Voorwoord Deze themabundel is bedoeld als werkboek voor de deelnemer. Wij hopen dat alle deelnemers er met gemak en plezier mee kunnen werken. Eindhoven 25-01-2013 auteur Christian Zeegers eindredactie Marc Veerman foto omslag Eric Verweij, firma Verweij elektrohulpdienst bv. © Summa College Niets uit deze themabundel mag vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, microfilm, fotokopie, of op welke wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van Summa College. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 1 Inhoud Voorwoord 2 Inhoud 3 Inleiding 4 Programmaoverzicht 5 Aanvang thema 6 Maken van een planning 7 Voorkennis 8 1. Onderwerp: Kabelsoorten 1.1 theorie 1.2 opdracht: kabelsoorten 1.3 opdracht: kabeltypen 10 2. Onderwerp: Centraaldoossysteem 2.1 theorie 2.2 opdracht: centraaldoossysteem 18 3. Onderwerp: Bestellen van materiaal 3.1 theorie 3.2 opdracht: bestellen van materiaal 24 4. Onderwerp: Inwendige weerstand 4.1 theorie 4.2 opdracht: inwendige weerstand 27 5. Practicum en metingen: Basisschakelingen 5.1 opdracht: inwendige weerstand en belastingslijn 5.2 opdracht: enkelpolige schakeling 5.3 opdracht: serieschakeling 5.4 opdracht: wisselschakeling 5.5 opdracht: kruisschakeling 35 6. Evaluatie begrippenkennis 51 7. Zelfevaluatie en reflectie 54 8. Bijlagen 8.1 Registratie & Waardering bij het bedrijf 8.2 Bedrijfsopdracht 8.3 Presentatie 8.4 Kennistoetsen 8.5 Metingen en meetverslag 8.6 Themaverslag 8.7 Leermiddelen 57 Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 2 Inleiding Deze themabundel hoort bij het thema ‘Het magazijn’. Het is een thema binnen de niveau 2 opleiding Elektrotechniek. leerproces De themabundel bestaat uit vijf themaonderwerpen met opdrachten. De deelnemer maakt een verslag van alle uitgevoerde opdrachten en legt daarvan een portfolio aan. De deelnemer maakt per thema een kennistoets over de theoretische leerstof uit het thema en van bijbehorende onderdelen uit de boekenserie ‘Signaal’. Na de uitvoering van alle opdrachten en inlevering van de verslagen houdt de deelnemer een presentatie over de uitgevoerde opdrachten en het werken in de (leer)groep. Een volledig portfolio en deelname aan de kennistoetsen en presentatie zijn voorwaarden voor diplomering. doel thema Aan het einde van dit thema zijn de volgende doelen bereikt. Je kunt: de inwendige weerstand bepalen verschillende kabeleigenschappen opzoeken de elektrotechnische basisschakelingen tekenen en instaleren een centraaldoossysteem beschrijven en een installatie volgens deze manier tekenen verschillende materiaalprijzen opzoeken eindbeoordeling Het thema wordt met een voldoende afgesloten als de onderstaande vier punten met een voldoende zijn afgesloten. het verslag het meetpracticum de presentatie de theorietoets competenties waaraan je gaat werken in dit thema Het nieuwe leren noemt men ook wel competentiegericht onderwijs. Er wordt niet alleen gekeken naar het kennisniveau maar ook naar houding en vaardigheden. Bij ieder thema wordt beschreven aan welke competenties je dat thema gewerkt hebt. De competenties van dit thema zijn: samenwerken en overleggen vakdeskundigheid toepassen plannen en organiseren materialen en middelen inzetten op de behoeften en verwachtingen van de ‘klant’ richten kwaliteit leveren instructies en procedures opvolgen Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 3 Programmaoverzicht tijdsduur: 5 bijeenkomsten van 6 uur onderwerpen kabelsoorten centraaldoossysteem bestellen van materiaal inwendige weerstand practicum: basisschakelingen o inwendige weerstand en belastingslijn o enkelpolige schakeling o serieschakeling o wisselschakeling o kruisschakeling Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 4 Aanvang thema De docent bespreekt bij aanvang van het thema de volgende algemene onderwerpen: o doelen thema o werkwijze themabundel o Opdrachten o verslagen en portfolio o Kennistoetsen o zelfevaluatie en reflectie o dagelijkse benodigdheden o Leermiddelen o plan van aanpak Bij een elektrotechnisch bedrijf hoort een magazijn. In dit magazijn liggen verschillende materialen en gereedschappen. Als elektromonteur moet jij weten welke gereedschappen en materialen je aan kunt treffen in het magazijn. We gebruiken gereedschappen zoals: boormachines, schroevendraaiers, trekveren en kabeltangen. Maar het magazijn is ook de opslagplaats van materialen zoals: kabels, lasdozen, verlichtings- en schakelmateriaal. De elektromonteur moet kennis hebben van deze gereedschappen en materialen. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 5 Het maken van een planning Als je met een thema start is het belangrijk om te weten welke opdrachten er in het thema gemaakt moeten worden en hoeveel tijd elke opdracht ongeveer zal kosten. 1. Maak een tabel (zie voorbeeld). 2. Maak een lijstje van alle opdrachten die er in dit thema voorkomen. 3. Bedenk wat je bij een opdracht moet doen. 4. Zet achter elke opdracht de tijd die je denkt dat het uitvoeren van de opdracht vergt. 5. Verdeel vervolgens de opdrachten over de 4 weken en houd rekening met: a. de tijd die gebruikt wordt voor de theoretische uitleg b. de tijd die het practicum kost en denk eraan meten kan niet op elk moment c. de vraagstukken die je moet maken uit de serie signaal.(kijk op ‘Fronter’ welke theorie je moet beheersen) d. plan wat tijd voor onvoorziene gebeurtenissen e. het maken van het verslag 6. Zorg ervoor dat je aan het begin van de volgende lesdag alles af hebt wat gepland is. Dus zul je soms thuis wat moeten doen maar hierdoor heb je wel de opleiding op tijd af. 7. Print jouw planning van dit thema uit. 8. Lever jouw planning op de dag dat je aan dit nieuwe thema begint in bij de docent. 