Hoofdstuk 17: Veiligheid

Dit hoofdstuk behandelt het veilig uitoefenen van de zendhobby. Als zendamateur werk je met elektriciteit en elektromagnetische velden die energie bevatten. Die energie kan in te grote hoeveelheden schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Zelfbouw is toegestaan zonder keuring, maar dan moet je wel voldoende kennis van veiligheidseisen hebben om jezelf en anderen te beschermen.

1. Basisbegrippen Veiligheid

1.1 Veiligheidsnormen

Moderne apparatuur, verkrijgbaar in Europa sinds 1995, moet voldoen aan veiligheidsnormen. De fabrikant is hiervoor verantwoordelijk en aansprakelijk. Het uitgangspunt is dat apparatuur veilig moet zijn bij normaal gebruik en bij een enkele foutconditie. Een foutconditie is een situatie waarbij een veiligheidsmaatregel door welke oorzaak ook niet goed werkt - bijvoorbeeld een gebroken aarddraad of beschadigde isolatie.

Beschermingsmaatregelen richten zich op:

Principe: Veilig door ontwerp heeft altijd de voorkeur boven andere maatregelen. Als dat niet mogelijk is, wordt eerst naar afscherming gekeken, en pas daarna naar waarschuwingen.

1.2 Dubbele afscherming

Examenstof - Belangrijk principe:

Er moeten altijd minstens twee vormen van afscherming zijn tussen gevaar (zoals dodelijke spanning) en gebruiker. Zoals eerder vermeld, moet het apparaat veilig zijn bij normaal gebruik, maar ook in geval van een enkele foutconditie. Met andere woorden: als een maatregel faalt, beschermt de andere nog.

Voorbeeld: dubbel gesoleerd snoer - als de buitenste isolatie kapot gaat, beschermt de binnenste (basisisolatie) nog steeds tegen de gevaarlijke spanning. Dit betekent niet dat je het zo kunt laten; er is dan wel reden om er iets aan te doen!

2. Het Menselijk Lichaam

2.1 Gevolgen van een elektrische schok

Het menselijk lichaam is een bijzonder organisme dat door middel van biologische, chemische en natuurkundige processen functioneert. Die eigenschappen zijn kwetsbaar. Een elektrische stroom door het lichaam bij aanraking met spanningvoerende delen kan deze processen flink verstoren en tot blijvende of zelfs fatale schade leiden. Afhankelijk van het pad dat de stroom door het lichaam volgt, kan zelfs een relatief kleine stroom van enkele mA binnen seconden al dodelijk zijn. Vooral als de stroom via het hart loopt, is het gevaar groot.

2.2 Weerstand van het lichaam

De lichaamsweerstand varieert en de spanning tussen twee aanraakpunten zegt daarom niet alles. Toch gaan veiligheidsnormen meestal uit van spanning, omdat spanningen goed te meten zijn. Om stroom te meten zou je het meetinstrument in de stroombaan moeten zetten, en als die door het lichaam loopt wordt dat lastig en riskant. De lichaamsweerstand varieert door:

2.3 Veilige spanningen en stromen

Examenstof - Veilig aanraakbare waarden (droge, intacte huid):
Soort Spanning Stroom
Gelijkstroom (DC) < 60 V < 2 mA
Wisselstroom (AC, tot 1 kHz) < 30 Veff (< 42,4 Vmax) < 0,5 mAeff

Aanraakbare geleidende delen mogen nooit deze waarden overschrijden; niet bij normaal bedrijf en niet in geval van een foutconditie in het apparaat.

Bij hogere frequenties: Bij frequenties boven 1 kHz worden iets hogere spanningen toegestaan. Bij frequenties boven 100 kHz (tot 70 Veff) wordt echter het gevaar van onderhuidse opwarming relevant in plaats van elektrische schok.

2.4 Veiligheidsklassen

Examenstof - De drie veiligheidsklassen:
Klasse Bescherming Kenmerk
Klasse I Basisisolatie + veiligheidsaarde Metalen delen verbonden met aarde; bij kortsluiting raakt de gevaarlijke spanning aan aarde, waardoor zekering of aardlekschakelaar afschakelt
Klasse II Dubbele isolatie Geen aardaansluiting nodig; zorgt dat gevaarlijke spanningen niet kunnen worden aangeraakt. Raakt een isolatielaag beschadigd, dan is altijd nog de tweede laag aanwezig. Symbool: vierkant in vierkant
Klasse III (SELV) Veilige laagspanning < 30 Veff AC of < 60 V DC; bijv. batterijgevoed apparaat of extern met laagspanning (13,5 V DC) gevoed, zoals verreweg de meeste moderne zend-ontvangers

SELV = Safety Extra Low Voltage

2.5 Aarding (Klasse I)

Bij Klasse I-apparatuur is aarding essentieel. Het principe is dat als een gevaarlijke spanning per ongeluk aan een aanraakbaar metalen deel komt (door een defect), de stroom via de aarddraad wegloopt in plaats van door jou. Doordat er dan een hoge stroom loopt, schakelt de zekering of aardlekschakelaar het apparaat af. Eisen aan aarding:

Aardingssymbolen:

2.6 Geladen condensatoren

Gevaar - Geladen condensatoren:

Na uitschakelen kunnen condensatoren (vooral elektrolytische condensatoren of "elco's" in voedingen, gebruikt voor afvlakking) nog geruime tijd een gevaarlijke spanning vasthouden! Als je in een werkend apparaat de stekker uit de wandcontactdoos trekt, kan tussen beide poten nog enige tijd gelijkspanning aanwezig zijn door opgeladen condensatoren. Bij onbedoelde aanraking vindt de ontlading dan via jouw lichaam plaats.

