Lichtnet
Het lichtnet is de algemene naam voor het distributienetwerk van elektrische energie via laagspanning. De laagspanningsnetwerken zijn met transformatorstations verbonden met energieleveranciers en hoogspanningsnetwerken.
Het lichtnet levert overal ter wereld wisselspanning, maar de elektrische spanning en de netfrequentie is niet overal dezelfde. Ook de netstekkers kunnen per land verschillen.
Inhoud |
[bewerk] Historie
De spanning en frequentie zijn in het begin van de 20e eeuw een omstreden onderwerp geweest, waarover deskundigen als Thomas Edison (oorspronkelijk voorstander van een lichtnet op gelijkstroom) en Nikola Tesla (de uitvinder van de wisselstroom) het niet eens konden worden. Fabrikanten als Siemens hebben ook een inbreng gehad in de realisatie van de eerste lichtnetten, waardoor een lappendeken aan verschillende spanningen ontstond.
De grootte van de spanning is een compromis tussen een zo laag mogelijke spanning vanwege de elektrische veiligheid enerzijds en een beperking van de maximale elektrische stroom, die de minimale dikte van de geleiders bepaalt anderzijds. Om hetzelfde elektrisch vermogen over te brengen moeten we de stroom verdubbelen als we de spanning willen halveren. Tesla had ingeschat dat circa 220 volt een goed compromis zou zijn.
De hoogte van de frequentie, die wordt begrensd door mechanische beperkingen in een elektrische dynamo, bepaalt de omvang van de transformatoren. Tesla had ingeschat dat 60 Hz een goed compromis zou zijn.
Onder invloed van Edison is in de Verenigde Staten gekozen voor circa 110 volt bij 60 Hz, terwijl onder invloed van onder andere Siemens in Europa is gekozen voor 220 volt bij 50 Hz.
Tegenwoordig is de wereld verdeeld in een paar grote blokken met in Europa 50 Hz en 230 volt als standaard en in de Verenigde Staten 60 Hz en 115 volt als standaard. Daarnaast zijn er ook diverse kleine landen met afwijkende spanningen.
[bewerk] Harmonisatie
Om de spanningen die in diverse landen gebruikt werden te harmoniseren is in Europa (in CENELEC-verband) besloten geleidelijk de spanning op het lichtnet overal naar 230 volt te brengen. Voor Nederland betekent dit dat de spanning de afgelopen jaren verhoogd is van nominaal 220 volt (±10%) naar 230 volt (+6%/-10%). Nieuwe apparatuur wordt bewust voor de hogere spanning ontworpen, maar oude apparaten en gloeilampen en dergelijke hebben er onder te lijden — er gaat een grotere stroom lopen waardoor meer warmte wordt geproduceerd en apparaten het mogelijk eerder begeven. Door de verhoging naar 230 volt komt ook de spanning tussen de fasen bij krachtstroomaansluitingen op 400 volt te liggen (vroeger 380 volt). Niet alle landen veranderen de spanning op het lichtnet ook daadwerkelijk, maar door creatief schuiven met de toleranties vallen uiteindelijk de oude normen van 240 volt in Groot-Brittannië en 220 volt voor vrijwel de gehele rest van Europa uiteindelijk zo uit dat apparaten geschikt voor 230 volt (±10%) in alle landen kunnen worden aangesloten.
[bewerk] De aansluitingen
In de meeste huizen komen vanaf de wijkcentrale 2 of 4 draden van het lichtnet de groepenkast binnen, plus een draad naar een veiligheidsaarde. Op 1 van de 2, of op 3 van de 4 draden staat ten opzichte van de veiligheidsaarde een wisselspanning van 230 volt, 50 Hz; op de andere staat ten opzichte van de veiligheidsaarde nagenoeg geen spanning. De draad waarop deze wisselspanning staat noemen we fase; de andere noemen we nul. Bij drie kabels met wisselspanning, wordt dat daarom ook 3 fasen. Omdat met 3 fasen meer vermogen afgenomen kan worden, wordt dit ook wel "krachtstroom" genoemd. Ook noemt men dit regelmatig "draaistroom" omdat er tussen iedere fase een "verschuiving" van het maximum punt is van 120º. Dit is ook het gegeven wat (asynchrone) draaistroommotoren laat draaien op zo'n 2800 toeren per minuut (tpm). Een synchrone motor zal exact op 3000 tpm moeten draaien, maar deze worden in de praktijk minder vaak toegepast.
