Geleiders: Koper, aluminium, staal, aders, draden, kabels.

Estimated reading: 14 minutes 42 views

Koper

Koper is een metaal dat al eeuwenlang wordt gebruikt vanwege zijn uitstekende geleidende eigenschappen. Zowel voor elektriciteit als warmte is koper een van de beste keuzes.

Elektrische geleidbaarheid:

  • Van alle metalen heeft enkel zilver een iets hogere geleidbaarheid, maar koper is een stuk goedkoper.
  • De geleidbaarheid van koper wordt gemeten in m/Ω·mm².
  • Voor technisch zuiver koper (Cu-ETP) ligt deze waarde minimaal op 58 m/Ω·mm².
  • Dit maakt koper perfect voor diverse toepassingen, zoals:
    • Elektrische bedrading: Denk aan kabels in woningen, machines en krachtcentrales.
    • Schakelmateriaal: Stopcontacten, schakelaars en zekeringen.
    • Elektronica: Printplaten, koellichamen en transformatoren.

Thermische geleidbaarheid:

  • Naast elektriciteit, geleidt koper ook warmte erg goed.
  • De thermische geleidbaarheid van koper is 394 W/m·K voor Cu-ETP.
  • Ter vergelijking: roestvast staal heeft een waarde van slechts 15 W/m·K.
  • Deze eigenschap maakt koper geschikt voor:
    • Warmtewisselaars: In bijvoorbeeld verwarmings- en koelsystemen.
    • Koellichamen: In elektronica om warmte af te voeren.
    • Pannen en kookgerei: Koperen pannen geleiden warmte gelijkmatig, wat koken preciezer maakt.

Andere eigenschappen:

  • Duurzaam: Koper is een sterk en slijtvast materiaal, waardoor het lang meegaat.
  • Verwerkbaar: Koper is buigzaam en makkelijk te solderen, wat het geschikt maakt voor diverse vormen en verbindingen.
  • Recyclebaar: Koper is 100% recyclebaar, wat een duurzame keuze is.

Conclusie:

De combinatie van uitstekende geleidbaarheid, duurzaamheid, verwerkbaarheid en recyclebaarheid maakt koper een ongelooflijk veelzijdig materiaal. We vinden het dan ook terug in een breed scala aan toepassingen, van woningen tot industriële installaties.


Aluminium

Aluminium is een goede elektrische geleider, wat betekent dat het elektronen gemakkelijk door het materiaal kan laten stromen. Dit maakt het een geschikt materiaal voor diverse toepassingen in de elektrotechniek.

Geleidbaarheid:

De geleidbaarheid van aluminium is ongeveer 60% van die van koper, het beste geleidende metaal dat op grote schaal beschikbaar is. Dit betekent dat een aluminiumkabel met een dubbele diameter nodig is om dezelfde stroom te geleiden als een koperkabel.

Voordelen van aluminium als geleider:

  • Gewicht: Aluminium is veel lichter dan koper, wat een belangrijk voordeel is in toepassingen waar gewicht een kritische factor is, zoals vliegtuigen, schepen en auto’s.
  • Kosten: Aluminium is goedkoper dan koper, wat het een meer rendabele optie kan maken in kostenbewuste projecten.
  • Corrosieweerstand: Aluminium vormt een natuurlijke oxidelaag die het beschermt tegen corrosie, waardoor het geschikt is voor gebruik in vochtige omgevingen.
  • Recycleerbaarheid: Aluminium is 100% recycleerbaar, wat het een milieuvriendelijke keuze maakt.

Nadelen van aluminium als geleider:

  • Lagere geleidbaarheid: Zoals eerder vermeld, is de geleidbaarheid van aluminium lager dan die van koper. Dit betekent dat dikkere aluminiumkabels nodig zijn om dezelfde stroom te geleiden als koperkabels.
  • Verbindingsproblemen: De oxidelaag op aluminium kan de verbinding met andere metalen bemoeilijken. Dit kan worden opgelost door speciale klemmen of connectoren te gebruiken, of door de oxidelaag te verwijderen.
  • Sterkte: Aluminium is minder sterk dan koper, waardoor het minder geschikt is voor toepassingen waar hoge mechanische belastingen worden verwacht.

