Eindopdracht 6 en 7 Krachtenleer en elektro

Eindopdracht 6 en 7 Krachtenleer
en elektro
3171WVX4847
COLOFON
©2012 Kenteq, Hilversum
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag
worden verveelvoudigd, opgeslagen in een
geautomatiseerd gegevensbestand dan wel openbaar
gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij
elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opname, of
enige andere wijze, zonder voorafgaande toestemming van
de uitgever.
Ondanks alle zorg die aan dit lesmateriaal is besteed
kunnen auteurs, redacteuren en uitgever geen
aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele schade, die
zou kunnen voortvloeien uit enige fout, die in dit leermiddel
zou kunnen voorkomen.
Overal waar u in dit leermiddel de mannelijke vorm hij
aantreft, wordt ook de vrouwelijke vorm zij bedoeld.
Kenteq
Olympia 6-8
1213 NP Hilversum
Postbus 81
1200 AB Hilversum
T (035) 750 45 04
www.kenteq.nl
[email protected]
VOC | © | 19-10-2012
Inhoudsopgave
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
HET VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
RUST EN BEWEGING
HET UITDRUKKEN EN VOORSTELLEN VAN KRACHTEN
Bijvoorbeeld
VRAGEN EN OPGAVEN VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
MEERKEUZE VRAGEN EN OPGAVEN
2
2.1
2.2
HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
VRAGEN EN OPGAVEN SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN.
MEERKEUZE VRAGEN EN OPGAVEN.
9
10
12
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
Touwen - kettingen en kabels
VRAGEN EN OPGAVEN HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
UITWERKBLAD 1.
UITWERKBLAD 2
UITWERKBLAD 3.
17
17
19
23
23
24
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
Moment!
Draairichting
Momentenstelling
Voorbeeld
GEGEVEN:
GEVRAAGD:
OPLOSSING:
VRAGEN EN OPGAVEN MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING
25
25
25
25
26
26
26
27
27
5
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN STEUNPUNTREACTIES.
33
EVENWICHTSVOORWAARDEN!
34
Evenwichtsvoorwaarden
34
STEUNPUNTREACTIES!
36
VRAGEN EN OPGAVEN HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
40
5.1
5.2
5.3
5.4
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
© | 31-08-2013
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
De elektrische installatie van een bedrijfswagen.
De stroomkring
Spanning, stroom en weerstand en hun onderlinge relatie.
Het meten van spanning, stroom en weerstand.
Weerstandsmeting
Elektrisch vermogen.
Elektrische verlichting
5
5
5
6
6
6
49
49
53
54
59
62
64
67
3
VOC | © | 19-10-2012
4
Inhoudsopgave
VOC | © | 19-10-2012
1 HET VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
1.1
RUST EN BEWEGING
Krachten zijn niet te zien. Als een kracht inwerkt op een los voorwerp, dan zal dat voorwerp gaan
bewegen of van vorm veranderen. Wat we dan zien, zijn de gevolgen van een kracht. Bezien we
op deze manier diverse voorwerpen, dan is er maar een conclusie mogelijk, namelijk Een
voorwerp is in rust of in beweging. Op ieder voorwerp om ons heen werken krachten. Deze
krachten worden veroorzaakt onder andere door de;
•
zwaartekracht,
•
spierkracht,
•
wrijvingskracht,
•
windkracht,
•
waterkracht,
•
luchtweerstand,
•
magnetischekracht.
De zwaartekracht veroorzaakt het gewicht van een voorwerp en het gewicht is de kracht die dat
voorwerp uitoefent op een horizontaal vlak, waarop het steunt of waaraan het hangt.
ACTIE is gelijk aan REACTIE.
Een voorwerp van 40 N, geplaatst op een tafel oefent een actiekracht op deze tafel uit en deze
tafel op zijn beurt oefent een reactiekracht van 40 N op het voorwerp uit. Er is sprake van
evenwicht dus actie = reactie.
1.2
HET UITDRUKKEN EN VOORSTELLEN VAN KRACHTEN
Om een kracht te kunnen tekenen, moeten we een aantal begrippen kennen, o.a;
•
De grote van de kracht.
•
De plaats van het aangrijpingspunt.
•
De richting van de kracht, wordt aangegeven door de pijl.
•
De zin van de kracht, dus waar de kracht heen wijst.
Met de zin van de kracht, wordt bedoeld, hoe de kracht staat of licht ten opzichte van de X – Y
of Z-as, of vlak.
De grote van een kracht drukken we uit in Newton, symbool N of in kiloNewton, symbool kN.
Voordat we een kracht tekenen, moeten we een krachtenschaal aannemen. Deze krachtenschaal
geeft de verhouding aan, tussen de grote van de kracht en de grote van de pijl, of het lijnstuk,
we schrijven b.v. 1cm
15 N (
betekend komt overeen met ).
© | 31-08-2013
5
VOC | © | 19-10-2012
1.3
Bijvoorbeeld
We tekenen een kracht, welke 100 N groot is en gebruiken daarbij een
krachtenschaal met de verhouding van 1 cm
20 N.
Dan wordt de pijl of het lijnstuk 100 : 20 = 5 cm.
Een lijn getrokken door het verlengde van een getekende kracht, wordt de werklijn
van deze kracht genoemd en deze kracht mag in zijn werklijn verplaatst worden.
Zie afbeelding
Twee of meer krachten met een gemeenschappelijke werklijn, zullen bij elkaar
opgeteld, hetzelfde resultaat opleveren als de krachten afzonderlijk. FR is de som
van de opgetelde krachten, we noemen dat de resultante, dus FR = F1 + F2 enz.,
zie afbeelding 1.
F1 = 20 N F 2= 30 N FR = 50 N
Werken de krachten op een gemeenschappelijke werklijn, maar is de zin
tegengesteld, dan is de resultante het verschil van deze krachten, dus FR = F1 F2 enz., zie afbeelding 2.
FR = 30 N F1 = 50 N F2 = 20 N
1.4
VRAGEN EN OPGAVEN VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Voor ieder voorwerp geldt, het is in ..... of in .....
Een beweging of vormverandering wordt veroorzaakt door .....
Ieder stilstaand voorwerp heeft gewicht, dus op ieder voorwerp werkt .....
Een kracht kan worden uitgedrukt in ..... en .....
Een kracht wordt bepaald door ..... gegevens.
Deze gegevens zijn ..... - ..... en .....
Een kracht wordt grafisch voorgesteld door .....
De lengte van de pijl is een maat voor .....
9.
De verhouding, die er bestaat tussen de lengte van de pijl en ..... wordt
aangegeven door een .....
Onder de werklijn van een kracht wordt verstaan .....
Een kracht mag ..... (niet / alleen of niet alleen) in zijn werklijn verplaatst
worden.
10.
11.
1.5
6
MEERKEUZE VRAGEN EN OPGAVEN
1.
Een horizontale kracht F is 1200 N. De krachtenschaal is 1mm
Het lijnstuk met pijl is dan:
A.
1200 ´ 20 mm = 24000 mm.
B.
C.
D.
1200 : 20 mm = 60 mm.
1200 + 20 mm = 1220 mm.
1200 - 20 mm = 1180 mm.
20 N.
HET VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
VOC | © | 19-10-2012
© | 31-08-2013
1.
Een kracht wordt voorgesteld door een lijnstuk met een pijl van 60 mm, 1
mm
3 N.
De kracht is groot:
A.
60 : 3 ´ 1 N = 20 N.
B.
60 ´ 3 N = 180 N.
C.
D.
60 N + 3 N = 63 N.
60 N - 3 N = 57 N.
1.
Een kracht wordt voorgesteld door een lijnstuk met een pijl van 8 cm, 1 cm
40 N.
De kracht is groot:
A.
B.
C.
D.
40
40
40
40
1.
Het lijnstuk met de pijl moet lang zijn:
A.
B.
C.
D.
60 mm, de tekening is dus goed.
60 mm, de tekening is dus fout.
40 mm, de tekening is dus goed.
40 mm, de tekening is dus fout.
De opgaven 16 - 17 - 18 - 19 en 20 hebben betrekking op de onderstaande
figuren 1 – 2 – 3.
1.
Fig. 1: Aan de ketting hangt een last G1 = 1220 N. Het gewicht van de ketting
G2 = 80 N.
De actiekracht op punt P2 is dan:
N
N
N
N
+ 8 N = 48 N.
- 8 N = 32 N.
: 8 = 5 N.
´ 8 = 320 N.
7
VOC | © | 19-10-2012
8
A.
B.
C.
D.
80 N.
1140 N.
1220 N.
1300 N.
1.
Fig. 1: G1 = 1500 N en G2 = 50 N. De actiekracht in P2 is dan:
A.
B.
C.
D.
1500 N : 50 = 30 N.
1500 N - 50 N = 1450 N.
= 1500 N.
1500 N + 50 N = 1550 N.
1.
Fig. 2: Aan een krachtmeter hangt een gewicht G1 = 12 N. Het gewicht van
de krachtmeter is G2 = 0,3 N. De kracht op P2 is dan:
A.
B.
C.
D.
12 N - 0,3 N = 11,7 N.
= 12 N.
12 N + 0,3 N = 12,3 N.
Niet te bepalen.
1.
Fig. 2: G2 = 10 N. De kracht op punt P2 = 70 N.
Het gewicht van G1 bedraagt dan:
A.
B.
C.
D.
70 N – 10 N = 60 N.
= 70 N.
70 N + 10 N = 80 N.
Niet te bepalen.
1.
Fig. 3: G1 = 240 N en G2 = 60 N. Elk van de 4 tafelpoten neemt een
evengrote kracht op.
De kracht waarmee elke poot op de vloer drukt is:
A.
B.
C.
D.
60 N : 4 = 5 N.
(240 N – 60 N):4 = 45 N.
240 : 4 = 60 N.
240 N + 60 N): 4 = 75 N.
HET VOORSTELLEN VAN KRACHTEN.
VOC | © | 19-10-2012
2 HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
Wanneer twee of meer krachten op een voorwerp inwerken, kunnen zich twee
gevallen voor doen;
•
de krachten hebben één gemeenschappelijke werklijn.
