail in plaats van staal of aluminium?
Koper is de voorkeurskeuze voor aardrails wanneer lage elektrische weerstand, hoge geleidbaarheid en duurzaamheid tegelijk belangrijk zijn. De elektrische geleidbaarheid van koper is circa 60 MS/m, tegenover circa 35 MS/m voor aluminium en circa 10 MS/m voor staal. Dit maakt koper de meest efficiënte geleider per mm² doorsnede.
Aluminium is lichter en goedkoper, maar heeft een hogere weerstand en is gevoeliger voor galvanische corrosie bij contact met staal. Stalen aardrails worden soms toegepast in ruwe omgevingen waar mechanische sterkte zwaarder weegt dan geleidbaarheid, maar ze vereisen een grotere doorsnede voor dezelfde prestatie. Kies voor koper wanneer:
- De ruimte voor de rail beperkt is en een kleine doorsnede gewenst is
- De omgeving corrosief is en aluminium niet volstaat
- De installatie hoge kortsluitstromen moet kunnen verwerken
- Onderhoudsvrij gebruik op lange termijn een vereiste is
Welke fouten worden het vaakst gemaakt bij het dimensioneren van een aardrail?
De meest voorkomende fout bij het dimensioneren van een koperen aardrail is het baseren van de berekening op de nominale stroom in plaats van de kortsluitstroom. De aardrail hoeft de nominale bedrijfsstroom niet continu te geleiden, maar moet de kortsluitstroom gedurende de uitschakelingstijd van de beveiliging kunnen verwerken zonder te beschadigen.
Andere veelgemaakte fouten zijn:
- Te korte kortsluitduur aannemen: als de beveiliging trager reageert dan verwacht, kan de rail oververhitten
- Verbindingen onderschatten: een te dunne aardrail op één punt in het systeem vormt een zwakke schakel in de gehele aardverbinding
- Omgevingsfactoren negeren: corrosie of mechanische beschadiging verminderen de effectieve doorsnede in de loop van de tijd
- Niet controleren op continuïteit: een aardrail die niet doorlopend verbonden is, biedt geen betrouwbare bescherming
- Normminimums als doel zien: de normminima zijn ondergrenzen voor veiligheid, niet de optimale dimensionering voor jouw specifieke installatie
Een goede dimensionering begint altijd bij een kortsluitstroomberekening op het betreffende aansluitpunt, gecombineerd met de uitschakelkarakteristiek van de gebruikte beveiliging.
Hoe Gohres helpt bij het leveren van de juiste aardrail
Bij Gohres leveren we een breed assortiment aan industrial support-producten, waaronder materialen die je nodig hebt voor het opbouwen van een betrouwbare aardverbinding in industriële omgevingen. Of je nu werkt met Unistrut-profielen, kabeldragers of ladderbanen: we denken mee over de juiste toepassing en leveren op de gewenste datum en locatie. Ons motto “Vandaag bestellen, morgen leveren” is geen loze belofte, maar hoe we dagelijks werken.
Bekijk ons volledige aanbod in de productencatalogus en vraag direct een vrijblijvende offerte aan. Heb je een specifieke vraag over maatvoering of toepasbaarheid? Neem contact op en we helpen je verder.