Vraag rond aarding

[Wouter Bosmans]

Ik zit met een (misschien aparte) vraag betreffende de werking en invloed van de aarding.
 
Bekijk a.u.b. eerst de originele tekening:
 
(https://dl.dropboxusercontent.com/u/26398357/aardlek-1.gif)

 
Deze vond ik op internet.
En nu de aanpassing in het rood op de tweede tekening.
 
(https://dl.dropboxusercontent.com/u/26398357/aardlek-2.png)

 
Wat gebeurd er als je binnenshuis de aarding ook verbind met de nul?
   1) Gaat de stroom die dan door de verbruiker vloeit gewoon via de nul-leiding terug naar nul van de transformatiepost/nul van de generator?
   2) Of gaat deze dan via de aarde terug naar de transformatiepost/generator?
 
 
Mij is uitgelegd dat stroom de kortste weg met de minste weerstand volgt. Hierbij ga ik er dus van uit dat via de nul (goed geleidend koper) een makkelijkere weg is dan via de aarde.
 
 
En welke invloed heeft dit op de persoon die toevallig op dat moment ergens de aardleiding vast neemt (bv. aarding van stopcontact of geaarde metalen omhuizing wasmachine) ?
 
 
Daarnaast vermoed ik dat de tekening (beide) niet volledig kloppen gezien dat je met wisselspanning zit en er dus zowel op de aarde als de nul stroom staat, is de tekening wel juist en heeft dit geen belang of … ?
 
 
Alvast bedankt bij uw hulp!

[Benm]

Het is normaliter niet zo dat er zowel op de fase als op de nul spanning staat ten opzichte van de aarde. Idealiter is het zo dat het spanningsverschil tussen nul en aarde tamelijk klein is (hoogstens veroorzaakt door de spanningsval over de nul). In de praktijk kan dit bij lange leidingen echter best enkele (tientallen) volts belopen waardoor het aanraken van de nul niet volstrekt veilig is.

Een aarlekschakelaar meet echter het verschil tussen de stroom in de nul en de fase. Als er om een of andere reden meer of minder stroom door de fase dan door de nul gaat schakelt het apparaat af (bij 30 mA verschil voor droge groepen). Mocht je dus een optater krijgen tussen de nul en de aarde (als er spanning op de nul staat door lange kabels oid) dan werkt de beveiliging nog steeds.

In de praktijk gebeurd het echter zelden dat de spanning op de nul tov de aarde zo groot is dat je hier een gevaarlijke schok van kunt oplopen. Bij defecten (bijv een losgeraakte nulleider bij een stekkerdoos met aangelsoten gebruiker) is dit echter wel mogelijk, en in dit situatie grijpt een aarlekschakelaar ook in.

[klazon]

Als je binnen een apparaat aarde en nul verbindt, dan zal de stroom zich over nul en aarde verdelen overeenkomstig de leidingweerstand.
De voorschriften zijn er echter duidelijk over: je mag nul en aarde niet verbinden. De enige plek waar dit (soms) mag is de huisaansluitkast, dat is de kast waar de straatkabel binnenkomt en de hoofdzekeringen zitten. Maar zelfs dat mag niet bij elk netwerkbedrijf, het hangt af van het aardsysteem dat ze hebben gekozen.
Binnenshuis moeten ze gescheiden blijven, de nul dient voor de retourstroom, de aarde voor de veiligheid.
 
Binnen een apparaat is het al helemaal uit den boze. Je weet nl. nooit zeker waar de nul zit. Als je de stekker andersom insteekt zou je aarde met fase verbinden.

[Bartjes]

Alle geaarde toestellen in huis zouden zo onder spanning komen te staan?

[klazon]

Hangt van de kwaliteit van de aarding af. Bij een lage verspreidingsweerstand zal er een grote stroom ontstaan, en dat heet kortsluiting.
Bij een hoge aardweerstand kunnen inderdaad alle geaarde toestellen onder spanning komen.