9. Neem de planning ook op in je verslag. actieplanner De actieplanner kun je gebruiken om bovenstaande doelen te realiseren. datum tijd wat is het onderwerp wat is de vraag hoe en waar is het antwoord te vinden Themabundel Het magazijn, Summa Techniek wie gaat het antwoord zoeken wanneer wordt er naar het antwoord gezocht hoeveel tijd denk je er voor nodig te hebben 6 Voorkennis Vul de onderstaande tabel aan met de ontbrekende begrippen, omschrijvingen, afbeeldingen, symbolen of formules. Begrip omschrijving afbeelding/symbool/ formule je gebruikt het om de isolatie van de draden af te halen Duimstok Trekveer hiermee buig je een bocht in een PVC buis combinatietang Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 7 Begrip omschrijving afbeelding/symbool/ formule schroefmachine zijkniptang Duspol kabelmes Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 8 1 Onderwerp: kabelsoorten ontwikkeldoelen Je: kunt het verschil uitleggen tussen verschillende kabelsoorten. kunt aan de typenaam zien welke aderdoorsnede een kabel heeft weet welke aderdoorsneden er in de standaard reeks staan kunt de functie van de verschillende aderkleuren benoemen kunt aan de kabel zien welke doorsnede deze heeft kunt op internet kabeleigenschappen opzoeken kunt het verschil tussen PVC en XLPE benoemen 1.1 theorie Een samenstelling van losse aders noemen we een kabel. De losse aders in een kabel worden bij elkaar gehouden door een mantel. De mantel dient voor de isolatie maar ook als bescherming tegen chemische en mechanische invloeden. Voor toepassingen, waarbij de kans op mechanische beschadiging (bijvoorbeeld door een schop of graafmachine) groot is, worden leidingen gebruikt waarbij de mantel extra beschermd is door een stalen omwikkeling. Deze bescherming noemen we het pantser of de armering. De armering wordt vaak in een kabelcode afgekort met de aanvulling –as of –kas zoals YMVK-as of YMVK-kas. In de volksmond wordt dit type kabel grondkabel genoemd. In de kern van de kabel zitten de aders en deze hebben allemaal hun eigen functie dus ook hun eigen kleur, namelijk: 1. 2. 3. 4. bruin (fasedraad) blauw (nuldraad) zwart (schakeldraad) geel/groen (beschermingsleiding) Het kernmateriaal van een elektrische leiding is meestal gemaakt van koper. Dit materiaal geleidt de stroom goed. De stroomgeleiding van zilver en goud zijn beter dan die van koper. Deze materialen worden toch heel beperkt toegepast, vanwege de hoge prijs van zilver en goud. Voor de grotere kerndoorsneden wordt aluminium gebruikt. Aluminium geleidt de stroom wat minder goed dan koper maar is daarentegen wel een stuk lichter Bij grotere doorsneden wordt vaak, vanwege het gewicht, voor aluminium gekozen. Enkele voorbeelden van grotere doorsneden zijn 25mm² of 50mm². Voor sterkstroomleidingen zijn de doorsneden van de kernen vastgesteld volgens de volgende standaardreeks: 0,5 2,5 16 70 185 500 0,75 4 25 95 240 625 1 6 35 120 300 800 1,5 10 50 150 400 1000 maten in millimeters Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 9 kerntypes Je hebt drie type doorsneden of kernen, namelijk: 1. massieve kern 2. geslagen kern 3. samengeslagen bundels De massieve kern wordt vaak toegepast bij leidingen voor vaste aanleg bijvoorbeeld vd-draad in een buisinstallatie. massief Een massieve kern is echter moeilijk te buigen en daarom is er een samengeslagen kern ontwikkeld. Hierbij is de kern samengesteld uit meerdere dunne aders die samen als één ader functioneren. samengeslagen (7 draads) samengeslagen (19 draads) Soms moet een kabel op een moeilijke plaats worden aangesloten en dan is een samengeslagen kern nog niet soepel genoeg. Daarvoor hebben we nog een samengeslagen kern die bestaat uit samengeslagen bundels. Hele dunne aders worden samengeslagen tot een dunne ader die op zijn beurt weer samengeslagen wordt tot een ader. Deze kabel wordt in de volksmond ook ‘super soepel’ genoemd. dubbelgeslagen bundels isolatie In verband met aanrakingsgevaar wordt aan de isolatie van een geleider zeer hoge eisen gesteld. Het materiaal moet niet alleen goed isoleren, maar moet ook nog de volgende eigenschappen hebben: 1. grote mechanische sterkte 2. gemakkelijk te buigen 3. bestand tegen vocht 4. bestand tegen chemische stoffen, olie en vet 5. bestand tegen weersinvloeden, lucht en licht Voor de zeer uiteenlopende toepassingen van draad en kabel zijn een aantal isolatiematerialen ontwikkeld. In de NEN1010 2007 wordt verschil gemaakt tussen twee types kabels namelijk PVC en XLPE. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 10 polyvinylchloride (PVC) Het meest gebruikte isolatiemateriaal voor sterkstroomleidingen is polyvinylchloride, afgekort PVC. De grondstoffen van dit isolatiemateriaal zijn goedkoop en in ruime hoeveelheden aanwezig. We komen pvc voornamelijk tegen bij installatiedraden en bij kabels in de woonomgeving. PVC heeft goede elektrische en mechanische eigenschappen. Het is duurzaam en bestand tegen weersinvloeden, olie en vet. Het materiaal is minder geschikt voor hoge spanningen en hoge frequenties. De hoogste toelaatbare temperatuur van PVC is 70oC. Bij temperaturen beneden de 0oC wordt het materiaal stijf en is het moeilijker te verwerken. PVC is in elke gewenste kleur te maken. gevulkaniseerde polyetheen (XLPE) Door polyetheen op een speciale manier te behandelen ontstaat een isolatiemateriaal met een netstructuur. Naast de goede elektrische eigenschappen van PVC heeft dit materiaal ook de goede thermische eigenschappen van rubber. Hierdoor is polyetheen geschikt voor geleidertemperaturen van maximaal 90oC en kortstondig tot 150oC. Bij temperaturen beneden de 0oC wordt het materiaal niet bros en blijft het makkelijk te verwerken. XLPE is erg goed bestand tegen chemische stoffen, olie, vet en vocht. De kabel is uitstekend toe te passen onder verschillende omstandigheden en wordt dan ook meer toegepast dan PVC. Vooral in de industrie wordt dit type kabel veel toegepast. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 11 1.2 opdracht: kabelsoorten Beantwoord de volgende vragen. 1. Waarom wordt er bij grotere kerndoorsneden aluminium in plaats van koper toegepast? 2. Hieronder staat een XMVK kabel afgebeeld. Welke doorsnede hebben de aders? 3. Welk van de volgende getallen horen tot de standaardreeks van kerndoorsneden voor sterkstroomleidingen? 1,5 / 2 / 2,5 / 3,5 / 4 / 6 / 8 / 10 / 15 / 20 / 25 / 35 / 40 / 50 / 60 / 100 / 120 / 150 / 200 / 240 4. Welk kerntype is in de hieronder afgebeelde kabel toegepast? 5. Zilver geleidt beter dan koper. Waarom gebruiken we zilver niet als adermateriaal? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 12 6. Welk gedeelte van de isolatie wordt met de pijl aangegeven? Waarvoor dient deze vorm van isolatie? 7. Wat is het voordeel van een XLPE kabel ten opzichte van een PVC kabel? aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 13 1.3 opdracht: kabeltypes 1 Draka is een van de grootste kabelleveranciers in Nederland. Samen met de Twentsche kabel fabriek zijn ze verantwoordelijk voor ± 90% van de kabels die je in de beroepspraktijk tegen zult komen. 1. Zoek op internet, bij www.draka.nl, de eigenschappen bij de drie hieronder genoemde kabels. XMVK 5G2,5 eigenschappen Uitwerking Soort aderisolatie Min/max. bedrijfstemperatuur Min. Max. Nominale spanning Max. toelaatbare stroom Buitendiameter Minimum buigstraal Aderdoorsnede Bijzonderheden Toepassingen YMVK-as 4x1,5 eigenschappen Uitwerking Soort aderisolatie Min/max. bedrijfstemperatuur Min. Max. Nominale spanning Max. toelaatbare stroom Buitendiameter Minimum buigstraal Aderdoorsnede Bijzonderheden Toepassingen Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 14 VULTFLEX mb 4x70 eigenschappen Uitwerking Soort aderisolatie Min/max. bedrijfstemperatuur Min. Max. Nominale spanning Max. toelaatbare stroom Buitendiameter Minimum buigstraal Aderdoorsnede Bijzonderheden Toepassingen 2. Er zijn ook kabels die speciale eigenschappen hebben en daar worden ook speciale afkortingen voor gebruikt. Zoek uit waar de afkortingen mb, bm en emc voor staan en welke functie die kabels extra hebben. afkorting Uitleg mb bm emc 3. Zoek uit wat ‘ProfiPak VD’ is en waarvoor en waarom het gebruikt wordt. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 15 afsluiting Op welke punten zou jij je eigen werkkwaliteit bij het onderwerp ‘Kabelsoorten’ kunnen verbeteren? persoonlijke verbeterpunten Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 16 2 Onderwerp: centraaldoossysteem ontwikkeldoelen Je: kunt een installatietekening maken volgens het centraaldoossysteem. weet wat bedoeld wordt met het centraaldoossysteem 2.1 theorie Tegenwoordig bevindt zich bijna in iedere ruimte een elektrotechnische installatie. En dus ook in een magazijn. Het aangeven van de plaats van de elektrische componenten en de werking van de elektrische installatie kunnen we het beste uitleggen doormiddel van een tekening. We kunnen, elektrisch gezien, een aantal tekeningensoorten onderscheiden, namelijk een: installatietekening stroomkringschema installatieschema bedradingschema Tijdens deze opdracht ga je meer leren over de installatietekening. Bij het bouwen van huizen, appartementen en utiliteitsgebouwen wordt de installatietekening het meeste gebruikt. Op deze tekening wordt aangegeven wat de positie is van de verschillende elektrotechnische componenten. De projectleider, de 1e monteur en de monteur gebruiken de installatietekening om een installatie te maken. Als de tekenaar en de projectleider de tekening maken dan weten de 1e monteur en de monteur precies wat er bedoeld wordt en wat er aangesloten of gemaakt moet worden. Bij de kleinere installatietekeningen (huisinstallaties) wordt vaak het leidingverloop aangegeven en wordt aangegeven welk draden aangesloten dienen te worden. Dit alles gebeurt in de woningbouw volgens het centraaldoossysteem. Een voorbeeld hiervan is hieronder weergegeven. Bij het centraaldoossysteem wordt de voeding vanuit de verdeelinrichting naar de centraaldoos gebracht. Vanuit de centraaldoos worden de wandcontactdozen van spanning voorzien. Hier onder staan een aantal basissymbolen welke gebruikt worden in installatietekeningen. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 17 basissymbolen Een centraaldoos De enkelpolige schakelaar De serieschakelaar De wisselschakelaar De kruisschakelaar Enkelvoudige wandcontactdoos met beschermingscontact Dubbele wcd met beschermingscontact Een installatietekening, volgens het centraaldoossysteem, bestaat niet alleen uit een bouwkundigenplattegrond met daarin de elektrische symbolen. Op deze tekening zijn vaak ook de buizen met het aantal en de soort draden erin aangegeven. Men moet deze volgens de standaard tekenen zodat iedereen die met die tekening werkt weet wat er bedoeld wordt. Fasedraad of schakeldraad Nuldraad Beschermingsleiding (PE) Een mogelijke combinatie is: het maximale aantal draden in een buis Om te voorkomen dat een installatie onveilig wordt en technisch niet goed te maken is, is vastgesteld dat er een maximaal aantal draden in een buis getrokken mag worden. Het aantal draden hangt af van: de soort buis de gebruikt wordt: 16mm (5/8”) of 19mm (3/4”) de diameter van de draadkern Voor een 16mm pvc- buis geldt of: vijf draden met een kerndoorsnede van 1,5 mm2 vier draden met een kerndoorsnede van 2,5 mm2 drie draden met een kerndoorsnede van 1,5 mm2 plus twee draden met een kerndoorsnede van 2,5 mm2 twee draden met een kerndoorsnede 1,5 mm2 plus drie draden met een kerndoorsnede van 2,5 mm2 Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 18 aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 19 2.2 opdracht: centraaldoossysteem Het magazijn wordt uitgebreid met een laad- en loshal en een eigen kantoor voor de magazijnchef. In het kantoor van de magazijnchef komt de voeding binnen van uit het al bestaande magazijn. Hierop moet de uitbreiding aangesloten worden. Teken in de tekening hieronder alle leidingen en de daarin behorende draden. LET OP: alles wordt uitgevoerd met 5/8” (16mm) buis. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 20 aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 21 afsluiting Op welke punten zou jij je eigen werkkwaliteit bij het onderwerp ‘centraaldoossysteem’ kunnen verbeteren? persoonlijke verbeterpunten Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 22 3 Onderwerp: bestellen van materiaal ontwikkeldoelen Je: weet hoe je online materialen moet opzoeken kunt een grove schatting maken van de materiaalkosten van elektrotechnische materialen weet wat het verschil is tussen bruto en netto prijzen 3.1 theorie Alle elektrotechnische installatiebedrijven moeten voor hun opdrachten materialen bestellen. Ze gaan deze materialen niet halen bij een bouwmarkt, maar bestellen die bij een groothandel. Elektrotechnische bedrijven hebben vaak grote hoeveelheden nodig en bij een groothandel kunnen ze een goedkopere prijs afspreken. Een gewone consument kan geen materialen via een groothandel bestellen. Een bedrijf kan dat wel. Omdat je tijdens deze opleiding werkt (of stage loopt) bij een elektrotechnisch bedrijf en gebruik maakt van de materialen die via de groothandel worden ingekocht, is het van belang dat je enige kennis hebt van deze verschillende producten. Ook moet je ze kunnen bestellen en een idee hebben van de prijzen van deze producten. Je hebt twee manieren van bestellen: via internet of via catalogi (telefonisch). Met een catalogus is zoeken en bestellen vrij omslachtig daarom bestellen de meeste bedrijven hun materialen via de internetsite van de groothandel. Deze manier van bestellen gaan we bij een volgende opdracht verder uitwerken. De opleiding bestelt de materialen bij ‘Rexel’. Om daar materiaal te kunnen bestellen heb je een account nodig. Het account waar jullie gebruik van moeten maken is: Toegangsnummer: Codenummer: Privecode: C05042 1234 1234 aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 23 3.2 opdracht: bestellen van materialen Het magazijn wordt uitgebreid en hiervoor moet materiaal besteld worden. Gebruik de tekening van opdracht 2.2 voor de materialen die voor de uitbreiding nodig zijn. Bereken, aan de hand van de tekening: de lengtes van de buizen die je nodig hebt de hoeveelheid en de kleur van de draad Inventariseer het schakelmateriaal en de centraaldozen. Denk ook aan het kleinmateriaal, zoals beugels, schroeven, sokken. Zoek alle materialen op de internetsite van Rexel. Maak in ‘Excel’ of ‘Word’ een overzichtelijke tabel. Vermeld bij de materialen de netto- en de bruto prijs. Noteer onder in de tabel de totale prijs met èn zonder BTW van 19%. Ga voor het opzoeken van materiaalprijzen naar www.rexel.nl en klik op WEBSHOP. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 24 afsluiting Op welke punten zou jij je eigen werkkwaliteit bij het onderwerp ‘bestellen van materiaal’ kunnen verbeteren? persoonlijke verbeterpunten Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 25 4 Onderwerp: inwendige weerstand ontwikkeldoelen Je: weet wat de begrippen klemspanning, spanningsverlies, kortsluitstroom en inwendige weerstand inhouden kunt met de hierboven genoemde begrippen rekenen weet waar spanningsverlies in gelijkspanningsbronnen in de praktijk voorkomt 4.1 theorie Ieder elektromonteur moet wel eens werken met een schroefmachine. Maar ook een klopboormachine en een zaklamp horen tot zijn uitrusting. In veel gevallen werken deze apparaten met een accu. We gaan bij deze opdracht in op de werking van een gelijkspanningsbron (accu of batterij). In een schema of tekening wordt de gelijkspanningsbron aangegeven met een symbool. Er zijn twee manieren om een gelijkspanningsbron te tekenen, namelijk manier 1 manier 2 We gaan van een spanningsbron de volgende begrippen berekenen: 1. de klemspanning 2. het spanningsverlies 3. de kortsluitstroom 4. de inwendige weerstand We gebruiken batterijen in horloges, afstandbedieningen, zaklantarens. Accu’s gebruiken we bij gsm’s, laptops en auto’s. Er zijn heel veel verschillende soorten batterijen en accu’s. Bekende soorten zijn de loodaccu, de penlite-batterij, de AA- en AAA-batterijen. Daarnaast bestaan er nog vele andere typen batterijen en accu’s voor verschillende toepassingen. Zo kennen we ook nog de natte en de droge accu. Al deze accu’s en batterijen zijn heel verschillend. Elke batterij of accu is net even anders van opbouw en produceren meestal verschillende spanningen. Maar ze hebben ook een aantal dezelfde eigenschappen. Ze wekken bijvoorbeeld allemaal een spanning op: de ‘bronspanning’. Inwendig verbruiken ze ook het ‘spanningsverlies’ en ze geven een spanning af de ‘klemspanning’. Het verschil tussen de bronspanning (Ub) en de klemspanning (Uk) is het spanningsverlies (Uv). Het spanningsverlies wordt veroorzaakt door de stroom die door de inwendige weerstand (Ri) loopt. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 26 Deze begrippen worden in het volgende voorbeeld uitgelegd. de inwendig weerstand Als we op een accu of batterij een belasting aansluiten, bijvoorbeeld een lamp, dan gaat er van de + pool naar de – pool een stroom lopen. Deze stroom moet in de accu van de - pool naar de + pool door het elektrolyt. Op dit stuk ondervindt de stroom weerstand van het elektrolyt. Deze weerstand in de accu of batterij noemt men de inwendige weerstand (Ri). Natuurlijk zit de inwendige weerstand in werkelijkheid in de spanningsbron, maar in de theorie halen we de bronspanning en de inwendige weerstand uit elkaar zodat we met de gegevens kunnen rekenen. De inwendige weerstand tekenen we als een serieweerstand van de spanningsbron. Hieronder wordt dit doormiddel van een tekening uitgelegd. Wanneer we de spanningsbron gaan belasten doormiddel van een lamp of een weerstand dan hebben we dus te maken met de bronspanning (Ub), de klemspanning (Uk) en de inwendige weerstand (Ri). Deze drie begrippen worden in het volgende schema weergegeven. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 27 In het vorige schema zien we dat de inwendige weerstand in serie staat met de belastingsweerstand. De spanning over de inwendige weerstand noemt men het spanningverlies (Uv). Alle gelijkspanningsbronnen (batterijen en accu’s) hebben een inwendige weerstand en hebben dus een inwendig spanningsverlies. De grootte van het spanningsverlies is afhankelijk van de inwendige weerstand en van de stroom door de inwendige weerstand. Als de inwendige weerstand en de stroom gegeven zijn dan is het mogelijk om het spanningsverlies uit te rekenen. De klemspanning is: de bronspanning - het spanningsverlies of de stroom x de uitwendige belasting. Spanningsverlies U v I Ri Klemspanning U K I Rb of U K Ub Uv Wanneer de gelijkspanningsbron belast wordt met een weerstand dan ontstaat er spanningsverlies. Bij een lagere belasting hoort een grotere stroom en dus ook een groter spanningsverlies. Als we een gelijkspanningsbron gaan belasten met verschillende weerstanden of een regelbare weerstand dan kunnen we een belastingskarakteristiek tekenen. De grafiek begint bij een stroom van 0 ampère. Dat wil zeggen dat de batterij niet belast wordt. De klemmen zijn open en de spanning is maximaal. De grafiek eindigt bij het kortsluiten van de klemmen. De batterij geeft dan al zijn energie af aan zijn inwendige weerstand. De stroom is dan maximaal en de spanning is 0 Volt. voorbeeld Het starten van een auto of scooter. Als de lampen aan zijn en de auto of scooter start dan branden de lampen even minder fel en de klemspanning van de accu daalt. Het inwendig spanningsverlies neemt tijdens het starten toe. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 28 Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 29 4.2 opdracht: inwendige weerstand Maak de onderstaande opdrachten 1. Een batterij wordt belast met een weerstand R1 van 120Ω. Door de inwendige weerstand Ri en door de weerstand R1 loopt een stroom van 2A. Het spanningsverlies over de inwendige weerstand is 2V. Bereken de bronspanning van de batterij. 2. De bronspanning van de accu is 12V. Het spanningsverlies is 1V en de weerstand R 1 is 4Ω. Bereken de klemspanning Uk en bereken de stroom door de weerstand R1. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 30 3. Een gelijkspanningsbron levert een spanning van 96V. R1 = R2 = R3 = 10Ω. Door de weerstand R3 loopt een stroom van 3A. Bereken het spanningsverlies. 4. Een accu heeft een inwendige weerstand van 1Ω en levert een spanning van 24V. De weerstand R1 heeft een waarde van 12Ω. De stroom die door de schakeling loopt is 0,8A. Bereken de waarde van R2. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 31 5. Een batterij wordt belast met twee parallel geschakelde weerstanden R1= 150Ω en R2 = 300Ω. De bronspanning van de batterij is 12V. Er loopt een stroom door weerstand R1 van 78 mA. Bereken: het spanningsverlies Uv. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 32 afsluiting Op welke punten zou jij je eigen werkkwaliteit bij het onderwerp ‘inwendige weerstand’ kunnen verbeteren? persoonlijke verbeterpunten Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 33 5. Practicum en metingen: basisschakelingen inleiding De practicumopdracht moet door alle leden van de groep worden uitgevoerd. De meting mag echter maar door maximaal twee mensen worden gedaan. Als er meer dan twee deelnemers in de groep zitten, zullen de andere leden een eigen meting moeten maken. Iedere practicumopdracht dient uitgewerkt te worden in het verslag. 