Aarding

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Het gebruikelijke symbool voor aarde

Aarding is het geleidend verbinden van het chassis of de geleidende behuizing van een elektrisch apparaat aan aarde. Hiermee kan onder andere worden bereikt dat er geen ongewenste elektrische spanning op het apparaat komt te staan als het apparaat een geleidende behuizing heeft.

Veiligheidsaarde[bewerken]

Aan elke elektrische installatie stelt men de eis dat de gebruiker er zonder gevaar gebruik van moet kunnen maken. Gevaarlijke spanningen tussen uitwendige metalen delen van de installatie en de aarde mogen dan ook niet voorkomen. Om hieraan te voldoen dient de installatie over een deugdelijke veiligheidsaarding te beschikken. Deze bestaat uit een goed geleidende verbinding tussen aanraakbare metalen delen welke bij een defect onder spanning kunnen komen te staan, en de aarde. Bij een isolatiedefect zal hierdoor de smeltveiligheid of installatieautomaat zó snel in werking treden dat er geen gevaar is te duchten, er kan geen gevaarlijke spanning tussen een geaard deel en de aarde ontstaan. (In deze situatie, zal bij de toepassing van een aardlekschakelaar, doorgaans, alleen deze in werking treden).

De aardleiding, welke verbonden is met de aardrail in de groepenkast, maakt door middel van een aardelektrode contact met de aarde. Vanuit de groepenkast worden bij de afgaande groepen aarddraden meegetrokken. De aderisolatie van deze draden dient geel/groen       van kleur te zijn. Aarding van elektrische toestellen vindt plaats via een aardedraad in de aansluitkabel van het apparaat, eventueel via wandcontactdozen welke voorzien zijn van randaarde. Vroeger deed hoofdzakelijk het ondergrondse waterleidingnet dienst als aardelektrode. Aarding via de waterleiding voldeed goed. Maar door de toepassing van steeds meer (niet-geleidende) kunststof waterleidingsbuizen is deze manier van aarding onbruikbaar geworden. Tegenwoordig gebruikt men doorgaans in de grond gedreven aardelektrodes van koper of zwaar verzinkt staal.

In Nederland en België werd tot juli 1997 in droge ruimten geen aarding toegepast. Sindsdien mogen (in Nederland) alleen maar wandcontactdozen worden geïnstalleerd die voorzien zijn van een aardcontact. Dit geldt voor nieuw aangelegde elektrische installaties, of bij een significante uitbreiding van een bestaande installatie. Bij deze laatste situatie betreft het doorgaans ingrijpende aanpassingen omdat combinaties van geaarde en ongeaarde wandcontactdozen in één ruimte niet zijn toegestaan volgens de NEN 1010. Dit betekent dat alle ongeaarde wandcontactdozen in de betreffende ruimte(s) vervangen dienen te worden door geaarde exemplaren, die aangesloten moeten zijn op de aardleiding.

Voor (tijdelijk) vochtige ruimtes zoals badkamers gelden bijkomende regels met betrekking tot aarding. Zo moet in de badkamer een aanvullende potentiaalvereffening zijn aangebracht. Hiermee wordt een spanning tussen twee gelijktijdig aanraakbare, geleidende delen tegengegaan. Metalen onderdelen, zoals een badkuip, douchebak, waterleidingen, radiatoren en afvoeren, dienen apart geaard te zijn met een ononderbroken, blank vertinde koperdraad. Deze draden worden verbonden in een speciale doos met aansluitklemmen; daarvandaan loopt een draad naar de aardrail in de groepenkast.

