Wat is een dodemansknop?

Dodemansknop is een benaming voor een speciale knop of schakelaar die op een machine, werktuig, gereedschap, vaartuig of transportmiddel is bevestigd en zorgt er voor dat deze automatisch wordt uitgeschakeld als de machinebediener, monteur, chauffeur of gebruiker wegvalt. De dodemansknop is een technische voorziening waarmee het veilig werken met de hiervoor genoemde machines en werktuigen kan worden bevorderd. Er worden door de mens nogal wat verschillende machines gebruikt. Uiteraard dient de veiligheid van de gebruiker van de machine en zijn of haar omgeving niet in gevaar te komen. Hieronder is in een aantal alinea’s het belang van veilig werken met machines uitgelegd en het nut van een dodemansknop.

Verschillende werktuigen en machines
De meeste machines, werktuigen en vervoersmiddelen en transportmiddelen worden door mensen bedient. Door automatisering nemen veel machines het werk van mensen over. Ook zijn zelfrijdende auto’s en andere zelfrijdende voertuigen zoals vrachtauto’s steeds vaker op de weg te vinden. Hoewel de automatisering grote stappen maakt is veel werk nog mensenwerk. Mensen maken echter gebruik van elektrisch, pneumatisch en hydraulisch aangedreven middelen om hun werk sneller, efficiënter en kwalitatief beter uit te voeren.

Veel machines boren, schroeven, draaien, maken een zaagbeweging of knipbeweging. Ook zijn er haakse slijpers en andere slijpmachines  die door werknemers worden gebruikt en weer specifieke risico’s met zich meebrengen. Daarnaast zijn er nog een heleboel voertuigen zoals motoren, heftrucks en zelfs boten waarbij het verstandig of verplicht zou moeten zijn om een extra veiligheidsvoorziening te treffen mocht de gebruiker of bestuurder het bewustzijn verliezen of gestorven zijn. Een dergelijke veiligheidsvoorziening is de dodemansknop.

Varianten van dodemansknop
Een dodemansknop is een vrij algemene benaming voor verschillende systemen en schakelaars de er voor zorgen dat een machine of transportmiddel uitgeschakeld wordt als de mens de machine niet meer actief bediend. Een dodemansknop kan bestaan uit een daadwerkelijke knop maar kan ook bestaan uit een koordje dat aan een schakelsysteem is bevestigd. Dit koordje kan worden vastgemaakt aan de hand van de persoon die het voertuig bestuurd of de machine bediend. Een dergelijk koordje met een dodemansknop wordt gebruikt bij motoren en motorboten.  Zodra de bestuurder ten val komt zal het koord worden aangetrokken en de schakelaar het voertuig of machine uitschakelen. Dit is echter een voorbeeld van een dodemansknop een haakse slijper kan ook worden voorzien van een dodemansknop dit is volgens de norm EN 60745-2-3:2011/A11 verplicht.

Een andere variant van de dodemansknop treft men aan in de cabine van treinen of metro’s. In deze voertuigen is een knop of pedaal aangebracht die door de machinist moet worden ingedrukt of ingetrapt. Als de machinist onvoldoende kracht heeft om de knop of het pedaal in te drukken zal de knop of pedaal ontspannen en zal de schakeling van deze dodemansknop in werking treden. Dit houdt in dat het voertuig tot stilstand komt. Pedalen worden echter niet vaak meer gebruikt als dodemansknop omdat het wel eens is gebeurd dat een machinist die een hartinfarct kreeg toch met zijn voet op het pedaal bleef en het voertuig daardoor niet tot stilstand kwam.

Ook een dodemansknop in de vorm van een hefboom van oude treintoestellen bleek niet ideaal. Hier kon de machinist handig zijn tas aan hangen, waardoor de veilige werking van de dodemansknop weer ongedaan werd gemaakt. Daarom gebruikt men tegenwoordig de “intermitterende dodemansknop”. Bij deze variant van de dodemansknop zal de treinbestuurder regelmatig de dodemansknop moeten loslaten. Als dat niet gebeurd zal er een automatische snelle rem in werking treden.

