Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 7 De Eektrische huisinstaatie. neiding Eektrische schakeingen Toeichting: hieronder ogen mogeijke ontwerpen. ndere ontwerpen, die aan de gestede eisen odoen zijn ook mogeijk!! Ontwerp of B Ontwerp of B Ontwerp C Ontwerp D Ontwerp E Ontwerp F Ontwerp G Ontwerp H V V Centrae ragen a Goed en eiig wi zeggen: - dat ae apparaten op de juiste spanning worden aangesoten; - dat er in huis geen kortsuiting ontstaat waardoor mogeijk brand eroorzaakt zou kunnen worden en - dat een persoon niet onder spanning kan komen te staan door het aanraken an apparaten, stopkontakten, ichtschakeaars e.d.. Veiigheidsonderdeen: - hoofdzekering: deze zekering brandt door as er in huis in totaa te ee stroom gebruikt wordt. Het geaar is dat de eidingen dan te heet kunnen worden. De eektriciteit in het hee huis wordt afgesoten. - aardekschakeaar: as er in huis meer stroom naar binnen gaat ia de aanoer dan er ia de afoer weer naar buiten gaat, dan wordt de eektriciteitsoorziening afgesoten door deze schakeaar. Het geaar is dat er bijoorbeed een dee an de stroom ia een persoon wegoeit. - groepszekering: deze zekering brandt door as er in een dee (groep) an het huis teee stroom wordt gebruikt bijoorbeed door kortsuiting. Het geaar is dat in dat dee an het huis de eidingen te heet worden. Hierbij wordt dat dee an het huis afgesoten an eektrische stroom. b Spanning is een maat oor de energie die per eenheid an stroomsterkte wordt getransporteerd. Stroomsterkte is een maat oor de hoeeeheid ading die er per seconde door een draad stroomt (of maat oor het aanta eektronen dat per seconde door een draad stroomt). Weerstand geeft de moeiijkheidsgraad aan waarmee de stroom (d.w.z. de eektronen) door een bepaad gedeete an een stroomkring kan gaan. Eektrische energie is de hoeeeheid energie (in Joue) die door de stroom (d.w.z. de eektronen) in bijoorbeed een bepaad apparaat wordt afgegeen. Eektrisch ermogen is de hoeeeheid energie die per seconde door de stroom wordt afgegeen. c Bij een serieschakeing gaat ae stroom door ek an de onderdeen an de kring. s je ergens de stroomkring onderbreekt, krijgt geen enke onderdee nog energie toegeoerd. Dat wi bijoorbeed zeggen dat ae ampjes dan uitgaan. Bij een paraeschakeing ertakt de stroom zich op bepaade knooppunten. Ek onderdee heeft een eigen aan- en afoer. s je hier een onderbreking in maakt (bijoorbeed een schakeaar), dan wordt aeen dat onderdee niet meer an energie oorzien.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 8 4 Eektriciteit en eiigheid - Je zou onder spanning kunnen komen te staan omdat ocht gemakkeijk de stroom geeidt. - De aardekschakeaar schaket de stroomoorziening uit. - De grootte an de stroom in de officiëe afoer is dan keiner dan in de aanoer. B - Dit zijn twee apparaten die bij o gebruik ee stroom ragen. - De groepszekering brandt dan door. - Door de grote stroomsterkte worden de eiding heet. Het draadje in de zekering brandt dan door. C - s er met de draden in de koekast iets mis is, kunnen de metaadeen an