Terug
Een koperen aardrail kan afhankelijk van de doorsnede tientallen tot honderden ampères aan kortsluitstroom afvoeren. Als vuistregel geldt dat koper een stroombelasting van ongeveer 1 A per mm² doorsnede aankan bij continue belasting onder normale omstandigheden, maar voor kortdurende aardfouten liggen de waarden aanzienlijk hoger. De juiste capaciteit hangt af van de installatieklasse, de omgevingstemperatuur en de geldende normen. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over koperen aardrails in industriële omgevingen.
Hoeveel stroom kan koper als geleider eigenlijk verdragen?
Koper als geleider verdraagt bij continue belasting ruwweg 1 tot 6 A per mm² doorsnede, afhankelijk van de installatiewijze, koeling en omgevingstemperatuur. Voor een aardrail gaat het doorgaans niet om continue stroombelasting, maar om kortdurende foutstromen. In dat geval kan koper tijdelijk veel hogere stromen afvoeren zonder blijvende schade, mits de doorsnede correct is gedimensioneerd.
Koper is als geleidermateriaal bijzonder geschikt voor aardgeleiders vanwege zijn lage soortelijke weerstand van circa 0,0175 Ω·mm²/m bij 20 °C. Dit betekent dat er bij een gegeven doorsnede minder warmte vrijkomt dan bij aluminium of staal. Bij een kortsluiting of aardingsfout moet de rail de energie in korte tijd afvoeren zonder te smelten of gevaarlijk heet te worden. De thermische grenswaarde voor koper ligt bij circa 160 °C voor PVC-geïsoleerde geleiders en hoger voor blootliggende railsystemen.
Welke normen bepalen de stroombelasting van een aardrail?
De stroombelasting van een koperen aardrail wordt in Nederland bepaald door NEN 1010, de Nederlandse installatiepraktijkrichtlijn die is gebaseerd op IEC 60364. Specifiek voor de dimensionering van aardgeleiders is de formule uit IEC 60364-5-54 van toepassing, waarbij de minimale doorsnede afhankelijk is van de foutstroomgrootte, de uitschakeltijd en het gebruikte materiaal.
Naast NEN 1010 spelen in industriële omgevingen ook andere normen een rol. Voor machines geldt NEN-EN-IEC 60204-1, die specifieke eisen stelt aan de aarding van elektrische uitrusting. In explosiegevaarlijke zones zijn aanvullende eisen van toepassing op basis van de ATEX-richtlijn. Het is de verantwoordelijkheid van de installateur en de projectmanager om te controleren welke norm van toepassing is op de specifieke installatieomgeving.
Wat is het verschil tussen een aardrail en een aardgeleider?
Een aardgeleider is de enkelvoudige kabel of geleider die een apparaat of constructie verbindt met het aardingssysteem. Een aardrail (ook wel aardklem of aardingsrail) is het centrale verzamelpunt waarop meerdere aardgeleiders samenkomen. De rail vormt het hart van de aardingsinstallatie in een schakelkast of op een machineframe.
In de praktijk is het onderscheid functioneel belangrijk. De aardrail verbindt alle individuele aardgeleiders met de hoofdaardgeleider die naar de aardelektrode of het TN-systeem loopt. Dit maakt de installatie overzichtelijker en makkelijker te controleren. Een koperen aardrail biedt daarbij het voordeel van lage contactweerstand op de aansluitpunten, wat de aardingskwaliteit van de gehele installatie ten goede komt.
Hoe kies je de juiste doorsnede voor een koperen aardrail?
De juiste doorsnede voor een koperen aardrail bepaal je op basis van de adiabatische formule uit IEC 60364-5-54: S = (I × √t) / k. Hierin is S de minimale doorsnede in mm², I de verwachte foutstroom in ampères, t de uitschakeltijd in seconden en k een materiaalafhankelijke factor (voor koper doorgaans 143 tot 176, afhankelijk van de isolatieklasse).