[Benm]

Voor zover ik weet is de reden dat je de aarde binnen de installatie nooit aan de nul mag koppelen een veiligheid: Bij een kabelbreuk zou het kunnen dat hierdoor de aarde alleen nog met de fase verbonden is (via aangelsoten apparaten) waardoor alle geaarde punten opeens op de volle fasespanning komen.

Dit vereist een breuk in zowel de aarde als de nul, maar dat is niet geheel onmogelijk gezien de fase soms via een schakeldraad een iets andere route aflegt.

Daarnaast ontstaat het probleem dat de aardlekschakelaar niets zinnigs meer kan doen op het moment dat je aarde en nul met elkaar verbindt -achter- die schakelaar.

[klazon]

Het enige zinnige wat de aardlekschakelaar dan nog kan doen is om de haverklap uitvallen.

[Benm]

Dat zou inderdaad wel het gevolg zijn gezien het voordurende wegstromen van stroom via de aarde ipv de nul. Voordeel daarvan is dat men mogelijk de fout inzien het oplost, tenzij het verwijderen/saboteren van de aardlekschakelaar als praktischer oplossing gezien wordt.

Aan de andere kant is het ook zo dat veel oudere installaties het zonder aardlekschakelaar moeten doen. In zulke gevallen is de nul aan de aarde knopen een behoorlijk gevaarlijk plan: als je een serieuze draadbreuk hebt loop je het risico dat aanraakbare delen van deugelijke, geaarde, apparaten (pakweg de wasmachine) onbedoeld op 230v komen te staan zonder enig mechanisme dat electrocutie voorkomt.

Dat lijkt allemaal ver gezocht, maar als iemand bedenkt dat het een goed plan is de nul en de aarde op elkaar aansluiten kun je er ergens ook wel vanuit gaan dat er meer aan de betreffende installatie mankeert.

[Wouter Bosmans]

Beste,
 
Ten eerste: in ieder geval heel hard bedankt voor het meedenken rond mijn vraag en het reageren!
 
1) Tot zover ik kan volgen kan dit gevaarlijke situaties veroorzaken mocht om een of andere reden dan de aarding en nul tegelijkertijd onderbroken worden: je aardingspin van je stopcontact, (dus bijgevolg de metalen omhuizing van bv. een wasmachine) zouden dan onder stroom kunnen komen te staan.
 
2) Ook als je aarding niet optimaal functioneert (de weerstand via de aarde te laag is waardoor deze retourstroom via de aarde gaat en dus niet via de nul) komt je aardingscircuit onder spanning te staan. In dit geval gaat (vermoed ik?!) dan de stroom via de aarde in plaats van via je nul waardoor je verliesstroomschakelaar om de haverklap zal uitschakelen.
 
3) Daarnaast zitten we met wisselstroom waardoor fase en nul 50 keer per seconden omwisselen en dus 25/50e van één seconden de fase met de aarding is verboden: je aardingscircuit komt dan 25/50e van een seconden onder spanning te staan.
 
Dit is wat ik er uit versta, mijn excuses als ik iets fout interpreteer en gelieve mij dan te corrigeren.

[Wouter Bosmans]

* Aanvulling eigen conclusies
 
Mocht dus de nul aan de aarde hangen:
 
4)  Gaat de stroom retour via de aarde én nul, verdeelt volgens weerstandsgraad; dat de stroom niet volledig via de nul terugloopt zal je aardlekschakelaar detecteren en deze doen afschakelen. De stroom loopt dus verdeelt over nul én aarde terug.
 
5) Ook met apparaten ingeschakeld zou het dan in theorie niets uitmaken als je de aarding (bv. metalen omhuizing van wasmachine) aanraakt gezien er ten opzichte van de nul (die dan ook aan de aarding hangt, dus ook die van de behuizing van het apparaat) geen spanningsverschil is. (Als er geen defecten zijn in apparaten die fase linken aan nul/aarde)
6) In de praktijk is de nul niet met zekerheid spanningsloos en gezien deze dan verboden is met de aarding zou het dan gevaarlijk kunnen worden als ik ergens de aarding (bv. omhuizing wasmachine) aanraak omdat ik dan (via de nul-aarding link) ook de nul aanraak.
7) Dan vorm ik een derde weg terug naar de spanningsbron (naast aardingspin van installatie en nulleider) waardoor ik ook een deel van de stroom als retour door mijn lichaam zal voelen. (Gevolg van wat ik bij puntje 4 zei)
8) Je hebt wisselstroom dus je kan niet zegen dat je een echte nul hebt, je zal dus 25/50e van een seconden de nul die dan fase is met de aarding linken dus je hebt korstsluiting.