Hoewel met veiligheidsaarding een goede beveiliging wordt bereikt tegen indirecte aanraking, dat wil zeggen tegen aanraking van een spanningvoerend deel dat normaal geen spanning voert, biedt het geen beveiliging tegen directe aanraking, d.w.z. aanraking van een deel dat normaal wel spanning voert. Bovendien is slechts in geringe mate sprake van beveiliging tegen brandgevaar. De sinds 1975 toegepaste aardlekschakelaar kent deze beperkingen niet, deze biedt bescherming tegen directe en indirecte aanraking, ook de beveiliging tegen het ontstaan van brand is goed, daar deze reeds bij een geringe lekstroom uitschakelt. Ook bij het toepassen van aardlekschakelaars dient de veiligheidsaarding gehandhaafd te blijven. Momenteel moeten in Nederland in woonhuizen, bij nieuwbouw, en bij ingrijpende aanpassingen aan de elektrische installatie of groepenkast, alle groepen verplicht worden beveiligd door aardlekschakelaars met een aanspreekstroom van ten hoogste 30 mA. Hierbij mogen maximaal vier groepen worden beveiligd door één aardlekschakelaar. Er dienen minimaal twee aardlekschakelaars te worden toegepast, om ook bij kleinere huisinstallaties een ongestoorde lichtvoorziening te waarborgen als een aardlekschakelaar in werking treedt.

Aardingssystemen (België/Nederland)[bewerken]

Gebouwen kunnen op 3 verschillende manieren geaard worden:

De eerste letter geeft de relatie tussen het verdeelnet (bron) en de aarde; ofwel de wijze van aarding van de voedingsbron:

  • T: rechtstreekse verbinding van een punt (sterpunt) met de aarde (T = tèrre).
  • I: isolatie van alle actieve delen ten opzichte van de aarde (I = isoler).

De tweede letter geeft de relatie tussen de massa's van de elektrische installatie en de aarde; ofwel wijze van aarding van de metalen omhulsels van de apparatuur:

  • T: rechtstreeks geaarde massa's door middel van aardelektrode (T = tèrre).
  • N: massa is verbonden met de geaarde beschermingsgeleider van het verdeelnet (N = neutre).
  • U: metalen omhulsel van de apparatuur zijn onderling met elkaar verbonden, maar niet opzettelijk geaard (U = unearthed).
  • M: metalen omhulsel van de apparatuur zijn onderling met elkaar verbonden en verbonden met het sterpunt van de voedingsbron, maar niet opzettelijk geaard (M = métallique).

De eventuele derde of vierde letter bepalen de uitvoering van de nulleider en van de beschermingsgeleider (aarddraad).

  • S: de nulleider en aardgeleider worden uitgevoerd als afzonderlijke geleiders (S = separation).
  • C: één geleider vervult de functie van aardgeleider en nulleider (C = combiner).

Aardingsmethoden[bewerken]

Aarding van een huis

Het principe van aarding is eenvoudig: door een geleider te verbinden met een referentiepunt, heeft die geleider automatisch vrijwel dezelfde spanning als de referentie (de weerstand in de geleider wordt meestal verwaarloosd). Dit referentiepunt is vaak het grondwater, of een ander voorwerp wat elektrisch gezien voor mensen als "veilig voor aanraking" wordt beschouwd. Vanwege deze referentie wordt voorkomen dat iemand die de geleider aanraakt, ten gevolge van verschillen in spanning tussen het apparaat en de grond waarop hij staat, een elektrische schok ondervindt. Door de aardverbinding heeft de geleider namelijk dezelfde spanning als de referentie gekregen, en kan tussen die twee punten dus geen grote spanning staan. Een op de geleider aanwezige spanning zou immers door de goed geleidende aardverbinding "weglekken", en kan daardoor voor een mens geen gevaar meer vormen.

Door het geleidend verbinden van verschillende apparaten en verschillende inwendige delen van een apparaat ontstaan echter ook andere effecten die soms gunstig en soms ongunstig zijn. Er zijn in de loop der jaren verschillende methoden van aarding bedacht die in specifieke gevallen de beste oplossing bieden. Tussen de verschillende methoden onderling bestaan echter tegenstrijdigheden.

Eénpuntsaarding[bewerken]

Een vervelend probleem, vooral bij audio-installaties (PA), is het ontstaan van elektrisch geleidende lussen, de zogenaamde aardlussen in het versterkercircuit.

