Wie elektriciteit studeert, krijgt al snel te maken met allerlei symbolen en eenheden: volt, ampère, watt, ohm, kilowattuur… Maar wat betekenen die nu precies?

In een huishoudelijke elektrische installatie kom je deze eenheden voortdurend tegen. Je gebruikt ze bij het tekenen van schema's, het berekenen van belastingen, het kiezen van kabels en beveiligingen en het begrijpen van de gegevens op elektrische toestellen.

In dit artikel leggen we de belangrijkste elektrische eenheden op een eenvoudige manier uit.

1. Spanning – volt (V)

Spanning geeft aan hoeveel elektrische energie beschikbaar is om stroom door een elektrische kring te laten vloeien. Je kan het vergelijken met de druk in een waterleiding. Hoe hoger de druk, hoe groter de kracht waarmee het water door de leiding wordt geduwd. 

De eenheid van spanning is de volt, met als symbool V.

Een stopcontact in een woning heeft normaal een spanning van ongeveer 230 V tussen fase en nulgeleider.

Bij een driefasige aansluiting kan er tussen twee fasen ongeveer 400 V staan.

Je meet spanning met een voltmeter. Die sluit je parallel aan over het onderdeel waarvan je de spanning wilt meten.

Onthouden: spanning = V (volt)

2. Stroom – ampère (A)

Stroom vertelt hoeveel elektrische lading er door een geleider stroomt. Je kan het vergelijken met de hoeveelheid water die per seconde door een leiding stroomt. 

De eenheid van elektrische stroom is de ampère, met als symbool A.

Hoe groter het elektrische vermogen van een toestel bij dezelfde spanning, hoe groter de stroom die het toestel nodig heeft.

Een stofzuiger van 2.000 W vraagt bijvoorbeeld veel meer stroom dan een kleine LED-lamp van 10 W.

Stroom meet je met een ampèremeter. Deze wordt in serie met de stroomkring geplaatst.

Onthouden: stroom = A (ampère)

3. Weerstand – ohm (Ω)

Elke elektrische geleider of component biedt in zekere mate weerstand tegen de elektrische stroom.

Deze weerstand wordt uitgedrukt in ohm, met als symbool de Griekse letter Ω (omega).

Een grotere weerstand betekent dat de stroom moeilijker kan vloeien. Ook hier kun je de vergelijking met water gebruiken: een dunne of sterk vernauwde waterleiding laat minder water door. 

De relatie tussen spanning, stroom en weerstand kennen we als de wet van Ohm:

U = R × I

waarbij:

• U = spanning in volt (V)

• R = weerstand in ohm (Ω)

• I = stroom in ampère (A)

Met deze formule kun je bijvoorbeeld de stroom berekenen wanneer je de spanning en weerstand kent:

I = U / R

Waarom is weerstand belangrijk in een installatie?

De weerstand van elektrische leidingen speelt bijvoorbeeld een rol bij:

• spanningsverlies;
• kortsluitstromen;
• de keuze van kabelsecties;
• de warmteontwikkeling in kabels.

Een kabel heeft altijd een bepaalde elektrische weerstand. Hoe langer de kabel en hoe kleiner de doorsnede, hoe groter de weerstand.

Onthouden: weerstand = Ω (ohm)

4. Vermogen – watt (W)

Vermogen vertelt hoe snel een elektrisch toestel elektrische energie gebruikt of omzet.

De eenheid van vermogen is de watt, met als symbool W.

Op elektrische toestellen staat het vermogen vaak vermeld op het typeplaatje.

Bijvoorbeeld:

• LED-lamp: 10 W

• televisie: 100 W

• stofzuiger: 800 W

• waterkoker: 2000 W

• elektrisch kooktoestel: enkele duizenden watt

Bij gelijkspanning of bij een zuiver ohmse belasting kunnen we het vermogen eenvoudig berekenen met:

P = U × I

waarbij:

• P = vermogen in watt (W)

• U = spanning in volt (V)

• I = stroom in ampère (A)

Voorbeeld

Een toestel is aangesloten op 230 V en neemt 10 A op.

Dan:

P = 230 × 10 = 2300 W

Het toestel heeft dus een vermogen van 2300 W

Bij grotere vermogens gebruiken we de kilowatt (kW):

1 kW = 1000 W

Voor het toestel in het voorgaand voorbeeld is dat dus 2,3kW.

Onthouden: vermogen = W (watt) of kW (kilowatt)

5. Energie – kilowattuur (kWh)

Hier ontstaat vaak verwarring:

kW en kWh zijn niet hetzelfde.