Wat is een installatieautomaat?

Een installatieautomaat is een beveiligingssysteem voor elektrische bedrading tegen beschadiging die kan ontstaan door te hoge elektrische stromen ten gevolge van overbelasting of kortsluiting. Een installatieautomaat wordt ook wel een zekeringsautomaat genoemd of maximumschakelaar. Als te hoge elektrische stromen worden gemeten zal het elektrische circuit door de installatieautomaat worden onderbroken. Op die manier wordt niet alleen de installatie beschermd maar worden ook de bewoners en gebruikers van het gebouw beschermd tegen calamiteiten die ontstaan door kortsluiting zoals brand.

Hoe werkt een installatieautomaat?
Wanneer er sprake is van overbelasting of kortsluiting zal de installatieautomaat het elektrische circuit onderbreken. De manier waarop de installatieautomaat in werking treed verschilt echter. Als er sprake is van een hoge stroomstoot die bijvoorbeeld ontstaat bij kortsluiting dan zal de installatieautomaat via een elektromagneet in werking treden en de elektrische spanning op het elektriciteitsnet uitschakelen. Als er sprake is van een overbelasting van een bepaalde groep dan vindt uitschakeling via de installatieautomaat plaats doormiddel van een bimetaal. Het grote voordeel van een installatieautomaat ten opzichte van de klassieke porseleinen smeltpatronen is dat schakelaar van de installatieautomaat weer eenvoudig omgezet kan worden als de oorzaak van het probleem is opgelost.

Waar is de installatieautomaat te vinden?
Een installatieautomaat is geplaatst in een groepenkast of meterkast van woningen. Samen met de aardlekschakelaar vormt de installatieautomaat de kern van de beveiliging van de elektrotechnische installatie. De meeste installatieautomaten die tegenwoordig worden aangebracht zijn voor vaste montage. De elektromonteur bevestigd de installatieautomaat aan de achterwand van de installatiekast. Dit gebeurd in de praktijk vaak door middel van een DIN rail. Deze vaste installatieautomaten worden ook wel sockelautomaten genoemd.

Verschillende soorten installatieautomaten
Installatieautomaten zijn er in verschillende varianten. Hieronder volgt een opsomming van de meest gebruikte en de meest bekende installatieautomaten:

  • 1P+N-automaat is eenpolig met afschakelbare nulleider die alleen in de fasepool een set overstroombeveiligingen bevat. De 1P+N-automaat is één van de meest toegepaste installatieautomaten in woningen
  •  2P-automaat. De aanduiding 2P maakt duidelijk dat het om een tweepolige automaat gaat. Elke pool bevat een set overstroombeveiligingen.
  • 3P-automaat. Deze installatieautomaat bevat drie polen met drie sets overstroombeveiligingen.
  • 3P+N-automaat. Deze bevat net als de 3P-automaat drie sets overstroombeveiligingen. Daarnaast bevat de 3P+N-automaat een afschakelbare nulleider.

Deze installatieautomaten hebben verschillende uitschakelkarakteristieken. Deze worden in de volgende alinea nader toegelicht.

Uitschakelkarakteristieken van installatieautomaten
De uitschakelkarakteristieken zijn aangepast aan de specifieke kenmerken van een bepaalde elektrische installatie. Zo moeten sommige installatieautomaten juist wel of juist niet in werking treden bij een piekstroom van een bepaalde hoogte. De uitschakelkarakteristieken hebben allemaal een letter. Hieronder zijn de uitschakelkarakteristieken puntsgewijs genoteerd:

  • B-karakteristiek. Dit is de meest toegepaste automaat bij huisinstallaties.
  • C-karakteristiek. Deze installatieautomaten worden gebruikt bij wat grotere (in)schakelstromen zoals motoren.
  • D-karakteristiek. Installatieautomaten met een D-karakteristiek worden voor bijvoorbeeld transformatoren gebruikt.
  • Overige uitschakelkarakteristieken. Met name voor industriële toepassingen zijn er nog andere uitschakelkarakteristieken dan de hiervoor genoemde. Deze uitschakelkarakteristieken worden speciaal voor de beveiliging van bijvoorbeeld installaties met halfgeleiders aangebracht.