de koekast onder spanning komen te staan. - De aardekschakeaar schaket de stroomoorziening uit. - s je de koekast aanraakt, kan een dee an de aangeoerde stroom ia je ichaam gaan en niet ia de officiëe afoereiding. Hier reageert de aardekschakeaar op. E - Het geaar is nu dat de stroomsterkte in huis te groot kan worden. - n dit gea za de hoofdzekering doorbranden. Deze zekering mag je niet zef erangen. - Het auminiumpapier za niet zo gemakkeijk doorbranden as het zekeringsdraadje. F - Het dunne erengsnoer wordt hee erg heet waardoor het pastic kan gaan smeten en er kortsuiting ontstaat. - De groepszekering za doorbranden. - Een dun erengsnoer heeft een grotere weerstand dan een dik erengsnoer. De eektrische stroom za dan een groter dee an zijn energie a in het erengsnoer afgeen. G - De haogeenamp za ee te heet worden en dus doorbranden. - n dit gea zit de eiigheidsoorziening meer in de amp zef: de goeidraad brandt door. - De goeidraad die geschikt is oor V krijgt nu zo n V te erduren. De stroomsterkte neemt daardoor sterk toe met as geog dat er in korte tijd ee energie in de draad wordt afgegeen waardoor deze dus te heet wordt.. Stroomkring Verwerken 7 8 ~ 9 Zie figuur hiernaast. N.B. bij een fietserichting zorgen snoeren oor de aanoereidingen en het metaen fietsframe oor de afoereidingen an de eektrische stroom. ooramp achteramp 0 wissespanning B geijkspanning C geijkspanning D wissespanning E geijkspanning ~ dynamo
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 9. Spanning, stroomsterkte en weerstand Verwerken De weerstand kun je bepaen door de spanning oer en de stroomsterkte door het apparaat te meten (zie figuur). De weerstand is dan te berekenen met de formue: = V apparaat - + 4 a Het erband tussen en is bij een constantaandraad recht eenredig en eert dus een rechte ijn op in een (,)-diagram. Lijn hoort bij een grotere weerstand, bij een keinere. b Bij een goeiamp is de weerstand niet constant, maar deze neemt toe met de temperatuur. s de amp feer brandt, is de weerstand groter. Het erband tussen en is niet recht eenredig. () () amp (V) (V) c Neem een punt op de grafiekijn in het (,)-diagram en bepaa daaran de waarden an en. Bereken daarna de weerstand met behup an de formue: =. 5 a Bij 4,4 schaadeen: = 44 V fgerond: = 44 V 4,4 b Bij 4,4 schaadeen: = 00 = 88 m 5,0 fgerond: = 88 m 6 6,0 = = = 4,0 0 Ω 0,05 fgerond: = 4,0 0 Ω,0 7 a = = = 8,0 Ω 0,5 fgerond: = 8,0 Ω b De stroomsterkte neemt minder sne toe, de weerstand is groter. 8 = = 0,7 0-40 =,498 V ( cijfers significant!) fgerond: =,50 V 9 = =, 0 = = 0,77 fgerond: = 0,8, 0 0 Er is een spanningserschi tussen twee deen an je ichaam. Bijoorbeed tussen je hand en je oeten (de grond is aarde). Beeiiging gebeurt ia een aardekschakeaar en/of randaarde. Nee, de weerstand an het menseijk ichaam zou dan keiner dan 4 Ω moeten zijn, want ogens = = = 4 Ω. Deze is echter kω of meer, dus de stroomsterkte 6 wordt ogens = ongeeer =, 0 = = 0,077 = 77 m. 0 De aardekschakeaar schaket de spanning uit as er een stroomsterkte an meer dan 0 m naar de aarde wegekt. Dus bij de gebruikte weerstandswaarde wordt de spanning uitgeschaked.