• kW = vermogen

• kWh = energie

Vermogen vertelt hoe snel een toestel energie gebruikt. Energie vertelt hoeveel energie er in totaal gebruikt is.

Een toestel van 1 kW dat gedurende 1 uur werkt, verbruikt:

1 kWh

Een toestel van 2 kW dat gedurende 3 uur werkt, verbruikt:

2 × 3 = 6 kWh

De relatie is:

E = P × t

waarbij:

• E = energie in kWh

• P = vermogen in kW

• t = tijd in uur

Voorbeeld

Een elektrische verwarming heeft een vermogen van 2 kW.

Als deze 5 uur werkt:

E = 2 × 5 = 10 kWh

Het toestel heeft dan 10 kWh elektrische energie verbruikt.

De kWh is ook de eenheid die je terugvindt op je elektriciteitsfactuur.

Onthouden: energieverbruik = kWh

6. Frequentie – hertz (Hz)

Wisselspanning verandert voortdurend van waarde en richting.

Het aantal volledige perioden per seconde noemen we de frequentie.

De eenheid van frequentie is de hertz (Hz).

Het Belgische elektriciteitsnet werkt met:

50 Hz

Dat betekent dat de sinusvormige wisselspanning 50 volledige perioden per seconde doorloopt.

De duur van één periode noemen we de periodeduur T.

Deze kunnen we berekenen met:

T = 1 / f

Voor 50 Hz:

T = 1 / 50 = 0,02 s = 20 ms

Elke periode duurt dus 20 milliseconden.

Onthouden:50 Hz = 50 perioden per secondeT = 20 ms

7. Schijnbaar vermogen – voltampère (VA)

Bij wisselstroom wordt het begrip vermogen iets ingewikkelder.

Bij een zuiver ohmse belasting zijn spanning en stroom in fase. Dan kunnen we, net zoals bij gelijkstroom, schrijven:

P = U × I

Bij bijvoorbeeld motoren, transformatoren en andere inductieve belastingen zijn spanning en stroom echter niet volledig in fase.

Daarom maken we bij wisselstroom onderscheid tussen:

• actief vermogen P → uitgedrukt in W

• reactief vermogen Q → uitgedrukt in var

• schijnbaar vermogen S → uitgedrukt in VA

Het schijnbaar vermogen geeft aan hoeveel spanning en stroom er samen "aanwezig" zijn in de installatie.

Het wordt berekend met:

S = U × I

De eenheid is voltampère (VA).

Voor grotere vermogens gebruiken we kVA:

1 kVA = 1000 VA

Schijnbaar vermogen kom je bijvoorbeeld tegen bij:

• transformatoren

• UPS-systemen

• generatoren

• omvormers

• elektrische motoren

Waarom is VA belangrijk?

Een toestel kan bijvoorbeeld een schijnbaar vermogen van 1000 VA hebben, maar niet noodzakelijk 1000 W aan actief vermogen gebruiken.

Het verschil wordt veroorzaakt door het reactieve vermogen.

Daarom zijn W, VA en var bij wisselstroom nauw met elkaar verbonden.

8. Vermogensfactor – cos φ

Om het verband tussen actief en schijnbaar vermogen te beschrijven, gebruiken we de vermogensfactor.

Deze wordt aangeduid met:

cos φ

De relatie is:

P = S × cos φ

waarbij:

• P = actief vermogen in W

• S = schijnbaar vermogen in VA

• cos φ = vermogensfactor

De vermogensfactor geeft aan welk deel van het schijnbare vermogen daadwerkelijk als actief vermogen wordt gebruikt.

Bij een zuiver ohmse belasting zijn spanning en stroom in fase. Dan geldt:

cos φ = 1

Bij inductieve belastingen, zoals motoren en transformatoren, is de vermogensfactor meestal kleiner dan 1.

Voorbeeld

Een motor heeft een schijnbaar vermogen van:

S = 2000 VA

en een vermogensfactor:

cos φ = 0,8

Het actieve vermogen is dan:

P = S × cos φ

P = 2000 × 0,8 = 1600 W

De motor gebruikt dus 1600 W actief vermogen, terwijl het schijnbare vermogen 2000 VA bedraagt.

Het resterende deel hangt samen met het reactieve vermogen.

9. Reactief vermogen – var

Het derde begrip bij wisselstroom is het reactieve vermogen.

Dit wordt aangeduid met Q en uitgedrukt in:

var

Dat staat voor voltampère reactief.

