Veiligheidsaarde, een noodzaak
door Henri Derksen

Hardware tot op het bot, dit gaat echt door merg en been. Oftewel sta met beide benen op de aarde, want anders heeft het heel wat voeten in de aarde.

Aarde? Is dat nu echt wel zo belangrijk? Ja, dat is veel belangrijker dan men denkt, vooral tegenwoordig. Waarom? In de eerste plaats voor een ieders eigen veiligheid. Maar tegenwoordig ook steeds meer vanwege ongewenste (neven) effecten (minst erge), tot plotselinge ernstige defecten aan toe (doorgebrand). Wat kan er namelijk gebeuren als je computers niet op een randgeaard stopcontact aansluit?

Bijvoorbeeld het onderstaande wat ik op Fidonet in Points.028 las:

> Eheheh.. Een aardlus ofsow schijn ik te hebben.. Als ik ff > een netwerkkabel uit een computer ruk ofsow sta ik ook > onder een leuk stroompje..
hmm.... :-(
> Enig idee hoe ik dit kan oplossen misschien?
ALLES via een geaard stopcontact aansluiten.
> (En nog leuker: Waar het aan ligt)??
Aan de netfilters in die apparaten die bedoeld zijn geaard aangesloten te zijn. Het is een bij zendamateurs (vooral die uit het buizentijdperk) bekend euvel. Je hebt de metalen kast van de zender niet geaard en wilt de (wel geaarde) antenne aansluiten. Krijg je een flinke dreun. De reden is dat er zowel van de neutrale als de hete kant van de 220 een capaciteit naar aarde is. In het geval van de zender wordt die gevormd door de dikke trans-formator, in geval van een PC of soortgelijk apparaat door het netfilter:

C2 en C3 vormen een capacitieve spanningsdeler waardoor de halve netspanning op de kast komt te staan. Tenminste als die niet geaard is. De impedantie is vrij hoog, dus het is niet echt gevaarlijk, maar als spanning tijden het inpluggen van b.v. een printerkabel op de input van een IC terecht komt kan het voor dat IC wel eens fataal zijn. Een situatie om te vermijden dus.
In geval er geen stopcontact met randaarde beschikbaar is, kan het je voor nood in elk geval alle aardes van alle aardbare apparaten /aan elkaar/ knopen. En dan wel voordat je er spanning op zet. Je hebt dan in elk geval geen potentiaal verschillen meer.

* Einde Fidonet citaat.

Netfilters: hebben de taak om stoorsignalen uit het lichtnet te verwijderen, alvorens de voedingsspanning in het apparaat (computer) komt. Andersom voorkomen ze dat stoorsignalen uit de computer het lichtnet op gaan. Stoorsignalen kunnen via meerdere wegen binnenkomen. Via geleiding (R), via inductie (L), capacitief (C) en via electromagnetische straling (S=ExH). Stoorsignalen van de laatste soort kunnen met een goede metalen afscherming geweerd worden. R,L en C stoorsignalen tussen de 10 kHz en de 1.000 MHz kunnen via het netfilter afgevoerd worden. Symmetrische stoorsignalen worden zoveel mogelijk onderdrukt met condensatoren en asymmetrische stoorsignalen worden naar randaarde afgevoerd. Dit kan soms oplopen tot zo'n 5 milli-ampère bij computers volgens de IEC 348 norm.
Uit electronica jaarboek 1995 blz. 90 t/m 92.

Zie voor een goed voorbeeld Elektuur nr. 417/418 juli/augustus 1998 pagina 65 schakeling 037: luxueus netfilter. Of nog beter in het: Computer en printer accessoireboek van Elektuur, ISBN 90-70160-89-7 hoofdstuk 7 pagina 150 t/m 161.

Berucht zijn ook koelkasten, wasmachines en straal- en radiator-kachels met thermostaat. Wat een zekering doet begrijpen we allemaal wel. Een te grote stroomsterkte, d.w.z. > 16 ampère laat de installatie afslaan. Een aardlekschakelaar meet of de retourstroom van alle gebruikers gelijk is van de heenstroom van diezelfde gebruikers.

Ik meet meer dan 30 mA verschil /- A b.v. door water in apparaat dus ik schakel de toevoer af. Voor wasmachinegroepen plaatst men een aardlekschakelaar van 500 mA. In tegenstelling tot wat veel mensen denken, is een aardlekschakelaar dus niet met de randaarde verbonden ;-). Het beveiligt ook niet tegen kortsluiting of overbelasting, maar puur en alleen aardfouten. Een aardlekschakelaar treedt dus ook in werking op niet geaarde stopcontacten en apparatuur, simpel omdat de som van heen en terug nul moet zijn, of in ieder geval maximaal 30 mili-ampère mag bedragen. Dat is wat ons hart maximaal zonder blijvende schade kan verdragen, al moet je dat niet opzettelijk gaan proberen. Omdat 2 ampère onder het toegestane maximale verbruik (16 A) ligt, zal een gewone zekering dus niet reageren, terwijl er wel spanning op de metalen delen van het apparaat kunnen staan door die lekstroom naar (rand-)aarde. In de centrale en transformatorhuisjes is de nul namelijk ook geaard. Op die manier kun je b.v. met een spanningzoekertje de fase-draad in een stopcontact opzoeken. Eigenlijk creëer je dan ook een zeer klein lekstroompje naar aarde.

Schaf een verdeeldoos met overspanningsbeveiliger aan. Informeer bij je energiebedrijf en/of electronicawinkel. Een goede netsspanningsslof met surgeprotector bezit een aan/uit- schakelaar en randaarde stopcontacten die diagonaal geplaatst zijn, zodat haakse stekkers elkaar niet in de weg zitten. De Surgexpert heeft een thermische zekering, kan 16 ampère belasting aan, kan 321 Joules stoorvermogen verwerken, de maximaal verwerkbare piekstroom is 4500 ampère per ader en de stoorpiek max maximaal 6000 volt bedragen. De ruisonderdrukker van het EMI/RFI-filter onderdrukt ruis in het frequentiegebied van 150kHz tot 30 MHz met 22 tot 41 dB. Deze Surgexpert is verkrijgbaar bij de electronicaketen Display voor 49,95 en dat vond ik een voordelige koop voor een verdeeldoos met 5 stopcontacten en surgeprotectie.

Daarnaast bestaan er nog overspanningsbeveiligers voor antenne-installaties en voor telefoon-installaties. Immers elke metalen leiding kan zulke storing onze woning en spullen binnendringen. Onlangs nog sloeg een wervelstroom afkomstig van een blikseminslag in de buurt toe via de telefoonleiding en vernielde daarmee een modem.

Randaarde is t.b.v. EMC/ESD *) so wie so al verplicht (zie het stukje over netfilters), mede daarom de nieuwe norm sinds 01-01-1999, alle stopcontacten in nieuwbouw worden met randaarde uitgevoerd. Er zijn aparte normen voor electrische veiligheid (NEN 1010), bliksembeveiliging (NEN 1014) en EMC (o.a. CE-keur) Aan electrische veiligheid (randaarde, aardlekschakelaars en KEMA-keur) en ook bliksembeveiliging wordt vaak wel gedacht, maar EMC wordt helaas vergeten. Dat komt vooral omdat het zo moeilijk zichtbaar is, maar wel (flinke) gevolgen kan hebben. B.v. geluidsboxen die monitoren (beeld) storen. Schaf daarom afgeschermde luidsprekers aan, wanneer je het computergeluid hoorbaar wilt maken. Dit soort storing (electrosmog) is ook vast te stellen met een Tesla-meter, zie Elektuur januari 1997 bladzijde 20 t/m 23.

Wat gebeurt er als men geen gebruik maakt van randaarde stopcontacten en/ of niet geaarde verlengsnoeren en niet geaarde verdeeldozen (tafelstopcontacten)? Behalve de hierboven beschreven gevaren en gevolgen, heeft het ook consequenties voor de Big Ben Club als huurder van zaaltjes. Wanneer er niet deugdelijk materiaal gebruikt wordt en er ontstaat schade aan b.v. apparatuur van verhuurder, derden of de eletriciteits installatie en meterkast, dan kan een eigenaar/beheerder de Big Ben Club als huurder aansprakelijk stellen. Vervolgens schakelen wij onze WA-verzekering in. Vervolgens keren zij niet uit, want wij hadden dan maar randaarde moeten gebruiken. Zeker van een technische club als de onze mag men verwachten dat wij recente kennis in huis hebben. Vervolgens moet de spaarrekening van de club aangesproken worden en als het verkeerd wil (hypothetisch geval, worst case scenario) dan zijn de hoofdbestuursleden hoofdelijk aansprakelijk!

Dit moeten we natuurlijk voorkomen, en dat kan heel goed door een paar simpele maatregelen en handelingen. Conclusie:

  1. vraag altijd om een zaal met (aangesloten!) randaarde stopcontacten.
  2. laat (verplicht) alleen randaarde verlengsnoeren en verdeeldozen gebruiken.
  3. Schaf desnoods (t.l.v. regiobegroting) 2 of 3 randgeaarde kabelhaspels aan.
  4. Verbied niet geaarde verlengsnoeren en verdeeldozen.
  5. laat het Big Ben Club regio bestuur hierop toezien. Dat kan ook makkelijk, want er is via optie 3 al in goed materiaal voorzien.
  6. Schaf privé eventueel een randgeaarde verdeeldoos aan met ingebouwde surge-surpressor/-protector. Dit staat altijd op de verdeeldoos aangegeven.

Controleer met behulp van onderstaande

of de randaarde goed functioneert:
Elektuur Nr. 417/418 juli/augustus 1998 pagina 55 schakeling 24: stopcontacttester. 3 weerstanden van 22k, 3 diodes (1N4148) en 3 (low current) LEDs aan elkaar gesoldeerd in een randaardestekker vormen de controle schakeling. Maar met een goede spanningzoeker gaat het ook.

Een spanningzoeker op de fasedraad (als het lampje niet oplicht heb je hem in de verkeerde pool gestoken en moet je de andere hebben. Nu brandt het lichtje wel.) Houdt een vinger op het randaarde contact (echt ongevaarlijk) en een andere op het uiteinde van de spanningzoeker. I.p.v. je vinger kun je ook zo'n testsnoertje gebruiken. Als het goed is zie je dat het lichtje dan feller gaat branden, dan wanneer je geen RA aanraakt. Op dat moment weet je dat je RA in orde is.

Zo ja dan is de randaarde in orde en goed aangesloten. Zo nee, dan heb je GEEN randaarde, met alle bekende gevolgen. Controleer in dat geval of er niet ergens toch nog een ongeaard verlengsnoer tussen zit en/of de stekker wel in een rand-aarde stopconctact zit. Als het stopcontact dezelfde controle ook niet doorstaat, neem dan contact op met de beheerder van het gebouw. Je hebt gewoon recht op een goede aarde.

Mijn zus & zwager kregen bericht van het nutsbedrijf dat ze zelf voor een nieuwe aarde moesten zorgen, omdat de waterleiding (waaraan ie nu zit) vervangen wordt door kunststofleidingen. Kosten van een goede aardpin laten aanleggen: +/- 700,--. Een goede aardpin (tot in het grondwater) is verplicht en er wordt ook op gecontroleerd! Aansluittip: Zelfs de volgorde van aansluiten en loskoppelen van voedingskabels en signaal kabels is van (veiligheids) belang.

Apparatuur aansluiten:

  1. randaarde verdeeldoos (eventueel met surge-protector) aansluiten op een geaard stopcontact,
  2. lichtnet kabel kabel verdeeldoos en computer,
  3. lichtnetkabel tussen computer en monitor,
  4. lichtnetkabel andere rand-apparatuur (modem, printer e.d.) in verdeeldoos,
  5. en dan pas de datakabels, dus computer en monitor en tussen computer en randapparatuur.