5.1 onderwerp: inwendige weerstand en belastingslijn ontwikkeldoelen Je: kunt de inwendige weerstand van een gelijkspanningsbron bepalen. benodigdheden gestabiliseerde gelijkspanningsbron multimeter meetplankje meetsnoeren grote schuif weerstanden van 10Ω en 5 Ω (instellen op 1 Ω) een schakelaar meetopstelling 5.1.1 opdracht: inwendige weerstand In de theorieles hebben we geleerd dat spanningsbronnen niet ideaal zijn en een inwendige weerstand hebben. Ook een batterij heeft een inwendige weerstand. Als de inwendige weerstand bepaald moet worden kan dat niet zomaar met een multimeter. De batterij levert een spanning die de meting beïnvloedt. Deze spanning kan niet uitgeschakeld worden en dus moet de inwendige weerstand op een andere manier bepaald worden. We gaan de meting uitvoeren met een gestabiliseerde spanningsbron. Omdat een gestabiliseerde voedingsbron geen inwendige weerstand heeft (hij wordt immers elektronisch geregeld) plaatsen we zelf een weerstand om Ri te simuleren. 1. 2. 3. 4. 5. Bouw de schakeling op zoals bij de meetopstelling is weergegeven. Laat de docent de opstelling controleren. Stel de spanning van de bron in op 10 volt. Laat de schakelaar open. Lees de voltmeter af. Je meet nu de spanning over de voeding en de inwendige weerstand. klemspanning Uk (I = 0A) Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 34 6. Sluit nu de schakelaar en meet de klemspanning over de weerstand van 10Ω (de spanning over de bronspanning en de inwendige weerstand). klemspanning (Uk) 7. Meet de stroom door de weerstand. stroom (I) 8. Bereken het spanningsverlies en laat de formule en de berekening zien. 9. Bereken de inwendige weerstand van de gelijkspanningsbron. Bereken dit met Uv en I. 10. Klopt deze waarde? Leg uit waarom wel of waarom niet. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 35 5.1.2 opdracht: inwendige weerstand 2 We bepalen opnieuw de inwendige weerstand (Ri) met een belastingsweerstand van 5Ω. 1. Stel de belastingsweerstand van 10 Ohm in op een weerstandswaarde van 5 Ohm. Meet de stroom door de weerstand en meet de klemspanning. klemspanning (Uk) stroom (A) 2. Zet de meetwaarden die je in opdracht 1 en 2 gevonden hebt in de belastingskarakteristiek. Maak de grafiek (blz 37) als volgt: Teken eerst de nullastspanning (U0= 10V) en de nullaststroom (I0=0A) Zet de gemeten waarden van opdracht 5.1.1 en opdracht 5.1.2 in de grafiek. Verbind de punten en teken de twee belastingslijnen van de weerstanden van 5Ω en 10Ω. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 36 3. Lees uit de grafiek af wat kortsluitstroom Ik van deze bron zou zijn. Dit is de stroom waar de belastingslijn de horizontale lijn van de grafiek kruist. De spanning is daar 0 V en de stroom maximaal. kortsluitstroom (Ik) 4. Bereken Ri met ∆U en ∆I. (∆ betekend ‘de verandering') Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 37 5.1.3 opdracht: inwendige weerstand 3 Stel dat je deze bron (van de vorige opdracht) echt zou kortsluiten met een koperdraad. Wat zijn dan de antwoorden op de volgende vragen: 1. Hoe groot is de klemspanning Uk? 2. Hoe groot is de bronspanning Ub? 3. Hoe groot is het inwendig spanningsverlies U v ? 4. Met welke weerstand wordt de bron in dit geval belast? 5.1.4 het maken van een practicumverslag Maak van deze metingen een meetverslag volgens de richtlijnen die staan in de bijlage. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 38 5.2 onderwerp: enkelpolige schakeling ontwikkeldoelen Je: leert op verschillende manieren elektrische schema’s tekenen weet wat het verschil is tussen een stroomkringschema en een bedradingschema kunt een basisschakeling tekenen en opbouwen weet hoe je verschillende schakelaars moet doormeten benodigdheden schakelpaneel zoals hieronder afgebeeld meetopstelling 5.2.1 opdracht: enkelpolige schakelaar Om te kunnen begrijpen hoe de schakeling werkt moeten we eerst de werking van een enkelpolige schakelaar achterhalen. We meten de schakelaar door met een multimeter. 1. Zet de multimeter in de Ohm stand. 2. Meet de enkelpolige schakelaar door. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 39 3. Wat is het p-contact van deze schakelaar? 4. Beschrijf hieronder in je eigen woorden de werking van de enkelpolige schakelaar. 5. Teken het bedradingschema. Gebruik hiervoor het stroomkringschema van de meetopstelling. 6. Je hebt nu het bedradingschema van een enkelpolige schakeling getekend. Bouw nu aan de hand van deze tekening de schakeling op het schakelbord op. Laat de docent de werking controleren. voldoende onvoldoende aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 40 5.2.2 het maken van een practicumverslag Maak van deze metingen een meetverslag volgens de richtlijnen die staan in de bijlage. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 41 5.3 onderwerp: serieschakeling ontwikkeldoelen Je: leert op verschillende manieren elektrische schema’s tekenen weet wat het verschil is tussen een stroomkringschema en een bedradingschema kunt een basisschakeling tekenen en opbouwen weet hoe je een serieschakelaar moet doormeten benodigdheden schakelpaneel zoals hieronder afgebeeld meetopstelling 5.3.1 opdracht Om te kunnen begrijpen hoe de schakeling werkt dienen we eerst de werking van een serieschakelaar te achterhalen. We meten de schakelaar door met een multimeter. 1. Zet de multimeter in de Ohm stand. 2. Meet de serieschakelaar door. 3. Wat is het p-contact van deze schakelaar? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 42 4. Beschrijf hieronder in je eigen woorden de werking van de serieschakelaar. 5. Teken het bedradingschema. Gebruik hiervoor het stroomkringschema van de meetopstelling. 6. Je hebt nu het bedradingschema van een serieschakeling gemaakt. Bouw nu aan de hand van deze tekening de schakeling op het schakelbord op. Laat de docent de werking controleren. voldoende onvoldoende aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 43 5.3.2 het maken van een practicumverslag Maak van deze metingen een meetverslag volgens de richtlijnen die staan in de bijlage. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 44 5.4 onderwerp: wisselschakeling ontwikkeldoelen Je: leert op verschillende manieren elektrische schema’s tekenen weet wat het verschil is tussen een stroomkringschema en een bedradingschema kunt een basisschakeling tekenen en opbouwen weet hoe je een wisselschakelaar moet doormeten benodigdheden schakelpaneel zoals hieronder afgebeeld. meetopstelling 5.4.1 opdracht Om te kunnen begrijpen hoe de schakeling werkt dienen we eerst de werking van een wisselschakelaar te achterhalen. We meten de schakelaar door met een multimeter. 1. Zet de multimeter in de Ohm stand. 2. Meet de wisselschakelaar door. 3. Wat is het p-contact van deze schakelaar? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 45 4. Beschrijf hieronder in je eigen woorden de werking van de wisselschakelaar. 5. Teken het bedradingschema. Gebruik hiervoor het stroomkringschema van de meetopstelling. 4. Je hebt nu het bedradingschema van een wisselschakeling gemaakt. Bouw nu aan de hand van deze tekening de schakeling op het schakelbord op. Laat de docent de werking controleren. voldoende onvoldoende aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 46 5.4.2 het maken van een practicumverslag Maak van deze metingen een meetverslag volgens de richtlijnen die staan in de bijlage. aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 47 5.5 onderwerp: kruisschakeling ontwikkeldoelen Je: leert op verschillende manieren elektrische schema’s tekenen weet wat het verschil is tussen een stroomkringschema en een bedradingschema kunt een basisschakeling tekenen en opbouwen weet hoe je een kruisschakelaar moet doormeten benodigdheden schakelpaneel zoals hieronder afgebeeld meetopstelling 5.5.1 opdracht: Om te kunnen begrijpen hoe de schakeling werkt dienen we eerst de werking van een kruisschakelaar te achterhalen. We meten de schakelaar door met een multimeter. 1. Zet de multimeter in de Ohm stand. 2. Meet de kruisschakelaar door. 3. Heeft deze schakelaar een p-contact? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 48 4. Beschrijf hieronder in je eigen woorden de werking van de kruisschakelaar. 5. Teken het bedradingschema. Gebruik hiervoor het stroomkringschema van de meetopstelling. 6. Je hebt nu het bedradingschema van een kruisschakeling gemaakt. Bouw nu aan de hand van deze tekening de schakeling op het schakelbord op. Laat de docent de werking controleren. voldoende onvoldoende aantekeningen: Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 49 5.5.2 het maken van een practicumverslag Maak van deze metingen een meetverslag volgens de richtlijnen die staan in de bijlage. aantekeningen: afsluiting Op welke punten zou jij je eigen werkkwaliteit bij het onderwerp ‘practicum en metingen’ kunnen verbeteren? persoonlijke verbeterpunten Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 50 6. Evaluatie begrippenkennis Vul in de onderstaande tabel de ontbrekende begrippen, omschrijvingen, afbeeldingen, symbolen of formules aan. begrip omschrijving afbeelding/symbool/formule inwendige weerstand buigveer hier meee kun je een buis buigen de stroom wordt via centraaldozen verdeeld door het gebouw Profipak VD hiermee kun je de isolatieweerstand van een draad meten nettoprijs Inclusief btw Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 51 begrip omschrijving kruisschakellaar De kruisschakellaar word tussen 2 wissel schakellaar gebruikkt voor bijvoorbeeld 3 punten waar je wilt schaklelen XLPE Een kabel met draden er in Zwakstroom kabel deze kabel mag je gebruiken voor installaties met een laag vermogen Themabundel Het magazijn, Summa Techniek afbeelding/symbool/formule 52 7. Zelfevaluatie en reflectie Deze opdracht maakt ieder apart en laat deze controleren. Je brengt in kaart wat je tijdens dit thema hebt geleerd. Wat zou je volgende keer anders doen en hoe zou je het dan aanpakken? Wat ga je doen om je eigen functioneren te verbeteren? Wat ga je in de praktijk toepassen of oefenen? Geef positieve en negatieve punten zowel van jezelf als van je team. Voeg je evaluatie toe aan het verslag. kabelsoorten Wat heb je over dit onderwerp geleerd? Wat ga je hiervan in de praktijk toepassen/oefenen? centraaldoossysteem Wat heb je over dit onderwerp geleerd? Wat ga je hiervan in de praktijk toepassen/oefenen? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 53 bestellen van materiaal Wat heb je over dit onderwerp geleerd? Wat ga je hiervan in de praktijk toepassen/oefenen? inwendige weerstand Wat heb je over dit onderwerp geleerd? Wat ga je hiervan in de praktijk toepassen/oefenen? bassisschakelingen (practicum en metingen) Wat heb je over dit onderwerp geleerd? Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 54 Wat ga je hiervan in de praktijk toepassen/oefenen? evaluatie van de opleiding Wat vond je van de opleiding (thema)? Geef positieve en negatieve verbeterpunten. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 55 8. Bijlagen 8.1 Registratie & Waardering bij het bedrijf Bij de start van de opleiding hebben de school, het bedrijf en de student een overeenkomst getekend, waarin ze afspreken dat ze er samen voor gaan zorgen dat de student opgeleid wordt. Het spreekt daarbij voor zich dat de student zich zowel op het bedrijf als bij de theorie op school inzet voor zijn opleiding. De opleiding bestaat uit een theoretisch deel op Summa Techniek en een praktisch deel bij het bedrijf. Om te zorgen dat het op Summa Techniek bekend is hoe het met de student in het bedrijf gaat wordt er elke 8 weken een formulier ingevuld waarbij het bedrijf meldt hoe het met de student gaat. Na twee formulieren (aan het einde van elk semester) vindt er een gesprek plaats op Summa Techniek waarbij de mentor, de student en de praktijkopleider aan de hand van de R&W formulieren de voortgang van de student bespreken. 