Parallelle kabels — waarom stroomverdeling niet vanzelf gelijk is

De kabeldoorsnede-stroombelastbaarheid-gids behandelt hoe je de juiste doorsnede voor één kabel bepaalt. Bij een hoge belastingsstroom (bijvoorbeeld een grote motor, een laadstation-cluster of een hoofdverdeler) is één kabel echter soms niet praktisch — de doorsnede zou te groot en te stijf worden om te installeren. De oplossing: meerdere kabels parallel per fase leggen. Dit artikel behandelt de voorwaarden waaronder die parallelle kabels de stroom daadwerkelijk gelijk verdelen.

De voorwaarden voor gelijke stroomverdeling

Volgens IEC 60364-5-52 wordt gelijke stroomverdeling tussen parallelle kabels als voldoende gewaarborgd beschouwd wanneer:

• De kabels van hetzelfde materiaal zijn (koper met koper, aluminium met aluminium — niet gemengd).
• Ze dezelfde doorsnede hebben.
• Ze ongeveer dezelfde lengte volgen, over dezelfde route.
• Er geen aftakkingen langs de lengte van de parallelle set zitten.
• Elke parallelle set (of groep) aan beide uiteinden effectief verbonden is (dezelfde klemmenstrook, dezelfde rail).

Voor het toepassen van deze parallel-regel zonder aanvullende gedetailleerde berekening geldt bovendien een minimale doorsnede — doorgaans 50 mm² voor koper en 70 mm² voor aluminium per parallelle geleider; onder die doorsnede wordt paralleliseren niet zonder meer als vanzelfsprekend gelijk verdelend beschouwd.

Waarom een ongelijke opstelling misgaat

Als de parallelle kabels een verschillende lengte, route of onderlinge positie hebben, verschilt de impedantie tussen de kabels — en een induktiemotor, transformator of voedingskabel "kiest" niet gelijkmatig tussen twee paden met verschillende impedantie. Het gevolg: de kabel met de laagste impedantie (vaak de kortste, of de kabel die het dichtst bij een stalen kabelgoot of -ladder ligt) voert een onevenredig groot deel van de totale stroom, terwijl de andere kabel juist onderbelast blijft. Zelfs als de totale berekende stroom ruim binnen de gecombineerde capaciteit van beide kabels past, kan de zwaarst belaste kabel individueel toch worden overbelast — met oververhitting en versnelde isolatieveroudering tot gevolg, zonder dat dit uit een simpele totaalberekening blijkt.

Let op: dit effect wordt versterkt door de wederzijdse inductie tussen parallelle geleiders — de relatieve positie van fase- en nulgeleiders in en tussen de parallelle groepen beïnvloedt de impedantieverdeling, naast het zuiver geometrische lengteverschil.

Praktische maatregelen

• Leg parallelle kabels via dezelfde route, in dezelfde kabelgoot of -ladder, met een symmetrische onderlinge positionering van de fasegeleiders in elke parallelle set.
• Vermijd dat één kabel van de set dichter langs een stalen constructie of kabelgoot loopt dan de andere — dat beïnvloedt de impedantie asymmetrisch.
• Vermijd aftakkingen halverwege een parallelle set; als een aftakking onvermijdelijk is, is een aanvullende berekening nodig om de daadwerkelijke stroomverdeling te verifiëren in plaats van gelijke verdeling aan te nemen.

Praktische relevantie

Bij het ontwerpen van een parallelle-kabelvoeding (bijvoorbeeld voor een grote motor, een laadstation-cluster of een hoofdverdeler) moet worden geverifieerd dat alle parallelle kabels dezelfde lengte, route en doorsnede hebben, en dat de minimale doorsnede voor de parallel-regel wordt gehaald — anders is een aanvullende, gedetailleerde impedantieberekening nodig om aan te tonen dat geen van de individuele kabels wordt overbelast.

Veelgemaakte fouten

1. Twee parallelle kabels via een verschillende route of lengte leggen "omdat het toch op hetzelfde uitkomt" — de impedantieverschillen die daaruit ontstaan, kunnen tot een ernstig ongelijke stroomverdeling leiden.
2. Alleen de totale berekende stroom tegen de gecombineerde capaciteit toetsen, zonder te verifiëren dat de individuele kabels ook daadwerkelijk gelijk belast worden.
3. Een aftakking halverwege een parallelle kabelset maken zonder aanvullende berekening — dit doorbreekt de voorwaarde voor automatisch gelijke stroomverdeling.

Gerelateerd

• Kabeldoorsnede & stroombelastbaarheid
• Busbar & stroomrailsystemen
• Kabeldraagsystemen — goten en ladders