Oke, laten we even terug gaan naar de basis: waarom is aarding eigenlijk belangrijk?
De werking van een aardlekschakelaar (vergelijkbaar met de GFCI in de VS) is als volgt:
Werking aardlekautomaat
De aardlekautomaat heeft twee ingangen en twee uitgangen: de fasedraad (bruin) en de nuldraad (blauw). De aardedraad (groen-geel) gaat dus niet door de aardlekautomaat heen.
Zowel de fasedraad als de nuldraad gaan door een spoel heen. De stroom die door de draden loopt wekt een magnetisch veld rond de draad op, die in de normale situatie exact gelijk maar tegenovergesteld aan elkaar is, met als resultaat dat er effectief geen magnetisch veld is waarmee een stroom in de spoel wordt geïnduceerd.
Wanneer er een fout optreedt, en dat is dus wanneer stroom van de fasedraad terugloopt via de aarde in plaats van via de nuldraad, dan is er wel een verschil in de stroomsterkte in beide draden, met als resultaat een geïnduceerde stroom in de spoel, die de aardlekautomaat meet, en vervolgens het circuit onderbreekt wanneer deze boven de gestelde grenswaarde uitkomt (voor aardlek in Nederland is dit 30mA).
Wanneer aarden?
Geaarde voedingen zie je daarom ook alleen bij apparaten waarbij de behuizing bestaat uit een geleidend materiaal, zoals de metalen kast van de wasmachine, of van de ketel. De telefoonoplader of dat zwarte plastic blokje van je laptop waarvan de buitenkant volledig van plastic is gemaakt, heeft strikt genomen geen aarding nodig, omdat er geen mogelijkheid is dat de gebruiker in contact komt met een geleidend deel van het apparaat. Derhalve is het wel belangrijk dat een apparaat waarvan wél metalen delen kunnen worden aangeraakt in de regel op een geaard stopcontact worden aangesloten.
Wat is aarde, en wat is nul?
Hierin zit ook het grote verschil tussen de aarde en nul: de nuldraad is de 'gestelde' nul: We stellen dat de nuldraad 0V is, en dat de bruine draad de fasedraad is, die een 230V wisselspanning voorstelt
ten opzichte van de spanning die op de nuldraad staat. Maar deze nul is alleen geldig binnen het circuit: of dit nou een nul van 0V met een ±230V/50Hz fase is, of dat dit +10000V is met een fase die wisselt tussen +9770V en +10230V met 50Hz, de werking van een geïsoleerd circuit is er niet anders op. Er wordt namelijk aangenomen dat de nuldraad 0V voorstelt, en dat de fasedraad met ±230V/50Hz ten opzichte van die aangenomen 0V wisselt. Maar als een metalen behuizing opeens een potentiaal heeft van 10000V ten opzichte van jou, kan dat best een vervelende statische schok veroorzaken. Zo'n statische schok is dan ook niets anders dan het vereffenen van jouw nulpotentiaal, en het nulpotentiaal van hetgeen dat je aanraakt. Vaak is het overig andersom, dat jij net met sokken aan over een tapijt hebt gelopen en dat jij bent 'geladen' met een potentiaal van enkele duizenden volts, dat wordt vereffend zodra je in contact komt met een geaard punt.
De aarde is de 'gemeenschappelijke nul'; de aarde is altijd 0V, waar je ook op aarde bent. Mits het aardcontact van het stopcontact maar goed is aangesloten op de aarderail in de meterkast, en die aarderail een goed aardpunt heeft (bijvoorbeeld via de aardepen die in de grond is geslagen), heb je beschikking over die algemene 0V. En vóór de meterkast koppelen we ergens die nuldraad aan de aardedraad, om maar te voorkomen dat er geintjes kunnen ontstaan waarbij de blauwe nuldraad tientallen duizenden volts boven aarde kan zweven. Dat kan namelijk voor spannende laaghangende bliksem zorgen als we dat niet zouden doen.
Dat betekent dus niet dat aarde en nul hetzelfde zijn! De aarde is een afvoer voor ongewenste stromen en spanningen: als we inderdaad statisch geladen zijn, willen we dat die tienduizenden volts niet door het circuit schieten en alle gevoelige ic's op de printplaat frituren. In plaats daarvan is het beter dat die schok via de aarde, die helemaal losstaat van de rest van het circuit, wordt afgevoerd. Tevens is dat ook de reden waarom een statische schok niet voor het openen van de aardlekautomaat zorgt: De aardlekautomaat gaat enkel en alleen open wanneer er een verschillende stroomsterkte door de fasedraad en de nuldraad loopt, maar dat gebeurt niet, de statische schok gaat via de aarde de grond in en komt niet bij de nuldraad of fasedraad terecht (mits het apparaat goed ontworpen is: daar mag je bij CE goedgekeurde apparaten vanuit gaan maar goedkope troep uit het goedkope oosten kan nog wel eens voor spannende situaties zorgen...).
Waarvoor dient een aardedraad dan?
We willen dat een defect in het apparaat waarbij per ongeluk de fasedraad sluiting maakt met de metalen behuizing waarmee een gebruiker in contact kan komen wordt voorkomen. Dit is waarvoor de aardlekschakelaar is ontworpen: om ervoor te zorgen dat de stroomtoevoer direct wordt onderbroken zodra er een mogelijkheid ontstaat voor de fasestroom om naar de aarde te lopen, in plaats van via het circuit terug naar nul. Als de behuizing nou niet was aangesloten op de aardedraad via het stopcontact, dan zou de aardlek er alsnog wel uitvliegen, maar wel pas nadat die 30mA door jouw lichaam heen is gelopen.
