Lekstroom bij dubbel geïsoleerde apparaten

[Josefien]

Ik vind dit al lange tijd een vreemd verschijnsel en vraag me af hoe het komt.

Apparaten zoals desktop-PC's hebben een geaarde stekker. Als je 'm op een ongeaarde WCD aansluit staat er op metalen delen een kleine lekstroom. Als je deze aanraakt met bijv. de rug van je hand (gevoeliger), tintelt dit een beetje en een spanningzoeker brandt er heel lichtjes op. Logisch en ook niet de bedoeling, daarom zit er een stekker met randaarde aan. Dit snap ik, duidelijk.

Echter, ik merk dat er ook apparaten zijn die zogenaamd dubbel geïsoleerd zijn en zo'n platte eurostekker hebben zonder randaarde. Deze zouden die lekstroom op de metalen delen niet moeten hebben. Maar ik merk dus dat veel van die apparaten alsnog die lekstroom hebben Hoe komt dat?


Voorbeelden:
- Topfield Digitenne-ontvanger. Deze is keurig gelakt, maar zodra je de blanke onder- of achterkant aanraakt zit er gewoon lekstroom op

- Logitech Z623 speakerset. Weliswaar vrijwel volledig niet-metalen behuizing, maar de lekstroom zit op de ground v/d 3,5mm stekker. Als je een smartphone met metalen behuizing aansluit voel je 'm daarop.

- ASUS laptop-lader (eee PC 1005P). Inclusief de laptop volledig kunststof behuizing. Totdat je tijdens het opladen een ongelakt schroefje op de onderkant of het huis v/d USB-connector aanraakt => lekstroom.

- ASUS USB-lader (behorend bij Transformer tablet). De tablet is gelakt, dus kan je niet voelen. Maar als je met die lader een metalen telefoon oplaadt voel je de lekstroom wel via de telefoonbehuizing.

- Akai AM-27 audioversterker. Als enige geen schakelende voeding. Maar op de ongelakte onderkant alsnog een lekstroom te voelen.

- Toshiba LCD televisie. Vrijwel volledig kunststof behuizing. Totdat je het metalen huis van een connector raakt, dan zit er alsnog een lekstroom op.


Voor de duidelijkheid heb ik de apparaten los aangesloten op netspanning zonder overige verbindingen. Lekstromen die vanuit een ander apparaat komen zijn dus uitgesloten.

Hoe is het dan mogelijk dat een dubbel geïsoleerd apparaat ook een lekstroom geeft?

[rvanpruissen]

Geen natuurkundige hier, maar in goed Nederlands denk ik dat dit vaak "Stray voltage" is (https://en.wikipedia.org/wiki/Stray_voltage); het onbedoeld opwekken van een potentiaal in een geleider.

Wat ook mee kan spelen in een DC-circuit is dat de '-' niet 0V hoeft te zijn, het gaat in feite om het verschil tussen + en -. Omdat jij wel op en absolute nul staat (aarde), kan er dan stroom gaan lopen via jouw lichaam.

PS. Ik zou graag de behuizing van een MacBook nog toevoegen aan je lijstje

[memphis]

(Een veel voorkomende vraag op Tweakers)

Het zit in het netfilter



Dit zit aan de ingang bij veel voedingen, zie de 2 condensatoren tussen de fase en de nul met de middenaftakking naar aarde. Als er geen aarde is ontstaat hier een soort van spanning dat op de aarde delen komt te staan. Door de hoogohmigheid niet echt ernstig maar idd gevoelig...

[vanaalten]

memphis schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 09:24:
(Een veel voorkomende vraag op Tweakers)

Het zit in het netfilter

[afbeelding]

Dit zit aan de ingang bij veel voedingen, zie de 2 condensatoren tussen de fase en de nul met de middenaftakking naar aarde. Als er geen aarde is ontstaat hier een soort van spanning dat op de aarde delen komt te staan. Door de hoogohmigheid niet echt ernstig maar idd gevoelig...

