Stuur- en vermogenschakelingen

• Elektriciteit
• Secundair onderwijs

Stuur- en vermogenschakelingen

Wanneer jullie hier straks buiten wandelen:

• ken je het verschillende tussen een schakelaar en een drukknop;
• kan je het verschil uitleggen tussen een stuurkring en een vermogenkring;
• kan je de werking van een relais of een contactor beschrijven;
• pas je de klemnummering correct toe bij het interpreteren en tekenen van elektrische schema's;
• kan je volgende elektrische schema's lezen en interpreteren:  
•                                          een start-stop-schakeling met start of stop als voorrang
•                                          een volgordeschakeling

LESDOELEN

"Stel je voor: je bent 's nachts alleen thuis. Plots hoor je een piep... Het alarm gaat af. Wat denk je dat er net gebeurde in de schakeling van dat alarm?"

Magneet

Reedrelais

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

Schakelaars en drukknoppen

Uit de huishoudelijke installaties kennen we de schakelaar om lichtpunten in een kamer te bedienen. Die schakelaars zijn éénpolig, tweepolig of hebben wisselcontacten.

Ze hebben 2 standen - AAN/UIT of OP/AF.

We noemen dit bistabiele schakelaars.

     Enkelpolig

      Tweepolig

  Wisselcontact

Schakelaars en drukknoppen

Het wordt ingewikkelder wanneer we in een trapzaal (van een appartement) met meerdere verdiepingen, het licht willen aanschakelen. Hiervoor gebruiken we een drukknop die met een trappenhuisautomaat de lampen aanschakelt.

De drukknop is een schakelaar die uitgerust is met een veer die de knop steeds terug in de rustpositie drukt.

We spreken dan van een monostabiele schakelaar.

Drukschakelaar met automatische terugkeer

Schakelaars en drukknoppen

Met de drukknop geven we een impuls aan de trappenhuisautomaat. Een inwendig mechanisch of elektronisch systeem schakelt het licht aan. Na een instelbare tijd zal het licht automatisch uitschakelen. De nieuwere trappenhuisautomaten zullen zelfs het einde van de lichttijd aankondigen door het knipperen van het licht.

Trappenhuisautomaat

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

Stuurkring- en vermogenkring

De schakeling met de trappenhuisautomaat lijkt op wat we "automatiseren" noemen. Dit betekent: een systeem zo maken dat ze vanzelf werkt, zonder of met zo weinig mogelijk hulp van mensen. Een relaisschakeling biedt hiervoor een oplossing.  De schakeling kunnen we indelen in een:

• stuurkring: dit is het deel waarmee je de schakeling bedient (zoals op een knop drukken)
• vermogenkring: dit is het deel dat de stroom levert om iets te laten werken (zoals een lamp doen branden)

stuurkring

vermogenkring

bediening met drukknop. Veilige, lage spanning (bv. 24 V AC of DC)

uitvoering van het bevel.

Netspanning (eenfasig 230 V of driefasig 400 V.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

De elektromagnetische schakelaar (relais)

Deze schakeling bestaat uit twee delen:

• een stuurkring (bovenaan, met S1 en de elektromagneet);
• en een vermogenkring (onderaan, met S2 en de lamp)

Stap voor stap...

    1.  je drukt op de drukknop S1 (in de stuurkring);

    2. er loopt een stroom naar de elektromagneet, die in de kern

        een magneetveld maakt.

Stuurkring

Vermogenkring

Stap voor stap...

  3. door dat magneetveld wordt een contact (schakelaar)

       aangetrokken;

  4. dat contact sluit de kring S2, de vermogenkring wordt    

      ingeschakeld;

  5. de lamp brandt zolang het contact gesloten blijft

Wanneer de stroom naar de elektromagneet stopt (bijvoorbeeld na een timer of als je S1 loslaat), valt het contact terug open, en gaat de lamp uit.

De elektromagnetische schakelaar (relais)

In dit voorbeeld heeft het relais slechts 1 NO-contact.

In de praktijk kan dit natuurlijk meer zijn.

Bijvoorbeeld zoals in volgende figuren.

Daar zien we:

          1 NO-contact                                                              2 NO-contacten
          1 NC-contact                                                              2 NC-contacten

De elektromagnetische schakelaar (relais)

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

De contactor

Het relais en de contactor lijken, op gebied van werking, sterk op elkaar. Maar toch zijn er belangrijke verschillen, vooral in toepassing en vermogen.

Contactor

• Wordt gebruikt voor grote elektrische stromen (bijvoorbeeld: een motor van 230V of 400V).
• Speciaal ontworpen om zware belastingen te schakelen.
• Heeft vaak hulpcontacten (voor besturing) én hoofdstroomcontacten (voor kracht).
• Groter en steviger gebouwd.
• Kan hogere spanningen en stromen aan.

👉 Voorbeeld: je gebruikt een contactor om een zware motor in een machine aan of uit te schakelen.

Relais

• Wordt gebruikt voor kleine elektrische stromen (bijvoorbeeld: een lamp, een signaal).
• Meestal voor besturingssystemen of lage vermogens.
• Heeft meestal 1 tot 3 contacten.
• Compact van formaat.
• Kan meerdere soorten contacten hebben: NO, NC of wisselcontact.

👉 Voorbeeld: je gebruikt een relais om een LED te laten branden als een sensor iets detecteert.

Hoofdcontacten

Hulpcontacten

De elektromagnetische schakelaars

                   Relais/Contactor

Voorbeelden van klein vermogen relais

Contactors

Insteekrelais

Printrelais

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

Speciale elektromagnetische schakelaars

                             Tijdrelais

Een tijdrelais is een speciaal soort relais dat iets met vertraging aan- of uitschakelt. Het werkt net zoals een gewoon relais, maar er zit een ingebouwde timer in.