Toepassingen van aluminium geleiders:

  • Hoogspanningskabels: Aluminium wordt vaak gebruikt voor hoogspanningskabels over lange afstanden, vanwege het lichte gewicht en de lage kosten.
  • Elektrische bedrading: Aluminium wordt steeds vaker gebruikt in elektrische bedrading in gebouwen, vanwege de lagere kosten en het lagere gewicht ten opzichte van koper.
  • Transformatoren: Aluminium wordt gebruikt in wikkelingen van transformatoren, vanwege de goede geleidbaarheid en het lichte gewicht.
  • Automobielindustrie: Aluminium wordt gebruikt in elektrische bedrading en carrosserieën van auto’s, vanwege het lichte gewicht en de corrosieweerstand.

Conclusie:

Aluminium is een waardevolle elektrische geleider met diverse voordelen, zoals een lichtgewicht, lage kosten, corrosieweerstand en recycleerbaarheid. De lagere geleidbaarheid ten opzichte van koper is een nadeel, maar dit kan worden gecompenseerd door dikkere kabels te gebruiken. Aluminium wordt dan ook steeds vaker gebruikt in diverse toepassingen in de elektrotechniek, met name waar gewicht en kosten belangrijke factoren zijn.


Staal

Staal is een legering van ijzer met koolstof, en soms andere elementen, die in verschillende mate elektrisch geleidend kan zijn.

Geleidbaarheid van staal:

  • Factoren die de geleidbaarheid beïnvloeden:
  • Geleidbaarheid versus andere metalen: Staal is minder geleidend dan koper of aluminium, maar geleidender dan roestvrij staal.
    • De geleidbaarheid van staal ligt typisch tussen 10.000 S/m en 60.000 S/m, terwijl die van koper 111.000 S/m en die van aluminium 97.100 S/m bedraagt.
  • Toepassingen: Ondanks de lagere geleidbaarheid ten opzichte van koper of aluminium, wordt staal vanwege zijn sterkte, lage kosten en beschikbaarheid toch gebruikt in een aantal elektrische toepassingen, zoals:
    • Armatuur in gewapend beton: Staalversterking in beton verbetert de treksterkte van het beton.
    • Magnetische kernen: Staal wordt gebruikt in de kernen van elektromagneten en transformatoren vanwege zijn magnetische permeabiliteit.
    • Geleidende buizen: Stalen buizen worden gebruikt voor het aarden van elektrische installaties en voor het transporteren van vloeistoffen of gassen.
  • Legeringselementen: De toevoeging van elementen zoals chroom, mangaan en nikkel aan staal kan de geleidbaarheid verminderen.
  • Warmtebehandeling: De manier waarop staal wordt verhit en afgekoeld kan ook de geleidbaarheid beïnvloeden.
  • Structuur: De microstructuur van staal, zoals de korrelgrootte en de aanwezigheid van precipitaten, kan ook de geleidbaarheid beïnvloeden.

Belangrijkste punten:

  • De elektrische geleidbaarheid van staal varieert afhankelijk van de legering, warmtebehandeling en structuur.
  • Staal is minder geleidend dan koper of aluminium, maar wordt toch gebruikt in een aantal elektrische toepassingen vanwege zijn sterkte, lage kosten en beschikbaarheid.
  • Bij het kiezen van een materiaal voor een elektrische toepassing is het belangrijk om rekening te houden met zowel de geleidbaarheid als andere factoren zoals sterkte, gewicht en kosten.

Aders

In de elektrotechniek zijn aders de individuele geleidende draden binnen een kabel of snoer. Ze zijn gemaakt van koper of een ander geleidend metaal en zijn geïsoleerd om te voorkomen dat ze met elkaar of met andere geleidende objecten in contact komen. Aders worden gebruikt om elektrische stroom te transporteren van de ene plaats naar de andere.

Typen aders:

Er zijn verschillende soorten aders, elk met zijn eigen kenmerken en toepassingen:

  • Enkele aders: Dit zijn de meest eenvoudige aders, bestaande uit één enkele geleidende draad. Ze worden vaak gebruikt in kabels met een laag stroomverbruik, zoals signaalkabels.
  • Gestrande aders: Deze aders bestaan uit meerdere dunne draden die samengevlochten zijn. Ze zijn flexibeler dan enkele aders en kunnen meer stroom dragen. Gestrande aders worden vaak gebruikt in voedingskabels en snoeren.
  • Litzaderen: Deze aders bestaan uit een groot aantal zeer dunne draden die parallel aan elkaar lopen. Ze zijn zeer flexibel en kunnen worden gebruikt in toepassingen waar veel buigen en bewegen vereist is, zoals in robots en servomotoren.

