Er bestaan schakelingen die rechtstreeks met de 230 V netspanning zijn verbonden. In dit artikel bespreken wij hoe u ook aan deze schakelingen veilig kunt werken.
Achtergrondinformatie: Waar zit het gevaar?
De elektrische weerstand van uw lichaam
Het menselijk lichaam heeft een bepaalde elektrische weerstand. Als u dus een spanningsverschil tussen twee plaatsen op uw lichaam aanbrengt, bijvoorbeeld door het met beide handen vastpakken van twee spanning voerende draden, dan zal er door uw lichaam een bepaalde stroom gaan lopen. De grootte van deze stroom is afhankelijk van de waarde van het spanningsverschil en van de grootte van uw lichaamsweerstand. Deze laatste grootheid is niet exact te definiëren, omdat deze van een aantal factoren afhankelijk is zoals:
– De vochtigheidsgraad van uw huid.
– De plaatselijke beharing van uw huid.
– De dikte van uw huid.
– De grootte van het huidoppervlak dat contact maakt met de draden.
– De afstand tussen de twee huidpunten die met de spanningen contact maken.
In droge toestand kan de huidweerstand van een mens meer dan 30 kΩ bedragen. Bij een doornatte huid neemt deze weerstand soms af tot minder dan 500 Ω.
Elektrische stroom kan gevaarlijk zijn
Uw spieren werken dank zij uiterst lage elektrische spanningen die via uw zenuwen worden aangevoerd. Het is dus logisch dat uw lichaam extreem gevoelig is voor elektriciteit. Niet de spanning is hierbij de gevaarlijke grootheid, maar de stroom die deze spanning tot gevolg heeft. Uiteraard zijn hier geen exacte gegevens over te noteren, want de ene persoon is gevoeliger voor elektrische stroom dan de andere. Tóch worden de onderstaande waarden algemeen gekoppeld aan de beschreven menselijke reacties:
Stromen kleiner dan 0,5 mA
De meeste mensen voelen dit niet. Stromen van 0,5 mA tot 2,0 mA
Deze wekken een prikkelend gevoel op (de laagste waarde) tot een schrikreactie (de hoogste waarde). Dit laatste kan al onrechtstreeks gevaarlijk zijn omdat die schrikreactie bijvoorbeeld tot gevolg heeft dat u van een ladder valt. Stromen van 2,0 mA tot 10,0 mA
Pijnlijke spierkrampen in uw handen en armen. Er treedt een lichte mate van spierverstijving op, maar u bent nog wel in staat uw spieren zélf te controleren, zodat u de spanning voerende geleiders nog kunt loslaten. Stromen van 10 mA tot 25 mA
Volledige spiercontracties, u blijft ‘aan de draden plakken’. De stroom blijft dus continu door uw lichaam vloeien met ademhalingsstoornissen en bewusteloosheid tot gevolg. Stromen van 25 mA tot 50 mA
De spiercontracties zullen zich uitbreiden tot uw borst- en hartspieren, met ademhalingsverlamming en hartkamer fibrillatie tot gevolg. Uw hersenen komen snel zonder zuurstof te zitten met alle gevolgen van dien. Stromen van 50 mA tot 1.000 mA
Onmiddellijk volledig uitvallen van uw hartfuncties met de dood tot gevolg. Uw huid begint te verbranden als gevolg van het door de stroom gegenereerde thermische vermogen in uw huidweerstand. Stromen groter dan 1.000 mA
Zeer ernstige brandwonden, zowel inwendig als op de huid. Uw lichaamsvloeistoffen beginnen te koken. Onmiddellijke dood als gevolg van een groot aantal factoren die uw lichaamsfuncties volledig ontregelen.
Wat is een absoluut veilige spanning?
Ook dat is moeilijk precies te definiëren. Algemeen wordt wisselspanning aanraak veilig geacht tot slechts 50 V. Voor gelijkspanning bedraagt deze waarde 120 V. Deze spanningen zijn in Nederland gedefinieerd als aanraak veilig in het normblad NEN 3140. Lees verder → Bericht ID 47559
Als rechtgeaarde hobbyist meent u uiteraard dat u dergelijke moduletjes veel goedkoper zélf in elkaar kunt knutselen. Zuiver technisch bekeken is dat natuurlijk het geval. VDR’s, thermische zekeringen en edelgas gevulde overspanningsbeveiligingen zijn voor een paar euro’s te koop. Meer hebt u niet nodig!
Denk echter aan uw verzekeringsmaatschappij!
De kans dat deze uw geknutsel op dezelfde manier waardeert als industrieel gemaakte modules is vrijwel nihil. Als er brand of schade ontstaat in uw huis door een bliksemincident en de inspecteur komt er achter dat u zélf aan de slag bent gegaan is de vraag of hij/zij de oorzaak van de brand en/of schade niet aan uw geknutsel wil toeschrijven in plaats van aan de bliksem.
Een schakeling voor onderdrukking van differential mode overspanning
Dit soort overspanning komt het meeste voor en vandaar dat wij tóch een schema publiceren van een goede beveiliging tegen dit soort calamiteiten, zie onderstaande figuur. Deze schakeling laat de aarde buiten beschouwing, zodat deze beveiliging ook is toe te passen op apparatuur die met een tweelingsnoer wordt gevoed.
Weerstanden R2 en R3
Deze weerstanden van 0,1 Ω vergroten de gelijkstroomweerstand van de netspanningsaanvoer, waardoor de twee overspanningsafleiders G1 en R1 hun werk beter kunnen verrichten. De waarde van de weerstanden is zo klein, dat de normale belasting nauwelijks invloed heeft. Per afgenomen ampère valt er immers een spanning van maar 0,2 V over de twee weerstanden. Ook het vermogen van de weerstanden is niet kritisch. Dergelijke lage waarden worden alleen als draadgewonden uitvoering verkocht en een vermogen van 1 W is voor de meeste praktische toepassingen meer dan genoeg.
Spoelen L1 en L2
Deze spoeltjes van 1 mH vergroten de zelfinductie van de netspanningsaanvoer, hetgeen zeer belangrijk is voor het goed onderdrukken van snelle spanningsimpulsen. De spoeltjes moeten natuurlijk wel in staat zijn de normale belastingsstroom te verdragen.
Condensator C1
Deze condensator vormt met de twee spoelen een effectief laagdoorlaat filter waardoor de snelle stoorimpulsen, die via de netspanning binnenkomen, al wat worden afgevlakt. Uiteraard moet deze condensator een rating van 400 V hebben! Hierdoor moeten G1 en R1 minder vaak in actie komen, hetgeen de levensduur van deze componenten verlengd.
Edelgas gevulde overspanningsbeveiliging G1
Deze moet een doorslagspanning van 500 V tot 600 V hebben.
VDR R1
VDR’s van 300 Vac / 385 Vdc zijn dé standaard en voor minder dan twee euro’s in ieder postorderbedrijf te koop.
Zekering F2
Deze buisvormige thermische zekering van 120 °C moet u in goed thermisch contact met de VDR monteren. Denk u er aan dat de zekering een werkspanning van 250 V moet kunnen verdragen?
Zekering F1
Dit is uiteraard de standaard glaszekering van 20 mm bij 5 mm. De waarde hangt natuurlijk af van de belasting die u op de bliksembeveiliging wilt aansluiten.
Nul naar aardeverbinding in omvormers en in omvormer/acculaders
Mobiele installaties
Isolatie en aarding van apparatuur
Systeemaarding
Aarding vormt een gemeenschappelijk retourpad voor elektrische stroom in een stroomkring. Het wordt gemaakt door het nul punt van een installatie te verbinden op de algemene massa van de aarding of een chassis. Aarding is nodig voor elektrische veiligheid en het maakt ook een referentiepunt in een circuit waaraan spanningen worden gemeten.
Over het algemeen zijn er 3 soorten aarding, namelijk:
Aarde
Chassis aarding
Aarding
3 soorten aarding
Aarding is een rechtstreekse fysieke verbinding met de aarde. Dit wordt gewoonlijk uitgevoerd door een koperen stang (aardpen) in de grond te duwen. Maar afhankelijk van leeftijd en plaats van het systeem kan dit ook een koperen plaat of koperen strook, begraven in de grond, zijn of het waternetwerk of waterbuizen in een huis. ·
Chassis aarding is een aansluiting op een metalen chassis zoals dat van een voertuig of de metalen romp van een boot. Het kan ook de metalen behuizing van elektrische apparatuur zijn. ·
Aarding is een algemeen referentiepunt in een circuit waarop spanningen gemeten worden. Als resultaat kan spanning boven het aardpotentiaal (positief) of onder het aardpotentiaal (negatief) zijn.
Aardpen van koper
Elektrische veiligheid
Elektriciteit is gevaarlijk, het kan een persoon doden, verwonden of verbranden. Het is de stroom dat het gevaarlijkste deel van elektriciteit is. Een kleine hoeveelheid stroom die door een persoon gaat kan al zeer gevaarlijk zijn. Zie de onderstaande tabel.
Elektrische stroom (1-seconde contact)
Fysiologische effecten
1 mA
Drempel van het voelen van een tintelende sensatie.
5 mA
Aanvaard als maximale ongevaarlijke stroom.
10 – 20 mA
Begin van aanhoudende spiercontractie (“kan niet loslaten”-stroom).
100 – 30 mA
Ventrikelfibrillatie, dit is fataal als het aanhoudt. De ademhalingsfunctie gaat door.
6 A
Aanhoudende ventrikelfibrillatie gevolgd door een normaal hartritme (defibrillatie). Tijdelijke ademhalingsverlamming en mogelijk brandwonden.
Stroom loopt zodra een stroomkring gesloten wordt. Stelt u zich bijvoorbeeld twee losse wisselstroomdraden voor, een fase en een nul draad. Als de draden daar maar gewoon hangen, dan loopt er geen stroom omdat het stroomkring niet gesloten is. Maar zodra u met de ene hand de fase aanraakt en met de andere hand de nul draad, hebt u destroomkring gesloten en stroomt de elektriciteit van de fase, via uw lichaam en via uw hart, terug naar de nul draad. De stroom zal blijven lopen tot de zekering doorbrandt, maar tegen die tijd bent u waarschijnlijk al dood.
Blootliggende elektrische bedrading.
De stroomkring is niet gesloten en de stroom kan niet lopen.
De stroomkring is gesloten en er zal een stroom lopen.
Blootliggende elektrische bedrading.
De stroomkring is niet gesloten en de stroom kan niet lopen.
De stroomkring is gesloten en er zal een stroom lopen.
Naast het tegelijkertijd aanraken van een nul en een fase draad, is er nog een andere manier waarop een onveilige situatie kan ontstaan en dat is als de stroom via de aarde stroomt. Dit komt vaker voor dan dat iemand tegelijkertijd een fase- en een nulgeleider aanraakt. De nul aansluiting is op een bepaald punt aangesloten op aarde. Dit kan in de huisinstallatie, in het distributienetwerk of bij de aggregaat (het sterpunt) zijn.
Als er een storing optreedt in elektrische apparatuur, kunnen de metalen onderdelen aan de buitenkant van die apparatuur onder spanning komen te staan. Dit kan komen doordat er een interne kortsluiting is tussen interne delen onder spanning en de metalen behuizing van de apparatuur. Denk bijvoorbeeld aan een defecte wasmachine. Een storing kan veroorzaakt zijn door een elektrische fout, mechanische schade of beschadigde elektrische draden die de metalen behuizing van de elektrische apparatuur raken.
Op het moment dat u de defecte wasmachine aanraakt, stroomt er elektriciteit van fase naar de metalen behuizing, via u, naar aarde. Vanaf de aarde stroomt de elektriciteit dan naar de nul van het elektriciteitsnet. De stroomkring is compleet. Elektriciteit blijft lopen tot de zekering in het elektriciteitsnet gesprongen is. Maar zoals in de vorige situatie bent u wellicht al dood.
Aanraken defecte on-geaarde apparaten is dodelijk
Om elektrische installaties veiliger te maken is de aardgeleider geïntroduceerd. De aardedraad verbindt de metalen behuizing met de aarde.
Als u nu de defecte apparatuur aanraakt, stroomt de elektriciteit naar de aardedraad in plaats van naar u. De reden hiervoor is dat elektriciteit de weg van de minste weerstand neemt. Het pad via u en de aarde biedt meer weerstand dan via de aardedraad. Maar wees u ervan bewust dat er nog steeds een zeer kleine hoeveelheid stroom via een persoon kan lopen. Een stroom die groter is dan 30 mA kan al gevaarlijk zijn.
Houd er rekening mee dat alleen een aardedraad niet voldoende is. Een aardlekbeveiliging is ook nodig in een installatie. Raadpleeg hoofdstuk Aardlekschakelaar of aardlekautomaat voor meer informatie.
Aanraken van een geaard defect apparaat is een stuk veiliger, maar nog steeds gevaarlijk
Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
Functioneel
Altijd actief
De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
Voorkeuren
De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
Statistieken
De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt.De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
Marketing
De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