•
de krachten hebben geen gemeenschappelijke werklijn.
Bezitten de krachten één gemeenschappelijke werklijn en een gelijke zin, dan
kunnen we door algebraïsch optellen deze krachten vervangen door één kracht die
hetzelfde resultaat oplevert.
Hebben de krachten een gemeenschappelijke werklijn, en is de zin tegengesteld,
dan worden de krachten van elkaar afgetrokken.
Bezitten de krachten geen gemeenschappelijke werklijn, dan kunnen de werklijnen
die in een platvlak liggen, elkaar snijden "a", of evenwijdig aan elkaar zijn "b".
Afbeelding 1. a b
Het samenstellen van twee krachten, waar de werklijnen elkaar snijden, komt tot
stand, door het evenwijdig verplaatsen van de krachten ten opzichte van elkaar,
tot een krachtenparallellogram, of een krachtendriehoek.
De resultante wordt gevonden, door deze te tekenen vanuit het
gemeenschappelijke aangrij\-pingspunt S, tot aan de pijlpunt van de evenwijdig
verplaatste kracht, of door de diagonaal te trekken in het ontstane parallellogram.
Afbeelding 2.
Werken op een punt meer dan twee krachten, dan wordt de resultante bepaald
door de krachten in richting en grote achter elkaar aan te tekenen. De resultante
van deze krachtenveelhoek, is het lijnstuk, dat getrokken wordt vanuit het
aangrijpingspunt S tot aan de pijlpunt van de laatst getekende kracht. Zie
afbeelding 3
© | 31-08-2013
9
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 3.
Zie afbeelding 4.
Om de resultante te vinden het volgende.
•
Verplaats de krachten over hun werklijnen zover, dat ze elkaar snijden en
het punt S vormen.
•
Construeer op de bekende wijze nu de resultante.
•
Door de resultante in de richting van werklijn tot de staaf te verplaatsen,
wordt het aangrijpingspunt C gevonden.
Afbeelding 4.
Twee krachten F1 en F2, door constructie vervangen door een kracht FR
2.1
VRAGEN EN OPGAVEN SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN.
Bepaal met behulp van afbeelding 5 de resultante als gegeven is:
A.
hoek a = 90° F1 = 30 N F2 = 40 N
10
B.
hoek a = 60° F1= 700 N F2 = 500 N
C.
hoek a = 120° F1= 280 N F2 = 350 N
D.
hoek a = 300° F1= 2 kN F2 = 3kN
HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 5.
Bereken de opgaven A – B – C en D afzonderlijk van elkaar.
1.
Bepaal met behulp van afbeelding 6 en door gebruik te maken van een
krachtenveelhoek de resultante, als gegeven is:
A.
B.
C.
D.
hoek
F1 =
hoek
F1 =
hoek
F1 =
hoek
F1 =
a = 45°.
20 N F2 = 30 N F3 = 40 N F4 = 60 N.
a = 60°.
2 kN F2 = 4 kN F3 = 3 kN F4 = 2 kN.
a =120°.
600 N F2 = 800 N F3 = 700 N F4 = 900 N.
a = 30°.
12 kN F2 = 9 kN F3 = 12 kN F4 = 9 kN
Afbeelding 6.
1.
Op een steekbeitel, zie afbeelding 7 werkt een kracht van 4.000 N en een
wrijvingskracht van 1.200 N. Bepaal de resulterende snijkracht van de beitel.
Afbeelding 7.
2.
© | 31-08-2013
Zie afbeelding 8, een motorboot ontwikkelt een stuwkracht van 5.000 N en
ondervindt een stroomkracht van 2.000 N, onder 75° ten opzichte van de
vaarlijn.
Bepaal de resultante van deze situatie.
11
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 8.
3.
Een olietanker wordt naar een losplaats gesleept en daarbij voortgetrokken
door de sleepboten A en B en rechtgehouden door de sleepboot C, zie
afbeelding 9.
A en B trekken elk met 40 kN, en C met 5 kN.
Bepaal de resulterende kracht op de sleepboot.
Afbeelding 9.
4.
Aan een verticaal geplaatste pijp zijn twee strippen gelast.
De strippen worden belast door krachten van 1.000 N en 2.000 N. De pijp
zelf wordt belast door een drukkracht van 2.500 N,
zie afbeelding 10. Bepaal de resulterende kracht op de pijp.
Afbeelding 10.
2.2
12
MEERKEUZE VRAGEN EN OPGAVEN.
1.
De resultante van twee in dezelfde richting werkende krachten op een
gemeenschappelijke werklijn, is gelijk aan:
A.
B.
C.
D.
de som van
de som van
het verschil
het verschil
de krachten en werkt in de richting van die krachten.
die krachten, maar werkt in tegengestelde richting.
van de krachten en werkt in de richting van de grootste kracht.
van de krachten en werkt in de richting van de kleinste kracht.
HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
1.
De resultante van twee in tegengestelde richting werkende krachten op een
gemeenschappelijke werklijn, is gelijk aan:
A.
B.
C.
D.
de som van
de som van
het verschil
het verschil
1.
De kracht, die evenwicht maakt met twee in dezelfde richting werkende
krachten op dezelfde werklijn, is gelijk aan:
A.
B.
C.
D.
de som van
de som van
het verschil
het verschil
1.
De kracht, die evenwicht maakt met twee in tegengestelde richting werkende
krachten op dezelfde werklijn, is gelijk aan:
A.
B.
de som van de krachten en werkt in de richting van die krachten.
de som van die krachten maar werkt in tegengestelde richting.
C.
D.
het verschil van de krachten en werkt in de richting van de grootste kracht.
het verschil van de krachten en werkt in de richting van de kleinste kracht.
1.
In afbeelding 11 zijn de krachten F1, F2, en FR getekend.
1 N. Meet de resultante op.
1 mm
de krachten en werkt in de richting van die krachten.
die krachten, maar werkt in tegengestelde richting.
van de krachten en werkt in de richting van de grootste kracht.
van de krachten en werkt in de richting van de kleinste kracht.
de krachten en werkt in de richting van die krachten.
die krachten maar werkt in tegengestelde richting.
van de krachten en werkt in de richting van de grootste kracht.
van de krachten en werkt in de richting van de kleinste kracht.
Afbeelding 11.
FR is:
© | 31-08-2013
A.
B.
kleiner dan F1 - F2 en dus kleiner dan 10 N.
gelijk aan F1 + F2 en dus gelijk aan 40 N.
C.
D.
groter dan F1 + F2 en dus groter dan 40 N.
kleiner dan F1 + F2 maar groter dan F1 - F2.
1.
In afbeelding 12 zijn de krachten F1 en F2 getekend. Teken deze figuur na,
krachtenschaal 1 mm
1 N en voltooi de tekening door de evenwicht
makende kracht Fe er in te tekenen. Meet deze kracht op.
13
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 12.
Fe =:
A.
B.
C.
D.
kleiner dan F1 - F2 en dus kleiner dan 10 N.
gelijk aan F1 + F2 en dus gelijk aan 40 N.
groter dan F1 + F2 en dus groter dan 40 N.
kleiner dan F1 + F2 maar groter dan F1 - F2.
1.
Zie afbeelding 13. Vul bij de pijl van FR in hoe groot FR is.
Meet de lijnstukken F1, F2 en FR op. Het lijnstuk FR moet lang zijn.
Afbeelding 13.
A.
B.
C.
D.
25 mm: 25 mm is dus goed getekend.
0 mm: 25 mm is dus fout getekend.
15 mm: 25 mm is dus fout getekend.
10 mm: 25 mm is dus fout getekend.
1.
Zie afbeelding 14. Vul bij de pijl van FR in hoe groot FR moet zijn?
Meet de lijnstukken F1, F2 en FR op. Het lijnstuk FR moet lang zijn.
Afbeelding 14.
A.
B.
C.
D.
135 mm: 17 mm is dus fout getekend.
17 mm: 17 mm is dus goed getekend.
27 mm: 17 mm is dus fout getekend.
135 mm: 17 mm is dus goed getekend.
1.
Zie afbeelding 15. Vul bij de pijl van FR in hoe groot FR moet zijn?
Meet de lijnstukken F1, F2 en FR op. Het lijnstuk FR moet lang zijn.
Afbeelding 15.
A.
B.
14
170 mm: 17 mm is dus goed getekend.
170 mm: 17 mm is dus fout getekend.
HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
C.
D.
370 mm: 17 mm is dus fout getekend.
17 mm: 17 mm is dus goed getekend.
1.
Zie afbeelding 16. Teken bij het lijnstuk voor de evenwicht makende kracht
Fe de pijl. Vul ook in hoe groot Fe moet zijn.
Afbeelding 16
A.
B.
C.
D.
Fe
Fe
Fe
Fe
is
is
is
is
160 N en werkt naar links.
80 N en werkt naar links.
160 N en werkt naar rechts.
80 N en werkt naar rechts.
1.
De resultante van twee even grote krachten, kan alleen maar nul zijn, als de
krachten:
A.
B.
C.
D.
in dezelfde richting werken en op dezelfde werklijn zijn gelegen.
in tegengestelde richting werken en op dezelfde werklijn zijn gelegen.
een gemeenschappelijk aangrijpingspunt hebben.
een hoek van 120° met elkaar maken.
1.
De resultante van de vier getekende krachten in afbeelding 17.
Afbeelding 17.
A.
B.
C.
D.
© | 31-08-2013
moet men bepalen door het
moet men bepalen door het
kan men berekenen, ze is 8
kan men berekenen, ze is 8
tekenen van een krachtenveelhoek.
tekenen van een krachtendriehoek.
N en werkt naar rechts.
N en werkt naar links.
15
VOC | © | 19-10-2012
16
HET SAMENSTELLEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
3 HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
Het ontbinden van krachten is het vervangen van 1 kracht, door twee of meer
krachten, waarbij de richtingen, in dit geval a en b gegeven zijn, zie hiervoor
afbeelding 1.
Daarbij moeten de volgende regels in acht worden genomen.
•
Touwen, kettingen en kabels kunnen alleen een kracht opnemen in hun eigen
richting n.l een trekkracht. Afbeelding 2.