Aderkleuren:

Aders zijn vaak gemarkeerd met verschillende kleuren om hun functie te identificeren. De meest gebruikte aderkleuren zijn:

  • Bruin: Deze kleur wordt meestal gebruikt voor de fasegeleider(s) in een netspanningskabel.
  • Blauw: Deze kleur wordt meestal gebruikt voor de nulgeleider in een netspanningskabel.
  • Groen/geel: Deze kleur wordt gebruikt voor de aardinggeleider in een netspanningskabel.
  • Andere kleuren: Naast bruin, blauw en groen/geel kunnen ook andere kleuren worden gebruikt voor aders, met name in datakabels en stuurkabel. De betekenis van deze kleuren kan per kabeltype verschillen.

Aderdiktes:

De dikte van een ader wordt gemeten in vierkante millimeters (mm²). De dikte van de ader bepaalt hoeveel stroom deze kan dragen. Dikkere aders kunnen meer stroom dragen dan dunnere aders. De benodigde aderdikte voor een bepaalde toepassing is afhankelijk van de hoeveelheid stroom die door de ader moet vloeien.

Aansluiten van aders:

Aders kunnen op verschillende manieren worden aangesloten, met name:

  • Crimpen: De ader wordt met een tang in een klemconnector geperst. Klemconnectoren worden vaak gebruikt voor het aansluiten van aders op kabelschoenen of klemmen.
  • Solderen: De ader wordt met soldeer aan een aansluitpunt vastgezet. Solderen is een permanente verbinding die bestand is tegen trillingen en schokken.
  • Schroefverbinding: De ader wordt met een schroef vastgezet onder een klem. Schroefverbindingen worden vaak gebruikt voor het aansluiten van aders op apparaten.

Belang van aders:

Aders spelen een essentiële rol in de elektrotechniek. Ze zorgen voor het transport van elektrische stroom en maken het mogelijk om apparaten en systemen met elkaar te verbinden. Het is belangrijk om aders op de juiste manier te selecteren, te installeren en te onderhouden om een veilige en betrouwbare werking te garanderen.


Draden

In de elektrotechniek zijn draden essentieel voor het transporteren van elektriciteit. Of het nu gaat om de stroomvoorziening van huizen en apparaten, of complexe signalen in telecommunicatiesystemen, draden vormen de onzichtbare infrastructuur die onze moderne wereld mogelijk maakt.

Soorten draden:

Er bestaan verschillende soorten draden in de elektrotechniek, elk met zijn eigen kenmerken en toepassingen:

  • Enkele draden: Deze bestaan uit één enkele geleider, meestal van koper of aluminium, omgeven door isolatiemateriaal. Enkele draden worden vaak gebruikt in kabels en voor interne verbindingen in apparaten.
  • Meerdere draden: Deze bevatten twee of meer geleiders, elk met hun eigen isolatie, samengebundeld in één kabel. Meerdere draden worden gebruikt voor het overbrengen van meerdere stromen of signalen tegelijk.
  • Coaxiale kabels: Deze hebben één centrale geleider omgeven door een isolerende laag, met daaroverheen een metalen afscherming. Coaxiale kabels worden gebruikt voor het transporteren van gevoelige signalen, zoals in televisie- en radiokabels, omdat de afscherming helpt om stoorsignalen te blokkeren.
  • Lintkabels: Deze bevatten platte geleiders in plaats van ronde, waardoor ze plat en flexibel zijn. Lintkabels worden vaak gebruikt in computers en andere elektronische apparaten waar ruimte beperkt is.

Kleurcodering:

De kleur van de isolatie op een draad geeft vaak de functie ervan aan:

  • Bruin: Meestal de fasedraad, die de stroom van de stroombron voert.
  • Blauw: Meestal de nuldraad, die de stroom terugvoert naar de stroombron.
  • Geel/groen: De aardedraad, die een elektrische verbinding met de aarde tot stand brengt voor veiligheidsdoeleinden.
  • Zwart: Vaak gebruikt als schakeldraad of signaaldraad in wisselstroomsystemen.
  • Andere kleuren: Rode, witte en grijze draden kunnen ook worden gebruikt, met verschillende betekenissen afhankelijk van het specifieke systeem.

Belangrijke begrippen:

  • Geleider: Het metalen draad in een kabel dat de elektrische stroom geleidt.
  • Isolatie: Het materiaal dat de geleider omringt en voorkomt dat er stroom overslaat naar andere geleiders of objecten.
  • Spanning: De elektrische druk die elektronen door de draad drijft.
  • Stroom: De hoeveelheid elektrische lading die per seconde door de draad stroomt.
  • Weerstand: De mate waarin een materiaal de stroomstroom tegenwerkt.

