Ontdek
Elektrische massa
Kom meer te weten over de elektrische massa, de wetgeving en de specifieke kenmerken ervan.
Wat is elektrische massa?
In juridische termen is de massa volgens Decreet nr. 88-1056 van 14 november 1988 :
"Het geleidende deel van elektrische apparatuur dat door een persoon kan worden aangeraakt en dat normaal gesproken niet onder spanning staat, maar dat dit wel kan worden in geval van een isolatiefout in de actieve delen van de apparatuur".
Het is dus een geleidend deel van een stroomkring, een reeks stroomkringen, of een structuur of een reeks metalen structuren, waarvan het elektrisch potentiaal nul moet zijn. Met andere woorden, er kan een elektrische spanning worden gemeten van dit geleidende deel.
Bijgevolg zorgt aarding voor equipotentialiteit tussen de verschillende apparaten en metalen structuren in een gebouw of voertuig. Met andere woorden, elk apparaat en elk metalen frame daarin is verbonden met de andere apparaten en frames, en door deze verbinding worden ze allemaal op dezelfde referentiespanning gebracht. Om ervoor te zorgen dat deze spanning nul blijft, zelfs in het geval van een elektrische storing in een van de apparaten, moeten al deze onderling verbonden massa's worden geaard.
Aarding elimineert of vermindert op zijn minst het risico op elektrische schokken in industriële, huishoudelijke en andere installaties (bv. in voertuigen). Elke ruimte in een gebouw moet daarom uitgerust zijn met aardingspunten, die ook verbonden moeten zijn met waterleidingen, goten, metalen raamwerken, betonwapening, enz. Al deze metalen massa's moeten met elkaar verbonden worden om een elektrische massa te vormen, die op zijn beurt verbonden moet worden met een aardingspunt.
Aarding is echter niet altijd mogelijk, vooral niet aan boord van bepaalde voertuigen: op een boot staat de romp gewoon in contact met het water, waardoor het potentiaal nul wordt. Op een auto, vrachtwagen of tweewieler is er geen aardingssysteem. Dit verklaart waarom je een stroomschok kunt voelen als je in- of uitstapt. Dit kan echter worden verholpen door een antistatische draad of aardingsstrip te gebruiken om het chassis van het voertuig met de aarde te verbinden en het op potentiaal nul te brengen. Spoorvoertuigen zijn permanent geaard door contact met de rail. Tot slot is het natuurlijk onmogelijk om een vliegtuig te aarden, maar de cabine wordt voor het in- of uitstappen met de grond verbonden om deze op potentiaal nul te brengen. Dezelfde procedure moet worden gevolgd voordat een tankwagen wordt gevuld, om een flashover of explosie te voorkomen.
Om het verschil tussen aarding en aarde te begrijpen, moet je begrijpen dat de aardverbinding equipotentiaal mogelijk maakt, d.w.z. dat verschillende apparaten, circuits en metalen structuren op hetzelfde potentiaal worden gebracht, terwijl de aarde dit potentiaal op nul volt houdt. De aardverbinding is daarom een technische noodzaak, terwijl aarding een veiligheidsvereiste is.
Elektrische symbolen voor aarde en aarding
Volgens de elektrische normen, of het nu gaat om elektriciteit voor gebouwen, huishoudelijke apparaten, elektronica of industriële elektriciteit, worden groene en geel gekleurde draden gebruikt voor de aardverbinding. Er kan echter ook ongeharde draad of blank metalen vlechtwerk worden gebruikt, omdat deze doorgangen normaal gesproken geen elektrische ladingen dragen, of als ze dat wel doen, deze direct naar de aarde laten afvloeien.
In feite is dit precies het doel van aardings- en bindingscircuits: elektriciteit kiest altijd de meest directe en minst weerstand biedende route naar aarde. Daarom kun je, in het geval van een elektrische storing in een apparaat, het aanraken zonder een schok te voelen - en dus zonder gevaar - als het goed geaard is.
Een apparaat aarden
In een elektrisch circuit dat gevoed wordt door gelijkstroom, is een van de twee voedingsdraden altijd verbonden met het metalen frame van het apparaat, d.w.z. met de aarde: volgens afspraak is dit altijd de negatieve, terwijl de positieve geïsoleerd is. Elektronische apparatuur die uit verschillende onderling afhankelijke circuits bestaat, heeft deze aarde nodig als potentiaalreferentie om correct te kunnen functioneren.
Bij wisselstroom zijn de fase en de nul beide geïsoleerd en dus niet verbonden met de aarde. Alleen het chassis van het apparaat is verbonden met de aarde van het stopcontact.
