Het Belang van een Goede Aarde
- Voorbeelden, feiten en bedrieglijke verzinsels over het belang van een goede aarde voor de radio amateur.
Over aarding hoor ik van collega’s en lees ik op Internet de meest wonderlijke verhalen. En je hoort van problemen waar mensen mee worstelen. En al moet ik als herbeginnend radio amateur veel met vallen en opstaan leren. Van dit onderwerp heb ik verstand. Op jonge leeftijd ben ik opgeleid in de wereld van elektrotechniek.
Aarding is niet altijd cruciaal
Veel radio amateurs starten vandaag met 27MC bakkies of gekochte zend-ontvanger apparatuur voor de VHF (2 meter) - en UHF (70 cm) band.
Met die apparatuur en op die golflengte kun je meestal redelijk uit de voeten zonder aardaansluiting. Het geheim hierbij is een antenne die volledig is afgestemd op de golflengte die wordt gebruikt.
Maar als je op de HF banden aan de slag wilt dan kun je niet zonder een goede aarde. De verklaring hiervoor is eenvoudig. De antenne is altijd te kort in relatie tot de gebruikte golflengte. Een goede aarde heeft dan als functie om dat tekort te compenseren.
De vraag is dan: Wat is een goede aarde en hoe gebruik je die in je amateur kamer, je shack?
Twee heel verschillende aspecten zijn van belang
Een effectief aardingssysteem behandelt twee verschillende aspecten. Vaak zijn het ook verschillende systemen en dat heeft een reden.
- Elektrische veiligheid
- Ruis en andere stoorsignalen (RFI)
1. De aarde van het elektriciteitsnet
De elektrische aarde van ons lichtnet is in moderne huizen met elk stopcontact verbonden. In oudere huizen (20 jaar en meer terug) zie je die aardaansluiting op het stopcontact alleen in de keuken en in vochtige ruimtes zoals de schuur of garage.
Deze aarde is in moderne apparatuur met het chassis van die apparaten verbonden. Het doel is dat gebruikers van die apparaten beschermd worden.
Door een onverhoopte kortsluiting tussen de voedingsdraad en het chassis zouden die gebruikers aan gevaarlijke spanningen kunnen worden blootgesteld. Door de aarding van het chassis wordt die gevaarlijke spanning nu afgeleid en de gebruiker beschermd.
Eerste bedrieglijke verzinsel
Die aarde van ons elektriciteitsnet kun je ook voor RFI onderdrukking gebruiken. Dit is een hardnekkig geloof maar niet juist.
Waarom niet?
Ten eerste is die aarde sinds de intrede van de aardlekschakelaar van zeer matige kwaliteit. In Nederland voldoet elk stukje buis dat in de grond steekt, en bij een referentiemeting minder dan 100 ohm aangeeft, aan de officiële eisen. In België is ligt die eis op 30 ohm.
Waarom die lage norm in Nederland?
Het belang van een goede aarde in het elektriciteitsnet is sterk verminderd sinds de introductie van de aardlekschakelaar.
Een aardlekschakelaar meet namelijk het verschil tussen de stroom in de voedingsdraad en de stroom in de nuldraad. Hij schakelt de stroom uit als hij een verschil ziet, want dan ‘lekt’ er ergens stroom weg.
Daarmee is een tweede bescherming van gebruikers geïntroduceerd en is het belang van een goede aarde minder spannend geworden.
Waarom is de netaarde niet geschikt voor RFI onderdrukking?
De netaarde is niet geschikt voor het onderdrukken van stoorsignalen omdat deze aarde met haar relatief hoge weerstand naar het echte aardeniveau zelf vol stoorsignalen zit. Stoorsignalen afkomstig van computers, magnetrons, WIFi instalaties, TP linken en zonnepaneel installaties.
De draden van ons elektriciteitsnet inclusief de aarddraad werken als ontvangstantennes voor die stoorsignalen. En bij een weerstand naar aarde van 100 ohm kan er zomaar een signaal van enkele honderden microvolts op die aarddraad blijven staan.
Deze stoorsignalen kunnen dan eenvoudig een zwak antennesignaal wegdrukken.
2. Ruis en andere stoorsignalen (RFI)
Enkele van de problematische tekenen en symptomen van slechte Radio Frequentie-aarding (RF-aarding) die de kwaliteit van je radio signalen verminderen:
- Microfoonbeten (vervelende RF-schok!) als je metaaldelen van je apparatuur aanraakt.