Veiligheid:

Het is belangrijk om bij het werken met draden en elektrische apparaten altijd de juiste voorzorgsmaatregelen te nemen:

  • Schakel de stroom uit voordat je aan draden gaat werken.
  • Gebruik geïsoleerde gereedschappen en draag geschikte veiligheidskleding.
  • Weet wat je doet en raadpleeg een gekwalificeerde elektricien als je niet zeker weet wat je moet doen.

Kabels

Kabels spelen een essentiële rol in de elektrotechniek door elektriciteit en signalen te transporteren over verschillende afstanden. Ze bestaan uit één of meerdere geïsoleerde geleiders, omgeven door een beschermende mantel. De keuze van de juiste kabel is cruciaal voor een veilige en efficiënte werking van elektrische installaties.

Soorten kabels:

Er zijn diverse soorten kabels, elk met hun eigen kenmerken en toepassingen:

  • Stroomkabels: Deze kabels, zoals de bekende YMVK-kabel, zijn bedoeld voor het transporteren van elektrische stroom in woningen en gebouwen. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende diktes (aantal aders) en spanningsniveaus.
  • Datakabels: Deze kabels, zoals UTP-kabels, worden gebruikt voor dataverbindingen in computernetwerken. Ze bestaan uit meerdere aders die gesigneerde signalen geleiden.
  • Coaxkabels: Deze kabels hebben een enkele centrale geleider omgeven door een metalen afscherming. Ze worden gebruikt voor analoge en digitale signaaloverdracht, bijvoorbeeld voor televisie en antennes.
  • Installatiedraden: Deze dunne, flexibele draden worden gebruikt voor binnenbedrading in apparaten en schakelkasten.

Belangrijke aspecten van kabels:

Bij het selecteren van kabels voor een elektrotechnische toepassing, dienen diverse factoren in overweging genomen te worden:

  • Aderspanning: De maximale spanning die de kabel mag geleiden.
  • Stroomsterkte: De maximale stroom die de kabel mag geleiden.
  • Temperatuurbereik: De minimale en maximale omgevingstemperatuur waarin de kabel mag worden gebruikt.
  • Buigzaamheid: De mate waarin de kabel flexibel is en eenvoudig te installeren.
  • Chemische bestendigheid: De weerstand van de kabel tegen vocht, UV-straling en chemicaliën.
  • Brandveiligheid: De mate waarin de kabel bestand is tegen brand en branduitbreiding.

Veiligheid:

Het is van groot belang om met kabels te werken volgens de geldende normen en veiligheidsvoorschriften. Dit omvat:

  • Het gebruik van gecertificeerde kabels: Zorg ervoor dat de kabels voldoen aan de relevante keuringsinstanties, zoals NEN, KEMA of CE.
  • Juiste installatie: Volg de installatievoorschriften van de fabrikant en houd rekening met belastbaarheid en minimale buigstralen.
  • Regelmatige inspectie: Inspecteer kabels periodiek op tekenen van slijtage, beschadiging of isolatiedefecten.
  • Voorkomen van overbelasting: Zorg ervoor dat de kabels niet worden overbelast met een te hoge stroomsterkte.

Door de juiste kabels te selecteren en deze op een veilige en verantwoorde manier te installeren en te gebruiken, kan men een optimale werking en een lange levensduur van elektrische installaties garanderen.

Installatiekabels:

  • XVB: De meest gebruikte kabel voor vaste installaties in woningen. Halogeenhoudend, met aders van massief koper of koperdraad. Beschikbaar in diverse diameters (1,5 mm² tot 10 mm²).
  • XGB: Halogeenvrije variant van de XVB-kabel. Geschikt voor installaties in gebouwen met verhoogde brandveiligheidseisen.
  • EXVB: Extra zware uitvoering van de XVB-kabel, geschikt voor buitenshuis gebruik en in vochtige ruimtes.
  • YMVK: Kabel met een mantel van PVC of rubber, geschikt voor gebruik in de grond of in betonnen constructies. Beschikbaar in diverse adersamenstellingen en diameters.

Andere types kabels:

  • Coaxkabel: Gebruikt voor analoge en digitale signaaloverdracht, zoals voor televisie en radio.
  • UTP-kabel: Gebruikt voor computernetwerken. Beschikbaar in diverse categorieën (Cat5e, Cat6, Cat7, etc.) en met verschillende aantallen aders.
  • Luidsprekerkabel: Speciaal ontworpen kabel voor het overbrengen van audiosignalen naar luidsprekers.
  • Signaalkabel: Gebruikt voor het overbrengen van diverse soorten signalen, zoals stuursignalen of meetgegevens.
  • Glasvezelkabel: Maakt gebruik van lichtpulsjes voor dataverbindingen over lange afstanden.
  • Aarddraad: Wordt gebruikt om elektrische apparaten te aarden en te beschermen tegen lekstromen.