•
Scharnierbaar bevestigde staven kunnen alleen trek of drukkrachten
opnemen in hun eigen richting. Afbeelding 3.
•
Een plat vlak kan alleen (indien geen wrijving wordt verondersteld) een
kracht opnemen, welke loodrecht gericht is op dat vlak. Afbeelding 4.
3.1
Touwen - kettingen en kabels
Afbeelding 2.
© | 31-08-2013
17
VOC | © | 19-10-2012
Scharnierbaar bevestigde staven
Afbeelding 3.
Een plat vlak
Afbeelding 4
VOORBEELD:
Zie afbeelding 5.
Een wandkraan wordt belast met een kracht van 3000 N.
AB = 6 m en AC = 4½m.
Bepaal de krachten in de staven AB en AC
18
HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 5.
Oplossing
Stel de krachtenschaal 1 cm ≡ 1.000 N.
Lengteschaal 1 cm ≡ 1 m.
Teken de driehoek ABC zuiver, anders ontstaan er grote afwijkingen in de
antwoorden.
Ð A = 90°, AB = 6 cm, AC = 4½ cm.
Teken in B een verticale lijn ( FG ) = 3.000 : 1.000 = 3 cm.
Ontbindt FG in F1 en F2 ( in de richting CB en BA ).
Na het opmeten vindt je dan:
•
F1 = 5 ´ 1.000 = 5.000 N.
•
F2 = 4 ´ 1.000 = 4.000 N.
3.2
VRAGEN EN OPGAVEN HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
Beantwoord de vragen 2 t/m 10 op de uitwerkbladen.
1.
a.
b.
c.
d.
e.
2.
© | 31-08-2013
Een
Een
Een
Een
Een
drijfriem kan alleen ..... krachten opnemen.
scharnierbare stang kan alleen ..... krachten opnemen.
ketting kan alleen ..... krachten opnemen.
platvlak kan alleen ..... krachten opnemen.
staalkabel kan alleen ..... krachten opnemen.
Zie de afbeelding 6 A – B – C – D en E. Ontbindt de krachten in de gegeven
richtingen 1 en 2.
19
VOC | © | 19-10-2012
afbeelding 6
1.
Bepaal met behulp van afbeelding 7 de loodrechte kracht op het hellend vlak
en de kracht waardoor het voorwerp langs de helling gaat bewegen.
AB = 4 m en BC = 3 m.
afbeelding 7
2.
Bepaal met behulp van afbeelding 8 de krachten in de staven AB en BC van
deze wandkraan als deze belast wordt door een gewicht dat een kracht van
3.000 N veroorzaakt.
AB = 1,8 m en AC = 2,4 m.
afbeelding 8
20
HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
3.
Bepaal met behulp van afbeelding 9 de krachten op de zijvlakken AC en BC
van de blokken, welke door de wig worden veroorzaakt, als daarop een
kracht werkt van 500 N, AB = 10 cm en AC = BC = 13 cm.
afbeelding 9
4.
Bepaal met behulp van afbeelding 10, de spankrachten in de koorden 1 en 2
welke veroorzaakt wordt door een gewicht van 750 N. Een en ander is in
evenwicht.
afbeeldgin 10
5.
Bepaal met behulp van afbeelding 11 de spankrachten in de figuren A, B en
C
afbeelding 11
6.
7.
© | 31-08-2013
Vergelijken we de spankrachten van de figuren A en B in afbeelding 3.11,
dan vinden we dat de krachten in figuur ... het grootst zijn.
Bepaal met behulp van afbeelding 12 de krachten in de staven 1 en 2 van
de figuren A, B en C.
21
VOC | © | 19-10-2012
afbeelding 12
8.
Bepaal met behulp van afbeelding 13 de krachten in de staven 1 en 2 van de
figuren A, B en C.
afbeelding 13
22
HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
3.3
UITWERKBLAD 1.
3.4
UITWERKBLAD 2
.
© | 31-08-2013
23
VOC | © | 19-10-2012
3.5
24
UITWERKBLAD 3.
HET ONTBINDEN VAN KRACHTEN
VOC | © | 19-10-2012
4 MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
4.1
Moment!
Onder een moment wordt verstaan, het effect wat op de steel van een bout wordt
uitgeoefend, wanneer deze wordt vast gedraaid. Dat effect wordt aangegeven met
het symbool M.
Wanneer deze bout met een ringsleutel wordt vastgedraaid, dan is de lengte van
de arm en de kracht F, welke daarop werkt, bepalend voor de grote van dat
moment.
We kunnen dus zeggen:
•
Een lange arm en een grote kracht veroorzaken een groot moment.
•
Een kleine arm en een kleine kracht veroorzaken een klein moment.
Er geldt: moment = kracht ´ arm of: M = F ´ l, de Si eenheid voor het moment is
Nm spreek uit Newton meter.
Onder de arm l van de kracht wordt altijd de loodrechte afstand van het draaipunt
tot de werklijn van de kracht verstaan, zie afbeelding 1.
4.2
Draairichting
Is de draairichting rechtsom, dus gelijk aan de wijzers van een klok, dan is het
moment POSITIEF +. Is de draairichting tegengesteld, dus linksom, dan is het
moment NEGATIEF −.
4.3
Momentenstelling
Werken op een staaf of een balk meerdere krachten, dan wordt de momentstelling
toegepast.
In woorden luidt deze;
© | 31-08-2013
25
VOC | © | 19-10-2012
De algebraïsche som van de momenten van een aantal krachten ten opzichte van
een willekeurig punt is gelijk aan het moment van de resultante ten opzichte van
datzelfde punt (M1 + M2 + M3 = MR enz).
Zie afbeelding 3.
Er werken 3 krachten op deze balk, dan geldt volgens de momentstelling;
F1 ´ l1 + F2 ´ l2 - F3 ´ l3 = FR ´ x of M1 + M2 - M3 = MR.
Voor evenwicht geldt dan, F1 ´ l1 + F2 ´ l2 - F3´ l3 = 0.
4.4
Voorbeeld
Zie afbeelding 4.
Een stalen balk is aan één uiteinde in een muur gemetseld. Op de balk werken vier
verticale krachten.
4.5
GEGEVEN:
Afbeelding 4.
4.6
a.
b.
c.
26
GEVRAAGD:
de algebraïsche som der momenten;
de resultante van de krachten FR;
aangrijpingspunt van FR.
MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
VOC | © | 19-10-2012
4.7
a.
b.
c.
OPLOSSING:
M=F´l
M1 = 500 ´ 1 = 500 Nm (positief)
M2 = 800 ´ 3 = 2.400 Nm (positief)
M3 = - 400 ´ 5 = -2.000 Nm (negatief)
M4 = 100 ´ 6 = 600 Nm (positief)
Algebraïsche som van M = 500 + 2.400 - 2.000 + 600 = 1.500 Nm.
FR = 500 + 800 - 400 + 100 = 1.000 N.
Volgens de momentstelling geldt;
Algebraïsche som van M = moment resultante, dus 1.500 = Fr ´ x, of 1000 × x, dan is x
= 1.500 : 1.000 = 1,5 m.
De resultante grijpt aan op 1,5 m rechts van het steunpunt.
4.8
© | 31-08-2013
VRAGEN EN OPGAVEN MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING
1.
De arm van een kracht drukt men in het Si stelsel uit in meter en geeft men
aan met het symbool:
A.
B.
C.
D.
F.
N.
M.
l.
1.
Het moment van een kracht drukt men uit in newtonmeter en geeft men aan
met het symbool:
A.
B.
C.
D.
F.
N.
M.
l.
1.
De Si eenheid voor het moment is:
A.
B.
C.
kgfm.
M.
F ´ l.
D.
Nm.
1.
Het moment van een kracht wordt bepaald door:
A.
B.
C.
de draairichting.
de kracht.
kracht ´ arm.
D.
de arm.
1.
Zie afbeelding 5
Het moment van F ten opzichte van P1 is:
27
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 5.
A.
B.
C.
D.
positief.
nul.
negatief.
F ´ l2.
1.
Zie afbeelding 5. Het moment van F ten opzichte van P3 is:
A.
B.
C.
D.
positief.
nul.
negatief.
F ´ l1.
1.
Zie afbeelding 5. Het moment van F ten opzichte van P2 is:
A.
B.
C.
D.
positief.
nul.
negatief.
F ´ l2.
1.
Zie afbeelding 6.
Het moment van F ten opzichte van P is:
Afbeelding 6.
28
A.
B.
C.
D.
+ 600 Ncm.
nul.
+ 360 Ncm.
- 360 Ncm.
1.
Zie afbeelding 7.
Het moment van F ten opzichte van P is:
MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 7
A.
B.
C.
+ 600 Ncm.
nul.
+ 360 Ncm.
D.
- 360 Ncm.
1.
Zie afbeelding 8.
Het moment van F ten opzichte van Pa is:
Afbeelding 8.
A.
B.
C.
D.
E.
1.
-1000 Ncm.
-800 Ncm.
-600 Ncm.
nul.
Zie afbeelding 9.
De resultante FR is:
Afbeelding 9.
A.
B.
C.
D.
© | 31-08-2013
4000 N.
2400 N.
0 N.
1600 N.
De opgaven 12 tot en met 15 hebben betrekking op afbeelding 10.
29
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 10.
30
1.
Gegeven.
F1 = 800 N en l1 = 1 m;
F2 = 1200 N en l2 = 2 m;
F3 = 2000 N en l3 = 3 m.
De algebraïsche som der momenten van SM is dan:
A.
B.
C.
D.
9200
7600
4400
2800
1.
Gegeven.
F1 = 800 N en l1 = 1 m;
F2 = 1200 N en l2 = 2 m;
F3 = 2000 N en l3 = 3 m.
De afstand x is dan gelijk aan:
A.
B.
C.
D.
2,3 m.
2,45 m.
2,6 m.
2,75 m.
1.
Gegeven.
F1 = 100 N en l1 =
F2 = 200 N en l2 =
F3 = 400 N en l3 =
De afstand x is dan
A.
B.
C.
D.
80 cm.
100 cm.
105 cm.
120 cm.
1.
Gegeven.
F1 = 6 kN en l1 = 2 m;
F2 = 9 kN en l2 = 4 m;
F3 = 12 kN en l3 = 8 m.