Een andere fout die wordt gemaakt door mensen die het verschil tussen aarde en nul onvoldoende begrijpen, is dat de behuizing bij gebrek aan aarde wordt gekoppeld aan de nuldraad. Maar bij een wisselspanning is er helemaal geen zekerheid dat die blauwe nuldraad ook de daadwerkelijke nul is. Als jij de stekker uit het stopcontact haalt en 'm ondersteboven weer erin stopt, is de nuldraad nu de fasedraad. Het maakt voor het circuit helemaal niets uit: of we nu zeggen dat de blauwe draad nul is en dat de bruine draad wisselt ten opzichte van blauw met ±230V/50Hz, of dat we zeggen dat bruin nul is en dat blauw eromheen wisselt met ±230V/50Hz, het circuit werkt hetzelfde. Maar het maakt wel verschil voor jou, want in de ene situatie is het veilig om de metalen behuizing aan te raken, in het andere geval staat er 230V wisselspanning op de behuizing. En nogmaals: als er een aardlekautomaat is geïnstalleerd, zal die nog steeds de stroom afschakelen wanneer er een lekstroom van 30mA wordt gedetecteerd. Maar zonder aarde gaat die 30mA niet door de aardedraad, maar door jou heen.
Kortom: bij apparaten waarbij geleidbare delen door de gebruiker kunnen worden aangeraakt, moeten deze geleidbare delen verbonden zijn aan de aarde via de aardedraad. Dit is om enerzijds de delicate elektronica op het pcb te beschermen tegen statische ontladingen die jij op het apparaat kan overbrengen, maar belangrijker is dat hiermee een fout in het circuit waarbij de fasedraad sluiting maakt met de metalen behuizing de lekstroom mooi via de aardedraad wegloopt en op die manier de aardlekautomaat opent, in plaats van dat die lekstroom via jou moet lopen voordat de aardlek open schiet.
Dus terug naar de originele vraag...
Is het dus absoluut noodzakelijk om jouw 3D-printer, en je computer, aan een geaard stopcontact te hangen? Het zal voor de werking van de apparaten niets uitmaken. Wanneer beide apparaten gewoon goed ontworpen zijn en voldoen aan de CE-keurmerken, waarbij uitvoerig wordt getest of er binnen het apparaat voldoende isolatie tussen nul/fase en aarde is, kunnen deze prima werken met een 'zwevende aarde', zoals dat heet. Ook zul je niet sneller statische schokjes krijgen van niet-geaarde apparaten, jij en het apparaat hebben immers beiden een potentiaal wat afwijkt van de aarde. Je zult dus juist eerder geen schok krijgen van een niet geaard apparaat.
Je sluit iets aan op een aardedraad om te voorkomen dat jij de verbinding met aarde bent wanneer de fasedraad in contact komt met de behuizing die jij per ongeluk aanraakt. In plaats daarvan gebruiken we een aardedraad om die verbinding te leggen. Het grote voordeel is dat de aardlekautomaat dan direct afgaat op het moment dat het mis gaat, in plaats van dat je moet wachten tot een voorbijganger per ongeluk het apparaat aanraakt en kortstondig wordt geëlectrocuteerd totdat de aardlekautomaat de stroomkring onderbreekt.
Dus is het noodzakelijk? Nee. Is het omwille van de veiligheid van jou en je huisgenoten aan te raden? Dat wel. Maar ik zou nooit iets kunnen afraden wat de veiligheid verbetert.
Tot slot wil ik wel even reageren op de suggestie om zelf een aarde aan te leggen door de aardedraad door te verbinden met bijvoorbeeld je radiator. Dit mag inmiddels niet meer, en dat is niet omdat het onveilig is, maar omdat het onbetrouwbaar is. Dit kan alleen wanneer je zeker weet dat de radiator ook daadwerkelijk geaard is. Hiervoor moet het hele stuk van radiator, via de buizen van het verwarmingscircuit, tot aan de ketel van een geleidend metaal zijn en mogen er geen significante overgangsweerstanden in dit systeem zitten. Ook moet dan wel de ketel zelf natuurlijk goed geaard zijn, anders heeft het nog geen zin. Ook de waterleiding is lang zo betrouwbaar niet, omdat er steeds meer plastic leidingwerk wordt gebruikt voor drinkwater, en plastic geleid niet. Bovendien is niet in elk huis de waterleiding vereffend met de aarderail in de meterkast, wat ook absoluut een vereiste is. Kortom: dit is niet aan te raden, want de werking is er allerminst mee gegarandeerd.
[
Voor 5% gewijzigd door
naarden 4ever op 17-05-2022 10:05
]
:strip_icc():strip_exif()/u/538971/crop5bf5dc291069f_cropped.jpeg?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/225583/crop5db1b1fd1ec4a_cropped.jpeg?f=community)
/u/13460/JUN982.GIF?f=community)
:strip_exif()/u/591794/crop61a251d10f7b3.gif?f=community)
/u/364570/icon.png?f=community){kind=icon}
:strip_icc():strip_exif()/u/86654/krat_toren.jpg?f=community)
:strip_exif()/u/67342/tnet3.gif?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/46872/volume-s.jpg?f=community)
:strip_exif()/u/1948/gmanlogoc.gif?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/65843/chef60x60.jpg?f=community)
/u/100767/koud.JPG?f=community)
/u/38159/DirkJan.png?f=community)
