5.1 elektrische energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo b
• Leerjaar 4

2.4 schakelingen en veiligheid

Elektriciteit in huis is goed beveiligd met veiligheden en een aardlek in de meterkast

De aardlek-schakelaar

De aardlek-schakelaar reageert als er stroom 'weglekt' via een andere weg dan de draden, b.v. via je lichaam.

De schakelaar reageert bij een

I_lek > 30mA (0,030A) en schakelt

de groep uit.

installatie automaat: o.a. zekeringen en aardlek om schokken of brand te voorkomen.

Kortsluiting

Als een snoer beschadigd is, kunnen de draden elkaar raken. Dan gaat de stroom niet door het apparaat maar meteen terug. Dan volgt er overbelasting in de meterkast. Dit noem je kortsluiting.

Veel apparaten hebben een dubbele isolatie om ze hier tegen te beschermen. Ook beschermd de aardlek hier tegen.

3.4 Veilige stroomkring

Stroom komt via de meterkast het huis binnen. Via de hoofdzekering wordt gecontroleerd of dit de goede spanning heeft. Daarna door de elektriciteitsmeter (meet verbruik) naar de aardlek die controleerd of er evenveel energie terugkomt als er weggaat. Hierna wordt de stroom verdeeld over de groepen. Elke groep heeft een eigen zekering.

Huisinstallatie

• De elektriciteitsdraden in huis vormen een parallel netwerk.
  
• De hoofdkabel is opgesplitst in groepen.

• U = U_G1 = U_G2 = U_G3 = U_G4 = enz = ... = 230V

• Elke groep heeft eigen groepschakelaar
• Elke installatie heeft een aard-lek schakelaar
  
• Groepen moet spanningloos zijn om reparaties uit te voeren.
• De hoofdzekering (25A of 35A) en kWh-meter zijn verzegeld.
  

^{Groter vermogen = Groter stroomsterkte (1)}

Voor parallel geschakelde apparaten geldt:

• 
  

Voor het totaal opgenomen vermogen P_totaal geldt:

• 
  

Gegeven: P₁ = 15W/0,06A, P₂ = 40W/0,17A en P₃ = 75W/0,32A

Gevraagd: P_totaal

Oplossing: P_tot = P₁ + P₂ + P₃ = 15 + 40 + 75 = 130W

I​total​​=I​1​​+I​2​​+I​3​​+I​4​​+...

P​totaal​​=P​1​​+P​2​​+P​3​​+...

Groter vermogen = Groter stroomsterkte (1)

P_totaal =       P1       +    P2     +     P3

             =      U ^. I₁   +  U ^.I₂   +  U ^. I₃

             =     230 ^.I₁  + 230 ^.I₂ + 230 ^.I₃

             = 230    (I₁  +         I₂ +         I₃)

             = 230 ^.(0,065 +     0,173  +     0,326)
             = 230 ^. 0,55 = 126,5 W

Fasedraaden nuldraad

Bruin - fase - 230V

Blauw - nul - 0V

Groen/Geel - aarde - 0V

Zwart - schakeldraad - alleen als deze 'aan' staat.

De aarde draad is met een pen in de grond verbonden.

De nul draad is ook met een pen in de aarde verbonden.

Overbelasting

Per groep is de maximaal stroomsterkte I_max = 16A.

Teveel apparaten = overbelasting

Teveel stroom = brandgevaar

Blijft per groep P_totaal < 3,7 kW dan is geen gevaar.

Overbelasting??

Kortsluiting:

Ontstaat als de weerstand in de stroomkring is heel laag.

I_totaal >> 16A

Dat gebeurd als:

1. fase en nul elkaar raken
2. fase en aarde elkaar raken
3. nul en aarde elkaar raken als een apparaat is aan is.
   

Waarom krijgen wasmachines vaak een 'eigen groep'?

1. Hogere spanning
2. Hoge stroom
3. Werkt met water
4. Grotere kans op kortsluiting

Waarom heeft een broodrooster niet een 'eigen groep'?

1. Het heeft een klein vermogen
2. Het heeft een lage spanning

Wat doet een aardlek schakelaar

1. stroom weg lekken
2. uit gaan als er stroom weg lekt
3. aan schakelen als er stroom gevraagd wordt

Er gaat een stroom van 15 A het huis in en er komt een stroom terug van 14,8 A
Slaat de aardlek uit?

Tip

De aardlekschakelaar slaat uit bij een verschil van 30 mA.

1. Ja
2. Nee

Hiernaast zie je een aardlekschakelaar. Wat is de functie van een aardlekschakelaar?

1. Aardlek schakelt bij overbelasting uit
2. Als er stroom weglekt naar aarde schakelt de aardlek uit
3. Aardlek is er om de elektrische installatie in of uit te schakelen
4. Aardlek meet het vermogen in de elektrische installatie

Wat doet de randaarde als een apparaat onder stroom komt te staan?

1. de randaarde zorgt ervoor dat de aardlekschakelaar uit gaat
2. de randaarde laat een zekering kapot gaan
3. de randaarde voert de stroom snel weg naar de aarde
4. de randaarde voert de stroom naar de rand van het apparaat

Dit symbool betekent:

1. Randaarde
2. Blokkentoren
3. Zekering
4. Dubbele isolatie

Is koper een geleider of een isolator?

1. Geleider
2. Isolator

Je ziet zout water

1. Zout is een geleider
2. water is een geleider
3. opgelost zout is een geleider
4. water is een geleider door het zout

randaarde