Het aarden van een schakeling

Floor stelde deze vraag op 15 mei 2008 om 13:18.

Mij eerste vraag is, is deze schakeling mogelijk? Volgens mij kun je zo in de punten A, B en C de relatieve spanning tov de aarde berekenen, immers Uaarde is per definitie 0V.

Als voorbeeld de volgende waardes: Weerstanden beide 30 Ohm; Ubatterij = 6V; I = 0,1A. Dit geeft Ua = 3V; Ub = 0V; Uc = -3V. Dit alles tov de aarde.

Dit klinkt vrij logisch, maar loopt de stroom niet zo weg de aarde in? Immers, wanneer je zelf voor aarddraad speelt


 je hebt contact met de aarde, en je lichaam heb ik vervangen door een weerstand) krijg je een schok neem ik aan.

Wat zie ik hier verkeerd?

Bij voorbaat dank voor mogelijke hulp, als iets onduidelijk is dan hoor ik dat graag,

Floor

Reacties

Bert op 18 mei 2008 om 10:05

Dag Floor,

de schakeling die je in figuur 1 tekent is helemaal in orde. Je conclusie is in principe juist, al is het gebruikelijk om met het langste streepje de pluspool van de batterij aan te geven (het goede antwoord is eigenlijk: Ua = -3,0 V, Uc=+3,0 V ) .

De reden dat de stroom niet de aarde inloopt, is dat de batterij de stroom rondpompt. Wat er bij de pluspool uitgaat, moet er bij de minpool weer inkomen. Als de batterij zelf ook geaard zou zijn (b.v. bij de minpool) dan zou de stroom ook een 'korter' rondje kunnen maken, nl.: van plus  via C naar  B naar aarde naar min.  Op deze manier wordt de weerstand tussen B en A overgeslagen.

Maar als de spanningsbron zelf nergens geaard is, dan mag je hem overal aarden en als jij zelf het enige aardpunt bent  mag je de schakeling overal vastpakken.

Een spanningsbron die niet geaard is, wordt wel een 'zwevende spanningsbron' genoemd. Als je de min-pool aardt, wordt de plus-pool positief; aard je de pluspool, dan wordt de min-pool negatief.

Bij een batterij kun je dit gerust proberen.

Maar pas op als je met 230 V uit een stopcontact te maken  hebt. De netspanning zweeft niet, maar is via de nul-geleider met de aarde verbonden. Daardoor  zal er stroom via je lichaam naar de aarde gaan lopen als je fase-draad aanraakt.

Bij nog hogere spanningen is er ook gevaar, zelfs als je een zwevende spanningsbron gebruikt. Dat is zo, omdat je lichaam een klein beetje elektrische lading kan opslaan. Het duurt even  totdat je lichaam opgeladen is en tijdens het laden loopt er stroom.

Is het zo duidelijker geworden?

Groeten,

Bert

Floor op 18 mei 2008 om 11:03

Dag Bert,

Bedankt voor de uitleg. Natuurlijk moet Ua -3V zijn, dat heb ik net even te snel getypt.

Even kijken of ik het begrijp: Als je dus de schakeling op een willekeurig punt vastpakt, laadt je lichaam op als een soort condensator, maar er loopt geen stroom naar de aarde? Maar bij het voorbeeld is de spanning echter te laag om gevaarlijk/merkbaar te zijn.

Maar als je netspanning (de fase draad) aanraakt, dan loopt de stroom via je lichaam via de aarde via aarddraad naar de nuldraad? (oftewel de situatie die je hebt beschreven als je in het voorbeeld ook de min-pool aardt).

Even een gedachte-experiment: Als je de fasedraad en de nuldraad met een draad met kleine weerstand verbindt (kortsluiten), en dan pak je dit verbindingsdraad vast, dan neem ik aan dat de stroom de snelste weg kiest, oftewel, het gaat niet via jouw lichaam naar de nuldraad, maar het gaat via het draadje naar de nuldraad. (zekeringen buiten beschouwing gelaten)

Ik neem nu aan, dat bij schrikdraad ongeveer hetzelfde principe geldt. Je raakt een fasedraad aan en via jouw lichaam via de aarde via de aarddraad sluit je de schakeling en loopt er een stroom.

Klopt dit allemaal ongeveer?

Ik hoor graag van je,

mvg,

Floor

Bert op 18 mei 2008 om 15:59

Dag Floor,

wat je nu schrijft klopt allemaal. Nog wat commentaar in cursief.

"Even kijken of ik het begrijp: Als je dus de schakeling op een willekeurig punt vastpakt, laadt je lichaam op als een soort condensator, maar er loopt geen stroom naar de aarde? Maar bij het voorbeeld is de spanning echter te laag om gevaarlijk/merkbaar te zijn." Inderdaad. Omdat de capaciteit van je lichaam maar heel klein is, loopt er bij een spanning van een paar volt geen merkbare laadstroom.

"Maar als je netspanning (de fase draad) aanraakt, dan loopt de stroom via je lichaam via de aarde via aarddraad naar de nuldraad? (oftewel de situatie die je hebt beschreven als je in het voorbeeld ook de min-pool aardt)." Klopt. Met rubber handschoene en/of droge rubberzolen ben je ook veilig.

Even een gedachte-experiment: Als je de fasedraad en de nuldraad met een draad met kleine weerstand verbindt (kortsluiten), en dan pak je dit verbindingsdraad vast, dan neem ik aan dat de stroom de snelste weg kiest, oftewel, het gaat niet via jouw lichaam naar de nuldraad, maar het gaat via het draadje naar de nuldraad. (zekeringen buiten beschouwing gelaten). Als de zekering ingeschakeld blijft, dan staat er ook over die kleine weerstand nog steeds 230 V. Pak je hem aan de fase-kant vast, dan krijg je een schok. Pak je hem aan de nul-kant dan gaat het waarschijnlijk goed... Waarom? Om je te maken hebt met een spanningsbron, en die levert  een vrijwel constante spannning, ongeacht de belasting. Als je de weerstand verandert, dan past de stroom zich aan, maar de spanning blijft (bijna) constant.

"Ik neem nu aan, dat bij schrikdraad ongeveer hetzelfde principe geldt. Je raakt een fasedraad aan en via jouw lichaam via de aarde via de aarddraad sluit je de schakeling en loopt er een stroom." Klopt in principe, maar  bij schrikdraad wordt ca. 8000 V gebruikt (in korte pulsen) . Dus ook als er geen aardverbinding is voel je toch een tinteling, door het opladen van de capaciteit.

mvg

Bert
Floor op 18 mei 2008 om 17:52

Wederom zeer bedankt voor de uitleg!

Nog één snel vraagje:

"Als de zekering ingeschakeld blijft, dan staat er ook over die kleine weerstand nog steeds 230 V. Pak je hem aan de fase-kant vast, dan krijg je een schok. Pak je hem aan de nul-kant dan gaat het waarschijnlijk goed... Waarom? Om je te maken hebt met een spanningsbron, en die levert  een vrijwel constante spannning, ongeacht de belasting. Als je de weerstand verandert, dan past de stroom zich aan, maar de spanning blijft (bijna) constant."

Wat ik bedoelde is wat ik op de bijlage (schakeling3) nu even heb geschetst. Hoe bedoel je dan het "aan de nul-kant vastpakken" en "aan de fase-kant vastpakken"? Volgens mij is daar nu geen verschil in toch? (of bedoel je "vastpakken aan de nuldraad" en "vastpakken aan de fasedraad", dus niet aan het 'kortsluitdraadje')

Wat ik me nu opeens nog bedenk: is het niet zo dat ik nu eigenlijk een parallel schakeling heb gemaakt, als je deze laatste bijlage bekijkt? Dus dan verdeelt de stroomsterkte zich over de twee parallelle "wegen". Via het draad en via de aarde. Klopt dat?

mvg,

Floor

Bert op 18 mei 2008 om 19:02

Dag Floor,

je hebt helemaal gelijk, mijn formulering is niet erg zorgvuldig. Ik bedoel inderdaad de aansluitdraden. 

Ook klopt het dat je een parallelschakeling maakt.  Daarbij is de spanning over beide parallele takken gelijk. Als het kortsluitdraadje een weerstand van 30 Ohm heeft, en we eens aannemen dat de weerstand van een menselijk lichaam 100 000 Ohm heeft (droge huid) dan zie je wel dat het grootste gedeelte van de stroom door het kortsluitdraadje gaat. Als je handen en voeten nat zijn, is de weerstand maar ca. 10 000 Ohm. Als je de fasedraad vastpakt, zal er 23 mA door je lichaam lopen. Dat is niet direkt dodelijk maar je krijgt er wel spiercontracties van, zodat je de draad niet los kunt laten.

mvg

Bert 

Floor op 19 mei 2008 om 13:25

Geweldig, het is mij helemaal duidelijk!

Heel erg bedankt voor de alle heldere uitleg!

mvg,

Floor

Jesse op 14 augustus 2019 om 17:38
Kan je een auto accu aarden door een plaat metaal op een plank te maken met een enkel oog en boutje moertje idee
Theo de Klerk op 14 augustus 2019 om 18:27
Nee. Aarden betekent dat de lading ergens heen kan wegvloeien. Er zal uit de accu wel wat lading naar de plaat gaan, maar gemonteerd op een houten plank (die slecht geleidt) kan het niet verder. 
"aarde" betekent ook een potentiaal aanleggen gelijk aan die van de aardbol. Dat doe je dus niet omdat de lading op de plaat niet naar de aarde kan doorstromen.
Een soort bliksemafleiderconstructie waarbij de plaat wel met (grondwater van) de aarde is verbonden zou wel werken.
Ton op 24 augustus 2022 om 15:47
Ik heb een vraag over het aarden van zonnepanelen in een tuinhuisje. Alles is aan de accu's verbonden uiteraard. Kan ik de neg pool van 1 van de accu's dan het beste aan een staaf in de grond vast maken? 
Nu wordt er constant electriciteit opgewekt en die gebruik ik maar zelden. Altijd volle accu's,maar waar gaat die overtollige electriciteit dan naartoe?
Bedankt, Ton
Theo de Klerk op 24 augustus 2022 om 15:53

Lijkt me niet. Accus laden (net als oplaadbare batterijen) door een stroom tegengesteld aan de eigen werking te gebruiken. Allerlei chemische processen die elektrische energie produceren worden nu tegengesteld uitgevoerd, hetgeen energie kost. (een beetje zoals uit eigen beweging een bal de heuvel afrolt en kinetische energie krijgt door vrijmaken van zwaarte-energie versus zelf de bal omhoog rollen en die zwaarteenergie weer "in de bal" stoppen).
Als er niks meer terug te zetten is, zal het proces stoppen. De accu is weer "vol". De panelen kunnen dan wel spanning leveren, maar er zal geen stroom meer vloeien. 

Ton op 24 augustus 2022 om 16:21
Ok bedankt. Klinkt logisch.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft zevenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)