De afstand x is gelijk aan:
A.
B.
C.
D.
8,- m.
7,2 m.
6,4 m.
5,6 m.
1.
Zie afbeelding 11.
Het moment van kracht F ten opzichte van het draaimoment P is:
Nm.
Nm.
Nm.
Nm.
60 cm;
90 cm;
120 cm.
gelijk aan:
MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 11
A.
B.
C.
D.
24000 Nmm.
2400 Nmm.
240 Nmm.
240 Nmm.
1.
Zie afbeelding 12.
Als F = 140 N en l = 15 cm, dan is het moment ten opzichte van P:
Afbeelding 12.
A.
B.
C.
D.
210 Ncm.
-2100 Ncm
- 210 Ncm.
2100 Ncm.
1.
Zie afbeelding 13. Als F = 160 N en l = 18 cm, dan is het moment van F ten
opzichte van P:
Afbeelding 13.
A.
B.
C.
D.
© | 31-08-2013
288 Ncm.
- 288 Ncm
2880 Ncm.
-2880 Ncm.
31
VOC | © | 19-10-2012
32
MOMENTEN EN MOMENTENSTELLING.
VOC | © | 19-10-2012
5 HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
Onder een hefboom wordt verstaan, een rechte of een gebogen staaf, welke in een
punt kan scharnieren of draaien.
Algemeen geldt: Een hefboom is een lichaam met een vast draaipunt.
Zie afbeelding 1 A – B – C en D.
In de afbeeldingen 1 - A - B – C en D , is een hef\-boom getekend. Aan beide
kanten van het draaipunt hangen gewichten van 1 N. Deze gewichten zijn zodanig
opge\-hangen, dat de hefboom in rust ofevenwicht is.
© | 31-08-2013
33
VOC | © | 19-10-2012
5.1
EVENWICHTSVOORWAARDEN!
5.2
Evenwichtsvoorwaarden
Voor
1.
2.
3.
34
een hefboom in rust, gelden een aantal voorwaarden.
De algebraïsche som van alle horizontale krach\-ten is nul: ( SFh = 0 ).
De algebraïsche som van alle verticale krachten is nul: ( S Fv = 0 ).
De algebraïsche som van alle momenten is nul: ( S M = 0 ).
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
Zie de berekeningen voor de situaties A – B – C en D, op de volgende bladzijde ,
afbeelding 1.
ΣFv = 0
F1 + F2 – Fr = 0
Fr = F1 + F2
Fr = 4N + 4N = 8N
ΣM = 0
F1 × l1 – F2 × l2 = 0
F1 × l1 = F2 × l2
4N × 60mm = 4N × 60mm = 240Nmm.
ΣFv = 0
F1 + F2 – Fr = 0
Fr = F1 + F2
Fr = 4N + 6N = 10N
ΣM = 0
F1 × l1 – F2 × l2 = 0
F1 × l1 = F2 × l2
4N × 60mm = 6N × 40mm = 240Nmm.
ΣFv = 0
F1 + F2 – Fr = 0
Fr = F1 + F2
Fr = 4N + 8N = 12N
ΣM = 0
F1 × l1 – F2 × l2 = 0
F1 × l1 = F2 × l2
4N × 60mm = 8N × 30mm = 240Nmm.
ΣFv = 0
F1 + F2 +F3 – Fr = 0
Fr = F1 + F2 + F3
Fr = 4N + 5N + 2N = 11N
ΣM = 0
F1 × l1 – F2 × l2 –F3 × l3 = 0
F1 × l1 = F2 × l2 + F3 × l3
4N × 60mm = 5N × 40mm + 2N × 20mm = 240Nmm.
Op de voorgaande afbeeldingen A – B – C en D werken geen horizontale krachten
© | 31-08-2013
35
VOC | © | 19-10-2012
Gegeven
zie afbeelding 2 a en b.
Een balans met ongelijke armen is in
evenwicht als F1 = 20 N.
Gevraagd
1.
2.
3.
Hoe groot is F2?
Hoe groot is de reactiekracht Fr in het steunpunt S?
Waar grijpt Fr aan?
Oplossing
1 De som van de momenten ten opzichte van S is nul;
F1 ´ l1 - F2 ´ l2 = 0.
20 N ´ 400 mm - F2 ´ 80 mm = 0.
F2 ´ 80 mm = 8000 Nmm.
F2 = 8000 Nmm : 80 mm = 100 N.
2 De som van de verticale krachten is nul;
F2 - Fr + F1 = 0
Fr = F1 + F2
Fr= 20 N + 100 N = 120 N.
3 De reactiekracht Fr grijpt aan in het draaipunt S.
5.3
STEUNPUNTREACTIES!
Voor een balk opgelegd op twee steunpunten gelden ook evenwichtsvoorwaarden. Gebruik een
van de steunpunten om de evenwichtsformules op te schrijven. Dit heeft het voordeel dat de
reactiekracht in dat punt een moment gelijk als nul veroorzaakt en uit de berekening valt.
36
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
Voorbeeld
Gegeven
Een balk is opgelegd op twee steunpunten
A en B, zie afbeelding 3. De balk weegt 2400 N en wordt belast door F1 en F2.
afbeelding 3
Gevraagd
Wat is de waarde van Fr,A en Fr,B?
Oplossing
Ten opzichte van punt A is:
Fr,A ´ 0 m + 1000 N ´ 1 m + 2400 N ´ 2 m + 3000 N ´ 3 m
- Fr B ´ 4 m = 0
1000 Nm + 4800 Nm + 9000 Nm -Fr,B ´ 4 = 0
14800 Nm - Fr,B´ 4 = 0
Fr,B = 14800 Nm : 4 m = 3700 N.
De som van de krachten is nul, dus
Fr,A + 1000 N + 2400 N + 3000 N - 3700 N = 0
Fr,A = 1000 N + 2400 N + 3000 N - 3700 N = 2700 N.
We kunnen ons hierbij ook voorstellen dat van een voortuig, waarbij de voor en
achterasdruk bekend zijn, evenals de totale belasting, je wil weten, op welke
afstand het zwaartepunt van het voertuig aangrijpt, ten opzichte van de voor of
achteras.
Zie onderstaande afbeelding 4.
© | 31-08-2013
37
VOC | © | 19-10-2012
Berekening
S tov A = X × 380kN – 4,5m × 300kN = 1350kNm : 380kN = 3,55m.
S tov B = X × 380kN + 4,5m × 80kN = 360Knm : 380kN = 0,95m.
De belasting van het zwaartepunt, grijpt aan op 3,55 meter vanaf de vooras en op
0,95 meter vanaf de achteras, 3,55m plus 0,95 m zijn samen 4,5 meter, de
wielbasis.
Voorbeeld auto met caravan
De belasting van het zwaartepunt, grijpt aan op 3,55 meter vanaf de vooras en op
0,95 meter vanaf de achteras, 3,55m plus 0,95 m zijn samen 4,5 meter, de
wielbasis.
Berekening van de onderstaande afbeelding 5, een auto met caravan.
Het totaalgewicht van de wagen is 12kN, waarvan 60% van het totaalgewicht op
de vooras rust, en de rest op de achteras.
Gevraagd wordt;
1.
Het zwaartepunt van de wagen ten opzichte van de vooras en achteras.
2.
De druk van de kogel op de trekhaak.
3.
Het totaalgewicht op de achteras, aannemende dat het de plaats van het
zwaartepunt ten opzichte van de auto niet veranderd.
afbeelding 5
Berekening
Vooras, 60% van 12 kN = 7,2 kN.
Achter as, 40% van 12 kN = 4,8 kN.
38
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
afbeeldingn 6
berekeing (2)
Zwaartepunt bevindt zich,zie afbeelding 6.
S tov A (vooras)= 12kN × Xm – 2,47m × 4,8kN =
X = 2,47m × 4,8kN : 12m = 0,988m, vanaf de vooras
S tov B (a as) = 12kN × Xm + 2,47m × 7,2 kN =
X = 2,47m × 7,2kN : 12kN = 1,482m, vanaf da achteras.
Druk van de kogel op de trekhaak,
F = X × 1,9m – 0,1m × 10kN = 0,1m × 10kN : 1,9m = 0,526kN.
Het totaal gewicht op de achteras
S tov A 0,988m × 12kN – 2,47m × X + 3,33m × 0,526kN =
11,856kNm – 2,47m × X + 1,45kNm =
X = 13,606kNm : 2,47m = 5,5 kN
afbeelding 7
Maak je berekening in het platte vlak
Bereken;
Bruto totaal gewicht.
a.
Voor en achteras druk.
b.
Bepaal het zwaartepunt.
© | 31-08-2013
39
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 8.
Bruto laadvermogen is 12kN = 100kN = 112kN.
De achteras druk is:
S tov A = 1,1m × 12kN + 4m × 100kN – 4,2m × FRB
FRB = 13,2kNm + 400kNm -4,2m = 413,2kNm : 4,2m = 98,38kN.
Vooras druk is 112kN – 98,38kN = 13,62kN.
Het Zwaartepunt bevind zich op :
S tov A = X ×112kN - 4,2m × 98,38kN = 413,196 : 112 = 3,68m van af de vooras. Dus 4,2 m
– 3,68m = 0,51m voor de achteras.
5.4
VRAGEN EN OPGAVEN HEFBOOM –
EVENWICHTSVOORWAARDEN EN STEUNPUNTREACTIES.
Een
Met
A.
B.
C.
D.
1.
40
hefboom is een vast lichaam met een draaipunt.
een vast lichaam bedoelen we in dit geval:
A een rechte staaf.
B een rechte of een gebogen staaf.
C een balk op twee steunpunten.
D een lichaam dat van een vaste stof is gemaakt.
Zie afbeelding 9. In deze afbeelding zijn vier hefbomen getekend, welke
daarvan is niet in evenwicht.
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 9.
1.
Als we de evenwichtsvoorwaarden in formules opschrijven, dan geldt:
A.
SFh = 0.
B.
SFv = 0 en SFh = 0 en SM = 0.
C.
SFv = 0.
D.
SFv = 0 en SM = 0.
1.
