En moet je voor zo'n losse groep dan 6mm2 draad gebruiken, of voldoet 2,5mm2 ook?
Op zich wel een interessante vraag. Over het algemeen zal hier gewoon 6mm2 gebruikt worden in een kast waar een 40A of 3x25A hoofdzekering voor hangt.
Maar.. laten we eens gaan rekenen met 2,5mm2 VD draad. De maximale normale belasting van die draad is 16A, er hangt immers een 16A beveiliging achter. Die zal thermisch afschakelen als er (langere tijd) meer dan 16A over loopt.
Bij kortsluiting achter die beveiliging kan er kortstondig 80A lopen (B karakteristiek, dus 3-5x de nominale stroom voor magnetische afschakeling).
Tot zover kun je gewoon volstaan met 2,5mm2, dat is immers ook voldoende in de installatie achter die automaat, dus voor dat kleine stukje draad in de verdeler hoeven we niet opnieuw te gaan rekenen. Misschien is er een iets hogere temperatuur in die verdeler en is er wat gelijktijdigheid met de andere bedrading, maar dat effect zal marginaal zijn.
Dan resteert alleen nog een fout die optreed in je verdeler, in het stuk naar je aardlekautomaat toe. Dan kan er immers een grotere kortsluitstroom gaan lopen, totdat de voorliggende beveiliging afschakelt. Dat is in dit geval vermoedelijk de hoofdzekering van de netbeheerder. Dat zal maximaal een D40 automaat zijn. Die moet magnetisch afschakelen binnen 0,3 seconde bij een kortsluitstroom van ten hoogste 560A..
Stel dat die draden beide 20cm lang zijn. Je praat dan dus over 40 centimeter draad. Als dat 2,5mm2 is, hoeveel stroom kan er dan in theorie maximaal overheen lopen? De soortelijke weerstand van koperdraad, 2,5mm2, is 7.98 ohm/km. Dus deze 2 stukjes draad hebben samen een weerstand van 0,003192 ohm. I=U/R, dus I=230/0,003192. Dat is 72kA. Die paar honderd ampere om de beveiliging te laten afschakelen wordt dus met gemak gehaald bij een kortsluiting in de verdeler of in die aardlekautomaat.
Tot zover ok. Maar die draad gaat opwarmen in de tijd vanaf het ontstaan van de kortsluiting tot het moment van afschakelen (en dat heeft ook weer invloed op de weerstand en dus de maximale stroom, maar dat laat ik even buiten beschouwing omdat ik niet verwacht dat dat hier een probleem zal opleveren).
Maar hoeveel warmte wordt er in die tijd in die draad gegenereerd en wat wordt daarmee de temperatuur van die draad? P=I^2*R is in dit geval 560x560x0,003192 = 1kW voor maximaal 300ms. Je pompt dus maximaal 300 joule aan warmte in dat stukje draad. De soortelijke warmte van koper is 380J/kgK en soortelijk gewicht koper is 8,93g/cm3. 40 centimeter 2,5mm2 draad heeft een volume van precies 1cm3 en weegt dus 8,93g, of 0,00893kg. Dat komt neer op een opwarming met 88 graden.
Dus.. bij een volle kortsluiting in de verdeler en de maximale afschakeltijd van een D40 automaat heb je wel een probleem. Als ik uitga van een omgevingstemperatuur van 30 graden warmen die 2 stukjes VD draad dan op tot 128 graden. En worden daarmee permanent beschadigd, VD draad mag maximaal 70 graden worden.
In de praktijk zal het wel goed gaan. Want afschakeltijden zijn normaal gesproken vele malen korter dan die maximale 300ms. En als het een smeltpatroon is dan wordt de kortsluitstroom ook meteen gedempt door die smeltdraad.
Doen we diezelfde rekensom voor 6mm2 draad dan zie dat de opwarmingssom anders wordt. Soortelijke weerstand van 6mm2 koper is 3,3ohm/km. Dus die 40cm heeft dan een weerstand van .00132 ohm,.
560^2 * .00132 = 413watt * 0,3s = 124 joule.
Gewicht van 40cm 6mm2 draad is 0.06*40*8,93 = 21,4g of 0,021kg.
De opwarming voordat de beveiliging afschakelt is dan maximaal: 124/380*0,021 = 16 graden.
En dan is er dus helemaal niets aan de hand.
Oftewel, gewoon een stukje 6mm2 gebruiken, je wilt niet dat de isolatie van je bedrading wegsmelt als die aardlekautomaat een interne kortsluiting heeft.