Wat is elektrische aarde?
Met aarde wordt letterlijk het elektrische potentiaal van onze planeet bedoeld. Aarde heeft per definitie een elektrisch potentiaal van 0 V. Een spanning van 230 V betekent dus dat er 230 V spanningsverschil met het elektrische potentiaal van de aarde bestaat.
Het elektrische potentiaal van onze planeet is 0 volt.
In elektrische installaties in woonhuizen moet om veiligheidsredenen aarde aanwezig zijn. Aarde wordt vanuit een aardpen naar de meterkast geleverd. Vanuit de meterkast worden aardedraden in het huis verdeeld, zodat aarde in elke ruimte met elektriciteit beschikbaar is. Deze aardedraad is in Nederland sinds 1970 doorgaans groen-geel geïsoleerd. Daarvoor was hij grijs of wit.
De aardedraad wordt gebruikt voor het aarden van apparaten met metalen behuizing (bijvoorbeeld koelkast, magnetron en wasmachine). Andere metalen voorwerpen (denk aan badkuip, doucheput, wastafelkraan en radiator in de badkamer enzovoort) worden met een blanke aardedraad geaard.
Nut en werking van aarde
De installatie van aarde dient vooral ter bescherming van de mens voor een elektrische schok, elektrocutie of brand. Dit werkt als volgt:
Als de elektrische installatie in je huis defect is kan stroom naar aarde vloeien of lekken. Men spreekt in dat geval van een lekstroom of foutstroom. Een lekstroom wordt door de aardlekschakelaar in je meterkast gedetecteerd en de stroomtoevoer uitgeschakeld. De aardlekschakelaar achterhaalt de lekstroom door het verschil te meten tussen de stromen, die over de fase– en de nuldraad vloeien, of met andere woorden het verschil tussen de stroom die erin gaat en de stroom die eruit gaat. Als er een verschil is moet ergens in de installatie een ‘lek’ zijn, en stroom naar aarde afvloeien. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren omdat een mens in aanraking met een fasedraad is gekomen of omdat een geaard huishoudelijk apparaat defekt is. Het automatische uitschakelen van de stroom kan mensen voor serieus letsel beschermen en zelfs levens redden.
Dit werkt natuurlijk alleen maar, als de groep waar het ‘lek’ optreedt met een aardlekschakelaar beveiligd is. Als er geen aardlekschakelaar is, is het mogelijk dat de zekering een te hoge stroom meet, want als fase via een mens aan aarde verbonden is, kan dit onder bepaalde omstandigheden (bijvoorbeeld natte huid in de douche) bijna een kortsluiting zijn, en daarom de stroom uitschakelen. De zekering zal langzamer reageren dan de tegenwoordig verplichte aardlekschakelaars en de kans op letsels of brand is een stuk hoger.
Aarden in je huis
In principe zijn huishoudelijke apparaten via hun aansluitkabel geaard. Dat vereist wel dat zij aan een geaard stopcontact aangesloten zijn. In oudere woningen is het mogelijk dat alleen de stopcontacten in de keuken en badkamer geaard zijn. Verlengsnoeren of stekkerdozen zijn niet altijd geaard. Als je je strijkijzer of wasmachine aan een dergelijke stopcontact of verlengsnoer aansluit zijn zij dus niet geaard.
In nieuwe woningen of als je in een bestaand huis nieuwe stopcontacten plaatst, mogen alleen nog maar geaarde stopcontacten geïnstalleerd worden.
In een huishouden is het verstandig om alle metalen voorwerpen in een vochtige ruimte te aarden (bijvoorbeeld badkuip, doucheput, wastafelkraan en radiator in de badkamer enzovoort). Hiermee voorkomt men dat spanningsverschillen tussen de metalen voorwerpen ontstaan en jij onder stroom komt te staan, als jij ze tegelijkertijd aanraakt. Dingen die niet van metaal gemaakt zijn, hoef je niet aan de aardedraad aan te sluiten, omdat deze geen stroom geleiden.
Voorbeelden
De metalen mantel van je wasmachine is geaard mits de wasmachine aan een geaard stopcontact aangesloten is. Als in het apparaat door een defekt de nul- of fasedraad in aanraking komt met de metalen mantel vloeit er stroom via de mantel naar aarde. Dit wordt gedetecteerd door de aardlekschakelaar in je meterkast en de stroomtoevoer wordt onderbroken.
Als de wasmachine niet aan een geaard stopcontact aangesloten is en daardoor de metalen mantel niet geaard is, kan in het geval dat de nul- of fasedraad in aanraking komt met de mantel de stroom niet via aarde afvloeien. Als gevolg meet de aardlekschakelaar in je meterkast geen verschil in de stromen over de nul- en fasedraad. Als jij in dit geval de wasmachine aanraakt wordt de stroom via jou afgeleid wat tot het afschakelen van de stroom door de aardlekschakelaar in je meterkast leidt. Het uitschakelen gebeurt binnen milliseconden en je voelt niets van van de stroom.
Als je cv-installatie defect is, zou het kunnen gebeuren dat je cv-leidingen onder spanning komen te staan, en daardoor mogelijk ook de handdoekradiator in je badkamer. Als de radiator geaard is, gaat de aardlekschakelaar meteen op deze fout reageren, door de stroom uit te schakelen. Als de radiator niet geaard is gaat de stroomtoevoer waarschijnlijk pas onderbroken worden als een mens de radiator aanraakt.
Het volgende voorbeeld heeft niets met je huishouden te maken, maar is misschien een leuk weetje:
Niet geaarde metalen voorwerpen kunnen onder de juiste omstandigheden hoge elektrische spanningen opbouwen. Je kent vastwel het verschijnsel dat je na een langere autorit een shock krijgt als je de carrosserie aanraakt. De spanningsopbouw vindt plaats omdat door wrijving tijdens het rijden elektrische lading verplaatst wordt en een elektrische spanning tussen de metalen autocarrosserie en de aarde ontstaat. Hier kan 10 000 volt spanningsverschil of meer ontstaan. Deze spanning ontlaadt zich als je tegelijkertijd de carrosserie aanraakt en je voet op de grond zet. Gelukkig is de stroom heel klein en deze schokken zijn niet gevaarlijk, wel pijnlijk.