Zie afbeelding 10. Bereken F2. Omcirkel het goede antwoord.
Afbeelding 10.
© | 31-08-2013
41
VOC | © | 19-10-2012
A.
B.
C.
D.
120 N.
100 N.
80 N.
60 N.
1.
Zie afbeelding 10. Bereken Fr . Bereken het goede antwoord.
A.
B.
C.
D.
120 N.
100 N.
80 N.
60 N.
1.
Zie afbeelding 11. Bereken F2. Omcirkel het goede antwoord.
Afbeelding 11.
42
A.
B.
C.
D.
120 N.
100 N.
80 N.
60 N.
1.
Zie afbeelding 11. Bereken Fr. Omcirkel het goede antwoord.
A.
B.
C.
120 N.
100 N.
80 N.
D.
60 N.
1.
Zie afbeelding 12. Bereken F2. Omcirkel het goede antwoord.
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 12.
A.
B.
C.
D.
300
400
500
600
N.
N.
N.
N.
1.
Zie afbeelding 12. Bereken Fr. Omcirkel het goede antwoord.
A.
B.
C.
D.
300
400
500
600
1.
Zie afbeelding 13. Met een koevoet wordt deze kist opgetild.
F1 = 1800 N. Bereken F2. Omcirkel het goede antwoord.
N.
N.
N.
N.
Afbeelding 13.
© | 31-08-2013
A.
112,5 N.
B.
C.
D.
120,- N.
1687,5 N.
1920,- N.
1.
Zie afbeelding 13. Bereken ook de reactiekracht Fr.
Omcirkel het goede antwoord.
A.
B.
C.
D.
112,5 N.
120,- N.
1687,5 N.
1920,- N.
1.
Zie afbeelding 14.
Een balk rust op twee steunpunten. Bereken Fr,A en Fr,B.
Omcirkel daarna de letter waarachter de goede antwoorden staan.
43
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 14.
A.
B.
C.
D.
E.
Fr,A Fr,B
5 kN. 8 kN.
8 kN. 5 kN.
9 kN. 10 kN.
10 kN. 9 kN.
1.
Zie afbeelding 15.
Bereken da reactie krachten Fr,A en Fr,B. Omcirkel daarna de letter
waarachter de goede antwoorden staan.
Afbeelding 15.
44
A.
B.
C.
D.
E.
Fr,A Fr,B
2500 N. 3500
3500 N. 2500
2000 N. 3000
3000 N. 2000
1.
Zie afbeelding 16.
Bereken de reactiekrachten Fr,A en Fr,B.
Omcirkel daarna de letter waarachter het goede antwoord staat.
N.
N.
N.
N.
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 16.
A.
B.
C.
D.
E.
Fr,A Fr,B
7750 N. 3750
7700 N. 3800
3800 N. 7700
3750 N. 7750
1.
Zie afbeelding 17. Bereken de reactiekrachten Fr,A en Fr,B. Omcirkel daarna
de letter waarachter het goede antwoord staat.
N.
N.
N.
N.
Afbeelding 17.
© | 31-08-2013
A.
B.
C.
D.
E.
Fr,A Fr,B
4500 N. 5500 N.
5500 N. 4500 N.
6000 N. 4000 N.
4000 N. 6000 N.
Bij de opgaven 16 en 17 eerst de gegevens in de open rechthoeken van de
afbeeldingen invullen, daarna Fr,A en Fr,B berekenen.
1.
Zie afbeelding 18. Een balk is horizontaal opgelegd op twee steunpunten A
en B.
Het gewicht van de balk is 2000 N per meter lengte. Op de balk werkt een
kracht F1 van 8000 N verticaal naar beneden. F1 grijpt aan op 2 m van het
linker steunpunt.
45
VOC | © | 19-10-2012
Afbeelding 18.
1.
Zie afbeelding 19.
Een balk van 5 m lengte rust op de steunpunten A en B.
De afstand tussen de steunpunten is 4 m.
G balk per meter lengte is 910 N. Op de balk werken drie krachten verticaal
naar beneden.
F1 = 2000 N werkt 1,2 m rechts van A.
F2 = 3000 N werkt op 2,4 m rechts van A.
F3 = 1000 N
Afbeelding 19.
1.
46
Zie afbeelding 20.
GEGEVEN, in onderstaande afbeelding is een bedrijfswagen weergegeven,
waarop een hydraulische kraan met een eigen gewicht van 12,5 kN is
gemonteerd.
Het bruto laadvermogen van het chassis bedraagt 99,3 kN. Het gewicht op
de achteras bedraagt 81,35 kN.
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
GEVRAAGD, bepaal met behulp van de evenwichtsvoorwaarden de lengte
van de laadbak.
Afbeelding 20.
© | 31-08-2013
47
VOC | © | 19-10-2012
48
HEFBOOM – EVENWICHTSVOORWAARDEN EN
STEUNPUNTREACTIES.
VOC | © | 19-10-2012
6 Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
6.1
De elektrische installatie van een bedrijfswagen.
De elektrische installatie in een bedrijfswagen heeft een groot aantal functies die
in verband staan met veiligheid, comfort, motormanagement en laad losmiddelen.
Tot de elektrische installatie behoren:
•
de dynamo voor het opwekken van spanning,
•
de accumulator(accu) voor het opslaan van energie ,
•
de schakelaars en bedrading voor de energieverdeling,
•
de verbruikers.
Verbruikers hebben elektrische energie nodig om te kunnen functioneren. Deze
energie wordt in de dynamo gewonnen doordat de mechanische energie van de
motor wordt omgezet in elektrische energie. Deze energie gaat tijdens het draaien
van de motor naar de stroomverbruikers of wordt in de accu opgeslagen. Als de
motor niet draait kunnen bepaalde verbruikers toch functioneren omdat de in de
accu opgeslagen energie wordt aangesproken. Bij het starten van de motor
gebruikt de startmotor elektrische energie uit de accu.
Voor een goed begrip van de werking van elektrische systemen is het noodzakelijk
dat je kennis hebt van de basisprincipes met betrekking tot elektriciteit.Elektrische
spanning.
Elektrische spanning ontstaat tussen twee punten die een verschillende elektrische
lading hebben. De hoeveelheid elektrische energie in het ene punt kan worden
verplaatst naar het andere punt door deze twee punten te verbinden met een
geleider.
Het eenvoudigste voorbeeld van het bovenstaande is de hieronder afgebeelde
batterij.
De batterij is opgebouwd uit laagjes van verschillende metalen in dit geval nikkel
en cadmium de metaallaagjes onderling zijn gescheiden door een separator.
Bij deze batterij worden via een chemische reactie aan de min-pool elektronen
vrijgemaakt, terwijl aan de plus-pool op hetzelfde moment via een andere
chemische reactie elektronen worden gebonden. Via een op de batterij aangesloten
component (bijvoorbeeld een lampje) kunnen nu de elektronen vanaf de plus-pool,
door het lampje, naar de min-pool stromen.
© | 31-08-2013
49
VOC | © | 19-10-2012
Elektrische stroom.
Uit het afgebeelde circuit blijkt dat zodra de plus pool en de min pool met elkaar
zijn verbonden (door middel van een geleider) er een verplaatsing van elektronen
plaats vindt. Deze verplaatsing van elektronen wordt stroom genoemd. Het lampje
in het circuit zorgt er voor dat niet alle energie in een keer verplaatst wordt. Dan
is er sprake van een kortsluiting.
Elektrische weerstand.
Het met elkaar verbinden van twee punten met een verschillende lading heeft een
elektrische stroom tot gevolg. De snelheid die de elektronen hebben als zij zich
verplaatsen door de geleider is afhankelijk van het materiaal en de lengte waaruit
de geleider is opgebouwd.
materiaalsoort + lengte = weerstand.
Bij elk materiaal hoort een bepaalde snelheid. Anders gezegd elk materiaal heeft
een bepaalde weerstand.
Materialen kunnen dan ook onderverdeeld worden in:
•
•
•
50
Geleiders;
Halfgeleiders;
Niet geleiders (isolatoren).
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
Geleiders zijn materialen die stroom makkelijk geleiden. Koper is een metaal dat
stroom goed geleidt en relatief goedkoop is.
Halfgeleiders zijn isolerende stoffen die onder bepaalde omstandigheden zich als
een geleider gaan gedragen. De halfgeleider techniek is zeer complex en valt
buiten deze lesstof.
Een voorbeeld van deze techniek is te zien in de LED verlichting van voertuigen.
Een LED is een stukje halfgeleidertechniek dat licht geeft als er stroom doorheen
loopt. Een LED is een minuscuul stukje silicium of germanium. Bij een LED leidt dit
ertoe dat een zeer kleine hoeveelheid materiaal licht uitstraalt in een heel
specifieke kleur en al bij een kleine stroom.
Samenvatting:
•
•
Elektrische energie wordt geproduceerd door beweging (stroming) van
elektronen. Elektronen zijn deeltjes in atomen.
De elektrische spanning is het potentiaalverschil tussen twee punten in een
elektrische kring.
–
Spanning
–
–
symbool => U
eenheid => V (volt)
•
Elektrische stroom is het verplaatsen van elektronen door een geleider onder
invloed van spanning (potentiaalverschil).
–
Stroom
–
symbool => I
–
eenheid => A (ampère)
•
Elektrische weerstand is de eigenschap van materialen om de doorgang van
elektrische stroom te bemoeilijken en te verstoren.
–
Weerstand
–
symbool => R
–
eenheid => Ω (ohm)
VRAGEN DE ELEKTRISCHE INSTALLATIE VAN EEN BEDIJFSWAGEN.
1.
© | 31-08-2013
Noem een aantal onderdelen van een bedrijfswagen die, om goed te kunnen
werken, afhankelijk zijn van elektrische energie.
a.
Onderdelen die de veiligheid dienen:
b.
Onderdelen die ingezet worden om het comfort te verhogen of te
regelen:
51
VOC | © | 19-10-2012
c.
Onderdelen die ingezet worden om het motormanagement te laten
werken:
2.
Welke laad- en losmiddelen zijn afhankelijk van elektriciteit?:
3.
Welke hoofdonderdelen zijn er te onderscheiden in de elektrische installatie
van een bedrijfswagen?