- Vervorming in je signaal
- Kriebels die je voelt bij het aanraken van onderdelen van je apparatuur
- Gekke SWR meterstanden
- Computers en beeldschermen die vreemd gedrag vertonen.
- Inactieve paneelmeters die autonoom bewegen
- Huishoudelijke apparaten die vreemd gedrag vertonen (bij zenden)
Bovenstaande voorbeelden zijn aanwijzingen voor de aanwezigheid van RF-spanningen in de directe omgeving van je zendinstallatie. En deze tekenen kunnen bijna voor honderd procent worden toegeschreven aan een slechte RF-aarding.
Zoals ik hiervoor al opmerkte, bij een aard-impedantie van tegen de honderd ohm kunnen er forse spanningen op die aarde blijven staan. Geen gevaarlijke spanningen maar wel storingen veroorzakende spanningen.
Het belang van een goede aarde voor luister amateurs
Ook als je geen zendinstallatie bezit of vooral radiobanden wilt beluisteren is goede aarde van belang.
Twee redenen hiervoor:
- Een goede aarde dient onoverkomelijke tekortkomingen aan je antenne installatie te compenseren. Zoals gezegd, op de UHF en VHF banden speelt dat niet zo omdat je bij die golflengtes bijna altijd probleemloos een antenne kunt inrichten die wel zonder hulpmiddelen is afgestemd op de golflengte van je signaal.
- De aarde dient als afleider van RFI stoorsignalen zodat die stoorsignalen de ontvangst van de radiosignalen die je wilt ontvangen zo min mogelijk in de weg zitten.
Het belang van een goede aarde, wat is dan goede aarde?
Ook over wat een goede aarde is bestaan veel misverstanden en hoor en lees ik veel sprookjes en andere misverstanden.
Zo heeft een bekende Nederlandse zendamateur het over een aardweerstand van 0,1 ohm voor zijn shack. Hoe hij dat meet weet ik niet maar zo’n lage waarde is een utopie die zelfs voor professionele zendmasten meestal niet wordt gerealiseerd.
Waarom niet?
Eenvoudig. Bij ons huis heb ik een aarde laten slaan die minder dan 5 ohm weerstand mocht opleveren. Om die waarde te realiseren heeft de installateur aardpennen de grond in moeten trillen tot 26 meter diepte. De foto laat zien hoe hij toen op 4,72 ohm was uitgekomen.
Hij had kort hiervoor in de buurt voor een nieuwe GSM mast een aarde moeten slaan en had op basis van die ervaring ingeschat dat hij tot 30 meter zou moeten gaan. Dus dat viel mee.
Is 5 ohm laag genoeg?
Daar kun je over discussiëren. Natuurlijk zou een overgangsweerstand van 0,1 ohm ideaal zijn maar daarvoor zou je misschien wel naar 100 meter diepte moeten gaan.
En de koperen ader die met de pennen mee naar beneden ging is bij ons 8 mm dik. Dat is ruwweg 50 mm2 draadoppervlakte.
In veel aanbiedingen voor aardleidingen zie je 6mm2 draaddikte staan. Dat is dus ongeveer 2,8 mm dikke draad. Voor een goede aardleiding is dat wat aan de magere kant.
Als je naar honderd meter diepte wil gaat die koperader ook een woordje meespreken in de totale weerstandopbouw. Misschien moet die dan 10 of 12 mm dik (120 mm2 worden. Bij 12 mmm is die draad daarom al 2 keer zo duur als die van 8 mm.
Kortom, goed is een afweging tussen kosten en baten maar over het algemeen kun je zeggen dat minder dan 10 ohm de na te streven waarde is.Voor een paar honderd euro ben je dan klaar.
Doe het zelf aardleidingen
Zoals ik in ‘Hoe het begon’ al beschreef gebruikten wij vroeger (60 jaar terug) de waterleiding als aardaansluiting en dat werkte perfect.
Helaas kun je dat in de meeste gevallen nu niet meer doen. Ons leidingwater stroomt nu goeddeels door kunststof leidingen. Vroeger waren dat loden leidingen (dat had ook nadelen zoals we nu weten).
Aardpennen van de bouwmarkt
Ik lees dat sommige collega’s bij de bouwmarkt wat aardpennen kopen en die dan met een drilhamer of een klopboor machine de grond in trillen. Als je daarmee vijf meter diep komt ben je spekkoper.