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 0 De formue = moet eerst omgewerkt worden in = respectieeijk =. Deze stap maak je nadat je eerst de formue = uit BNS hebt oergenomen. Na het omwerken kun je dan de gegeens inuen die je natuurijk we eerst in de afgesproken eenheden hebt genoteerd. Verogens oer je de berekening uit en geef je het eindantwoord met het juiste aanta significante cijfers. Controeren 5 Lichaamsweerstand a Met droge handen niet: = = 0 0 = = 7,7 0. Dit is keiner dan 0 m. 0 0 Met natte handen we: = =,0 0 = = 77 0. Dit is meer dan 0 m.,0 0 b Meer dan 0 m en anger dan 0, s wordt geaarijk. c e apparaten bezitten randaarde of zijn dubbe geïsoeerd. Er zijn geen open stopcontacten toegestaan. Het metaen bad is geaard. Onder de tegeoer behoort een metaen paat te zijn aangebracht die geaard is. 6 arding a Bespreek de tekeningen in de kas. Voorbeeden an tekeningen zijn: tekening tekening B spanningsdraad spanningsdraad watereiding goed geaarde watereiding geaarde oer geaarde oer b Bij een goede aarding zou de stroom ia de watereidingbuis naar de aarde geopen zijn en was het ongeuk niet gebeurd. c Pastic is een isoator en geeidt de stroom niet de aarde in. d n het agemeen we, omdat hierbij wordt nagegaan of de aangeoerde stroomsterkte een groot is as de afgeoerde stroomsterkte. Met water erbij (douche) kan de situatie we geaarijk zijn. 7 Defibriator a Hoe keiner de weerstand, des te groter de stroomsterkte. De weerstand en stroomsterkte zijn niet omgekeerd eenredig, dan zouden de toppen zich nameijk moeten erhouden as : : 4. Vogens de formue = betekent dit dat de gebruikte spanning bijkbaar niet steeds hetzefde is. b = 0,6 max = 0,6 4 =. n het diagram kun je bij ijn afezen dat de stroomsterkte an ongeeer 0,4 ms tot 4,6 ms groter is dan. De tijdsduur t = 4, ms. c Vocht geeidt de stroom beter, de huidweerstand neemt door gebruik an de ge af. d s je aanneemt dat de weerstand eenredig met de tijdsduur an de stroompus is, kun je zeggen dat de,5 weerstand = 0,59x d.w.z 0,60x zo groot wordt (of 4, =,68x zo kein ). 4,,5
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie.4 Serieschakeing Verwerken 0 n een serieschakeing is de som an de spanning oer de weerstanden geijk aan de spanning an de gebruikte spanningsbron. De stroom door eke weerstand is hetzefde. Bij een serieschakeing gedt dat de som an de spanningen oer de weerstanden geijk is aan de spanning an de spanningsbron. Naarmate je meer weerstanden in serie schaket, komt oer eke weerstand afzonderijk een keinere spanning te staan (de spanning wordt erdeed!). En een keinere spanning geeft ogens = ook een keinere stroomsterkte. a Voor serieschakeing gedt: = + + dus = 6 + 8 + 5 = 6 Ω 90 b = 90 = 6 = = 0,0776 fgerond: = 0,078 6 c oer 6 Ω: Vogens = = 0,0776 6 = 4,89 V fgerond: = 4,9 V oer 8 Ω: = 0,0776 8 =,40 V fgerond: =,4 V oer 5 Ω: = 0,0776 5 =,7V fgerond: =,7 V Controe: samen is het 9,0 V. a De uitgangsspanning PQ is geijk aan de spanning oer de weerstand an 0 kω: PQ = PQ = 0 0. Nieuwe onbekende:. 9,0 b = 9,0 = =. Nieuwe onbekende:. Je hebt hier te maken met serieschakeing: = + ar = 0 + 0 = 0 kω 9,0 = = 0,0 0 0 0 PQ = 0,0 0-0 0 =,0 V fgerond: PQ =,0 V b De totae weerstand in de kring neemt toe, daardoor neemt de stroomsterkte af. PQ = PQ = 0 0 neemt dan ook af. c Bij ar = 0 Ω : PQ = 9,0 V omdat de hee spanning an de spanningsbron dan oer de weerstand an 0 kω staat. 9,0 Bij ar = 0 kω: totaa = + ar = 0 + 0 = 40 kω en = = 0,5 0 40 0 Daarmee wordt PQ = 0,5 0-0 0 =,5 V. fgerond:, V PQ 9,0 V Controeren 7 Spanning insteen a Zie de figuur hiernaast. b De weerstand kun je bepaen m.b.. = Het ampje moet een spanning an 6,0 V krijgen zodat oor de weerstand = - 6,0 = 6,0 V oerbijft. De stroomsterkte bij serieschakeing is hetzefde: 6,0 = amp = 0,50. Dus = =,0 Ω fgerond: = Ω 0,50 6,0 V 0,50 V 8 Fietsampjes a Zie de figuur hiernaast. b Bij serieschakeing is de stroomsterkte door beide ampjes geijk. it de diagrammen bijkt dat de kopamp bij een spanning an 6,0 V een stroomsterkte heeft an ongeeer 470 m. Het achtericht zou bij diezefde spanning een stroomsterkte kopamp achtericht an 46 m moeten hebben. an deze waarden kan nooit geijktijdig odaan worden bij serieschakeing. c Het achtericht za het eerst doorbranden omdat bij het achtericht het eerst de maximae toegestane stroomsterkte wordt bereikt. d ntwoord: zie ogende badzijde.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie d Verog opgae 8d. Neem aan dat het achterampje doorbrandt wanneer de spanning boen de 6,0 V komt, dus bij een stroomsterkte an meer dan 46 m. Bij die stroomsterkte za de kopamp een spanning hebben an ongeeer 0,4 V. De totae spanning oer de twee ampjes in serie is dan dus 6,0 + 0,4 = 6,4 V. 9 a Schakeschema: zie figuur hiernaast. Omdat het gijcontact S in het midden staat, mag je aannemen dat de weerstanden en geijk zijn. Dan za de spanning PQ de heft zijn an die an de spanningsbron: PQ = 4,5 V. b Omhoog schuien: PQ wordt groter omdat de weerstandswaarde groter wordt (en keiner). De spanning oer een grotere weerstand is bij serieschakeing an weerstanden ook groter =. Bij het naar beneden schuien za de spanning PQ juist keiner worden. c De uitgangsspanning is maximaa as het gijcontact heemaa omhoog is geschoen en de uitgangsspanning is minimaa as het gijcontact heemaa naar beneden is geschoen. PQ,maximaa = 9,0 V en PQ, minimaa = 0 V. d s je op de aansuitingen P en Q bijoorbeed een ampje aansuit, dan kun je door het gijcontact te erpaatsen de spanning oer het ampje aten ariëren tussen de 0 en 9,0 V..5 Paraeschakeing Verwerken 4 Bij een paraeschakeing staat oer eke weerstand de spanning an de spanningsbron. De som an de stroomsterktes door eke weerstand is geijk aan de stroom die de spanningsbron eroorzaakt. 4 Bij een paraeschakeing gedt dat de som an de stroomsterktes door de weerstanden geijk is aan de stroomsterkte die de spanningsbron eroorzaakt. s je dus meer weerstanden parae schaket, wordt de som an die stroomsterktes ook steeds groter: = + + + 4 +... 