Maar de vraag van @Josefien gaat over apparaten die dubbel geïsoleerd zijn, een platte eurostekker hebben. Ik zou verwachten dat daarbij het middenpunt van het voedingscircuit vooral NIET aan de behuizing hangt, anders lijkt het mij niet zo heel erg dubbel-geïsoleerd... toch?

[ehtweak]

@memphis plausibele verklaring ALS een apparaat idd zo is uitgevoerd (met ontstorings C-tjes)

Maar ik merk het verschijnsel ook bij b.v. een simpele schemerlamp. Metalen poot, waar slechts een 2-aderig netsnoer doorheen gaat met een platte eurosteker in een RA WCD; ook hier die 'trilling' als je voorzichtig met je vingers over de metalen poot strijkt. Geen elektronica, geen netfilter.
Hoe kan dat dan?

@rvanpruissen: Dat van die MacBook kan ik bevestigen, een familielid heeft zo'n metalen design laptop en idd, als je je hand zachtjes over de behuizing beweegt, voel je die 'trilling'.

[MewBie]

ehtweak schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 09:47:
@memphis plausibele verklaring ALS een apparaat idd zo is uitgevoerd (met ontstorings C-tjes)

Maar ik merk het verschijnsel ook bij b.v. een simpele schemerlamp. Metalen poot, waar slechts een 2-aderig netsnoer doorheen gaat met een platte eurosteker in een RA WCD; ook hier die 'trilling' als je voorzichtig met je vingers over de metalen poot strijkt. Geen elektronica, geen netfilter.
Hoe kan dat dan?

@rvanpruissen: Dat van die MacBook kan ik bevestigen, een familielid heeft zo'n metalen design laptop en idd, als je je hand zachtjes over de behuizing beweegt, voel je die 'trilling'.

Bij de metalen behuizingen, is dat niet gewoon de textuur van het metaal dat je voelt?

[ehtweak]

@MewBie denk 't niet, want als je de steker uit de WCD haalt, 'voel' je het niet.

[jctjepkema]

I kan het van de macbook ook bevestigen. Heb zelf een air, als ik de ongeaarde stekker in het stopcontact heb en ik aai de laptop voel ik structuur, geaarde stekker of de lader eraf, dan niet.

[rvanpruissen]

jctjepkema schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 11:26:
I kan het van de macbook ook bevestigen. Heb zelf een air, als ik de ongeaarde stekker in het stopcontact heb en ik aai de laptop voel ik structuur, geaarde stekker of de lader eraf, dan niet.

Jep, aaien inderdaad Aarden maakt niks uit, want de lader is geaard, maar niet de MacBook zelf...

[jctjepkema]

rvanpruissen schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 13:15:
[...]


Jep, aaien inderdaad Aarden maakt niks uit, want de lader is geaard, maar niet de MacBook zelf...

Je bedoelt de lader geaard als in er zit een aarde circuit in verwerkt zoals hierboven genoemd?

[Josefien]

De voedingsadapter maakt wel degelijk uit. Bij gebruik van een geaarde voedingsadapter verdwijnt de lekstroom. Die lekstroom zit namelijk op de "-" pool van de ongeaarde adapter.

Net ook even met een spanningszoeker getest bij een UPC TV-ontvanger (model PACE DCR7111). Als ik de meegeleverde "dubbel geïsoleerde" adapter gebruik, staat er echt een lekstroom op de metalen connector-huizen van de ontvanger. En ook op de "-" pool van de adapter.

Echter, als ik die TV-ontvanger op een geaard voedingsapparaat aansluit, zit er ook geen lekstroom meer op diezelfde metalen delen.

Hetzelfde geldt voor een Dell-laptop. Gebruik van een geaarde adapter => geen lekstroom. Gebruik van een "dubbel geïsoleerd" exemplaar => wel lekstroom.


Verder ontdek ik bij de eerder genoemde Akai AM-27 audioversterker (als enige in de lijst zonder schakelende voeding) een nog vreemder verschijnsel: de lekstroom op de bodem is er alleen als het apparaat uit staat (uiteraard met de stekker erin...). Bij ingeschakeld verdwijnt 'ie... gemeten met een spanningszoeker...

[Josefien]

rvanpruissen schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 08:23:
Geen natuurkundige hier, maar in goed Nederlands denk ik dat dit vaak "Stray voltage" is (https://en.wikipedia.org/wiki/Stray_voltage); het onbedoeld opwekken van een potentiaal in een geleider.

Wat ook mee kan spelen in een DC-circuit is dat de '-' niet 0V hoeft te zijn, het gaat in feite om het verschil tussen + en -. Omdat jij wel op en absolute nul staat (aarde), kan er dan stroom gaan lopen via jouw lichaam.

PS. Ik zou graag de behuizing van een MacBook nog toevoegen aan je lijstje

Maar hoe kan dit dan ontstaan bij "dubbel geïsoleerde" apparaten? Dubbel geïsoleerd wil toch zeggen dat het elektrisch circuit niet verbonden is met metalen delen die aangeraakt kunnen worden?

[jeroen3]

Het elektrisch circuit is ook niet elektrisch verbonden. Er is slechts sprake van capacitieve werking.
Zoals bedoeld in het netfilter, of onbedoeld doordat de draad langs een metalen deel loopt.

Ook een dubbel geïsoleerd apparaat mag lekken, maximaal 0.5mA en dat kietelt al aardig.

Josefien schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 15:39:
Verder ontdek ik bij de eerder genoemde Akai AM-27 audioversterker (als enige in de lijst zonder schakelende voeding) een nog vreemder verschijnsel: de lekstroom op de bodem is er alleen als het apparaat uit staat (uiteraard met de stekker erin...). Bij ingeschakeld verdwijnt 'ie... gemeten met een spanningszoeker...

Draai de stekker eens om. Grote kans dat je nu de nul onderbreekt met de aan/uit schakelaar.

[ Voor 42% gewijzigd door jeroen3 op 25-01-2018 16:05 . Reden: quote ]

[Techneut]

Wat ik nog niet tegen ben gekomen (of ik zie het over het hoofd) is de vraag of het wel een dubbel geïsoleerd apparaat is. Want die apparaten hebben bij mijn weten (bijna) nooit een metalen behuizing. Bij niet dubbelgeïsoleerd en niet geaard is dit een volkomen normaal verschijnsel.

[Josefien]

jeroen3 schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 16:04:
Het elektrisch circuit is ook niet elektrisch verbonden. Er is slechts sprake van capacitieve werking.
Zoals bedoeld in het netfilter, of onbedoeld doordat de draad langs een metalen deel loopt.

Ook een dubbel geïsoleerd apparaat mag lekken, maximaal 0.5mA en dat kietelt al aardig.


[...]

Draai de stekker eens om. Grote kans dat je nu de nul onderbreekt met de aan/uit schakelaar.

Het omdraaien van de stekker helpt bij die versterker inderdaad Wel apart

Het circuit is al dan niet direct verbonden met de behuizing in bijv. het geval van de laptop met dubbel geïsoleerde adapter. De lekstroom staat op de "-" pool van de adapter. Aangezien de metalen delen van de aangesloten laptop ook met deze "-" pool is verbonden, is er wel een verbinding met het circuit

Techneut schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 20:00:
Wat ik nog niet tegen ben gekomen (of ik zie het over het hoofd) is de vraag of het wel een dubbel geïsoleerd apparaat is. Want die apparaten hebben bij mijn weten nooit een metalen behuizing. Bij niet dubbelgeïsoleerd en niet geaard is dit een volkomen normaal verschijnsel.

Er staat duidelijk het logo van "dubbel geïsoleerd" op. Deze:
Wikipedia: Bestand:Dubbel geïsoleerd.svg

[aawe mwan]

Josefien schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 00:00:
Echter, ik merk dat er ook apparaten zijn die zogenaamd dubbel geïsoleerd zijn en zo'n platte eurostekker hebben zonder randaarde. Deze zouden die lekstroom op de metalen delen niet moeten hebben. Maar ik merk dus dat veel van die apparaten alsnog die lekstroom hebben Hoe komt dat?

Waarschijnlijk is de massa van het apparaat, intern of via een van de aangesloten apparaten, verbonden met de nul van het zwakstroomgedeelte. Die nul is via een "Y-capacitor" verbonden met de netspanning, als het apparaat werkt met een schakelende voeding (en dat is tegenwoordig meestal zo).

[Thralas]

jctjepkema schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 11:26:
I kan het van de macbook ook bevestigen. Heb zelf een air, als ik de ongeaarde stekker in het stopcontact heb en ik aai de laptop voel ik structuur, geaarde stekker of de lader eraf, dan niet.

Daarom vind ik het vreemd dat Apple uberhaupt een eurostekker meelevert.

Mijn laptop is deels van aluminium en wél gewoon geaard. Als je dan tegelijk met een Apple-gebruiker aan een tafel zit te werken welke toevallig een metalen randje heeft dan krijg je incidenteel gewoon een vervelende schok (meer dan enkel die tinteling als niet 100% geaard bent)

[jeroen3]

Ik hoop dat dit duidelijkheid verschaft.
De situatie van een typisch apparaat. TR1 (transformator) is hier een passieve trafo als psuedo voeding, maar tegenwoordig is dat vaak een schakelende voeding, daar zit nog steeds een trafo in, alleen niet op 50 Hz. Ik heb daar geen symbooltje van.
Voor het apparaat zitten een aantal filtercondensatoren, om hoogfrequent te ontkoppelen.
En een common mode choke, L1;


Er is echt geen elektrische verbinding, slechts capacitief koppeling. Dat betekent dat er wel AC stroom loopt, maar begrensd door de capaciteit van een paar honderd nF.

C2 en C3 zijn speciale Y-class veiligheidscondensatoren die bij een fout niet kortsluiten.

Geschakeld in de nul, incorrect:


Geschakeld in de fase, correct:

[ Voor 6% gewijzigd door jeroen3 op 26-01-2018 08:06 ]

[memphis]

Ook een afwijking tussen de 2 condensatoren naar massa kan afhankelijk van de positie van de stekker tov de massa een verschillend potentieaalspanning geven tov de werkelijke aarde

[Sissors]

jeroen3 schreef op vrijdag 26 januari 2018 @ 08:03:
Ik hoop dat dit duidelijkheid verschaft.

Nou nee dus. Want het hele punt is dus dat deze apparaten geen aarde aansluiting hebben, dus dan hebben ze ook geen condensatoren naar aarde (lijkt mij iig, want waarom zou je ze er neer zetten).

[ Voor 11% gewijzigd door Sissors op 26-01-2018 08:21 ]

[jeroen3]

@Sissors Dan leg je je vinger op de lijn vanaf "AARDE" tot C2. Tadaa, dubbel geïsoleerd apparaat wat wel een metalen behuizing heeft. Zoals je macbook.

[Sissors]

Maar zoals ik al vroeg: Wat is dan het doel van die condensatoren? Als ze naar aarde staan hebben ze een filterende werking. Als ze naar een zwevende node staan, zoals als er geen aarde is, dan is hun primaire taak zorgen voor een tintelend gevoel als je het metaal aanraakt van het apparaat, dat lijkt me niet heel zinvol. Natuurlijk het filtert nog wel wat, maar dat kan je ook bereiken door C1 gewoon wat groter te maken.