3. Netvoeding

3.1 Huisaansluiting

De voorschriften voor de aanleg van een huisinstallatie vallen in Nederland onder NEN 1010. Vanuit het transformatorstation lopen vier kabels naar de verbruikers (drie fasen en een nul). In de meeste huishoudens is alleen de N (Nul) en een van de fasen (L1, L2 of L3) beschikbaar. De huisaansluiting bestaat uit:

Let op: Aanraken van de fasedraad is levensgevaarlijk! Ook de nuldraad kan spanning voeren door spanningsverlies over de kabelweerstand. Bovendien weet je bij een stopcontact niet welke pool de fase is - de stekker kun je in Nederland op twee manieren in de wandcontactdoos steken!

3.2 Kleurcodering draden

Examenstof - Draadkleuren (sinds 1970):
Geleider Kleur (huidig) Kleur (voor 1970)
Fase (L) Bruin Groen
Nul (N) Blauw Rood
Aarde (PE) Geel/groen Wit of grijs
Schakeldraad Zwart -

Bij oudere installaties (voor 1970) kunnen dus andere kleuren voorkomen. Wees hier alert op!

3.3 Beveiligingen in de huisinstallatie

Keten van beveiliging: Er is sprake van een keten waarbij de zwakste schakel (de zekering het dichtst bij de storing) bij een kortsluiting het eerste breekt. Zo wordt de rest van de installatie beschermd.

3.4 Aarding in de shack

Om alle apparaten in de shack op dezelfde potentiaal te brengen:

HF-aarde vs. veiligheidsaarde:

Veiligheidsaarde is niet hetzelfde als HF-aarde. Bij de netfrequentie van 50 Hz speelt zelfinductie nauwelijks een rol. Bij HF wel! Een rechte draad van 1 meter heeft een zelfinductie van ongeveer 0,12 uH. Een 10 meter lange aarddraad heeft dan een zelfinductie van ongeveer 1,2 uH. Bij 10 MHz betekent dit al ~75 Ω reactantie - net iets meer dan de impedantie van een dipool voor die frequentie. De aarddraad wordt dan eerder een sperfilter dan een afvoer voor stoorsignalen.

HF-aarde is alleen nodig als HF-velden problemen veroorzaken op de aarding in de shack. Bij de meeste amateurs is dit niet aan de orde.

3.5 Zekeringen

Examenstof - Soorten zekeringen:
Type Aanduiding Toepassing
Traag (T) bijv. 6,3AT Apparaten met hoge inschakelstroom (voorkomt onnodig doorsmelten bij inschakelen). De vertraging voorkomt dat de zekering smelt bij de kortstondige piekstroom tijdens het inschakelen.
Snel (F) bijv. 2AF Gevoelige elektronica die snel beschermd moet worden

De smeltzekering werkt op het principe van verhitting van een dunne metalen draad door stroomdoorvoer, waarbij de draad na verloop van tijd smelt en zo het circuit onderbreekt. De smeltdraad zit in een cilindrische huls van isolerend materiaal (glas of keramiek).

Na doorsmelten van een zekering:

4. Hoge Spanning

Bij hoge spanningen (bijv. buizenversterkers met honderden volts tot kilovolts) is het gevaar nog groter dan bij netspanning. De netspanning wordt vaak omhooggetransformeerd naar vele honderden volts of zelfs kilovolts die na gelijkrichting en afvlakking worden gebruikt om versterkerbuizen van spanning te voorzien.

4.1 Gevaren

4.2 Veiligheidsmaatregelen

5. Bliksemontlading

5.1 Gevaar

Jaarlijks ~100.000 blikseminslagen in Nederland. Bliksem is een elektrische ontlading die ontstaat als gevolg van opbouw van statische elektriciteit in hogere luchtlagen. Warme en vochtige lucht stijgt snel op door opwarming aan het aardoppervlak. Hierdoor koelt deze af en vindt water- en ijsvorming plaats, waarbij statische elektriciteit opbouwt. Uiteindelijk vindt de opgebouwde potentiaal een pad naar aarde - eerst via een kleine stroom door geioniseerde lucht, dan stapsgewijs maar razendsnel groter:

Let op: Bliksem heeft een voorkeur voor hoge, spitse, metalen objecten met aardverbinding. Antenne-installaties voldoen hier precies aan!

5.2 Bescherming

Examenstof - Vuistregel bij onweer:

Koppel antennepluggen los van transceivers en ontvangers, en trek netstekkers uit het stopcontact!

6. Werken op Hoogte

(Geen exameneis, wel aanbevolen kennis)

Antennewerk betekent vaak werken op hoogte. Jaarlijks zijn er in Nederland zo'n 2000 gevallen met dodelijke afloop door hoogte-ongelukken (dat is 3,5 keer meer dan verkeersslachtoffers!). En als je een val overleeft, kunnen de gevolgen langdurig of zelfs permanent zijn. Het gaat om een door velen onderschat risico. Belangrijke veiligheidsregels:

7. Samenvatting

Kernpunten voor het examen: