Eenfase of draaistroom: hoeveel kW en ampère echt nodig zijn

Tot ongeveer 2,2 kW motorvermogen volstaat 230 V eenfase. Daarboven is 400 V draaistroom of een frequentieregelaar nodig.Een huishoudelijke meter van 3 kW schakelt af boven 3,3 kW afname, en bij het starten trekt een motor 5 tot 8 keer de nominale stroom. Dat is de reden waarom een machine van 2,2 kW een installatie kan laten uitvallen die haar op papier zou dragen. Als officieel distributeur sinds 2007 verkopen wij machines van 0,15 tot 11 kW: dit is de leidraad waarmee wij de vraag beantwoorden die ons het vaakst bereikt.

De vraag komt bijna altijd in dezelfde vorm. Ik heb 220 in de garage, kan ik deze machine daarop laten draaien?

De vuistregel die wij bij het offreren hanteren is deze. Tot 2,2 kW motorvermogen werkt eenfase 230 V. Tussen 2,2 en 4 kW zit een grensgebied waarin het soort bewerking meer telt dan het getal op het typeplaatje. Boven 4 kW is 400 V draaistroom nodig, zonder praktisch alternatief.

De grens is niet willekeurig. Een belasting van 6 kW op eenfase 230 V trekt ongeveer 26 A: geen enkel stopcontact en geen enkele huishoudmeter houdt dat. Dezelfde belasting op 400 V draaistroom verdeelt zich over drie fasen en zakt naar ongeveer 8,7 A per fase.

Er is ook een voorwaarde van de netbeheerder. Boven 6 kW contractvermogen wordt een eenfase-aansluiting niet meer toegekend: om nettechnische redenen gaat het naar draaistroom.

Er zijn twee formules, en ze verschillen naar gelang de voeding.

Eenfase: ampère = watt gedeeld door (volt × cos φ). Bij 230 V en cos φ 0,8 trekt een motor van 1,5 kW ongeveer 8,2 A.

Draaistroom: ampère = watt gedeeld door (1,732 × volt × cos φ). Dezelfde motor van 1,5 kW trekt op 400 V ongeveer 2,7 A per fase.

De factor 1,732 is de wortel uit 3 en komt voort uit de geometrie van de drie fasen. Het is de reden waarom draaistroom bij gelijk vermogen veel minder stroom per geleider vraagt.

Voor een snelle rekensom uit het hoofd: op eenfase 230 V zijn de kW ongeveer de ampère gedeeld door 5, op draaistroom 400 V ongeveer de ampère gedeeld door 2. Het zijn werkplaatsbenaderingen, geen ontwerpwaarden.

De Italiaanse toezichthouder ARERA schrijft het uitdrukkelijk: bij een contractvermogen van 3 kW, dat van de meeste Italiaanse woningen, schakelt de meter af zodra er ogenblikkelijk meer dan 3,3 kW wordt afgenomen. De marge bedraagt 10 procent van het contractvermogen.

Boven die drempel tolereren elektronische meters een in tijd beperkte overbelasting voordat zij ingrijpen, maar die tolerantie is bedoeld voor inschakelverschijnselen, niet voor het continu draaien van een machine.

In de praktijk vertaald: met 3 kW contract start en werkt een vlak- en vandiktebank van 2,2 kW. Een van 3 kW niet, omdat zij tussen opname en aanloopstroom de marge blijvend overschrijdt.

Dit is het punt waarop de meeste op papier gemaakte berekeningen stukloopt.

Bij het aanlopen trekt een asynchrone motor 5 tot 8 keer de nominale stroom, met beginpieken die 10 tot 12 keer kunnen bereiken. Bij eenfasemotoren ligt de verhouding nog hoger, omdat het aanloopkoppel laag is en de motor langer in de kritieke fase blijft.

Een motor van 2,2 kW die in bedrijf op eenfase ongeveer 12 A trekt, vraagt bij het starten enkele seconden lang tussen 60 en 96 A. De meter ziet die piek.

Het meest voorkomende geval is de compressor. Wie hem start met het vat onder druk laat de motor onder belasting aanlopen, en daar is de aanloopstroom het hoogst. Het is de reden waarom een compressor van 2 pk een installatie laat uitvallen die een vlakbank van hetzelfde vermogen probleemloos draagt.

Drie systemen verlagen de aanloopstroom. De ster-driehoekschakeling brengt stroom en koppel terug tot ongeveer een derde, maar vraagt een draaistroommotor en heeft zin bij middelgrote tot grote machines. De softstarter begeleidt het opkomen met een helling. De frequentieregelaar is bij een werkplaatsmachine de doeltreffendste oplossing, omdat hij zacht aanlopen en toerenregeling verenigt.

Het is de meest besproken oplossing in Italiaanse werkplaatsen, en zij werkt. De frequentieregelaar met eenfase-ingang gelijkricht de 230 V van het net en bouwt daaruit een draaistroomstelsel op van 230 V tussen de fasen, waarvan hij de frequentie regelt.

De eerste controle gebeurt op het typeplaatje van de motor. Daar moet staan 230/400 V met de symbolen driehoek en ster: dat betekent 230 V in driehoek, en dat is de configuratie die nodig is. Staat er 400/690 V op het plaatje, dan kan de motor niet op 230 V gevoed worden en is een eenfase-regelaar niet bruikbaar.

De tweede regel is de dimensionering. De frequentieregelaar wordt groter gekozen dan de motor, omdat bij een eenfase-ingang de stroom op de interne bus hoger is. Voor een motor van 2,2 kW kiest men een regelaar van 3 kW.

Derde punt, dat vaak over het hoofd wordt gezien. Zelfgekoelde motoren koelen bij lage toerentallen minder goed, omdat de ventilator op de as zit. Werkt de machine langere tijd onder belasting bij verlaagd toerental, dan is een onafhankelijke aanbouwventilator nodig.

Wat de veiligheid betreft: achter een frequentieregelaar kan een aardlekschakelaar van type AC een fout met gelijkstroomcomponent mogelijk niet detecteren. Op een eenfase-installatie is een aardlekschakelaar van type F nodig, op een driefase-installatie type B. De ingreep moet worden uitgevoerd of goedgekeurd door een erkende elektricien, en de aparte groep vraagt in Italië de conformiteitsverklaring volgens het Italiaanse DM 37/2008.

De roterende faseomvormer wekt de derde fase op met een vrijlopende motor en enkele condensatoren. Hij is robuust, gaat decennia mee en kan bij ruime dimensionering meerdere machines voeden. Hij neemt ruimte in en maakt lawaai.

De bedrijfscondensator laat een draaistroommotor op eenfase draaien, maar snijdt in het beschikbare koppel en verhoogt de opname. Bij gereedschapsmachines, waar het koppel juist tijdens de snede nodig is, raden elektromonteurs het af.

Vervanging door een eenfasemotor blijft de meest rechtlijnige keuze wanneer toerenregeling niet nodig is en het vermogen onder 2,2 kW blijft. Hij kost minder dan een frequentieregelaar, maar een eenfasemotor levert minder dan een draaistroommotor van hetzelfde plaatvermogen en wordt warmer in continubedrijf.

Fabrikanten vermelden de kW, bijna nooit de ampère. Wij hebben de opgenomen stroom berekend vanuit de plaatvermogens van de modellen die wij voeren, met cos φ 0,8. Het zijn richtwaarden, geen plaatgegevens: de werkelijke stroom leest u af op het typeplaatje van de machine.

De nuttige aflezing is de drempel. Onder 1,8 kW is de hele catalogus eenfase, boven 2,1 kW bijna alles draaistroom. Daartussen ligt de band waar de keuze werkelijk bestaat.

Op dezelfde machine is het verschil meetbaar. De vlak- en vandiktebank Bernardo PT 260 kost € 1.122,40 in de 230 V-uitvoering en € 1.415,20 in de 400 V-uitvoering: € 292,80 verschil bij dezelfde werkbreedte.

Op de lintzaag Bernardo HBS 400 N zakt het verschil tussen de twee uitvoeringen naar € 30,40, terwijl bij de HBS 400 basis de prijs identiek is. Het hangt van het model af, een regel is er niet.

Dan zijn er de kosten van de aansluiting. Voor een werkplaats met btw-nummer, die onder niet-huishoudelijk gebruik valt, bedraagt de bijdrage van de Italiaanse toezichthouder ARERA voor de vermogensverhoging € 77,49 per extra kW plus € 23 vaste bijdrage, exclusief btw. Op de factuur weegt elke kW contractvermogen ongeveer € 26 per jaar.

Een werkplaats van 6 naar 15 kW brengen kost dus enkele honderden euro's activering en ongeveer € 230 per jaar aan vermogensdeel. Bij gelijk verbruik verandert de prijs per kWh niet tussen eenfase en draaistroom.

Naar onze ervaring voorkomen drie gegevens negentig procent van de problemen.

Het werkelijke contractvermogen, niet het veronderstelde: het staat op de meter of op de factuur. Is de machine een draaistroommachine, dan de feitelijke beschikbaarheid van de drie fasen in de ruimte waar zij komt te staan, die niet altijd samenvalt met die bij de meter. En het soort bewerking, want een machine die voortdurend start en stopt belast de installatie veel zwaarder dan een die acht uur aan één stuk draait.

Het advies dat ik het vaakst geef: hebt u draaistroom in de werkplaats, gebruik hem dan ook voor machines die in eenfase bestaan. Een draaistroommotor van hetzelfde plaatvermogen levert meer, wordt minder warm en gaat langer mee. En op de dag dat u de machine doorverkoopt, zoekt de professionele tweedehandsmarkt draaistroom.

Sandra Gaspar, oprichtster van Krollit

Om de machine met de juiste voeding te kiezen kunt u beginnen bij de metaaldraaibanken, de vlak- en vandiktebanken of de afzuiginstallaties. Voor compressoren, waar de aanloopstroom de kritieke factor is, is de categorie perslucht.