Wat is een aardlekautomaat?

Een aardlekautomaat is een elektrotechnisch beveiligingssysteem waarmee een elektrische installatie wordt beveiligd tegen een hoge lekstroom, kortsluiting en overbelasting van het elektriciteitsnet. Een aardlekautomaat wordt ook wel afgekort met alamat. Net als een aardlekschakelaar behoort ook de aardlekautomaat tot de beveiliging van een elektriciteitsnet. Er bestaan overeenkomsten tussen aardlekautomaten en aardlekschakelaars maar ook verschillen.

Aardlekautomaat of aardlekschakelaar
De aardlekautomaat is niet exact hetzelfde als een aardlekschakelaar omdat de aardlekautomaat naast een aardlekschakelaar ook een zekeringsautomaat of installatieautomaat bevat. Daardoor is de aardlekautomaat een beveiliging die niet alleen reageert op lekstroom maar ook op overstroom die ontstaat door overbelasting. Daarnaast reageert de aardlekautomaat op kortsluiting. Als men een aardlekschakelaar heeft geplaatst zal men ook een zekeringautomaat of installatieautomaat moeten aanbrengen in de meterkast of groepenkast. De aardlekautomaat bevat deze beveiligingen in één compacte behuizing.

Voordeel van een aardlekautomaat
Een aardlekautomaat heeft voordelen en nadelen ten opzichte van een systeem met een aardlekschakelaar en een zekeringautomaat. Het belangrijkste voordeel van een aardlekautomaat is dat deze beveiliging bij een te hoge lekstroom alleen de groep uitschakelt waar de elektrische storing zich bevind. De overige groepen blijven operationeel. Een aardlekschakelaar schakelt bij een elektrische storing alle groepen uit waarop de aardlekschakelaar is aangesloten. Vanwege het feit dat de aardlekautomaat alleen de groep uitschakelt waarin de storing of lekstroom is waargenomen, kan men de storing ook makkelijker lokaliseren. Het is namelijk direct zichtbaar in welke groep de storing zit.

Nadeeldeel van een aardlekautomaat
Een belangrijk nadeel van de aardlekautomaat is dat deze om verschillende redenen de groep spanningsvrij maakt. Er kan bijvoorbeeld sprake zijn van lekstroom maar ook van kortsluiting of een overbelasting van het elektriciteitsnet. De oorzaak van de verstoring in het elektriciteitsnet is daardoor vaak onduidelijk waardoor nader onderzoek moet worden uitgevoerd. Wel is duidelijk in welke groep het defect is opgetreden. In sommige gevallen kan een storing in een installatie met een aardlekautomaat langer onopgemerkt blijven.

Wat is een aardlekschakelaar?

Een aardlekschakelaar is een schakelaar die automatisch in werking treed en een elektrische installatie spanningsloos maakt, wanneer er een lekstroom gemeten wordt van een bepaalde grootte. Normaal gesproken is er sprake van een stroomkring in een elektrische installatie. Er is een fasedraad en een nuldraad. De fasedraad voert de elektrische spanning aan richting bijvoorbeeld de verlichting en via de nul gaat de niet verbruikte elektrische stroom weer retour.

Wanneer deze stroomkring wordt onderbroken door bijvoorbeeld een slechte isolatie van de elektrische bedrading ontstaat er lekstroom. Als de lekstroom een bepaalde grootte heeft zal de aardlekschakelaar in werking treden en er voor zorgen dat er geen elektrische spanning meer staat op het elektriciteitsnet. Veel woningen en utiliteitscomplexen hebben een aardlekschakelaar in de meterkast of groepenkast. Sommige van deze gebouwen bevatten zelfs meerdere aardlekschakelaars.