[jeroen3]

Door het schakelen van de schakelende voeding krijg je een hoogfrequente storing op de secundaire zijde van de voeding, achter de trafo. Deze storing moet weg, dus zit er een condensator van secondair - naar primair aarde/fase.

De condensator haalt zonder aarde wel deze schakelstoring weg, maar heeft als nadelig effect dat deze een paar microampère 50 Hz lekt.

Laat je deze condensator weg, dan krijg je grote pieken primair-secondair, wat schadelijk is voor de trafo, en het stoort alle RF en audio apparatuur in de buurt. Immers, je hele apparaat is dan een antenne geworden.

[ Voor 4% gewijzigd door jeroen3 op 26-01-2018 08:39 ]

[Techneut]

Bij mijn vorige commentaar vergat ik even dat er met dubbelgeïsoleerde apparaten verschillende klassen zijn. Bij de hoogste klasse is de gehele behuizing van kunststof, bij een lagere klasse mag die van metaal zijn. Om toch te voldoen aan het predicaat dubbelgeïsoleerd moet de inwendige constructie zo zijn dat desondanks nooit uitwendige metalen delen onder spanning kunnen komen.

Dat toch een lichte tinteling wordt gevoeld kan door die ontstoringscondensatoren komen. In het geval dat deze niet symmetrisch zijn geplaatst, dan kan het verschil maken hoe de stekker in het stopcontact zit.
Maar ook als in eenvoudige apparatuur helemaal geen ontstoring zit, dan nog heb je onvermijdelijk de parasitaire capaciteit tussen alle geleidende delen. Een alom aanwezig fenomeen dat menigeen voorraadsels stelt, zoals dat lampjes na uitschakeling zwak blijven doorgloeien. Dus treedt dit ook op tussen alle spanningsvoerende delen van zo'n apparaat en de behuizing. Totaal niet gevaarlijk trouwens, hooguit tintelt het een beetje.

[sypie]

Josefien schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 00:00:
Deze zouden die lekstroom op de metalen delen niet moeten hebben.

Zullen we het vanaf nu hebben over lekspanning en niet over lekstroom? Lekstroom kan pas sprake van zijn wanneer de spanning ook daadwerkelijk via een behuizing wegvloeit. Zo lang er spanning op een behuizing staat, die verder goed geïsoleerd staat, kan er geen sprake zijn lekstroom, tenzij je misschien in een gigantisch vochtige ruimte zit te werken.

Voor de echte referenties zou ik aanraden om eens een multimeter te pakken en te kijken wat voor spanningen je meet op de schroefjes van bijvoorbeeld een plastic laptop. Als je een plastic laptop eens uit elkaar hebt gehaald dan zul je weten dat die schroefjes doorgaans in een busje zitten die ingegoten is in het kunststof, dat is doorgaans volledig galvanisch gescheiden van enig elektrisch geleidend onderdeel van de betreffende laptop (of andere apparatuur).

[Techneut]

Toch meldt Josefien dat ze een lichte prikkeling voelt. Dus hoe gering ook, er is niet alleen maar spanning, maar ook een lekstroom, anders zou ze niets voelen.. Haar woordenkeus is dus helemaal niet fout.

[sypie]

Josefien schreef op donderdag 25 januari 2018 @ 00:00:
Deze zouden die lekstroom op de metalen delen niet moeten hebben.

Om mijn punt duidelijker te maken: spanning staat ergens op en stroom gaat ergens doorheen.

[Techneut]

Ja, op dat punt heb je wel gelijk. Maar dan kunnen wij als degelijk opgeleiden in de materie dat wel vinden, de grote meerderheid weet dat niet. Je kunt blijven praten tot je een ons weegt vrijwel iedereen blijft zeggen dat ergens stroom op staat. Dat sla je er met geen mogelijkheid uit. Ik ben zo langzamerhand zover dat ik zeg "laat maar".

[Sissors]

sypie schreef op vrijdag 26 januari 2018 @ 18:33:
[...]