8.2 Bedrijfsopdracht Deze opdracht is voor jou en je praktijkopleider / praktijkbegeleider. Maak in de eerste lesweek van dit thema een afspraak met je praktijkopleider om de opdracht samen te bespreken. Tijdens de gemaakte afspraak vraag je ook zijn telefoonnummer en mailadres zodat je de praktijkopleider ook kunt bereiken als hij niet bij je op het werk is. De praktijkopleider beoordeelt welke werkzaamheden aansluiten bij het thema en vult 7 keer tijdens je opleiding het registratie- en waarderingsformulier in. Dit R&W-formulier geeft de ontwikkeling van je competenties aan. In dit thema moeten de bedrijfsopdracht betrekking hebben op de volgende onderwerpen: inwendige weerstand van gelijkspanningsbronnen kabelsoorten die toegepast worden in de praktijk basisschakelingen zoals enkelpolige schakeling, wisselschakeling, serieschakeling en kruisschakeling tekening lezen / aanpassen volgens het centraaldoossysteem bestellen van het noodzakelijk materiaal voor een bepaalde opdracht of project In het verslag moet beschreven worden welke werkzaamheden er gekoppeld zijn aan het thema. Probeer hier een tekening of schets van te maken, of te krijgen. Het maken van foto’s kan ook erg nuttig zijn. Vraag altijd van tevoren om toestemming van het bedrijf. Dit geldt ook voor het meenemen van informatiemateriaal, voorbeelden of producten. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 56 8.3 Presentatie Bij elk thema hoort een presentatie. Die kan verschillende vormen hebben. Soms is het een toelichting op een meting of een tekening. Het kan een uitgebreid vraagstuk zijn of een presentatie van materialen of apparaat. Een presentatie vindt aan het einde van een thema periode plaats en gebeurt door de studenten die aan dit thema hebben gewerkt. Elke student verzorgt een deel van de presentatie, maar weet genoeg van het gehele onderwerp zodat hij een medestudent kan vervangen of te ondersteunen. Bij de presentatie van thema 4 (Het magazijn) worden de tekeningen van opdracht 2.2 (centraaldoossysteem) toegelicht. Maak een presentatie, waarin je vertelt over je installatietekening en het kostenoverzicht van de materialen. De presentatie duurt tussen de 10 en 20 minuten en je bent vrij in de keuze waarop je de presentatie houdt. 8.4 Kennistoetsen Tijdens het thema ‘Het magazijn’ worden de volgende kennistoetsen afgenomen: 1. 2. 3. 4. 5. Kabelsoorten Centraaldoossysteem Bestellen van materiaal Inwendige weerstand Basisschakelingen Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 57 8.5 Metingen en meetverslag Vóór dat je aan de meting begint bestudeer waar de meting over gaat en verzamel de benodigde theoretische kennis teken een schema in Electronics WorkBench (Intranet) plaats in het schema van EWB de benodigde meters bereken de te verwachte stromen, spanningen etc Uitvoering van de meting: bouw de meetopstelling in het meetpracticum noteer de gebruikte apparatuur en onderdelen laat de docent de meting controleren voer de meting uit en trek conclusies uit je waarneming(en) ruim de apparatuur op maak een volledig meetverslag Opbouw van het meetverslag geef een naam aan de meting omschrijf het doel van de meting vermeld de gebruikte apparatuur teken het meetschema; heb je meerdere metingen gedaan dan maak je ook meerdere meetschema’s (gebruik bijvoorbeeld het schema uit EWB) beschrijf hoe je de meting hebt uitgevoerd en vermeld de opvallende positieve of negatieve ervaringen noteer de meetresultaten in een tabel vermeld de berekeningen trek een conclusie, zodat de docent kan beoordelen of je de meting begrepen hebt neem het meetverslag op in je themaverslag 8.6 Themaverslag Alle opdrachten van het thema worden door de groep uitgewerkt in één verslag. Het verslag moet op tijd, enkele dagen voor de presentatie, ingeleverd worden bij de docent. Omdat de praktijkopleider wil weten waar je op school mee bezig bent, laat je de praktijkopleider het verslag van te voren lezen. Je kunt je praktijkopleider ook je deelnemernummer geven zodat hij jou vorderingen op http://student.summatechniek.nl kan volgen. De themaverslagen hebben steeds dezelfde opbouw om het voor de schrijver en de lezer gemakkelijker te maken. Een inhoudsopgave en een inleiding bevinden zich altijd aan het begin van het verslag. Als de lezer iets wil weten over de bronvermelding of de bijlagen even wil inzien, moet hij achter in het verslag zoeken. opbouw themaverslag De volgorde van de onderdelen is als volgt: omslag met titel, naam auteur(s), deelnemernummer, klas, e-mailadres, inleverdatum inhoudsopgave inleiding met korte informatie over het onderwerp(en) uitwerking van de opdrachten meetverslag(en) praktijkopdracht bij het bedrijf bronvermelding. bijlage(n) met o.a. het plan van aanpak Voor het maken van het themaverslag kun je gebruik maken van de aanwijzingen op ‘Fronter’. Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 58 8.7 Leermiddelen boeken 6 delen serie Signaal van Kenteq Bibliotheek Summa Techniek Internetadressen Wikipedia http://fronter.summatechniek.nl http://www.nen.nl Themabundel Het magazijn, Summa Techniek 59