4.
Welke 3 basiselementen worden er in de elektrotechniek gebruikt?
5.
Vul de onderstaande tabel volledig in.
Naam
6.
52
Symbool
Eenheid
Waarvan is de weerstand van een materiaal afhankelijk?
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
7.
In onderstaande tabel zijn een aantal materialen genoemd. Geef in de tabel
aan of je te maken hebt met een geleider of een isolator. Doe dit door een
kruisje in de juiste kolom te zetten.
Materiaal
Geleider
Isolator
Grafiet
Lood
Glas
Lucht
Kraanwater
Zeewater
Zink
8.
6.2
Welke eigenschap hebben halfgeleider materialen?
De stroomkring
Om elektrische componenten te laten werken moeten zij worden opgenomen in
een gesloten circuit.
De lamp zal alleen branden als het circuit niet onderbroken is.
Installaties in bedrijfswagens zijn voornamelijk systemen met 24 volt
gelijkspanning.
Voor de dynamo, de accu en de meeste stroomverbruikers doen het chassis en de
daarmee verbonden metalen componenten dienst als gemeenschappelijke massa.
© | 31-08-2013
53
VOC | © | 19-10-2012
Deze constructie vergt minder bedrading, vereenvoudigt de constructie en
vergemakkelijkt het onderhoud aan de elektrische installatie.
In de hierboven geplaatste afbeelding is te zien dat de dynamo de elektrische
energie opwekt. De spanning uit de dynamo is echter niet (direct) geschikt om
gebruikt te worden in de installatie of te worden opgeslagen in de accu. De dynamo
wekt een wisselspanning op.
Om deze spanning geschikt te maken wordt deze eerst door een gelijkrichter
gevoerd. Nadat de spanning is gelijk gericht gaat deze naar de verbruikers of de
accu.
In een gesloten circuit zullen spanning, stroom, en weerstand zorgen dat
elektrische en elektronische componenten hun taak kunnen vervullen.
Elke component is geschikt om te werken op een bepaalde spanning meestal is dit
24 Volt in bedrijfswagens.
Is er in het circuit een onderbreking dan zal er geen stroom kunnen vloeien door
het circuit en zal de component niet werken. Onderbrekingen kunnen bewust
gemaakt worden door schakelaars in het de stroomkring op te nemen.
Onderbrekingen kunnen ook onbewust ontstaan door een draadbreuk.
In de eenvoudige schema’s die hierboven zijn afgebeeld is het niet moeilijk om de
werking te begrijpen en het circuit te controleren.
Bij het zoeken naar storingen in de elektrische installatie komen de drie basis
begrippen, spanning, stroom en weerstand, steeds terug. Een goede kennis van
het verband tussen deze drie begrippen is de basis van het systematisch oplossen
van storingen.
6.3
Spanning, stroom en weerstand en hun onderlinge relatie.
Er bestaat een vast verband tussen spanning, stroom en weerstand. Als de
spanning gelijk blijft en de weerstand wordt hoger, zal de stroom laag zijn en
omgekeerd; een lagere weerstand betekent een hogere stroom bij gelijkblijvende
spanning.
54
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
Als de stroom gelijk blijft en de weerstand wordt hoger zal de spanning ook hoger
worden en omgekeerd; een lagere weerstand betekent ook een lage spanning bij
gelijkblijvende stroom.
Als de weerstand gelijk blijft en de spanning wordt hoger zal de stroom ook hoger
worden en omgekeerd. Een lagere spanning betekent een hogere stroom bij
gelijkblijvende weerstand.
Dit verband is terug te vinden in de wet van Ohm:
U=IxR
De hoogte van de spanning kan worden berekend door de stroom en de weerstand
met elkaar te vermenigvuldigen.
Zoals in iedere rekenkundige formule kan een ontbrekend element gevonden
worden door de bekende element met elkaar te vermenigvuldigen of door elkaar
te delen. Hiervoor zijn rekenkundige regels voor nodig maar door middel van de
driehoeken kan snel het ontbrekende element worden gevonden.
Het zichtbaar maken van spanning, stroom en weerstand.
Om rekenkundige bewerkingen te kunnen uitvoeren is het noodzakelijk dat de
waarde van de spanning, de stroom en de weerstand zichtbaar wordt. Spanning ,
stroom en weerstand laten zijn in principe onzichtbaar.
De hoogte van een spanning kan worden geschat door bijvoorbeeld te kijken naar
de gegevens die op een accu staan.
© | 31-08-2013
55
VOC | © | 19-10-2012
Op de bovenstaande batterij is aangegeven dat er een spanning geleverd kan
worden van 18 Volt. Of dit ook zo is kan alleen maar worden gemeten met een
Voltmeter. Dit geldt ook voor de stroom en de weerstand.
Elke grootheid heeft om deze te kunnen meten een apart meetinstrument nodig.
In de werkplaats is dit lastig.
De multimeter.
De multimeter is een combinatie van de drie meetinstrumenten om spanning
stroom en weerstand te meten.
De meest gebruikte multimeter heeft een digitale uitlezing, dat wil zeggen dat de
gemeten waarde in getallen wordt weergegeven. In deze tekst kunnen niet alle
verkrijgbare multimeters worden besproken. Kijk in de werkplaats welke meter er
wordt gebruikt en lees voor het gebruik de handleiding.
Hieronder zullen we kort ingaan op het meten van spanning, stroom en weerstand
met behulp van een multimeter.
De multimeter kan en moet ingesteld worden op de waarde die we willen meten.
Daarom is de meter uitgerust met een draaiknop en verschillende aansluitbussen.
Met de klok meedraaiend komen we de volgende functies tegen op de
bovenstaande multimeter.
•
Stand voor het meten van weerstand
•
Stand voor het doormeten van diodes
56
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
•
•
•
•
•
•
Stand voor het
Stand voor het
De uit stand
Stand voor het
Stand voor het
Stand voor het
meten van gelijkstroom
meten van wisselstroom
meten van wisselspanning
meten van gelijkspanning
meten van gelijkspanning (lage spanningen)
De COM meetbus dient altijd gebruikt te worden
Voor het meten van spanning, weerstand en het doormeten van diodes wordt de
meest rechtse meetbus gebruikt
De meest linkse meetbus(A) dient voor het aansluiten van het meetsnoer voor het
meten van stroom.
De volgende meetbus wordt gebruikt voor het meten van kleine stromen (mA)
Om meetfouten te voorkomen is het noodzakelijk om de meter op de juiste manier
in het circuit op te nemen.
Oefeningen
1.
Wat gebeurt er met de stroom als de weerstand verlaagd wordt en de
spanning gelijk blijft?
2.
Wat moeten we doen volgens het watermodel om de weerstand te verlagen?
3.
De stroom wordt steeds kleiner terwijl de weerstand gelijk blijft. Wat is er
met de spanning gebeurd?
4.
Hoe luidt de wet van Ohm?
In onderstaand schema is de accu spanning 12 Volt. Er loopt een stroom door de
schakelaar van 1 Ampère
Hoe groot is nu de weerstand in het totale circuit?
© | 31-08-2013
57
VOC | © | 19-10-2012
We lossen deze vraag op met de volgende stappen.
Welke waarden zijn bekend?
De spanning
U = 12 Volt
De stroom
I = 1 Ampère
Welke waarde is onbekend?
De weerstand
R=?
Welke formule gebruik je?
U = I x R Leg je duim op de ontbrekende waarde.
Om de weerstand te vinden deel je de spanning door de stroom
Oplossing
…….V : ………A = 12 Ohm
In het onderstaande circuit is de weerstand 2 Ohm en de spanning van de accu 24
Volt.
Hoe hoog is de stroom door het circuit?
De stroom is ____________________________ Ampère.
Welke formule gebruikte je?_________________________
In het onderstaande circuit is de stroomsterkte 2,5 Ampère en de weerstand 10
Ohm
Welke spanning geeft de accu af aan het circuit?
58
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
De accuspanning is ______________________Volt
Welke formule gebruikte je? ___________________
6.4
Het meten van spanning, stroom en weerstand.
Om het resultaat van een meting te kunnen beoordelen is het noodzakelijk dat:
•
Het juiste meetinstrument wordt gebruikt
•
Het meetinstrument goed is ingesteld
•
Het meetinstrument op de juiste manier is opgenomen in het circuit.
Het meten van spanningen.
Bij de spanningsmeting wordt de meter parallel over de te meten component
aangesloten. Er moet op worden gelet dat het juiste bereik is ingesteld en de juiste
soort spanning (wisselspanning AC / gelijkspanning DC).
© | 31-08-2013
59
VOC | © | 19-10-2012
Voorbeelden van metingen.
In dit gedeelte wordt de theorie van het meten uitgelegd en wordt je gevraagd
bepaalde waarden te vermelden. Als je in de gelegenheid bent om deze metingen
uit te voeren is dat natuurlijk aan te bevelen.
Hoe groot denk je dat de spanning over de lamp is?
spanning over de lamp UL
volt
Hoe groot denk dat de spanning over de schakelaar is?
spanning over de schakelaar Us
volt
Hoe groot denk je de spanning over de bron is?
spanning over de bron Ub
volt
Het meten van stromen.
Bij het meten van stroom wordt de meter in serie met de te meten component
geplaatst. Hierbij is het belangrijk dat dit consequent gebeurt omdat anders de
meter defect kan raken. Ook is het belangrijk dat de stroom niet te hoog is omdat
60
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
de meter normaal maar tot 10 A gezekerd is. Als de stroom hoger is moet met een
ampèretang worden gemeten.
Bereken van de schakeling hieronder de stroom die door de lamp zou moeten gaan.
Maak gebruik van de wet van Ohm.
Ga er bij de berekening van uit dat de weerstand van de lamp 0,42 Ohm is.
VRAGEN HET METEN VAN SPANNING, STROOM EN WEERSTAND
© | 31-08-2013
1.
De stroom door de lamp is:
2.
Geef hieronder aan hoe je dit hebt berekend.
61
VOC | © | 19-10-2012
6.5
3.
Op welk meetbereik moet de multimeter worden ingesteld?
4.
Is de meter ingesteld op gelijkstroom of wisselstroom?
