Icw en Icm van een vermogensschakelaar — kortstondige stroomsterkte en maakvermogen naast Icu/Ics

De gids over vermogensschakelaar-instellingen (LSI) behandelt de trip-parameters die de schakelaar zélf gebruikt om te bepalen wánneer wordt uitgeschakeld. De [gids over prospectieve kortsluitstroom en Icu-dimensionering](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering) behandelt hoe de Icu (uiterste uitschakelvermogen) van een schakelaar moet passen bij de werkelijke kortsluitstroom op zijn positie. Dit artikel behandelt twee aanvullende, vaak over het hoofd geziene kortsluitkenmerken uit dezelfde norm — Icw en Icm — die vooral relevant worden zodra een schakelaar in een tijdgestaffeld (selectief) beveiligingsschema wordt toegepast.

Icw — de rms-kortstondige-stroomsterkte

Icw (rated short-time withstand current) is de rms-waarde van de kortsluitstroom die een vermogensschakelaar gedurende een gespecificeerde korte tijdsduur — doorgaans ergens tussen 0,05 en 1 seconde — kan doorstaan zonder dat zijn eigenschappen worden aangetast, terwijl de schakelaar zelf niet uitschakelt.

Dit is direct relevant bij een tijdgestaffeld selectief beveiligingsschema: om selectiviteit tussen een bovenliggende en een onderliggende schakelaar te bereiken, wordt de bovenliggende schakelaar bewust vertraagd (zie de gids over LSI-instellingen), zodat de onderliggende schakelaar, dichter bij de fout, eerst uitschakelt. Gedurende die vertragingstijd blijft de bovenliggende schakelaar echter gesloten en voert hij de volle kortsluitstroom. Als die schakelaar de kortsluitstroom niet gedurende de ingestelde vertragingstijd kan doorstaan zonder schade — dus als zijn Icw voor die tijdsduur te laag is — dan is het selectiviteitsschema niet geldig, ook al is de Icu van diezelfde schakelaar ruim voldoende om de kortsluiting uiteindelijk te onderbreken.

Icm — het piekwaarde-maakvermogen

Icm (rated short-circuit making capacity) is de piekwaarde van de stroom waarop een vermogensschakelaar mag inschakelen op een reeds aanwezige kortsluiting, zonder dat de contacten door de elektrodynamische krachten van die piekstroom vastlassen of mechanisch beschadigd raken. Icm is, in tegenstelling tot Icu en Ics (die als rms-waarden zijn uitgedrukt), een piekwaarde en wordt in IEC 60947-2 afgeleid uit Icu via een vermenigvuldigingsfactor k die afhankelijk is van het Icu-bereik en de bijbehorende genormeerde vermogensfactor van de beproevingsstroom:

Icm = k × Icu

waarbij k doorgaans in de orde van 1,5 tot 2,2 ligt, oplopend naarmate Icu toeneemt (een lagere vermogensfactor bij hogere kortsluitstromen geeft een hogere verhouding tussen piek- en rms-waarde).

Let op: de exacte k-factorwaarden per Icu-bereik en de bijbehorende genormeerde vermogensfactor staan in de tabel in IEC 60947-2; dit artikel behandelt het principe van de afleiding, niet de volledige tabel.

Waarom dit twee aparte kenmerken zijn, los van Icu/Ics

Icu en Ics beschrijven het vermogen van een schakelaar om een kortsluiting te onderbreken (respectievelijk de uiterste en de voor herhaald gebruik bedoelde waarde). Icw en Icm beschrijven twee heel andere momenten in het leven van een kortsluiting bij die schakelaar:

• Icw: kan de schakelaar de kortsluitstroom een tijdje verdragen zonder zelf uit te schakelen (relevant bij bewuste vertraging voor selectiviteit)?
• Icm: kan de schakelaar inschakelen op een reeds bestaande kortsluiting zonder mechanische schade door de piekstroom?

Een schakelaar kan een ruim voldoende Icu hebben voor de betreffende positie in de installatie, en toch ongeschikt zijn voor een specifiek selectief schema omdat de opgegeven Icw voor de benodigde vertragingstijd te laag is, of omdat de kans op inschakelen tegen een bestaande fout (bijvoorbeeld na een storing elders in de installatie) een Icm vereist die de schakelaar niet haalt.

Praktische relevantie

Bij het ontwerpen of beoordelen van een tijdgestaffeld selectief beveiligingsschema tussen twee of meer in serie geschakelde vermogensschakelaars is het niet voldoende om alleen de Icu van elke schakelaar te vergelijken met de prospectieve kortsluitstroom op zijn positie — de Icw van de bovenliggende schakelaar moet ook worden gecontroleerd tegen de daadwerkelijk ingestelde vertragingstijd (tsd) uit de LSI-instellingen. Bij het selecteren van een schakelaar voor een positie waar een reëel risico bestaat dat wordt ingeschakeld op een bestaande fout (bijvoorbeeld bij herinschakeling na een onbekende storing), is de opgegeven Icm eveneens een relevant selectiecriterium.

Veelgemaakte fouten

1. Alleen de Icu controleren bij het opzetten van een tijdgestaffeld selectiviteitsschema, zonder te verifiëren of de Icw van de bovenliggende schakelaar toereikend is voor de ingestelde vertragingstijd.
2. Icm verwarren met Icu — Icm is een piekwaarde en doorgaans aanzienlijk hoger dan de rms-waarde van Icu; de twee zijn niet rechtstreeks vergelijkbaar zonder de k-factor.
3. De opgegeven Icw-waarde gebruiken zonder op de bijbehorende tijdsduur te letten — een Icw die is gespecificeerd voor 0,05 s zegt niets over of de schakelaar dezelfde stroom ook 1 s kan doorstaan.
4. Ervan uitgaan dat een hogere Icu automatisch een hogere Icw en Icm met zich meebrengt — dit zijn separaat beproefde en opgegeven eigenschappen die per schakelaartype en -fabricaat kunnen verschillen.

Gerelateerd

• Vermogensschakelaar-instellingen — L, S, I en G in de LSI(G)-curve
• Prospectieve kortsluitstroom — Icu-dimensionering
• Verdeelinrichtingen & selectiviteit tussen beveiligingen
• Vermogensschakelaar — MCCB versus automaat