Voorbeelden van toepassingen
Ongewenste signalen filteren
Een specifiek voorbeeld van het nut van elektrische aarde - altijd op voorwaarde dat deze is aangesloten op aarde - is het filteren van sinusvormige signalen door een filter dat bekend staat als een "laagdoorlaatfilter". Dit filter blokkeert ongewenste hoge frequenties door ze kort te sluiten naar aarde, terwijl het de lage frequenties doorlaat die je wilt behouden (vandaar de naam). Deze zeer eenvoudige schakeling bestaat uit een weerstand R die in serie wordt geplaatst in een circuit, en vervolgens een condensator C die parallel wordt geschakeld. De berekening van dit filter wordt gegeven door de formule :
fc = 1/ 2 ¶ RC
fc is de afsnijfrequentie, uitgedrukt in Hertz. De waarde van de weerstand R is gegeven in Ohm en die van de condensator C in Farad. Rond 2 ¶ af op 6.28.
Dit type filter kan bijvoorbeeld gebruikt worden om een hoge toon in een audiocircuit te onderdrukken of om harmonische frequenties in een voedingscircuit te elimineren. Er zijn andere verschillende cellen, die kunnen worden gebruikt om lage frequenties te onderdrukken (hoogdoorlaatfilter), of om zowel hoge als lage frequenties te onderdrukken (banddoorlaatfilter), of om bepaalde gedefinieerde frequenties te filteren en bepaalde andere, zowel lagere als hogere frequenties door te laten (rejectiefilter).
In alle gevallen moeten de ongewenste frequenties worden afgevoerd naar de aarde, wat een voorafgaande verbinding met de aarde vereist. Anders zouden deze ongewenste signalen stagneren in het circuit, waardoor de filtering ineffectief of in sommige gevallen zelfs gevaarlijk zou worden.
De verbinding met aarde en aarde, hoewel ze niet echt deel uitmaken van de filtercellen, zijn een essentiële aanvulling voor hun correcte werking.
Eliminatie van straling, stoorstromen en hoge frequenties door aarding
Aarding is een metalen omhulsel dat verbonden is met aarde en dat bepaalde elektronische schakelingen omringt, ofwel om ze te beschermen tegen storende straling, ofwel om te voorkomen dat deze schakelingen zelf parasitaire signalen uitzenden. Om effectief te zijn, moet een aardingsafscherming verbonden zijn met een elektrisch aardingsnetwerk dat zelf verbonden is met de aarde.
Bepaalde elektrische of elektronische installaties kunnen van nature ongewenste signalen genereren die storend zijn voor andere installaties in de omgeving.
Een bekend voorbeeld is de straling die wordt geproduceerd door hoogspanningsleidingen en de transformatoren die daarop zijn aangesloten. Het passeren van hoogspanningskabels kan worden waargenomen door een radiotoestel en de ontvangst van bepaalde frequenties verstoren. In theorie zou aarding deze interferentie elimineren door het naar aarde te sturen. In de praktijk is het natuurlijk onmogelijk om deze lijnen, die zich in de open lucht bevinden, te isoleren. Dit probleem is opgelost door het wijdverbreide gebruik van hogere radiofrequenties - bekend als de FM-band - die minder gevoelig zijn voor deze straling, ten koste van lagere frequentiebanden, bekend als langegolf en kortegolf, die nu steeds minder worden gebruikt.
Parasitaire straling bestaat echter nog steeds, ook al nemen we het niet meer waar. Het probleem is simpelweg omzeild.
Soortgelijke storingen worden ook geproduceerd door zogenaamde "schakelende" elektronische voedingen (elektronische regeling door schakelen, gebruikt vanwege hun hoge efficiëntie) zoals die worden gebruikt in microcomputers, maar waarvan het gebruik de afgelopen decennia ook wijdverbreid is geraakt in consumentenelektronica. In de begindagen van schakelende voedingen waren er veel problemen vanwege storende straling. Sindsdien is er vooruitgang geboekt in het filteren van deze circuits (zie laagdoorlaatfilters, vorige paragraaf) en zijn afscherming, aardverbindingen en aarding wijdverspreid geworden.
Om de problemen van parasitaire straling te vermijden of te beperken, worden bepaalde installaties geplaatst in ruimten die bijzonder goed verbonden zijn met aarde en aarding, of zelfs in afgesloten metalen behuizingen die een aardingsnetwerk vormen dat vrijwel hermetisch is voor externe signalen en straling. Dit creëert het effect van een kooi van Faraday.
Dit geldt vooral voor computerruimtes en webservers, radio- en televisiezenders, EDF-netwerktransformatoren of industriële installaties, enz.
Elektrische meetlaboratoria veroorzaken geen interferentie, integendeel, ze zijn gevoelig voor externe storingen. Daarom worden ze ook beschermd door hetzelfde afschermingsproces.
Aardverbindingen en optimale elektrische afscherming worden bereikt door middel van aardingsbanden of vlechtwerk. Vanwege de bewezen effectiviteit wordt afscherming met metalen vlechten gebruikt in alle kabels die zwakke signalen transporteren die gevoelig zijn voor elektrische interferentie. Televisiekabels bijvoorbeeld, die zwakke signalen op hoge frequenties transporteren, hebben een centrale kern waar de hoogfrequente signalen doorheen gaan, omgeven door een concentrisch gevlochten afscherming van koper of vertind koper.