Naast deze types, zijn er nog diverse andere kabels met specifieke toepassingen, zoals:

  • Zwembadkabels: Ontworpen voor gebruik in en rond zwembaden.
  • Installatiedraden: Dunne, flexibele draden voor gebruik in schakelkasten en verdeelinrichtingen.
  • Snoeren: Flexibele kabels met een stekker en/of contactdoos, voor het aansluiten van apparaten.

Diamantmeters:

De diameter van een kabel is belangrijk om te bepalen hoeveel stroom deze kan dragen. De meest gebruikte diameters voor installatiekabels in woningen zijn 1,5 mm², 2,5 mm² en 4 mm². Voor zwaardere belasting of langere afstanden, zijn kabels met een grotere diameter nodig.

Belangrijk:

  • Voor het selecteren van de juiste kabel voor een bepaalde toepassing, is het belangrijk om te weten:
    • De spanning en stroomsterkte
    • De lengte van de kabelbaan
    • De omstandigheden waarin de kabel wordt gebruikt (binnen of buiten, vochtig of droog, etc.)
    • De geldende normen en voorschriften
  • Raadpleeg altijd een gekwalificeerde elektricien voor het installeren van elektrische kabels.

Mogelijke diameters voor installatiekabels:

De diameter van een installatiekabel, ook wel aderdikte genoemd, is belangrijk om te bepalen hoeveel stroom deze kan dragen. De meest gebruikte diameters voor installatiekabels in woningen zijn:

  • 1,5 mm²: Geschikt voor lichte belasting, zoals verlichting en stopcontacten.
  • 2,5 mm²: Geschikt voor de meeste elektrische apparaten in woningen, zoals wasmachines, vaatwassers en elektrische kookplaten.
  • 4 mm²: Geschikt voor zwaardere belasting, zoals fornuizen, ovens en warmwaterboilers.
  • 6 mm²: Wordt minder vaak gebruikt in woningen, maar kan nodig zijn voor zeer zware belasting of lange kabelbanen.
  • 10 mm²: En dikkere diameters worden gebruikt voor industriële toepassingen en in grote gebouwen.

Naast deze standaard diameters, zijn er ook installatiekabels verkrijgbaar in minder gangbare afmetingen, zoals 0,75 mm², 3 mm², 8 mm² en 16 mm².

De keuze van de juiste diameter:

De diameter van de kabel die u nodig heeft, hangt af van een aantal factoren:

  • De stroomsterkte: Hoeveel stroom zal er door de kabel gaan? Dit kunt u vinden op het typeplaatje van het apparaat dat u wilt aansluiten.
  • De lengte van de kabelbaan: Hoe langer de kabelbaan, hoe groter het spanningsverlies. In dat geval is een dikkere kabel nodig om hetzelfde vermogen te transporteren.
  • De installatiemethode: In een buis mag u meer kabels plaatsen dan in een kabelgoot. Dit kan betekenen dat u met een dunnere kabel kunt volstaan.
  • De geldende normen: In Nederland gelden de normen NEN 1010 en NEN 3140 voor elektrische installaties. Deze normen bepalen onder andere welke diameter kabels u minimaal moet gebruiken in bepaalde situaties.

Twijfel?

  • Raadpleeg altijd de handleiding van het apparaat dat u wilt aansluiten.
  • Neem contact op met een gekwalificeerde elektricien voor advies over de juiste kabeldiameter voor uw project.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deel dit artikel

Geleiders: Koper, aluminium, staal, aders, draden, kabels.

Wil je deze link kopiëren?

CONTENTS

Waarom deze website?

Deze website is gemaakt uit passie voor elektro techniek. Als student elektro leer ik graag alles wat er te weten valt over dit boeiende vakgebied. Met deze kennisbank wil ik mijn eigen leerproces versnellen en mijn kennis met anderen delen.

Ik vind het leuk om complexe technische onderwerpen op een heldere en begrijpelijke manier uit te leggen. De website is dan ook bedoeld voor iedereen die meer wil leren over elektro techniek, ongeacht je voorkennis of ervaringsniveau.

Ik hoop dat je deze website nuttig en informatief vindt. Laat gerust een bericht achter als je vragen of suggesties hebt.