Reactief vermogen ontstaat doordat spanning en stroom bij bijvoorbeeld motoren, transformatoren en andere inductieve of capacitieve belastingen niet volledig in fase zijn.

Reactief vermogen wordt niet op dezelfde manier omgezet in nuttig actief vermogen als het actieve vermogen. Het is wel belangrijk voor de elektrische belasting van kabels, transformatoren en andere onderdelen van de installatie.

Het verband tussen P, Q en S kan worden voorgesteld als een vermogensdriehoek:

S² = P² + Q²

Daaruit volgt:

S = √(P² + Q²)

en:

cos φ = P / S

Je kunt de drie grootheden dus als volgt onthouden:

• P → actief vermogen → W

• Q → reactief vermogen → var

• S → schijnbaar vermogen → VA

Voor grotere waarden gebruiken we:

• kW = 1000 W

• kvar = 1000 var

• kVA = 1000 VA

Het verband in één voorbeeld

Stel dat een motor:

• een actief vermogen heeft van 4 kW

• een reactief vermogen heeft van 3 kvar

Dan is het schijnbaar vermogen:

S = √(4² + 3²)

S = √(16 + 9)

S = √25 = 5 kVA

De vermogensfactor is:

cos φ = P / S

cos φ = 4 / 5 = 0,8

We krijgen dus:

P = 4 kW → actief vermogen Q = 3 kvar → reactief vermogen S = 5 kVA → schijnbaar vermogen cos φ = 0,8 → vermogensfactor

Dit verband is belangrijk bij het dimensioneren van elektrische installaties, omdat kabels, beveiligingen, transformatoren en andere componenten rekening moeten houden met de stroom die door de installatie loopt.

Onthouden: 

W → wat het toestel actief gebruikt

var → reactief vermogen

VA → totale belasting voor de elektrische installatie

cos φ → verhouding tussen actief en schijnbaar vermogen

10. Eenheden en voorvoegsels

In de elektriciteit werken we vaak met heel kleine of heel grote waarden. Daarom gebruiken we voorvoegsels.

De belangrijkste zijn:

Voorvoegsel: micro, milli, kilo, mega 

Symbool: µ, m, k, M

Betekenis: 0,000001 , 0,001 , 1.000 , 1.000.000 

Voorbeelden

1 A = 1000 mA

Dus:

250 mA = 0,25 A

En:

1 kW = 1000 W

Dus:

2,5 kW = 2500 W

Let goed op hoofdletters!

mW betekent milliwatt, terwijl MW megawatt betekent. Dat is een verschil van een factor 1.000.000.

De formules die je zeker moet kennen

Voor een huishoudelijke elektrische installatie zijn vooral deze formules belangrijk:

Wet van Ohm

U = R × I

Elektrisch vermogen

P = U × I

Elektrische energie

E = P × t

Schijnbaar vermogen

S = U × I

En bij wisselstroom:

P = S × cos φ

Een praktisch voorbeeld uit een woning

Stel dat een elektrische boiler een vermogen heeft van 2300 W en aangesloten is op 230 V.

We kunnen de stroom berekenen met:

I = P / U

Dus:

I = 2300 / 230 = 10 A

De boiler neemt dus ongeveer 10 A op.

Als de boiler gedurende 2 uur werkt:

E = P × t

We moeten het vermogen eerst omzetten naar kW:

2300 W = 2,3 kW

Dus:

E = 2,3 × 2 = 4,6 kWh

De boiler heeft tijdens die twee uur dus 4,6 kWh energie verbruikt.

Dit soort berekeningen kom je voortdurend tegen bij het ontwerpen en begrijpen van elektrische installaties.

Waarom zijn deze eenheden zo belangrijk?

Een goede elektricien moet niet alleen elektrische schema's kunnen tekenen. Je moet ook kunnen begrijpen wat er elektrisch gebeurt.

Als je bijvoorbeeld een kring in een woning bekijkt, moet je kunnen inschatten:

• welke spanning aanwezig is;

• hoeveel stroom een toestel vraagt;

• welk vermogen het toestel heeft;

• hoeveel energie het verbruikt;

• welke kabel en beveiliging geschikt zijn;

• en of de elektrische installatie de gevraagde belasting aankan.

Wie de elektrische eenheden goed begrijpt, heeft daarom een belangrijke basis voor het verdere vak elektriciteit.

Tip: probeer niet alleen de symbolen en eenheden vanbuiten te leren. Begrijp vooral wat de grootheid betekent en hoe de verschillende grootheden met elkaar samenhangen. Dan worden elektrische berekeningen veel gemakkelijker.