Basis elektriciteit voor domotica installaties

basiskennis domotica

Oscar Otten

Basiskennis

elektriciteit voor domotica installaties

Doe goede basiskennis op, zodat je je domotica installatie gemakkelijker zelf kunt aanpassen. We helpen je graag d.m.v. deze blog post!

Deel

Uitgangspunten basis elektriciteit voor domotica installaties

Domotica is hot! In de huidige tijd is het gebruikersgemak van een dermate niveau dat veel mensen eenvoudig met domotica kunnen beginnen en hun woning stap voor stap slimmer kunnen maken. Slim wonen draagt bij aan meer comfort, het geeft je fun, bespaart kosten, maakt je woon omgeving veiliger en je krijgt er veel meer vrijheid voor terug. Kortom: een en al voordelen!

Graag geven we je op basis van deze blog post de basiskennis elektriciteit voor domotica installaties mee, zodat je nog gemakkelijker kunt starten met domotica of je bestaande domotica systeem verder kunt uitbreiden. 

Over techniek is veel te vermelden, we beperken ons in deze blog post tot een beperkte selectie van eenvoudige elektrotechniek -onderwerpen, zodat je snel van start kunt gaan met voldoende basis skills. Waar het ons zinvol lijkt linken we door naar het betreffende gedetailleerde Wikipedia-artikel.

De volgende onderwerpen/ begrippen nemen we in behandeling:

  • stroomkring, spanning, stroom, vermogen;

  • wisselstroom, gelijkstroom, geleiding, weerstand en isolatoren;

  • elektrische installatie, groepenkast, aarde, zekeringen;

  • energieverbruik/ energiegebruik.


In de bovenste afbeelding zijn een aantal interfaces te zien van de FIBARO Home Center 2, welke ontwikkeld is op basis van Z-Wave waarin je kunt zien hoe gemakkelijk het in gebruik is.


Basis elektriciteit

Elektriciteit is een voedingsbron voor veel apparaten. Elektriciteit werkt alleen als het "rond gaat", ook wel een stroomkring genoemd. Voorbeeld: in een stopcontact zitten 2 gaten. Wanneer de stekker van een apparaat in het stopcontact wordt gestoken zal de stroom van het ene gat van het stopcontact (de "plus") door het betreffende apparaat heen het andere gat van het stopcontact in (de “min”). Door de energie uit het stopcontact werkt het apparaat. Ofwel: de elektriciteit gaat in een stroomkring van plus naar min. Voor elektriciteit op een bepaalde plaats zijn de volgende 3 begrippen van belang:

  • Hoe sterk: de spanning;

  • Hoeveel: de stroom;

  • Hoeveel energie: het vermogen.


Spanning

De sterkte van elektriciteit wordt spanning genoemd. Spanning wordt gemeten in het aantal Volt (afgekort “V”). Graag nemen we water als voorbeeld, om het sneller begrijpelijk te maken: spanning is de druk die op een waterleiding staat. In Europa hebben de stopcontacten standaard allemaal 230 Volt (In USA overigens 110V). De meeste apparaten werken op basis van zowel 230V als 110V. Apparaten die op een lager Voltage werken gebruiken een adapter die de spanning terugbrengt van 230V naar bijvoorbeeld 24V, 12V of 6V.

Meer weten over spanning? Lees hier meer over elektrische spanning.


Stroom

De hoeveelheid elektriciteit wordt stroom genoemd. Stroom wordt gemeten in Ampère (afgekort ”A”). Om het sneller begrijpelijk te maken nemen we ook hier weer de vergelijking met water: stroom is de hoeveelheid water die uit een kraan kan stromen. Bij het gebruik van een kraan kun je kiezen hoe ver je deze open draait, daarentegen laat een stopcontact een vaste hoeveelheid Ampères door.

Meer weten over stroom? Lees hier meer over elektrische stroom.


Vermogen

De energie van elektriciteit wordt elektrisch vermogen genoemd. Vermogen wordt gemeten in Watt (afgekort “W”). Ook hier nemen we graag opnieuw de vergelijking met water voor het begrip: wanneer je een brand wilt blussen heb je veel waterdruk en veel water nodig. Als een van beide onvoldoende aanwezig is, kan er niet goed geblust worden.