Weerstandsmeting
Weerstandsmeting gebeurt parallel over de te meten component. Hierbij is het
belangrijk dat de voeding uit staat en dat de te meten component wordt
losgenomen. De meter stuurt namelijk een zeer lage stroom door de componenten.
Maar deze stroom is in enkele gevallen echter hoog genoeg om andere
componenten en stuurapparaten (elektronica) te beschadigen.
Bij weerstandsmetingen de componenten los nemen!!!
Bij weerstandsmetingen de componenten los nemen!!!
62
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
1.
Wanneer wordt de weerstandsmeting gebruikt?
2.
Waarom moet de weerstandsmeting worden uitgevoerd aan "losse"
componenten?
Met een weerstandsmeting kom je er snel achter hoe goed of hoe slecht een
bepaalde stof of component de stroom doorlaat.
Meet eens een aantal componenten door en noteer de waarde van de weerstand.
Stel je hierbij de vraag of een materiaal met een hoge weerstand nu een goede
geleider is of een slechte geleiden
Materiaal of onderdeel
© | 31-08-2013
Weerstandswaarde
Een goede of slechte
geleider?
63
VOC | © | 19-10-2012
6.6
Elektrisch vermogen.
Vermogen is de hoeveelheid elektrische energie die per tijdseenheid door de
verbruiker wordt omgezet in een andere vorm van energie. Het vermogen is te
bepalen door de spanning met de stroom te vermenigvuldigen.
Op de verbruiker staat meestal vermeld wat het gevraagde vermogen is. Hieronder
staat een lamp afgebeeld waarvan we weten dat hij geschikt is voor 12 Volt en een
vermogen heeft van 5 Watt.
grootheid
vermogen
symbool
P
eenheid
watt
afkorting
W
Het vermogen wordt aangegeven met de symbool P.
De eenheid van vermogen is watt.
Dit wordt afgekort met de letter W.
64
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
Voor het berekenen van allerlei waarden die met het vermogen te maken hebben
kunnen we weer gebruik maken van de driehoeken.
Op deze wijze is het ook mogelijk om de weerstand van een lamp te berekenen.
Deze lampen hebben de aanduiding 12 Volt / 5 Watt.
Stapsgewijs berekenen we nu de weerstand van de lamp.
De formule die we gebruiken om de weerstand uit te
rekenen is
U=IxR
Welke waarden zijn bekend?
U = 12 Volt
I = onbekend
R = onbekend
Bereken eerst de stroom door de lamp
P=UxI
5 Watt = 12 Volt x ?? Ampère
I is ? Ampère = 5 Watt : 12 Volt
Stroom door de lamp 0,42 Ampère.
© | 31-08-2013
65
VOC | © | 19-10-2012
De formule die we gebruiken om de weerstand uit te
rekenen is
U=IxR
Welke waarden zijn bekend?
U = 12 Volt
I = 0,42 Ampère
R=?
Bereken eerst de stroom door de lamp
U=IxR
12 Volt = 0,42 Ampère x ? Ohm
? Ohm = 12 Volt : 0,42 Ampère
Weerstand van de lamp is 28,6 Ohm
Oefeningen
66
1.
Op een lamp staat 12V/60W. Wat is de stroomsterkte van deze lamp?
2.
Op een dynamo staan de volgende gegevens:
Bosch K1 14V 55A.
Bereken het vermogen van deze dynamo.
3.
Een benzine-injector wordt met 5 volt aangestuurd. De weerstand van deze
injector is 15Ω.
Bereken het vermogen van deze injector.
4.
Van de hieronder afgebeelde lamp zijn een aantal dingen bekend.
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
•
•
•
•
5.
Voltage : 12 volt
Kleur : Wit
Wattage : 60/55Watt
Lampvoet : P43t-38
Waarom heeft deze lamp 2 verschillende vermogens?
Vul de onderstaande tabel in.
Vermogen
6.7
Stroomsterkte
Weerstand
60 Watt
Ampère
Ohm
55 Watt
Ampère
Ohm
Elektrische verlichting
De verlichting van motorvoertuigen is door de wet verplicht gesteld. Vaak wordt
er door de fabrikant nog extra verlichting toegevoegd.
Er worden in de motorvoertuigentechniek verschillende lampen toegepast,
namelijk:
•
gloeilampen;
© | 31-08-2013
67
VOC | © | 19-10-2012
•
•
halogeenlampen;
gasontladingslampen;
LED verlichting.
Het glas van lampen mag nooit met de blote handen worden aangeraakt!
Op de ballon kunnen dan lichaamszuren komen. Deze lichaamszuren gaan
verdampen, waardoor:
Er als gevolg van grote temperatuurverschillen spanning in de ballon ontstaat,
zodat deze kan breken.
De reflector kan worden aangetast omdat de lichaamszuren erop neerslaan.
Gloeilampen
Gloeilampen die in de motorvoertuigentechniek worden gebruikt zijn meestal
uitgevoerd met een bajonetsluiting. Deze bajonetsluiting voorkomt lostrillen.
De gloeilampen die in de motorvoertuigentechniek worden toegepast kunnen zijn
uitgevoerd met een enkele of een dubbelpolige lampvoet.
Gloeilampen vinden we onder andere terug bij de achterverlichting, remlichten en
knipperlichten (dimlicht en grootlicht).
De duplolamp is een gloeilamp met twee gloeidraden. Een gloeidraad dient voor
bijvoorbeeld het achterlicht en de andere gloeidraad voor het remlicht (dimlicht /
grootlicht).
Beide gloeidraden hebben een verschillend vermogen (dus verschillende
weerstand!). Om fouten bij het monteren van een duplolamp te voorkomen zijn de
pennetjes voor de bevestiging op verschillende hoogten gemonteerd. Fout
monteren is dan niet mogelijk.
De gloeidraad van een gloeilamp is gemaakt van wolfraam. Door de zeer hoge
temperatuur van het wolfraam tijdens het branden van de lamp geeft deze een
grote lichtopbrengst.
Het nadeel van de gloeilamp is dat er tijdens het branden van de lamp wolfraam
verdampt. De gloeidraad wordt hierdoor steeds dunner en zwakker en zal na
verloop van tijd doorbranden. Ook wordt door het verdampen van het wolfraam
de lichtopbrengst steeds minder. Dit komt doordat de verdampte wolfraamdeeltjes
zwart neerslaan op de binnenkant van de ballon.
68
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
Halogeenlampen
Halogeenlampen zijn te vergelijken met gloeilampen; alleen zijn deze laatste
gevuld met gas (halogenide).
Er zijn verschillende halogeenlampen op de markt, waaronder: H1, H2, H3, H4 en
H7 lampen. De meest toegepaste halogeenlamp is de H4 lamp. Dit is een
duplolamp: groot- en dimlicht zijn gecombineerd.
H1
H2
H3
H4
De reden dat halogeenlampen steeds meer worden toegepast is omdat deze een
langere levensduur en een grotere lichtopbrengst hebben.
De gloeidraad van een halogeendraad is ook gemaakt van wolfraam. Tijdens het
verdampen van het wolfraam zal de gasvulling ervoor zorgen dat de
wolfraamdeeltjes weer op de gloeidraad worden afgezet. Hierdoor heeft de
gloeidraad een langere levensduur. Tevens kan hierdoor de gloeidraadtemperatuur
worden verhoogd waardoor de lichtopbrengst hoger is. Door deze hoge
temperaturen worden er hoge eisen gesteld aan het materiaal van de ballon. Er
wordt dan ook geen glas gebruikt voor de halogeenverlichting maar kwarts, een
doorzichtige steensoort.
Door de hoge bedrijfstemperatuur mogen halogeenlampen niet worden
gemonteerd in een koplamp die gemaakt is voor het gebruik van normale
gloeilampen.
Gasontladingslampen (xenon)
Een gasontladingslamp (xenon) heeft geen gloeidraad maar een
gasontladingsbuis.
De xenon lampen zijn voorzien van een dim- en grootlicht.
De grootste voordelen van deze gasontladingslampen zijn:
•
Een bijna drie keer zo grote lichtopbrengst, waardoor een lamp van 35 W
voldoende is.
•
Een levensduur heeft van ongeveer 1500 uur.
© | 31-08-2013
69
VOC | © | 19-10-2012
•
•
Dankzij een speciale afstelling van de reflector, het glas en de lens wordt een
groter lichtbereik verkregen en een bredere dichtbij-lichtbundel.
Laag energieverbruik.
Nadeel:
•
•
Hoge kostprijs.
Het buitenglas van de koplamp moet zeer goed schoon gehouden worden
(verplichte ruitensproeierinstallatie op de koplamp).
Als er xenon koplampen worden toegepast moet het voertuig worden voorzien van
koplamphoogteverstelling en de genoemde wis/was installatie voor de koplampen.
70
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
De
koplampen bevatten de volgende hoofdonderdelen:
•
•
•
•
gasontladingsbuis;
servomotor voor regeling van de hoogte;
voorschakelapparaat;
stuurapparaat.
Ook zijn er twee niveau-opnemers vereist. De twee niveau-opnemers bepalen de
hellingshoek van de auto, afhankelijk van de belading.
Gasontladingsbuis
De gasontladingsbuis heeft een kamer die gevuld is met metaaldamp en edelgas.
In de kwartskamer zijn twee elektroden aangebracht, die een spanning krijgen
toegevoerd van ongeveer 25.000 volt. Door deze hoge spanning zal de metaaldam
geleidend worden en krijgt deze een temperatuur van ongeveer 4700 graden. Door
deze hoge temperaturen ontstaat er een groen/blauwe lichtboog met een zeer
grote lichtopbrengst.
© | 31-08-2013
71
VOC | © | 19-10-2012
Let op:
Bij het demonteren van defecte xenonunits altijd eerst de voeding los nemen i.v.m.
de zeer hoge spanning!
Koplampen en reflectoren
De koplampen van een personenauto moeten twee verschillende lichtbundels
kunnen uitstralen, namelijk: dimlicht en grootlicht.
Dimlicht en grootlicht kunnen ook apart worden uitgevoerd met twee verschillende
units. Het licht moet één kleur hebben, helder wit of geel.