Waar een fase het huis binnenkomt is een zekering opgenomen (hoofdzekering, in Nederland 35 ampère). Vandaar gaat(n) de fase(n) door naar de hoofdschakelaar en dan naar de kilowattuurmeter (elektriciteitsmeter). Vanaf deze elektriciteitsmeter gaat de fase naar de groepsschakelaar(s) of installatie-automa(a)t(en). Vanaf iedere groepsschakelaar gaat apart een fase naar een smeltveiligheid van (meestal) 16 ampère ('zekering' of 'stop'). Vanaf iedere smeltveiligheid / installatie-automaat verlaten de fases de groepenkast en komen uit in de centraaldozen in de verschillende vertrekken. Een centraaldoos zit meestal in het plafond. Vanuit de centraaldoos wordt het lichtpunt (onder de centraaldoos) bediend en lopen de leidingen naar de verschillende wandcontactdozen / lichtschakelaars. Vanaf de lichtschakelaar gaat de fase over in de schakeldraad. Deze loopt door tot aan het middencontact van de lamp (bij een goede aansluiting). Vanaf de schroefdraadaansluiting van de lamp en vanaf iedere andere aansluiting van de wandcontactdozen loopt de nul dan terug naar de groepenkast. Deze gaat dan óf eerst door de installatie-automaat, óf rechtstreeks terug naar de nul-rail, waarvan het als de hoofd-nul weer terug gaat naar de wijkcentrale.
[bewerk] Veiligheidsaarde
De veiligheidsaarde heeft een heel speciale functie. Deze wordt zo genoemd omdat deze draad direct, en zonder onderbrekers naar de aardelektrode gaat die zo diep in de grond is geplaatst, dat zij altijd in het grondwater staat. Idealiter zijn alle metalen delen van machines, toestellen en systemen aangesloten op deze veiligheidsaarde. Dit voorkomt dat in "natte" ruimtes iemand die de betreffende machine aanraakt onder spanning kan komen te staan als er een isolatiedefect in de faseleiding binnen in de machine de buitenwand onder 230 volt zet. In oude huizen zie je nog wel eens dat er geen aardelektrode aanwezig is, maar dat de waterleiding gebruikt wordt als aarding. Toen de waterleidingen ook ondergronds nog van koper gemaakt waren gaf dat een prima aardleiding, met de huidige kunststof leidingen kan en mag dat niet meer.
Vanwege de veiligheid is ook een aardlekschakelaar/verliesstroomschakelaar verplicht gesteld voor de meeste huisinstallaties. Deze schakelt af als de verschilstroom tussen fase en nul een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. De drempelwaarde is 30 mA voor normale installaties, voor toepassingen waar een grotere lekstroom niet te vermijden is kan ook 300 mA toegepast worden. In woongebouwen is alleen 30 mA toegestaan
[bewerk] Kleurcodes
| oude kleur | nieuwe kleur | betekenis |
|---|---|---|
| groen | bruin, in België donkerrood | fasedraad (230 volt) |
| rood | lichtblauw | nul |
| zwart | zwart, in België ook donkergrijs | schakeldraad; via een schakelaar verbonden met fase |
| grijs | groen/geel | veiligheidsaarde |
In oude huizen (voor ca. 1970) is voor de bedrading veelal de oude kleurcode gebruikt, de kleurcodering is onder meer vanwege rood-groen-kleurenblindheid veranderd.
De kleuren bruin en zwart zijn niet dwingend voorgeschreven, ze mogen ook anders zijn, maar niet lichtblauw of tweekleurig. Vooral voor de schakeldraad kan het handig zijn verschillende kleuren te gebruiken.
[bewerk] Overige toepassingen
Naast het transport van stroom kan het lichtnet tevens gebruikt worden om signalen te vervoeren. Bijvoorbeeld het x10-protocol waarmee apparaten geschakeld of lampen gedimd kunnen worden op afstand.