Wanneer geleiders op meerdere punten elektrisch met elkaar zijn verbonden, ontstaan gesloten kringen, die een extern magnetisch veld van bijvoorbeeld een transformator kunnen omvatten. Hierdoor worden in de geleiders stromen geïnduceerd, die door de versterker worden versterkt. Dit leidt tot een sterk 50 Hz signaal (in de audiowereld met brom aangeduid) in het audiosignaal. In de audiowereld wordt om deze reden vaak eenpuntsaarding toegepast.

Meerpuntsaarding[bewerken]

Door een chassis op meerdere plaatsen te aarden wordt de elektrische weerstand tussen het chassis en de referentie lager, waardoor de aarding effectiever wordt. Een meerpuntsaarding heeft voordelen, vooral bij hoge frequenties waarbij door staande golven een eenpuntsaarding absoluut onmogelijk is. Men moet bij meerpuntsaarding echter zien te voorkomen dat ongewenste magnetische en elektromagnetische velden stromen induceren in lussen die door het op meerdere punten aarden zijn ontstaan. Een manier om dit te bereiken is het toepassen van elektrische en magnetische afscherming. Ook moet bij hoogfrequentsystemen de afstand tussen de verschillende aardpunten overal kleiner zijn dan een tiende deel van de golflengte.

Gescheiden aardes[bewerken]

In apparatuur waarbij zich zowel analoge als digitale elektronica bevindt, kunnen de analoge circuits worden gestoord door het schakelen van digitale signalen. De oorzaak hiervan ligt vaak in zogenaamde gemeenschappelijke impedanties. Om dit effect zo veel mogelijk te beperken, worden de analoge en digitale aardes van elkaar gescheiden (meestal worden deze op één punt met elkaar verbonden). Vervolgens worden de analoge circuits en digitale circuits intern verbonden, soms volgens verschillende aardingstechnieken. Vaak worden de analoge circuits verder als eenpuntsaarding uitgevoerd en de digitale circuits als meerpuntsaarding.

Hoogfrequent aarde[bewerken]

Bij hoge frequenties gedragen geleiders zich vaak als spoelen en gedragen onderbrekingen zich als condensatoren, waardoor bij hoge frequenties er meer elektrische stroom kan lopen tussen twee geleidende vlakken die zich vlak bij elkaar bevinden, dan door een lange elektrische verbinding met een lage weerstand. Dit gedrag druist in tegen de gangbare opvattingen, maar is heel verklaarbaar. Door resonanties worden kortsluitingen bij bepaalde frequenties perfecte onderbrekingen en omgekeerd. Het skineffect speelt ook een belangrijke rol. Gevlochten geleiders werken daardoor bij hoge frequenties vaak beter dan dikke massieve geleiders.

Het aarden van apparatuur die met hoge frequenties werkt is specialistisch werk.

Signaalaarde[bewerken]

Ten gevolge van de Wet van Lenz zullen retourstromen een pad kiezen dat zo gunstig mogelijk ligt ten opzichte van de heengaande stroom. Door signaalaansluitingen van, naar en tussen apparaten en modules hun eigen retourleiding te geven, zo dicht bij de signaallijn als praktisch mogelijk, worden ongewenste invloeden van buitenaf en naar buiten toe beperkt.

Kleurgebruik[bewerken]

Draadtype Symbool Internationaal België Nederland Nederland tot 1970*
Fasedraad L Niet lichtblauw of tweekleurig  Bruin  of  Rood   Bruin   Groen 
Fasedraad (drie fasen) L1 Niet lichtblauw of tweekleurig  Bruin 
L2  Bruin  of  Zwart 
L3  Bruin  of  Grijs 
Nuldraad N  Lichtblauw   Lichtblauw   Lichtblauw   Rood 
Schakeldraad T Niet lichtblauw of tweekleurig  Zwart  of  Grijs   Zwart   Zwart 
Aarddraad Earth Ground.svg  Geel-groe  Geel-groe  Geel-groe Wit of Grijs

*De oude kleuren worden niet meer toegepast, maar zijn wel in woninginstallaties van voor 1970 aanwezig.