44 - Van oerbeasting is sprake as de stroomsterkte door een eiding groter is dan de maximaa toegestane stroomsterkte. De warmteontwikkeing in de eiding is dan te groot. - Er sprake an kortsuiting wanneer de spanningsdraad en de nudraad rechtstreeks met ekaar in contact komen is. De weerstand is dan erg kein en de stroomsterkte daardoor erg groot. - De huisinstaatie is op twee manieren beeiigd tegen oerbeasting en kortsuiting: door midde an een indeing in erschiende groepen en door midde an zekeringen: hoofdzekering en groepzekeringen. 45 a Parae geschaked: as één apparaat aan- of uitgeschaked wordt, bijen de andere oneranderd functioneren. b n serie geschaked: as het achtericht wordt aangezet, gaat het controeampje ook aan. Bij uitschakeen gaat het ook weer uit. c Parae geschaked: ze branden onafhankeijk an ekaar want as bijoorbeed het achtericht kapot gaat, bijft de kopamp gewoon branden. 9,0 V 46 a Voor paraeschakeing gedt: = + + = + + = 0,0 = 0 Ω fgerond: = 0 Ω 6 8 5 N.B. Dit kun je gemakkeijk met je rekenmachine met de x - -toets uitrekenen. 9,0 b = 9,0 = 0 = = 0,90 fgerond: = 0,90 0 c Bij 6 Ω: 9,0 = = 0,4 6 fgerond: = 0,4 Bij 8 Ω: 9,0 = = 0,500 8 fgerond: = 0,50 Bij 5 Ω: 9,0 = = 0,57 5 fgerond: = 0,6 (Controe: samen is het 0,90 ) S P Q
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 47 a en kun je erangen door, er ontstaat een eenoudige serieschakeing. kun je berekenen met de formue oor paraeschakeing = +. b = 9,0 V - + b = + = 0,08 = Ω 0 0 Nu is er sprake an een serieschakeing an Ω en 50 Ω n serie opgeted eert dit = 6 Ω. Ω 50 Ω 9,0 c De hoofdstroom: b = 9,0 = 6 = = 0,45. 6 fgerond: = 0,5 De spanning oer de = 50 Ω is = 0,45 50 = 7,6 V fgerond: = 7, V De spanning oer is = 9,0-7,6 =,74 V fgerond: =,7 V Dit is dus ook de spanning oer de parae geschakede weerstanden an 0 en 0 Ω. d De stroomsterkte door is = 0,45.,74 = =,74 V de stroomsterkte door = 0 Ω is = = 0,087. 0,74 En de stroomsterkte door = 0 Ω is = = 0,058. 0 Controe: = + = 0,078 + 0,058 = 0,6. Dit stemt niet oereen met het feit dat = +. Bedenk echter dat bij roegtijdig afronden er keine erschien op kunnen treden!) 48 a Voor de erangingsweerstand an en gedt: = + = 0 + 0 = 50 Ω Er is dan een eenoudige paraeschakeing ontstaan. b Er staan nu weerstanden an 50 Ω parae, deze zijn te erangen door 5 Ω, want = + = 50 + 50 = 0,040 = 5 Ω. c Voor de hoofdstroom gedt: b = = 5 = = 0,48 fgerond: h = 0,48 5 Door eke weerstand gaat dus 0,4 ( geijke takken!). d = = 0,4 0 = 4,8 V en = = 0,4 0 = 7, V. Controe: = + = 4,8 + 7, =,0 V. Controeren 5 Feesterichting Bij V moeten de ampen parae staan. De stroomsterkte erdeet zich oer de ampen: 6 er kunnen dan maximaa = 5 ampen 0,0 gebruikt worden. V~ maximaa 5 ampen parae Bij V moeten de ampen in serie. Nu wordt de spanning erdeed oer de ampen: er moeten dan minimaa = 9 ampen per tak gebruikt worden. V~ minimaa 0 ampen in serie Het maximae aanta is onbeperkt, ze branden dan echter we erg zwak! 6 Bij gebruik an 9 ampen per serie kunnen dan we = series parae geschaked worden. 0,5 Dat zijn dan 608 ampen in totaa!
