sciencetalk

Ik heb een 2 tal vraagjes over aarding.

1) de aarde zelf is zogezegd neutraal, een foutstroom loopt eigenlijk naar de transfo van een verdeelstation en niet "in" de aarde. Maar als die aarde neutraal is, wat dan met bliksem?

2) stel een ziekenhuis met een IT aardingsnet en woningen in de buurt met een TT net. Als er in het ziekenhuis dan een foutstroom is, zal dat dan niet gewoon naar de transfo van het TT net vloeien?

De aarde is normaliter neutraal, of in ieder geval het referentiepunt. 
 
Als de bliksem inslaat is dat locaal uiteraard even niet het geval, het is tenslotte geen supergeleider. Bij een inslag in een boom oid kan de spanningsgradient vlakbij zelfs zo groot zijn dat het gevaarlijk is, min of meer de reden dat men afraad om tijdens onweer in de buurt van bomen en andere hoge objecten te gaan staan. 

WimR schreef: 2) stel een ziekenhuis met een IT aardingsnet en woningen in de buurt met een TT net. Als er in het ziekenhuis dan een foutstroom is, zal dat dan niet gewoon naar de transfo van het TT net vloeien?

Nee, dat kan niet. Elektrische stroom vloeit altijd in een gesloten kring. Stroom die uit een transfo komt kan daarom alleen maar terug naar diezelfde transfo.

Als een ziekenhuis een IT stelsel heeft, heeft die een eigen trafo, volledig onafhankelijk van de trafo's van woningen daaromheen. Ze kunnen elkaar dus niet beinvloeden. De twee trafo's kunnen wel op dezelfde hoogspanning zitten, maar vanwege het transformator principe, zijn ze dan niet direkt electrisch gekoppeld.

Om je eerste vraag te beantwoorden: Aarde is niet neutraal, maar is een geleider die verbonden is met een kant van de trafo. Dat maakt de aarde niet neutraal ten opzichte van de trafo stroomkring. Bij een IT stelsel is aarde neutraal ten opzichte van beide aansluitingen van de trafo.
 
We noemen aarde wel altijd neutraal, omdat er geen spanning 'op staat', want tegenover wat zou je dat dan moeten meten?
 
Bliksem is een andere stroomkring.

Dus als ik de fasedraad in het ziekenhuis zou verbinden met de neutraaldraad in de woning gebeurt er gewoon niks? Kunnen jullie dat verklaren, er is toch een spanningsverschil tussen de twee?

Dat klopt.
 
Je verbind in dat geval twee dingen die verder nergens met elkaar verbonden zijn (er is geen stroomkring), dus gebeurt er niks.

Maar ik denk dat alleen operatiekamers een IT stelsel hebben. Stopcontacten voor normale dingen zijn gewoon TT of TN, en daar werkt het dus niet.

WimR schreef: Dus als ik de fasedraad in het ziekenhuis zou verbinden met de neutraaldraad in de woning gebeurt er gewoon niks? Kunnen jullie dat verklaren, er is toch een spanningsverschil tussen de twee?

Dan gaat er gewoon stroom lopen. Via de nuldraad naar de trafo waar de woning op zit, maar niet die trafo in. Maar via de aarde naar het nulpunt van de ziekenhuistrafo.

klazon schreef: Dan gaat er gewoon stroom lopen. Via de nuldraad naar de trafo waar de woning op zit, maar niet die trafo in. Maar via de aarde naar het nulpunt van de ziekenhuistrafo.

 
Het gaat hier specifiek om een IT stelsel. Deze is niet geaard, dus 'via aarde naar nulpunt van trafo' is niet mogelijk.

In de zin dat het geheel achter een scheidingstransformator zit?
 
In dat geval zou je gerust de fase of nul van het gescheiden circuit kunnen verbinden met de fase van een geaard circuit, veronderstelt dat de isolatieweerstand van de scheidingstrafo voldoende is (normaliter zeker het geval, ik meen dat de testwaarde ca 4 kV DC is om als 'geisoleerd' van het lichtnet te tellen). 
 
Werken achter een scheidingstransformator is vaak veiliger gezien je door contact met 1 punt in het circuit geen schok krijgt. 
 
Incidenteel is het gevaarlijker, als je bijv contact maakt met beide uitgangen. Dat is uiteraard bij een geaard circuit ook gevaarlijk, maar daar heb je nog een kans(je) dat een deel van de stoom via de aarde wegloopt en daardoor de aardlekschakelaar onderbreekt. Overigens is die kans meestal niet zo groot, als je op schoenen loopt en/of op een goed isolerende vloer staat is de weerstand naar de aarde groot, en zelfs de capaciteit niet voldoende om de aardlek aan te spreken. 

Je kunt eigenlijk niet spreken over een fase en een nul bij IT stelsels (scheidingstrafo principe).
Het aarden van een van beide polen bij TN/TT maakt dat die pool N wordt en de andere L, en dat gebeurt er nou juist net niet.
 
(Er wordt wel een hoogohmige weerstand aangebracht tussen een pool van de trafo en aarde, maar daar loopt dus zeer weinig stroom door.)
 
Bij veel grotere installaties (bedrijven/ziekenhuizen) met een TN stelsel, heb je vaak helemaal geen aardlekschakelaar. Hier is de aardverbinding zo goed (direkte lijn naar het sterpunt van de trafo) dat de zekeringen eruit gaan als er spanning komt te staan op metalen delen van apparatuur. Dat maakt dat de installatie veilig is bij aardfouten, en aanraking van deze delen. Tegen bewust direkte aanraking van de fase (vinger in stopcontact) beschermt het echter niet.
 
Een aardlekschakelaar is vooral nodig in TT stelsels (meeste woningen), waarbij je een eigen aardpen hebt die via aarde verbonden is met de aardpen van het trafohuisje. De weerstand van deze stroomkring is te hoog om zekeringen te laten doorbranden bij aardfouten.

Ergens klinkt zo'n  TN stelstel dat juist wel weer gevaarlijk, zeker als er apparatuur aanzit die aan het lichaam is verbonden (ecg oid). Zou een fout in dergelijke apparatuur iemand kunnen blootstellen aan het lichtnet, zonder aardlekschakelaar?

TN stelsels worden ook voornamelijk daar gebruikt waar er technisch toezicht is op deze installatie door vakmensen, en apparaten en machines vast aangesloten zijn op het net, dus niet met een 230 Volt stekker/stopcontact. De kans dat leken met zo'n installatie knoeien en in gevaar komen, is dus klein.
 
Het zou ook ongewenst zijn als door een aardfout in een machine, de aardlek eruit gaat, en een bedrijf (deels) spanningsloos maakt. Kritische bedrijfsprocessen die niet zonder stroom kunnen, worden hier een gevaar opzich.
 
Bij grote medische apparatuur in ziekenhuizen (ECG en dergelijke) gebruikt men waarschijnlijk een IT stelsel, of nog iets exotischer.

Dat zou kunnen, in ziekenhuizen heb je ook een net dat voorzien is van noodstroom natuurlijk, maar qua aansluitigen heeft bijna alles 'gewone' netstekkers. Ik vermoed dat de apparatuur zelf gewoon dubbelgeisoleerd is zodat aarding niet eens nodig is. Zaken voor medisch gebruik vallen vaak toch wel onder 'het mag wel wat kosten' en dan kun je de isolatie ook goed doen. 
 
Industrieel zal het anders zitten en wil je die aardig wel, maar inderdaad ook een minimum aan onderbrekingen als dat schade en/of gevaar oplevert (stollend staal/glas, wegvallende koeling in een reactor etc).