Een kortsluiting ontstaat wanneer twee punten van een elektrisch circuit met verschillende potentialen rechtstreeks met elkaar worden verbonden op een manier die niet in het ontwerp is voorzien. De normale werking wordt daardoor verstoord en er kan in zeer korte tijd een grote stroom ontstaan. Daarom is het bij het ontwerpen of controleren van een elektrische installatie belangrijk om de verwachte kortsluitstroom op verschillende punten te berekenen.
De waarde van de kortsluitstroom helpt om kabels, beveiligingen en schakelapparatuur correct te dimensioneren. Een installatie moet niet alleen bestand zijn tegen de normale bedrijfsstroom, maar ook tegen de thermische en dynamische belasting die tijdens een fout kan optreden. Voor driefasige circuits wordt vaak uitgegaan van een symmetrische kortsluitstroom. De online rekenmachine voor kortsluitstromen is bedoeld om deze berekening snel uit te voeren op basis van enkele elektrische parameters.
Welke gegevens zijn nodig?
De rekenmodule vraagt om waarden die samen de impedantie van het foutcircuit bepalen. De belangrijkste invoer is de fasespanning, uitgedrukt in volt. Daarnaast zijn de actieve weerstand van de fase-nul-lus en de inductieve component van die lus nodig. Ook de weerstand of impedantie van de fasewikkeling van de transformator speelt een rol.
De invoervelden hebben elk een duidelijke technische betekenis:
- Fasespanning Uf: de spanning van één fase ten opzichte van het nulpunt, opgegeven in volt.
- Actieve weerstand Rn: de ohmse weerstand van de fase-nul-lus, inclusief de relevante geleiders.
- Inductieve weerstand Xn: de reactantie van de fase-nul-lus, veroorzaakt door de inductie van kabels en andere delen van het circuit.
- Transformatorimpedantie Zt: de weerstand of impedantie van de fasewikkeling van de transformator, opgegeven in ohm.
- Kortsluitstroom Ik: het berekende resultaat in ampère.
Alle waarden moeten in consistente eenheden worden ingevoerd. Een weerstand in milliohm moet bijvoorbeeld eerst naar ohm worden omgerekend wanneer de rekenmachine om ohm vraagt. Een fout in de eenheden kan een resultaat opleveren dat vele malen te hoog of te laag is.
De gebruikte formule stap voor stap
De berekening bestaat uit twee opeenvolgende stappen. Eerst wordt de impedantie van de fase-nul-lus bepaald. Omdat de actieve weerstand en de inductieve weerstand niet eenvoudig bij elkaar mogen worden opgeteld, worden ze als loodrechte componenten behandeld. De formule luidt:
Zp = √(Rn² + Xn²)
Hierbij is Zp de totale impedantie van de fase-nul-lus in ohm, Rn de actieve weerstand in ohm en Xn de inductieve weerstand in ohm. De wortel uit de som van de kwadraten geeft de effectieve impedantie van beide componenten samen.
Daarna wordt de impedantie van de transformator aan de lusimpedantie toegevoegd. De kortsluitstroom wordt berekend met:
Ik = Uf / (Zp + Zt)
Ik is de kortsluitstroom in ampère en Uf is de fasespanning in volt. Zp staat voor de impedantie van de fase-nul-lus en Zt voor de impedantie van de fasewikkeling van de transformator. Naarmate de totale impedantie kleiner wordt, neemt de berekende kortsluitstroom toe. Een langere kabel, kleinere geleiderdoorsnede of extra overgangsweerstand verhoogt doorgaans de impedantie en verlaagt daardoor de foutstroom.
Wie de berekening direct met deze invoervelden wil uitvoeren, kan de kortsluitstroom berekenen tool gebruiken om de vereiste waarden overzichtelijk in te voeren en het resultaat in ampère te verkrijgen.