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 4 5 Fietserichting a De twee ampjes moeten parae staan. Bij paraeschakeing brandt ek ampje afzonderijk op een spanning an 5,0 V. Met behup an de diagrammen is dan te bepaen dat dynamo = 440 + 4 = 48 m. 5,0 V~ b De LED moet in de kring naar het achtericht opgenomen worden (serieschakeing). Voor de spanningserdeing in de kring an het achtericht LED LED gedt: = en dynamo = LED + a. a a Voor de weerstand an de LED gedt: LED = LED LED 0,0 0,0 = 0,05 LED LED = = 6,0 Ω 0,05 5,0 V~ kopamp achtericht LED 5,0 kopamp achtericht Eenzo gedt oor het achtericht: a = = 6 Ω. 0,04 We nemen oor het gemak aan dat deze weerstandswaarde constant is. 6,0 0,05 De spanningserhouding oer LED en achtericht wordt dan LED = = zijn. a 6 0,05 Het spanningsdee (an de 5,0 V) dat de LED krijgt, is dan: LED = 5,0 = 0,47 V LED = 0,5 V.,05 Dit is dus wat minder dan de LED mag hebben. c Door het aanbrengen an het controeampje gaat er minder stroom door het achtericht omdat de weerstand an die tak iets groter is geworden: de dynamo hoeft iets minder stroom te eeren. 5 a Bij serieschakeing is er sprake an spanningserdeing: = + + (enz.). Hierbij is: = ; = + + (enz.) en = (enz.). b Bij paraeschakeing is er sprake an an stroomerdeing: = + + (enz.). Hierbij is: = (enz.). Daarnaast is = + + (enz.) en =. c Om een combinatieschakeing door te kunnen rekenen, moet je deze eerst ereenoudigen tot een eenoudige serie of paraeschakeing. Daarbij zoek je in de gegeen schakeing eerst de ertakkingspunten. Tussen twee ertakkingspunten zoek je naar serie- en paraeschakeingen. Op de geonden serie- of paraeschakeing pas je erogens de gebruikeijke manier toe om de erschiende grootheden te berekenen..6 Eektrische energie en ermogen Verwerken 57 Je kunt de spanning oer en de stroomsterkte door het apparaat meten. Verogens bereken je het ermogen m.b.. P e =. Een andere manier is dat je bijoorbeed met een kiowattuurmeter de erbruikte eektrische energie E e meet en omrekent in de eenheid J (=Joue). Daarnaast meet je de tijdsduur t. Ee Verogens bereken je het ermogen m.b.. Pe =. t 59 Met energieeries wordt bedoed de warmteontwikkeing in eidingen en apparaten op paatsen waar je dat niet wit. 60 60 a P e = 60 = = = 0,6 fgerond: = 0,6 b = = 0,6 = = 88 Ω fgerond: = 8,8 0 Ω 0,6 c s x zo kein wordt, is ook x zo kein, dus P wordt 4x zo kein: P = 5 W.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 5 6 a Geraagd: De eektrische energie E (in kwh en J). Gegeen: P e = 60 W = 0,060 kw; t = 000 uur = 000 600 =,600 0 6 s. E e = P e t = 60,600 0 6 =,6 0 8 J fgerond: E e =, 0 8 J =, 0 MJ of E e = P e t = 0,060 000 = 60 kwh fgerond: E e = 60 kwh b De kosten zijn 60 maa de prijs an kwh = 60 0,0 = 6,0 6 a Geraagd: P e. Gegeen: = Ω; = V. P e = = Nieuwe onbekende:. = = = = 0. P e = 0 = 0 W fgerond: P =, kw. b Geraagd: De eektrische energie E e (in kwh en J). Gegeen: t = de kache staat aan gedurende 0 + 5 + 7,5 + 7,5 = 0 min = 0,5 h = 800 s; P e =, kw =, 0 W. n Joue: E e = P e t =, 0 800 = 4,4 0 6 J fgerond: E = 4, 0 6 J n kwh: E e = P e t =, 0,5 =,5 kwh. fgerond: E =, kwh 6 = /0 =,045x zo groot. is dan ook,045x zo groot (want = en is constant). P e =, dus P e wordt,045,045 =,09x zo groot de toename is 9,% ndere manier: it P e = en = kun je afeiden dat Pe =, dus P e is eenredig met : ( / 0) = 09, de toename is 9,% 64 a Geraagd: het ermogen P e. Gegeen: b = 4 V; = Ω; = 48 Ω. P e = = 4 Nieuwe onbekende:. = 4 = Nieuwe onbekende:. = + = + 48 = 60 Ω 4 4 = 60 = = 0,40 60 P e = 4 0,40 = 9,60 W fgerond: P e = 9,6 W b Bij parae schakeing krijgt eke weerstand een spanning an 4 V. De erangingsweerstand is keiner dan één an de twee gegeen weerstanden. De geeerde stroomsterkte wordt dus groter. Dit betekent dat geeerde ermogen ook groter wordt (want P e = ). P e = = 4 Nieuwe onbekende:. = 4 = Nieuwe onbekende:. = + = + = 0,04 = 9,60 Ω 48 = Ω b = 4 V = 48 Ω 4 4 = 9,60 = =,5 9,6 P e = = 4,5 = 60 W 60 Het ermogen is dus = 6, 5 zo groot. 9,6 fgerond: 6, zo groot. 65 a n opgerode toestand is de warmteafgifte aan de omgeing minder. De isoatie kan sneer smeten. 400 b De stroomsterkte door de boormachine : P e = 400 = = =,74. We aansuiten! De stroomsterkte door de straakache : 000 = = 4,5. Dus niet aansuiten!
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 6 Controeren 67 Wasmachine a Er wordt niet oortdurend erwarmd. Ook draait de motor afwisseend de ene en de andere kant uit waarbij deze tussen het afwisseen kort pauzeert. b Om de eektriciteitskosten te bepaen moet je weten hoe groot het energiegebruik is in kwh, want we nemen aan dat kwh een bedrag an 0,0 kost. Gegeen: P e =,4 kw en de tijdsduur t = 75 min =,5 uur. E e = P e t =,4,5 =,0 kwh Kosten:,0 0,0 = 0,0. c Bij het maximumermogen is de stroomsterkte as ogt te berekenen: 00 P e, max = max 00 = max max = =,9 fgerond: = 4 Concusie: je hebt een zekering an 6 nodig. 68 Wasmachine/droger-combinatie Gegeen is dat een wasmachine P e,max = 00 W heeft en de wasdroger P e,max = 00 W. Samen is dat 5700 W. 5700 De stroomsterkte is as ogt te bepaen: P e, max = max 5700 = max max = = 4,78 fgerond: max = 5 Concusie: Je kunt beide apparaten dus niet tegeijkertijd op een zekering an 6 aansuiten. 69 Straakache a Geraagd: de weerstand en. : 0,50 kw Gegeen: P e, = P = 500 W; P e, = P = 000 W; = V. = = Nieuwe onbekende:. :,0 kw Pe P e = Pe = = 500 000 nuen: = =,7 ; = = 4,5. V~ = = 05,8 Ω ; = = 5,9 Ω. fgerond: = 0 Ω, = 5 Ω,7 4,5 b De twee erwarmingseementen staan parae aan ekaar (zie figuur): oor een groter ermogen bij V moet groter zijn want P e =. Dus keiner parae geschaked. c Geraagd: warmteontwikkeing per seconde én eriespercentage an het geeerde eektrisch ermogen. Gegeen: snoer = 5,0 m; = 0,0 Ω/m; P e =,5 0 W. Voor het eektrisch ermogen dat wordt omgezet in warmteontwikkeing kun je gebruik maken an: P eiding = eiding. Onbekend zijn: en eiding. P e = 500 = 500 dus = = 6,5 eiding = weerstand per meter = 5,0 0,0 = 0, Ω. P eiding = 6,5 0, = 4,68 W fgerond: P eiding = 4,7 W 4,68 Het eries is 4,68 W op de 500 W procentuee: 00% 500 = 0,% fgerond: 0, %. 