Om mijn punt duidelijker te maken: spanning staat ergens op en stroom gaat ergens doorheen.

En op het moment dat je het voelt gaat er dus stroom doorheen. Dat zal dus via een al dan niet parasitaire capaciteit gaan.

[Josefien]

sypie schreef op vrijdag 26 januari 2018 @ 17:22:
[...]

Zullen we het vanaf nu hebben over lekspanning en niet over lekstroom? Lekstroom kan pas sprake van zijn wanneer de spanning ook daadwerkelijk via een behuizing wegvloeit. Zo lang er spanning op een behuizing staat, die verder goed geïsoleerd staat, kan er geen sprake zijn lekstroom, tenzij je misschien in een gigantisch vochtige ruimte zit te werken.

Voor de echte referenties zou ik aanraden om eens een multimeter te pakken en te kijken wat voor spanningen je meet op de schroefjes van bijvoorbeeld een plastic laptop. Als je een plastic laptop eens uit elkaar hebt gehaald dan zul je weten dat die schroefjes doorgaans in een busje zitten die ingegoten is in het kunststof, dat is doorgaans volledig galvanisch gescheiden van enig elektrisch geleidend onderdeel van de betreffende laptop (of andere apparatuur).

Bij de bewuste laptop was het bij het schroefje aan het klepje waar het RAM achter zat, die zat wel in het metaal.

En ja, strikt gezien staat er op iets "spanning" en geen "stroom". Werd mij ook verteld tijdens m'n (niet-afgeronde...) elektrotechniek-opleiding. Alleen, in de praktijk wordt het door elkaar gegooid vaak

[TNW]

Zolang er stukken metaal over bepaalde lengtes langs een geleider lopen waar netspanning op staat blijf je spookvoltages en minieme lekstromen houden. Zolang deze onder de 0,5 mA blijven is een apparaat gewoon in orde (volgens NEN3140 dan ).

Wel vraag ik me af hoe "goed" de isolatie is van een klasse 2 apparaat als je op de laagspanningzijde zaken kan voelen. Ik zie persoonlijk het liefst dat apparaten met grote metalen vlakken met randaarde zijn uitgevoerd of dat deze een idioot hoge weerstand t.o.v. fase/nul hebben.
Lekstromen bij worden aarding netjes afgevoerd en eventuele problemen leiden tot het klappen van de aardlek, niet de elektrocutie van de gebruiker.

[Techneut]

Ik kan me je bedenkingen heel goed voorstellen. Maar dat iemand die lichte tinteling voelt kan ook met de allerbeste isolatie die je maar kan bedenken plaatsvinden. Je legt zelf uitstekend uit hoe dat komt door die onvermijdbare capaciteit tussen alle geleidende delen.

In feite pleit jij voor het afschaffen van die dubbelgeïsoleerd klasse 2 waar behuizingen voor een deel of helemaal van metaal zijn gemaakt. Valt wat voor te zeggen, want het verschijnsel waar we het nu over hebben roept verwarring op, hoe ongevaarlijk het ook mag zijn. Dat is trouwens echt wel zo, laat daar geen misverstand over bestaan. Anders mag zo'n apparaat gewoon niet dat genoemde symbool voeren waarmee dit aangeduid wordt.

[Benadski]

Vaak zit er bij schakelende voedingen een capicatief/resistief pad naar de netspanning, zoals bij deze Dell lader CY1 (en RA t/m D).



Dat kan die tinteling veroorzaken. Ook de transformatoren hebben enige capaciteit, zeker als de primaire en secundaire wikkeling over elkaar heen zijn gelegd.

[jeroen3]

Benadski schreef op vrijdag 2 februari 2018 @ 12:53:
Dat kan die tinteling veroorzaken. Ook de transformatoren hebben enige capaciteit, zeker als de primaire en secundaire wikkeling over elkaar heen zijn gelegd.

Wanneer dit ongewenst is zit er een geaard scherm tussen.