Aardcircuits voor bliksembeveiliging
Deze verbinding kan worden gemaakt met een elektriciteitskabel, maar vaker wordt een aardingsvlecht gebruikt. Het voordeel van vlechtwerk is dat het flexibeler is en gemakkelijker gebogen of gedraaid kan worden. Plat vlechtwerk kan bijvoorbeeld worden gebruikt om twee loodrecht op elkaar staande oppervlakken van een elektriciteitskast of het metalen frame van een motor optimaal te verbinden met een andere geleidende structuur (rail of elektrische goot), en meer in het algemeen met vlakken die niet op één lijn liggen.
Om effectief te zijn, moet een aardverbinding zo kort mogelijk zijn en een maximaal contactoppervlak hebben: vanwege zijn platte vorm is aardingsvlechtwerk de meest geschikte geleider voor dit doel.
Bovendien heeft vlechtwerk een veel lagere impedantie dan een draad of kabel van hetzelfde materiaal, vooral bij hoge frequenties. Dit betekent minder weerstand en dus een beter elektrisch contact. De impedantie van band is nog lager, maar het is veel stijver en biedt niet de flexibiliteit van vlechtwerk.
Hoe aard je apparaten, circuits en metalen behuizingen?
Deze verbinding kan worden gemaakt met een elektriciteitskabel, maar vaker wordt een aardingsvlecht gebruikt. Het voordeel van vlechtwerk is dat het flexibeler is en gemakkelijker gebogen of gedraaid kan worden. Plat vlechtwerk kan bijvoorbeeld worden gebruikt om twee loodrecht op elkaar staande oppervlakken van een elektriciteitskast of het metalen frame van een motor optimaal te verbinden met een andere geleidende structuur (rail of elektrische goot), en meer in het algemeen met vlakken die niet op één lijn liggen.
Om effectief te zijn, moet een aardverbinding zo kort mogelijk zijn en een maximaal contactoppervlak hebben: vanwege zijn platte vorm is aardingsvlechtwerk de meest geschikte geleider voor dit doel.
Bovendien heeft vlechtwerk een veel lagere impedantie dan een draad of kabel van hetzelfde materiaal, vooral bij hoge frequenties. Dit betekent een lagere weerstand en dus een beter elektrisch contact. De impedantie van omsnoeringsband is nog lager, maar omsnoeringsband is veel stijver en biedt niet de flexibiliteit van vlechtwerk.
Vlechtwerk is daarom de voorkeursgeleider voor aardverbindingen.
Aardingsvlechtwerk wordt geleverd in standaardmaten of kan op maat worden gemaakt, in verschillende breedtes, lengtes en diktes, afhankelijk van de afmetingen van de structuren die het moet verbinden en de spanningen en stromen die het moet geleiden. We hebben het ook over de kortsluitstroom naar aarde, die de grootte van de vlecht bepaalt. Deze varieert afhankelijk van het feit of de vlecht wordt gebruikt om het minst van een autoaccu met aarde te verbinden, voor gebruik in een industriële of huishoudelijke installatie, of voor bescherming tegen blikseminslag.
Het materiaal dat gebruikt wordt voor een aardingsvlecht is meestal koper, vanwege de goede geleiding en vervormbaarheid.
Om oxidatie te voorkomen kan koperen vlecht vertind worden. Aluminiumvlechtwerk is ook verkrijgbaar. Dit materiaal geleidt minder goed en is mechanisch minder buigzaam dan koper, maar het heeft het voordeel dat het minder gevoelig is voor aantasting. Aluminiumvlechtwerk wordt minder vaak gebruikt.
De vlecht wordt bevestigd door middel van geplooide gaten waarin verbindingsschroeven worden gestoken. De lengte van de vlecht wordt meestal bepaald door de afstand tussen de twee gaten. De diameter van de gaten is evenredig met de afmetingen van de vlecht en bepaalt de grootte van de te gebruiken schroeven.
De vorm van de vlecht kan vlak of rond zijn.
Afhankelijk van het gebruik zijn de mechanische eigenschappen van de vlecht als volgt:
MALTEP biedt vlechten die geschikt zijn voor alle aardverbindingen, in standaardmaten en ook op maat gemaakt, met doorsneden van 6 mm² tot 240 mm² of meer.
U vindt al onze producten op onze website.
- Het type, rond of plat vlecht
- Afmetingen: lengte, breedte, dikte
- De sectie
- Lengte tussen assen
- De diameter van de gaten
- Het materiaal: koper, al dan niet vertind
Afhankelijk van het gebruik zijn de mechanische eigenschappen van de vlecht als volgt:
MALTEP biedt vlechten in standaardafmetingenvoor alle aardings- en aardverbindingen, maar ook op maat gemaakte vlechten met doorsneden van 6 mm² tot 240 mm² of meer.