Bij ons zaten we op de diepte van 5 meter op een overgangsweerstand van 40 ohm. Dat is beter dan wat in Nederland het elektriciteitsnet biedt maar een lagere waarde zal je meer voordelen opleveren.
Ik zag collega’s vervolgens hun aarddraad aan de top van stalen aardpennen aansluiten. Dat betekent dat de stalen aardpen dus als aardleiding dienst doet. Dat levert nog meer extra weerstand op.
Beter is dat je koperen aardpennen gebruikt maar dat is duurder, of je monteert een zware koperen aarddraad (minimaal 5 mm dik) aan de punt van de eerste stalen pen die de grond in gaat.
Koperen buis
Andere collega’s zag ik een koperen buis gebruiken. Ze sluiten daar een waterslang op aan en laten het water de grond onder de buis wegspoelen zodat je hem de grond in kunt drukken.
Zie onderstaande fotomontage voor hoe je dat aanpakt en klik op foto voor het bekijken van een grotere afbeelding.
Met wat geluk, geen stenen of dikke klei op je pad, kom je dan een meter of 3 en een weerstand van 40-80 ohm.
Het voordeel van beide doe het zelf aardingsmethoden
Het belang van een goede aarde wordt met deze doe het zelf methoden slechts deels gediend. Maar toch is er een voordeel!
Met deze aarde heb je wel een schone aarde in huis. Een aarde die niet is vervuild door stoorsignalen die onherroepelijk in huis optreden en zich daarom ook op de netaarde ophouden.
Met je eigen aardpunt ben je daar vanaf.
Let nu wel op!
De aardleiding, de draad die vanuit je shack, vanaf je zender/ontvanger naar je aardelektrode loopt mag niet te dun zijn en niet te lang zijn.
Hoe langer de verbinding moet zijn des te dikker moet je aarddraad zijn.
Voor je beeldvorming. De aardleiding tussen het aardpunt en mijn hobbykamer is 10 meter lang. De kabel die hier ligt is 8mm dik gevlochten koper en die stopt onder mijn raam.
De laatste meters, de draad die door het kozijn naar binnen gaat, dat is die dikke zwarte draad op de foto, is 3 mm dik gevlochten koperdraad.
Is je draad te dun dan levert deze draad op zichzelf ook al weer weerstand op. En, ook deze draad fungeert weer als antenne voor stoorsignalen.
Het goede nieuws is dat die signalen de weg van de minste weerstand kiezen. Hoe beter je aarde is des te minder je hiervan last zult hebben.
-
Koos Overbeeke
Lees ook: De verschillende fouten die met aarding in de shack worden gemaakt.
Reactie van Site volgers
Bas
Hallo Koos ik heb zelf een aarde geslagen en die is van 2 koperen buizen. ( 4 meter diepte) Die aarde zal inderdaad geen 5 ohm zijn. Gebruik deze aarde voor mijn endfed antenne. Heb deze aarde nog niet naar mijn shack gelegd. Ik weet niet of alles beter werkt als ik een lagere aardingsweerstand heb?
..Koos
Hallo Bas, je hebt gelijk, dat is lang niet zeker. Mijn recente ervaringen vertellen me dat radialen onder je antenne zeker zo belangrijk, of nog belangrijker zijn dan een laagohmige aarde. Verder is het vooral uitproberen in de praktijk. Zoals in dit voorbeeld van de LPAM antenne.
Bastiaan
Dag Koos,
Is het nu zo dat als je deze doehetzelf aardleiding gebruikt, je dan geen netaarde dient te gebruiken voor je ontvangstapparatuur. Als je dat namelijk doet dan komt deze samen met de doehetzelf aarde aan het chassis van de ontvanger te liggen. Dan introduceer je alsnog eventuele storing
..Koos
Dat is helemaal correct Bastiaan.
Ook al is die netaarde bij jullie in België van betere kwaliteit dan in Nederland, toch bevat die veel stoorsignalen.
Bovendien is die netaarde voornamelijk bedoeld als beveiliging. Niet om als tegenpool voor Antennes te dienen.
Die laatste functie wel willen gebruiken kan zelfs gevaarlijk zijn voor je - transistor / IC - apparatuur. Op die netaarde kunnen spanningen voorkomen die je apparatuur beschadigen.
Terug van het belang van een goede aarde naar De radio amateur antenne’s en aarde