Hoe werkt het?

• Je stelt op het tijdrelais een tijd in (bijvoorbeeld 5 seconden).

• Als de spoel spanning krijgt, wacht het relais die 5 seconden en schakelt dan pas.

• Of omgekeerd: het relais schakelt meteen in, maar verbreekt pas na 5 seconden de stroom.

Speciale elektromagnetische schakelaars

                             Tijdrelais

Twee soorten werking:

               Aanschakelvertraging (on-delay)

                                 ➤ De stroomkring schakelt pas na een tijdje in.

               Uitschakelvertraging (off-delay)

                                 ➤ De stroomkring schakelt onmiddellijk in, maar gaat pas later uit.

Voorbeeld uit de praktijk:

• Een ventilator in een badkamer die pas een tijdje na het licht uitschakelt, werkt met een tijdrelais met uitschakelvertraging.
• Een machine die pas begint te draaien enkele seconden na het indrukken van een knop, gebruikt een tijdrelais met aanschakelvertraging.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

De stuur- en vermogenkring

We weten dat de stroom via een drukknop naar het relais gaat.

Maar het relais mag alleen inschakelen als er aan bepaalde voorwaarden is voldaan.

Die voorwaarden worden in het stroomkringschema voorgesteld met meerdere drukknoppen.

Afhankelijk van wat je wilt, worden die drukknoppen:

• in serie gezet (alle moeten ingedrukt zijn);
  
• in parallel gezet (één van de knoppen moet ingedrukt zijn);
  
• of in een combinatie van beide.

Hiervoor gebruiken we NO (normaal open) en NC (normaal gesloten) contacten.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

De stuurkring

De kring werkt meestal op een lage spanning (12 V, 24 V, 230V). In dit voorbeeld betreft het een gelijkspanningsbron U die tussen de draden + en - is aangesloten.

Stel dat we contacten van drukknop S1 en S2 indrukken. 

Enkel als we drukknop 1 én 2 samen indrukken zal er een stroom kunnen vloeien naar het relais. 

Aan de voorwaarde ÉN S1 ÉN S2 moet voldaan zijn, om het relais (K1) te laten aantrekken (bekrachtigen).

Stuurkring

De stuurkring

Enkele opmerkingen:

• alle drukknoppen (en schakelaars) schakelen van links (ruststand) naar rechts (werkstand);
• alle drukknoppen (en schakelaars) worden in rust getekend.

• De elementen worden zoveel mogelijk op 1 lijn getekend, onder of naast mekaar. Er worden geen schuine lijnen gebruikt.

Stuurkring

De stuurkring

Enkele opmerkingen:

• Stop-drukknoppen worden eerst geplaatst, dan komen de startdrukknoppen;
• Stop-drukknoppen zullen altijd met een NC-contact uitgerust zijn

De stuurkring

Wanneer we drukknop S4 indrukken, en de stopdrukknop niet wordt  ingedrukt, zal relais K2 bekrachtigd worden. Waardoor het NO hulpcontact van K2 sluit en de lamp H2 zal branden.

Maar, laten we drukknop S4 terug los, zal de lamp H2 doven!

Om ervoor te zorgen dat de lamp H2 blijft branden nadat we drukknop S4 hebben losgelaten, moeten we een overnamecontact voorzien over de drukknop.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

De vermogenkring

Vermogenkring

De vermogenkring is het deel van een elektrische schakeling dat het echte werk doet:

• hier loopt de grote stroom die nodig is om machines, lampen, motoren of toestellen te laten werken.

De vermogenkring

Vermogenkring

Wat zit er in de vermogenkring?

• De voeding: bijvoorbeeld 230V of 400V wisselspanning;
• Contacten van relais en contactoren: om de stroom aan of uit te zetten;
• De verbruiker: zoals een motor, lamp of verwarmingselement;
• Beveiliging: zekeringen of automatische schakelaars, voor veiligheid.

Wat doet de vermogenkring?

Als de besturingskring (stuurkring) een signaal geeft,

• sluit de contactor of het relais een "schakelaar" in de vermogenkring,
• de stroom gaat naar het toestel,
• en dat toestel werkt dan pas.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

Klemnummering

De hoofdcontacten bij contactoren merk je met 1 cijfer. Elk contact begint met een oneven cijfer, gevolgd door een even cijfer. De oneven cijfers worden steeds verbonden met het net, de even cijfers met de verbruiker.

Oneven cijfers aan het net

Even cijfers aan de kant van de verbruiker

Klemnummering

De hulpcontacten van een contactoren of relais merk je met 2 cijfers. 

Het FUNCTIECIJFER geeft de functie van het contact aan. Je schrijft dit op de plaats van de eenheden

Het VOLGORDECIJFER geeft het nummer van het hulpcontact aan. Je schrijft dit op de plaats van de tientallen.

Inhoud

1. Schakelaars en drukknoppen

2. Stuurkring- en vermogenkring

3. De elektromagnetische schakelaar (relais)

4. De contactor

5. Speciale elektromagnetische schakelaars: tijdrelais

6. De stuur- en vermogenkring

7. De stuurkring

8. De vermogenkring

9. Klemnummering

10. Schema's: 

• Start/stop met voorrang voor START of STOP
• Volgordeschakeling

Start

Stop

START/STOP met voorrang voor START

Start

Stop

START/STOP met voorrang voor STOP

Volgordeschakeling