Vermogen = Spanning x Stroom, dus Watt = Volt x Ampère. Voorbeeld: 230 Volt x 16 Ampère = 3680 Watt.

3680 Watt is in een Europees woonhuis ongeveer het vermogen van één stroomgroep.

Alle elektrische apparaten halen het vermogen uit het stopcontact. Omdat de spanning altijd 230V is, nemen ze dus een verschillend aantal Ampères op. Het opnemen van het aantal Ampères heet Ampèrage.

Voorbeelden van vermogen:

  • Licht: spaarlampen tussen de 8 en de 20 Watt, gloeilampen tussen de 40 en 100 Watt;

  • Kracht: stofzuiger van 1000 - 2000 Watt;

  • Warmte: wasdroger van 2000 Watt, elektrische radiator van 2000 Watt;

  • Consumenten elektronica: TV van 200 - 300 Watt, computer van 100 - 400 Watt.

Meestal zit het werkelijk gebruikte vermogen van een apparaat tussen een minimum en een maximum. Bijvoorbeeld: een wasmashine die het water opwarmt vraagt bij deze actie 1500 Watt, wanneer deze alleen het water spoelt gebruikt deze 200 Watt.

Meer weten over vermogen? Lees hier meer over vermogen.


Wisselstroom en gelijkstroom

Elektriciteit is onder te verdelen in 2 soorten, te weten wisselstroom (AC; Alternating Current) en gelijkstroom (DC; Direct Current). De kwaliteit van beide varianten is gelijkwaardig, alleen hebben ze verschillende technische eigenschappen. Voorbeelden:

  • Wisselstroom: stopcontacten, hoogspanningsleidingen;

  • Gelijkstroom: batterijen, accu’s, computers (elektronica binnenin de de behuizing van de computer).

In Europa komt er dus standaard Wisselstroom (AC) uit het stopcontact.

Meer weten over wisselstroom en gelijkstroom? Lees hier meer over wisselstroom en gelijkstroom.


Statische elektriciteit

Er bestaat ook elektriciteit dat zich niet in een (vaste) stroomkring bevindt, dit noemt men statische elektriciteit. Natuurlijke krachten kunnen statische elektriciteit veroorzaken. Voorbeeld: een systeembeheerder gebruikt bij het assembleren van hardware een anti-statisch polsbandje. Dit polsbandje voert de eventueel aanwezige statische elektriciteit af naar de aarde, voordat de hardware daardoor beschadigd wordt.

Meer weten over statische elektriciteit? Lees hier meer over statische elektriciteit.


Geleiding, weerstand en isolatoren

Eerder in deze post hebben we vermeldt dat elektriciteit van plus naar min stroomt. Dit is mogelijk omdat het materiaal waar de elektriciteit doorheen gaat dit toelaat; dit soort materiaal noemt men “geleidend” materiaal. IJzer, koper en water zijn voorbeelden van geleidende materialen.

Daarentegen houden alle materialen de elektriciteit ook enigszins tot sterk tegen, het tegenhouden van elektriciteit in een bepaalde mate heet weerstand. De weerstand van materiaal wordt gemeten in Ohm (ook wel aangeduid met het teken: Ω).

Ohm houdt in : Spanning = Stroom x Weerstand. Ofwel: hoe meer weerstand, hoe minder stroom en hoe minder vermogen.

Helaas is het zo dat ook geleidende materialen de elektriciteit een héél klein beetje tegenhouden. De dikte van het materiaal is daarin bepalend: dunne koperen elektriciteitskabels houden bijvoorbeeld meer elektriciteit tegen dan dikke kabels. Materiaal dat géén elektriciteit doorlaat wordt een isolator genoemd. Isolatoren zijn veelal verkrijgbaar in kunststof of porselein.

Geleiding, weerstand en isolatoren hebben verband met elkaar: je hebt bijvoorbeeld een koperdraad nodig om elektriciteit van het stopcontact naar een apparaat te krijgen. Om die koperdraad moet isolerend materiaal zitten, omdat de elektriciteit anders weg lekt. Deze koperdraad moet dik genoeg zijn om met weinig weerstand het vermogen door te laten. Om deze uitgangspunten:

  • is de voedingskabel van de pc dikker dan de voedingskabel voor een harde schijf (geschikt voor veel vermogen t.o.v. weinig vermogen);

  • heb je alleen bliksem bij onweersbuien en niet bij alleen zon (vochtige/ natte versus droge lucht);

  • hangen hoogspanningskabels met grote isolatoren aan de hoogspanningsmasten (anders zou er kortsluiting ontstaan met 2230.000V);

  • worden (te) dunne kabels warem wanneer er teveel vermogen doorheen gaat (teveel weerstand).


Elektrische installaties

Een elektrische installatie is de stroomkring in een gebouw. Er zijn verschillende materialen en technieken nodig om een veilige en betrouwbare stroomkring te maken. Het bouwen van een dergelijke stroomkring wordt doorgaans verzorgt door een officiële elektrotechnische installateur. Waar de energiemaatschappij de stroom aflevert aan/ in een gebouw, daar begint de elektrische installatie. Dit is meestal in de meterkast. Voorbeelden van onderdelen van een elektrische installatie zijn:


Groepenkast:

Stopcontacten zijn verbonden met een stroomgroep in de meterkast; ook wel groepenkast genoemd. Normaliter heeft een groepenkast 4 - 12 groepen. Een stroomgroep heeft in de meeste elektrische installaties een zekering (zie verderop in deze post) van 16 Ampère. Het maximale vermogen van die groep is dan 230V x 16A = 3680 Watt. Voor de meeste huishoudens is dit voldoende. Wanneer je overigens tegelijkertijd een wasmachine (gemiddeld zo’n 1200 Watt), wasdroger (gemiddeld zo’n 2000 Watt) en een strijkijzer (gemiddeld zo’n 1000 Watt) tegelijkertijd gebruikt, kom je boven het maximale Ampèrage uit dat de zekering aan kan en kan deze doorslaan (beveiliging).

Meer weten over groepen (elektrotechniek)? Lees hier meer over Groepen in de elektrotechniek!


Bedrading:

Elektrische bedrading voor elektrische installaties (ook wel installatiedraad genoemd) zijn van massief maar buigzaam koper. Deze draden hebben vaste kleuren:

  • Bruin: de plus/ fase draad; teken: “L” van Live (niet te verwarren met plus; er is geen plus bij wisselspanning);

  • Blauw: de min/ nul draad; teken: “N” van Nul (deze is in de centrale verbonden met de aarde, maar mag absoluut niet als aarde gebruikt worden);

  • Zwart: de schakel draad; teken: “T” (tussen de schakelaar en het lichtpunt);

  • Geel/ groen: de aarde draad; teken: “" (dit wordt verderop in deze post nader toegelicht).

Draden zitten in sterke PVC buizen (normaliter 5/8e buizen), welke voorkomen dat de draden beschadigen. De PVC buizen en draden komen samen in een lasdoos. Lasdozen zijn verkrijgbaar in vele soorten en maten. Installatiedraden worden aan elkaar gekoppeld met een lasdopLasdoppen zorgen voor een goede elektrische verbinding.


Tip: de stroom draden aan een lamp kunnen van flexibel snoer zijn (in plaats van installatiedraad) . Een snoer bestaat uit meerdere gebundelde/ getwiste koperdraden). Het is mogelijk dat de behoefte aanwezig is om een snoer te verbinden met installatiedraad. Indien dit wenselijk is, zijn de lasdoppen Wago Compacte Flexibele Lasklemmen te adviseren voor gebruik. Deze Wago Compacte Flexibele Lasklemmen zijn klein, erg makkelijk in gebruik en van een hoogwaardige kwaliteit. 

 

Meer weten over een elektrische installatie? Lees hier meer over een elektrische installatie.

Lees hier meer over bedrading van een Z-Wave domotica systeem

Je woning Z-Wave geschikt maken? Een simpele klus, mogelijk is dit zelfs al wel het geval!

Aarde:

In een stroomkring gaat de elektriciteit normaal gesproken van plus naar min. Wanneer er iets mis is met de stroomkring, wil de elektriciteit naar buiten. Dit kan zeer gevaarlijk zijn, omdat dit ongecontroleerd gebeurt. Elektriciteit zoekt standaard de weg van de minste weerstand; vaak is dat de weg naar het aardoppervlak. Voorbeeld: denk maar aan de bliksem bij onweersbuien.

Om bovenstaand gegeven is er in een elektrische installatie, naast de plus en min draden, een aarde draad aangelegd (ook wel randaarde genoemd, afgekort: “RA”). De aarde draad loopt vanaf het stopcontact naar de meterkast. In de meterkast is de aarde draad direct verbonden met de aarde d.m.v. een waterleiding of een specifieke ijzeren pen in de grond van de kruipruimte.

Aardlekschakelaar: in de meterkast zit tevens een aardlekschakelaar. Deze schakelaar kan in noodgevallen de hele elektrische installatie afsluiten (de hele installatie, niet slechts een enkele groep). Een stopcontact met een aarde draad (ook wel geaard stopcontact genoemd) geeft meer veiligheid in geval van kortsluiting. Hoe dan ook is het verstandig om apparaten die veel vermogen gebruiken aan te sluiten op geaarde stopcontacten.

Meer weten over aarde en een aardlekschakelaar? Lees hier meer over aarde en een aardlekschakelaar.


Zekeringen en kortsluiting:

Een zekering dient als extra veiligheid: een zekering slaat door wanneer er teveel stroom over de stroomkring gaat. Hierdoor wordt de stroomkring afgesloten. Wanneer een zekering door slaat is dat als volgt op te merken:

  • alle apparaten/ lampen die op dezelfde stroomkring zijn aangesloten werken niet meer;

  • soms is een zachte knal hoorbaar;

  • soms kun je een schroeilucht ruiken. Let in dergelijke situaties op voor brandgevaar!

Meestal slaat een zekering door wanneer de elektriciteit meteen van plus naar min gaat en niet meer langs een apparaat dat vermogen nodig heeft. Dit heet kortsluiting. Kortsluiting kan veroorzaakt worden door veel situaties, zoals bijvoorbeeld een beschadigde isolatie (buitenmantel) van de installatiedraden, of er is per ongeluk (door een tang of vingers) direct contact gecreeerd tussen de plus en de min.

De sterkte van zekeringen wordt tevens gemeten in Ampères. Zekeringen zijn er in vele soorten, sterktes en maten. Over het algemeen zijn zekeringen verkrijgbaar tussen de 0,1 en 20 Ampère.

Zekeringen zijn ondergebracht op een centrale plaats; in de groepenkast of in een apparaat. Vroeger werden zekeringen ook wel “stoppen" genoemd. Een welbekende term die nog steeds gebruikt wordt is dat “de stoppen erdoor geslagen zijn”.


Energieverbruik/ energiegebruik

Het vermogen dat een apparaat tijdens een bepaalde periode gebruikt heet energieverbruik/ energiegebruik. Energieverbruik wordt gemeten in KiloWattUur (kWh). Eén kWh is 1000 Watt gedurende een periode van 1 uur.

Let op:

  • De afkorting is kWh (h=hour; geen kWu);

  • 1000 Watt = 1 kiloWatt (kW).

Een KilowattUur (kWh) is 1000 Watt gedurende een periode van 1 uur, daarom is:

1000 Watt gedurende 2 uur =

1 kW x 2u =

2 kWh
500 Watt gedurende 1 uur = 
0,5 kW x 1u =
0,5 kWh
2000 Watt gedurende 1 uur =
2 kW x 1u =
2 kWh
400 Watt gedurende 4 uur =
0,4 kW x 4u =
1,6 kWh
5000 Watt gedurende 2 uur =
5 kW x 2u =
10 kWh


Het totale energieverbruik betaal je aan het energiebedrijf. 1 kWh kost in Nederland zo’n €0,22 (gebaseerd op het prijspeil van 2017).

Van een wasmachine welke gemiddeld 1200 Watt verbruikt en 2 uur draait bedragen de kosten dan: 1,2 kW x 2u x €0,22 = € 0,53.

Odoo CMS - een grote afbeelding
 
 

Bereken jij ook nog steeds het energieverbruik op basis van bovenstaande berekening? Of heb je zelf totaal geen idee van je energieverbruik en laat je het maar aan de energieleverancier over?

Met domotica krijg je direct inzage (real-time) in o.a. je energieverbruik!