Ook moet de lichtsterkte zowel links als rechts gelijk zijn en mogen de reflectoren
niet verweerd zijn. De koplampen moeten symmetrisch en op gelijke hoogte aan
de voorkant van het voertuig zijn gemonteerd.
72
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
De koplampunit is opgebouwd uit een aantal componenten:
•
•
lichtbron (lamp);
spiegel of reflector;
•
lens of afdekglas.
Reflectoren
Als lichtstralen op een spiegel schijnen dan worden deze lichtstralen teruggekaatst
ofwel gereflecteerd.
Met reflectie van lichtstralen wordt de terugkaatsing van licht bedoeld. Lichtstralen
die onder een bepaalde hoek op een spiegelend vlak geschenen worden zullen
onder de zelfde hoek weer teruggekaatst worden (gespiegeld).
De hoek van inval is gelijk aan de hoek van terugkaatsing.
Vooral bij koplampunits en achterlichtunits is deze reflectie erg belangrijk.
De koplampunit van een auto is meestal uitgevoerd met een holle reflector die de
vorm heeft van een parabool (parabolische reflector).
© | 31-08-2013
73
VOC | © | 19-10-2012
Door de gloeidraad in een bepaald punt (het zogenaamde brandpunt) te plaatsen,
worden alle gereflecteerde lichtstralen als één evenwijdige bundel uitgezonden.
Omdat het grootlicht verblindend is voor de tegemoetkomende medeweggebruiker
moet er ook gedimd licht gevoerd kunnen worden.
Er is daarvoor in de lamp een tweede gloeidraad geplaatst (vóór het brandpunt).
Ook hier geldt dat de hoek van inval gelijk is aan de hoek van terugkaatsing. De
naar boven gerichte lichtstralen worden door de reflector naar beneden
weerkaatst. De lichtstralen die het onderste deel van de reflector treffen, zullen
naar boven worden weerkaatst. Om dit te voorkomen is er onder de gloeidraad een
schermpje geplaatst(zie afbeelding). Hierdoor wordt een deel van de lichtstralen
weer teruggekaatst naar de bovenzijde van de reflector.
74
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
a gloeidraad grootlicht
b gloeidraad dimlicht
c metalen afscherming
Het schermpje onder de gloeidraad heeft aan één kant een afgeschuinde kant. Zo
ontstaat er een asymmetrische verlichting.
In de afbeelding is te zien dat de gloeidraad aan de onderkant niet voor 180° maar
voor 165° wordt afgeschermd. Hierdoor kunnen er lichtstralen op de linker
onderkant van de reflector vallen. Deze komen nu schuin naar rechts en hoger uit
de reflector, zodat de rechter weghelft verder wordt verlicht dan de linker.
Asymmetrische verlichting
Bij asymmetrische verlichting wordt het rechter deel van de weghelft meer verlicht
dan het linker deel. Dit wordt mogelijk gemaakt door de vorm van het
afschermkapje onder de gloeidraad voor dimlicht. Asymmetrische verlichting geeft
bij dimlicht een beter zicht, zodat de veiligheid wordt verhoogd.
© | 31-08-2013
75
VOC | © | 19-10-2012
Lens/afdekglas
Het licht dat wordt uitgestraald door de lamp wordt via het lens/afdekglas naar
buiten gestraald. Het koplampglas speelt een belangrijke rol bij het verdelen van
het licht. De koplampglazen zijn meestal voorzien van diverse ribbels, lensjes en
prisma’s. Vooral bij asymmetrische verlichting maakt men
koplampglazen die zijn aangepast.
Moderne koplampglazen worden zonder ribbels en prisma’s uitgevoerd. Bij deze
units worden de reflectoren met de computer zo ontworpen dat deze zorgen voor
de spreiding en asymmetrie van de lichtbundel. Meestal worden bij deze
koplampunits aparte lampen gebruikt voor het groot- en dimlicht.
Kleinlichten (stadslicht) en parkeerlichten
Een personenauto moet aan de voorzijden twee witte kleinlichten hebben of geel
gekleurde lichten als deze gecombineerd zijn met de richtingaanwijzers. Het
gebruik van kleinlicht is altijd toegestaan en deze lampen mogen tegelijk branden
met de koplichten. De kleinlichten moeten in het donker bij helder weer op een
afstand van 200 meter duidelijk zichtbaar zijn. De kleinlichten mogen als
afzonderlijke lampen gemonteerd zijn maar mogen ook in de koplampunit zijn
76
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
geïntegreerd. Het kleinlicht mag ook als parkeerlicht dienen. Het parkeerlicht mag
ook afzonderlijk gemonteerd zijn. Bij veel personenauto’s is het mogelijk om de
parkeerlichten met een aparte schakelaar links of rechts te laten branden.
Mistkoplichten
Mistkoplichten worden ook wel breedstralers genoemd. Mistkoplichten zijn niet
verplicht. Mistkoplichten worden meestal zo laag mogelijk geplaatst om zo het
zicht te verbreden tijdens dichte mist. Deze verlichting mag alleen gevoerd
worden bij dichte mist, sneeuwval of regen als deze weerssituaties het zicht ernstig
belemmeren. De lampen moeten gelijk wit of geel licht uitstralen. Ze moeten zo
laag mogelijk en symmetrisch aan de voorzijde van het voertuig zijn aangebracht
(maximaal 1.2 meter van het wegdek).
Achter lichten
Iedere auto moet zijn voorzien van twee rode achterlichten. Beide achterlichten
moeten tegelijk branden bij bedienen van het rempedaal en even fel. Het is ook
toegestaan om vier achterlichten aan te sluiten. De achterlichten moeten bij helder
weer tot op 300 meter afstand nog duidelijk zichtbaar zijn. De achterlichten
moeten parallel zijn geschakeld en apart zijn gezekerd. Als de voorverlichting van
de auto brandt, moeten ook de achterlichten branden. Vaak is een derde
remachterlicht geïntegreerd in hoedenplank, spoiler of kofferdeksel.
Mistachterlicht
Mistlichten mogen alleen in combinatie met dimlicht of kleinlicht branden. De
mistlichten moeten uit gaan op het moment dat het grootlicht wordt ingeschakeld.
Via een controlelampje moet de bestuurder worden geïnformeerd dat de
mistlampen zijn ingeschakeld. Er mogen twee mistachterlichten zijn gemonteerd,
echter wordt de voorkeur gegeven aan één mistachterlicht in verband met
verwarring met het remlicht. Als er één mistachterlicht is gemonteerd dan mag
deze maximaal 80 centimeter boven het wegdek geplaatst zijn en moet deze
minimaal op 10 centimeter afstand geplaatst zijn van het remlicht.
Remlichten
Een personenauto moet aan de achterzijde zijn voorzien van remlichten. De
remlichten moeten zodanig zijn ingericht dat zij tijdens het rijden automatisch
worden ontstoken, zodra de bedrijfsrem in werking wordt gesteld. Tevens moet hij
automatisch doven, zodra de rem buiten werking wordt gesteld. Als er twee
remlichten gemonteerd zijn moeten deze van gelijke sterkte zijn. De remlichten
mogen niet anders dan rood of ambergeel licht uitstralen.
Achteruitrijlichten
De achteruitrijlichten moeten wit of geel licht uitstralen. Vanaf 31-12-1995 is het
voor personenauto’s verplicht een of twee achteruitrijlichten te hebben. De lampen
moeten alleen kunnen branden als de versnellingsbak in de achteruit wordt
geschakeld. Tevens mogen deze lampen de andere weggebruikers niet hinderen.
Het vermogen van de achteruitrijverlichting is meestal 21 watt. De schakelaar van
de achteruitrijverlichting bevindt zich meestal op het schakelmechanisme in of aan
de versnellingsbak.
Kentekenverlichting
Als de verlichting brandt (kleinlicht, dimlicht, grootlicht), verlicht de
kentekenverlichting de kentekenplaat aan de achterzijde van de auto. De
kentekenplaat-verlichting moet de kentekenplaat zo verlichten dat de
© | 31-08-2013
77
VOC | © | 19-10-2012
kentekenplaat op 20 meter afstand duidelijk af te lezen is. De kentekenverlichting
mag naar achter of opzij geen licht uitstralen. Vaak wordt de kentekenverlichting
in de bumper of in een uitsparing in de carrosserie geplaatst.
Koplamp afstellen
De koplampen van de auto moeten volgens de wet zo zijn afgesteld dat het dimlicht
de tegenligger niet verblindt. Wel moet het dimlicht de weg en een gedeelte van
de berm zo goed mogelijk verlichten.
De koplampunits moeten daarom worden voorzien van een stelinrichting. Deze
stelinrichting moet het mogelijk maken om de unit te verstellen in horizontale en
verticale richting.
Bij veel voertuigen kunnen de koplampen elektrisch van binnenuit versteld
worden. Vooral bij het rijden met een aanhangwagen of caravan kan dit het
verblinden van de tegenligger tegengaan.
Voor het afstellen van de koplampunit kan gebruik gemaakt worden van een
koplampafstelapparaat of een controlebord.
Voordat er met het afstellen wordt begonnen moet er voor gezorgd worden dat de
auto:
•
op een vlakke vloer staat;
•
de juiste bandenspanning heeft;
•
op de juiste manier is beladen
78
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer
VOC | © | 19-10-2012
Koplampafstel apparaat
Het gebruik van het koplampafstel apparaat is als volgt:
•
Bij auto’s met een asymmetrische verlichting moet de lichtbundel bij gedimd
licht onder de schuin oplopende lijn blijven.
•
De lichtsterkte kan met het koplampafstelapparaat ook worden gemeten.
Een
•
•
•
•
•
© | 31-08-2013
te geringe lichtsterkte kan duiden op:
te oude lamp;
verkeerde afstelling koplamp;
slechte of beschadigde reflector;
vervuild of beschadigd koplampglas;
afstelapparaat niet juist geplaatst.
79
VOC | © | 19-10-2012
De koplampafstelling kan worden aangepast aan de belading van de auto. Om te
voorkomen dat er bij verandering van belading tegenliggers worden verblind kan
de koplampafstelling bij veel auto’s op een eenvoudige manier worden aangepast.
80
Elektrotechniek voor de Carrosseriebouwer