[klazon]

Conclusies 3) en 8) zijn niet correct. De fase blijft de fase en de nul blijft de nul, ongeacht de spanningsrichting.
Het feit dat de spanning omkeert verandert eigenlijk niks aan de situatie, behalve dat de stroom dan ook van richting omkeert.

[Wouter Bosmans]

Oke, en de andere conclusies kloppen wel ?
 
Klein vraagje: Wat is het verschil tussen 230V 1N en 2x230V ?

[Wouter Bosmans]

Ik versta:
 
2x230V     =>    2 Fases met beiden op zich 230V; Tussen twee fases 230V en tussen fase-aarding +/-130V
 
230V 1N   =>    1 Fase met 230 V en nul met 0V; tussen twee fases kan niet: er is maar één fase; tussen fase-nul 230v; tussen fase-aarding 230V
 
Dus een aanduiding 2x230V is fout op een installatie 3x400V+N als je enkel L1 en N neemt.
 
Het zou wel kloppen als je een installatie van 3x230V+N hebt en dan L1 <=> L2 of L2 <=> L3 of L3 <=> L1 neemt maar dat is op de beschouwde installatie niet het geval.
 
 
Mijn conclusie volgt uit schema van afbeelding.

[Benm]

Ik weet niet precies waar die tabel vandaan komt, maar in europa zit het als volgt:

- tussen een willekeurig fase en nul is de spanning 230 volt
- tussen twee fasen is de spanning 400 volt; de fases staan 120 graden uit elkaar

In de VS komt een systeem voor waarbij de fases 180 graden uit elkaar staan, waarbij iedere fase ten op zichte van de nul 110/120 volt heeft. De spanning tussen de fasen is dan 220/240 volt. Dit is fundamenteel anders dan onze 3-fasen spanning die voornamelijk bedoeld is voor motoren. Door het lage netvoltage in de VS gebruikt men de antifase-constructie om een fatsoenlijk vermogen uit een stopcontact te kunnen halen. De 220/240 volt stopcontacten zijn mechanisch anders dan de 110/120 volt stopcontacten om verwarring te voorkomen. Ook bestaan er aansluitingen met zowel beide fases als de nul waarmee je op 1 stopcontact zowel 110 als 220 volt apparaten kunt gebruiken.

Om het nog verwarrender te maken: In nederland werd ook een systeem gebruikt met een vijfpolige stekker met daarop 1 aarde, 2 nullen en 2 fasen. Die fasen waren in de regel dezelfde fase, maar met een aparte geleider voor ieder contact. Dit systeem zie je vrijwel uitsluitend bij elektrische ovens/kookplaten die een vermogen nodig hebben dat groter is dan de standaard 3.6 kW (230V/16A) die uit een normaal stopcontact kan worden verkregen. Feitelijk is dit equivalent aan een over maken met 2 stekkers die je in verschillende groepen moet steken om genoeg vermogen te verkrijgen, maar zonder het risico dat je een van die stekkers ondersteboven zou kunnen insteken.

Dit geldt echter weer niet voor alle ovens, er zijn ook exemplaren die echt op drie fasen werken. Deze hebben normaliter een andere stekker zodat je ze niet per ongeluk in het verkeerde soort "krachtstroom" stopcontact kunt steken.

[klazon]

- tussen een willekeurig fase en nul is de spanning 230 volt

- tussen twee fasen is de spanning 400 volt; de fases staan 120 graden uit elkaar

Dat is het streven, maar nog niet overal gerealiseerd. Met name in België zijn er nog netten met 230V tussen de fasen. En daarin bestaan nog 2 varianten: of met een echt sterpunt wat aan aarde ligt, of in driehoek met een van de hoekpunten aan aarde.