Synoniemen voor aardlekschakelaar
De aardlekschakelaar wordt ook wel afgekort met ALS. Er zijn verschillende benamingen die worden gebruikt voor dit beveiligingssysteem. Zo gebruikt men ook wel de term verliesstroomschakelaar omdat de schakelaar in werking treed als een bepaalde hoeveelheid stroom verloren gaat in een elektriciteitsnet. Andere woorden voor de aardlekschakelaar zijn aardwachter of differentieelschakelaar.

Uitvinder van de aardlekschakelaar
In 1903 werd door het bedrijf Siemens-Schuckert een patent aangevraagd op een aardlekschakelaar. Dit Duitse elektrotechnische bedrijf gaf deze uitvinding de naam Summenstromschaltung zur Erdschlußerfassung. De uitvinding werd gepatenteerd onder DRP-Nr. 160.069. De heer K. Kuhlmann die werkzaam was bij die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) had een methode beschreven om aardlekstroom in het Berlijnse netwerk te meten. Voor de huidige techniek die gebruikt wordt voor de aardlekschakelaar werd in 1908 door de Amerikaan Lloyd Nicholsen een octrooi aangevraagd. Dit octrooi werd in 1910 toegekend.

Doel van de aardlekschakelaar
Een aardlekschakelaar is een belangrijk onderdeel van een veilige elektrische installatie. Daarom komen aardlekschakelaars veel in huisinstallaties voor. Het belangrijkste doel van een aardlekschakelaar is de veiligheid van het elektriciteitsnetwerk in een woning, utiliteitscomplex of ander gebouw te bevorderen. Een goed werkende aardlekschakelaar kan bij lekstroom grote problemen voorkomen door het elektriciteitsnet spanningsvrij te maken. Op die manier kan de aardlekschakelaar mensen bescherming bieden tegen elektrocutie. Daarnaast kan de aardlekschakelaar voor voorkomen dat er brand ontstaat bij optredende lekstromen naar aarde.

Zoals in de inleiding kort werd benoemd meet een enkelfasige aardlekschakelaar de elektrische stroom die een installatie via de fase opneemt en de hoeveelheid stroom die via de nul terugkomt. Als er sprake is van een verschilstroom zou deze stroom in theorie door de veiligheidsaarde terug moeten lopen. Dit is echter niet het geval bij onder andere de volgende situaties:

  • Niet-geaarde apparaten en toestellen.
  • Toestellen en apparaten die aangesloten zijn op een niet-geaarde wandcontactdoos.

In bovengenoemde gevallen zou bijvoorbeeld door een isolatiedefect of een beschadiging van de elektriciteitsdraad een levensgevaarlijke situatie ontstaan wanneer een mens of dier in contact komt met het gedeelte van de elektrische installatie die onder spanning staat maar onvoldoende is geïsoleerd. In dat geval gaat de stroomdoorgang door het lichaam van het mens of het dier. Een aardlekschakelaar zorgt er echter voor dat een lekstroom wordt gemeten en dat de elektrische installatie spanningsvrij wordt gemaakt zodat gevaarlijke situaties zoals elektrocutie en brand (door een slecht werkende elektrische isolatie) kunnen worden voorkomen.

Een aardlekschakelaar zal echter alleen in werking treden wanneer de stroom naar de aarde weglekt. Als een mens of dier niet geaard contact maakt met zowel de nul- als de fasedraad in een elektrische installatie zal de aardlekschakelaar niet in werking treden. Alleen wanneer de elektrische stroom naar aarde weglekt, zal de aardlekschakelaar de stroomkring onderbreken.

