Ongewenste afschakeling van een aardlekschakelaar — cumulatieve lekstroom diagnosticeren

Aardlekschakelaar beproeven — triptijd en aanspreekstroom beschrijft hoe een RCD periodiek wordt beproefd op de aanspreekstroom waarvoor hij is ontworpen. Dit artikel behandelt een ander, vaak verwarrend probleem: een RCD die tijdens normaal bedrijf afschakelt zonder dat er een aanwijsbare fout (isolatiedefect, kortsluiting) wordt gevonden — en die bij beproeving gewoon binnen de norm blijkt te functioneren.

Waarom "geen fout gevonden" niet hetzelfde is als "geen lekstroom"

Elke belasting met een EMC-filter — frequentieomvormers, LED-drivers, schakelende voedingen, computerapparatuur — lekt een kleine, continue stroom naar aarde via de filtercondensatoren tussen fase/nul en de aardverbinding van het filter. Dit is geen defect: het is inherent aan de werking van het EMC-filter en valt binnen de lekstroomgrenzen die de fabrikant voor het apparaat opgeeft. Het probleem ontstaat wanneer meerdere van dergelijke apparaten op dezelfde groep, of achter dezelfde RCD, zijn aangesloten: hun individuele lekstromen tellen op. Een enkel apparaat met 1-2 mA lekstroom is onschuldig; tien van zulke apparaten op één groep kunnen samen al 10-20 mA achtergrondlekstroom veroorzaken — ruim voordat er ook maar iets defect is.

De vuistregel: een derde van de nominale aanspreekstroom

In de praktijk wordt vaak de vuistregel gehanteerd dat de continue achtergrondlekstroom van een groep niet meer dan ongeveer een derde van de nominale aanspreekstroom (IΔn) van de RCD mag bedragen. Voor een standaard 30 mA-RCD betekent dit een praktische marge van circa 10 mA aan achtergrondlekstroom, voordat een kleine extra schakelpiek-lekstroom (bijvoorbeeld bij het inschakelen van nog een apparaat, of een tijdelijke netspanningsverstoring) voldoende is om de RCD alsnog te laten afschakelen. Deze marge is geen normwaarde uit een IEC-norm, maar een praktische vuistregel om voldoende afstand te houden tot de aanspreekdrempel zonder dat er sprake is van een daadwerkelijk isolatiedefect.

Frequentieomvormers als aparte bron

Frequentieomvormers zijn een bijzonder relevante bron van dit soort lekstroom, omdat de hoogfrequente schakelflanken van de uitgangstransistoren via de parasitaire capaciteit van de motorkabel naar aarde afvloeien — een effect dat toeneemt met de kabellengte en de schakelfrequentie van de omvormer. Zie ook DC-bus restspanning bij frequentieomvormers voor een ander praktisch aandachtspunt bij dezelfde apparaten. Deze hoogfrequente lekstroom is bovendien een reden waarom voor frequentieomvormers vaak een type B-RCD wordt vereist in plaats van een gewone type A — zie het overzicht van RCD-typen AC/A/F/B — al gaat het bij ongewenste afschakeling primair om de hoeveelheid lekstroom, niet alleen om de vorm ervan.

Hoe dit in de praktijk wordt gediagnosticeerd

1. Meet de achtergrondlekstroom van de groep met een lekstroomtang (een klemmeter die om alle actieve geleiders tegelijk wordt geklemd) terwijl de belasting normaal in bedrijf is — niet pas na een afschakeling.
2. Vergelijk dit met de vuistregel van een derde van de IΔn van de RCD die op die groep zit.
3. Splits de groep als de achtergrondlekstroom de marge benadert of overschrijdt — verdeel de lekstroom-veroorzakende apparaten over meerdere groepen met eigen RCD's in plaats van ze allemaal achter één RCD te plaatsen.
4. Geef een frequentieomvormer met een lange motorkabel een eigen groep met een eigen (bij voorkeur type B) RCD, in plaats van hem te delen met andere gevoelige apparatuur.

Praktische relevantie

Bij een klacht over een RCD die "zomaar" afschakelt zonder dat de periodieke beproeving (triptijd en aanspreekstroom) een afwijking laat zien, is het meten van de cumulatieve achtergrondlekstroom van de groep — en het vergelijken daarvan met de een-derde-vuistregel — vaak informatiever dan het vervangen van de RCD zelf, wat het probleem zelden oplost als de oorzaak in de opgetelde belasting zit.

Veelgemaakte fouten

1. De RCD vervangen zonder de achtergrondlekstroom te meten — als de oorzaak cumulatieve lekstroom van de aangesloten belasting is, lost een nieuwe RCD van hetzelfde type niets op.
2. Alle EMC-gefilterde apparatuur op één groep aansluiten zonder rekening te houden met de optelsom van hun individuele lekstromen.
3. Een RCD met een hogere IΔn plaatsen om de afschakeling te laten stoppen, zonder te beoordelen of de vereiste maximale aanraakspanningstijd voor die groep dat nog toelaat.
4. Frequentieomvormers met lange motorkabels negeren als aparte lekstroombron, terwijl hun hoogfrequente capacitieve lekstroom via de motorkabel juist een van de grotere bijdragers is.

Gerelateerd

• Aardlekschakelaar beproeven — triptijd en aanspreekstroom
• RCD-typen AC/A/F/B — classificatie en selectie
• RCD-selectiviteit — Type S en cascadering
• DC-bus restspanning bij frequentieomvormers