Loskoppelen van kabels moet dan dus in omgekeerde volgorde, d.w.z. eerst de signaalkabels loskoppelen en als laatste de lichtnetkabels. Dit aansluitritueel *lijkt* overdreven, maar je zal de eerste niet zijn die bij thuiskomst moet vaststellen dat iets het niet meer (goed) doet. Dus daarom, beter voorkomen dan laten repareren of vervangen.

Als men namelijk de datakabel tussen computer-video-aansluiting en monitor zou plaatsen of loskoppelen terwijl men de lichtnetkabels niet heeft aangesloten, dan is de computer en monitor niet geaard. Met als gevolg dat er door statische electriciteit een poort kan sneuvelen. Bij mijn Risc PC en CTX-multisync monitor is in zo'n geval vrijwel altijd een vonkoverslag waar te nemen bij de metalen behuizing van de datakabel. Bij de juiste aansluitvolgorde is dat niet het geval. Hetzelfde verhaal gaat op voor je modem voeding- en data-kabels. Dus als je lang van je (Acorn) computer wilt blijven genieten is een juiste aansluitwijze de meest zekere weg.

Sluit nooit computer-apparatuur en was-machine/centrifuge (of andere stroomvretende spullen) e.d. op een en dezelfde groep aan. Doe je dat wel wel dan krijg je geheid een keer problemen. Zo kreeg ik disk errors toen de thermostaat van de electrische radiator (2000 Watt) in- en uitschakelde. Dat kwam puur en alleen van de spanningsverschillen die optraden bij in- en uitschakelen. Groot vermogen mag wel (straalkachel ed.) maar dat in- en uitschakelen is nu juist funest, (strijkijzer-thermostaat is er ook zo een). En niet te vergeten de koelkast, ook vaak een bron van een hoop storing. Dit probleem heb ik zelf met veel schade en schande ondervonden alsmede de oorzaak gevonden en opgelost en dan zal ik het maar niet hebben over die mensen die disk errors hadden zonder dat ze konden verklaren hoe dat kwam.

Ook datacommunicatie ondervindt veel hinder van spanningswisselingen op het net. Gebruik anders indien noodzakelijk een netspanningsontstoorfilter. Verder bestaat er ook nog zoiets als een "vuile" aarde (electrisch gezien dan ;-) Dit betekent dat er op de aarddraad spanninkjes en stroompjes voorkomen die er niet horen te zijn. Slechte aarding dus of storende apparatuur. Als je dit meet, schakel dan je nutsbedrijf in. Er is om die reden wel eens redetwist tussen b.v. de PTT en de stroomleverancier (de een beweert dat de aarde van de ander "vuil" is), maar dat moeten zij oplossen, jij betaalt voor een "schone" aansluiting. Ook babyfoons en meer van dat spul vervuilt je net met de kans op datacomm- en/of disk-storingen.

Bij telefoon gebruik is ook een aardleiding nodig als je b.v. de kostenpulsen wilt gaan tellen. Deze zijn op de zwevende A- en B- in tegenfase aanwezig zodat je ze niet hoort, maar ten opzichte van de aarde zijn ze wel meetbaar. Ten minste de kostenpulsen van het oude soort. De nieuwe werken met toontjes meen ik. Omdat je modem wel een aarde nodig heeft op z'n RS232-poort en zelf vaak niet van een geaarde voeding voorzien is, maakt hij gebruik van de aarde van zijn host, de computer dus, kortom aarden dat ding !

Als de storingen erg hardnekkig zijn kun je aan PTT-Telecom vragen of ze je telefoonleiding naar de centrale eens doormeten. Ook belangrijk op dit punt is de nieuwe regeling op het gebied van EMC. Echt storing zoeken is dus een vak apart !

EMC: electro magnetical compatibilty = stoorinvloeden

ESD: electronic static discharge = statische electriciteit.

EMI: electro magnetic interference = electro smog = RFI: radio frequent interference = radio storing

Bronnen:

* Elektuur
* Elektronica jaarboek 1995
* Technisch Bulletin landelijke technische commissie van de Nederlandse Vereniging voor Slechthorenden maart 1999.

Veel succes, en geniet van de aarde.

Met vriendelijke groet,
Henri Derksen