Werking van de aardlekschakelaar
Hiervoor is al aardig wat beschreven over de werking van de aardlekschakelaar. In deze alinea gaan we iets dieper in op de werking van deze schakelaar. Men heeft het hierbij over lekstroom. Dit kun je beschouwen als een soort lekkage in de stroomkring. Als er een bepaalde hoeveelheid stroom in een stroomkring wordt aangevoerd zal er ook een bepaalde hoeveelheid stroom weer terug komen. De hoeveelheid stroom die de elektrische installatie in gaat kan echter groter zijn dan de hoeveelheid stroom die een elektrische installatie weer uitgaat. In dat geval is er sprake van een lekstroom.

Deze lekstroom wordt ook wel een foutstroom of verliesstroom genoemd vandaar de benaming verliesstroomschakelaar. De foutstroom kan ontstaan wanneer de behuizing van bijvoorbeeld een elektrisch toestel onder spanning is komen te staan doordat de isolatie van de elektrische bedrading in het toestel is beschadigd of door een ander defect.

Als het toestel echter geaard is dan is er een aardedraad bevestigd aan de metalen behuizing van het toestel. In dat geval loopt de lekstroom via de aardedraad door de geaarde stekker via het geaarde stopcontact richting de aardlekschakelaar. De aardlekschakelaar zal bij een overschrijding van de aanspreekstroom in werking treden. In dat geval worden de aangesloten groepen spanningsloos gemaakt. Dit is echter het geval bij een compleet geaard systeem, dit bestaat uit:

  • Een geaarde machine of apparaat dat voorzien is van een aardestekker.
  • Een wandcontactdoos die geaard is met een aardedraad richting de aardlekschakelaar.

Indien bovenstaande onderdelen van de installatie niet aanwezig zijn en er sprake is van bijvoorbeeld een ongeaard toestel dat onder spanning staat zal elektrische stroom wanneer deze in contact komt met het lichaam wegvloeien naar de aarde. Wanneer dat gebeurd zal de aardlekschakelaar ook in werking treden en het elektriciteitsnet spanningsvrij maken voordat de situatie levensbedreigend wordt.

Aardlekschakelaar testen
Bovenstaande informatie is natuurlijk alleen van toepassing wanneer de aardlekschakelaar ook daadwerkelijk werkt. Het zou dramatisch zijn wanneer men de werking van een aardlekschakelaar alleen zou kunnen testen door een daadwerkelijk isolatiedefect in een elektriciteitsnet daarom heeft men een testknop ontwikkeld. Deze testknop is in de groepenkast aanwezig die en creëert kunstmatig een kleine lekstroom. Daardoor kan de aardlekschakelaar een verschil in de aangevoerde stroom en de retourstroom meten en het elektriciteitsnet spanningsvrij maken. Het is goed om de aardlekschakelaar periodiek te testen zeker wanneer men meerdere ongeaarde wandcontractdozen in huis heeft.

Meggeren solatieweerstand meten
Lekstroom ontstaat dikwijls doordat de weerstand van de isolatie in een elektrotechnisch systeem te laag is. Deze weerstand kan worden gemeten door een ervaren elektromonteur met een isolatieweerstandsmeter. Deze isolatieweerstandsmeters zijn door verschillende merken ontwikkeld en op de markt gebracht. Het bekendste merk op dit gebied is in Nederland het merk Megger. Dit bedrijf maakt echter meerdere meetinstrumenten voor de elektrotechniek. Ondanks dat wordt het meten van de isolatieweerstand in de elektrotechniek vaak in het vakjargon meggeren genoemd. Als uit dit meggeren blijkt dat de isolatieweerstand in een bepaald elektrotechnisch systeem voldoende is dan is de weerstand van de isolatie in ieder geval voldoende hoog voor de hoeveelheid elektrische stroom die in een systeem wordt getransporteerd. Tijdens het meggeren kan echter ook worden geconstateerd dat dit niet het geval is. Dan kan een elektromonteur tijdig de delen die onvoldoende geïsoleerd zijn vervangen. De aardlekschakelaar zal dan niet in werking treden.