Als praktische richtlijn geldt in NEN 1010 dat de doorsnede van de aardgeleider minimaal gelijk moet zijn aan:
- De helft van de fase-doorsnede bij fase-doorsneden groter dan 35 mm²
- Gelijk aan de fase-doorsnede bij doorsneden tot en met 16 mm²
- 16 mm² bij fase-doorsneden tussen 16 en 35 mm²
Voor een aardrail die meerdere aardgeleiders bundelt, tel je de aansluitende geleiderstromen bij elkaar op en dimensioneer je de rail op de totale foutstroomcapaciteit. In industriële installaties met grote vermogens is een minimale doorsnede van 25 mm² of 35 mm² voor de koperen aardrail gebruikelijk.
Welke factoren verlagen de maximale stroomcapaciteit van een aardrail?
De maximale stroomcapaciteit van een koperen aardrail daalt als de omgevingstemperatuur stijgt, de rail slecht gekoeld is of de aansluitverbindingen een hoge contactweerstand hebben. Elk van deze factoren zorgt ervoor dat de rail bij een gegeven stroom meer warmte opbouwt dan de berekening aanneemt.
De belangrijkste factoren op een rij:
- Hoge omgevingstemperatuur: Koper geleidt bij hogere temperaturen minder goed en de thermische marge wordt kleiner
- Slechte ventilatie: In gesloten schakelkasten zonder actieve koeling stapelt warmte zich op
- Losse of gecorrodeerde aansluitingen: Verhoogde contactweerstand veroorzaakt lokale warmteontwikkeling
- Meerdere geleiders op één klem: Dit vergroot de lokale stroomdichtheid op het aansluitpunt
- Veroudering van de rail: Oxidatie van het koperoppervlak verhoogt de weerstand na verloop van tijd
Regelmatige inspectie van de aansluitpunten en het gebruik van vetvrije koperverbinders helpen je om de capaciteit op peil te houden.
Wanneer is een koperen aardrail verplicht in een metaalconstructie?
Een koperen aardrail is verplicht zodra een metaalconstructie elektrische uitrusting draagt of zelf als geleidend deel beschouwd wordt dat bij een fout onder spanning kan komen. NEN 1010 en NEN-EN-IEC 60204-1 schrijven voor dat alle geleidende delen van een machine of constructie op een gemeenschappelijk aardpunt worden aangesloten, wat in de praktijk een aardrail vereist.
In metaalconstructies zoals machineframes, schakelkasten, bordessen en staalconstructies met kabelbanen is een aardrail verplicht wanneer:
- Er elektrische componenten op de constructie zijn gemonteerd
- De constructie zich in een natte of explosiegevaarlijke omgeving bevindt
- De constructie verbonden is met een TN- of TT-aardingssysteem
- Meerdere aardgeleiders samenkomen op één punt
Bij staalconstructies met ladderbanen of kabelgoten is het bovendien gangbaar om de constructie zelf als potentiaalvereffeningsgeleider te gebruiken, waarbij de koperen aardrail het centrale verbindingspunt vormt.
Hoe wij helpen bij industrial support en aardingsoplossingen
Bij Gohres leveren we een uitgebreid assortiment industrial support-producten dat direct toepasbaar is in industriële aardingsinstallaties. Denk aan Unistrut-profielen waarop aardrails worden gemonteerd, ladderbanen voor geordende kabelvoering en buis- en stafmateriaal voor maatwerk aardingssystemen. We denken actief mee over de juiste configuratie voor jouw installatie, ook als je werkt met complexe tekeningen of niet-standaardmaatvoeringen.
Onze eigen bezorgdienst zorgt ervoor dat de producten op de door jou gewenste datum en locatie worden afgeleverd, zodat jij je planning kunt aanhouden. Wil je weten welke producten het best passen bij jouw aardingsinstallatie of metaalconstructie? Neem contact met ons op voor een vrijblijvende offerte.