Voorbeeld van een berekening
Stel dat een circuit een fasespanning van 230 volt heeft. De actieve weerstand van de fase-nul-lus bedraagt 0,08 ohm en de inductieve weerstand is 0,06 ohm. De transformatorwikkeling heeft een impedantie van 0,04 ohm. Eerst wordt de lusimpedantie berekend:
Zp = √(0,08² + 0,06²) = √(0,0064 + 0,0036) = √0,0100 = 0,10 ohm
Vervolgens wordt de transformatorimpedantie toegevoegd. De totale impedantie bedraagt dan 0,10 + 0,04 = 0,14 ohm. De verwachte kortsluitstroom is:
Ik = 230 / 0,14 ≈ 1643 A
Dit voorbeeld laat zien waarom de transformator niet buiten beschouwing mag worden gelaten. Wanneer alleen de kabelweerstand zou worden gebruikt, zou de uitkomst onrealistisch hoog zijn. Omgekeerd kan het negeren van een lage lusimpedantie leiden tot een onderschatting van de foutstroom en een verkeerde keuze van de beveiliging.
Zo gebruik je de rekenmachine correct
Een online calculator neemt het rekenwerk over, maar de kwaliteit van het resultaat blijft afhankelijk van de ingevoerde gegevens. Controleer daarom eerst of de waarden afkomstig zijn uit een schema, een technische datasheet of een betrouwbare meting. De volgende werkwijze helpt om vergissingen te beperken:
- Noteer de fasespanning van het betreffende circuit en controleer of deze in volt is opgegeven.
- Bepaal de actieve weerstand van de volledige fase-nul-lus, niet alleen van één afzonderlijke kabel.
- Voer de inductieve weerstand in wanneer die voor het circuit beschikbaar of relevant is.
- Controleer de impedantie van de fasewikkeling van de transformator en gebruik dezelfde eenheid als voor de andere weerstanden.
- Voer de waarden in, vergelijk het resultaat met een handmatige controle en noteer de berekende stroom in ampère.
Rond tussenstappen bij voorkeur niet te vroeg af. Vooral bij zeer kleine impedanties kan een afronding van enkele duizendsten ohm een merkbaar verschil in de uiteindelijke kortsluitstroom veroorzaken. Controleer ook of komma’s en punten in de invoervelden volgens de gebruikte notatie worden geïnterpreteerd.
Wat betekent de uitkomst voor de installatie?
De berekende kortsluitstroom is een belangrijke ontwerpwaarde. Zij kan worden gebruikt bij het beoordelen van de kortsluitvastheid van schakelapparatuur en bij het selecteren van beveiligingscomponenten. De uitschakelcapaciteit van een automaat of zekering moet voldoende groot zijn voor de maximale foutstroom die op het betreffende aansluitpunt kan ontstaan.
Tegelijkertijd is niet alleen de maximale stroom van belang. Op een ver verwijderd punt van een installatie kan de lusimpedantie hoger zijn, waardoor de kortsluitstroom kleiner wordt. Een te lage foutstroom kan ervoor zorgen dat een beveiliging niet snel genoeg aanspreekt. Daarom moeten zowel de hoogste als de laagste te verwachten foutstroom worden bekeken wanneer een volledige installatie wordt ontworpen of geïnspecteerd.
De berekening volgens de genoemde formules is een rekenkundige benadering van een specifiek foutscenario. In een werkelijke installatie kunnen aanvullende factoren een rol spelen, zoals kabeltemperatuur, parallelle geleiders, contactweerstanden, de configuratie van het net en de exacte aard van de kortsluiting. Een driefasige symmetrische fout en een fase-nulfout hebben niet altijd dezelfde stroomwaarde.
Gebruik de uitkomst daarom als technisch hulpmiddel en niet als vervanging voor een volledige installatieberekening of veiligheidscontrole. Werkzaamheden aan elektrische installaties mogen uitsluitend worden uitgevoerd door personen met de vereiste kennis en bevoegdheid. Door de juiste invoergegevens te combineren met de formules voor Zp en Ik ontstaat echter een snelle, controleerbare eerste beoordeling van de te verwachten kortsluitstroom.