70 a E P t. De eenheid oor P e is de watt en oor E e de joue. Hierbij gedt: W = J/s. e = e b it P = = P = e en kun je afeiden dat e. De formue = wordt hierbij gebruikt om de stroomsterkte in de formue P e = te erangen. c Ee = t en Ee = t. d n de formue Ee = t is een constante grootheid. s je oor de tijdsduur t ook een bepaade waarde kiest, dan bijft er oer dat E e eenredig is met dus kwadratisch eenredig met. e De formue Ee = t aat zien dat E e eenredig is met as je uitgaat an een constante waarde oor de stroomsterkte en de tijdsduur t.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 7.7 Weerstand Verwerken 7 a De weerstand neemt toe as de temperatuur T hoger wordt (zie figuur a). b De weerstand neemt toe as de engte groter wordt: de weerstand is rechteenredig met de engte (zie figuur b). c De weerstand neemt af as de dwarsdoorsnedeopperakte toeneemt: de weerstand is omgekeerd eenredig met de dwarsdoorsnedeopperakte (zie figuur c). figuur a figuur b figuur c d De soorteijke weerstand ρ bepaat de inoed an het draadmateriaa op de weerstand. De waarden an deze grootheid ind je in één an de koommen an tabe 8, 9 en 0. 74 Suit de koperdraad aan op een spanningsbron, neem een ampèremeter op in de schakeing om de stroomsterkte te meten en bepaa met een otmeter de spanning oer de koperdraad. De weerstand kun je dan berekenen m.b.. =. V Met de weerstand, de engte (meten) en de soorteijke weerstand is de dwarsdoorsnedeopperakte te bepaen want = ρ = ρ. koperdraad Met = π r is de straa an de draaddoorsnede te berekenen. En erogens de diameter d = r. 75 Geraagd: weerstand. Gegeen: constantaandraad met = 5,0 m en d = 0,0 0 - m. = ρ Nieuwe onbekenden: ρ en. BNS (tabe 9): ρ constantaan = 0,45 0-6 Ωm. = π r met r = ½ d = 0,0 0 - m = π (0,0 0 - ) =,4 0-8 m² 6 5,0 = 0,45 0 = 7,6 Ω fgerond: = 7 Ω 8,4 0 76 Geraagd: soort metaa. Gegeen: metaadraad met = 0,80 m; =,5 0-6 m²; =9, 0 - Ω. Het soort metaa kun je inden as je de soorteijke weerstand ρ zou kennen. - 6-0,80 9, 0,5 0 9 = ρ 9, 0 = ρ dus ρ = = 7 0 Ωm,5 0 6 0,80 Vogens BNS (tabe 8) heb je dan te maken met het metaa koper. 77 Gegeen: Eement = 0,4 m; = V; P = 00 W. a T 00 P e = 00 = = = 5,7 fgerond: = 5, Het antwoord kopt. b Geraagd: en diameter d. =. Voor de stroomsterkte zie raag a = = 44,08 Ω fgerond: = 44, Ω 5,7 d = r en = π r. Nieuwe onbekende:. 0,4 = ρ 44,08 = 0,7 0 = 0,7 0 0,4 44,08 6 6 9 m =,0 0,0 0-9 = π r ² r =,54 0-5 m d = 5,08 0-5 m fgerond: d = 5, 0-5 m.
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 8 78 Het diagram aat een kromme ijn zien die steeds minder sterk stijgt: as de spanning toeneemt, neemt de stroomsterkte minder sterk toe. Dit betekent dat ogens = de weerstand dus toeneemt. Dit kopt met het feit dat bij een toenemende spanning en stroomsterkte er meer warmte ontwikked wordt waardoor temperatuur en dus ook de weerstand an de goeidraad toeneemt. Controeren 8 Geraagd:. Gegeen: = 6,0 V; =,5 ; = 0 Ω. = + Nieuwe onbekende:. angezien de spanning an de bron ( = 6,0 V) en de hoofdstroom ( =,5 ) gegeen is, 6,0 kun je de erangingsweerstand ook berekenen met: = = =,4 Ω.,50 = + = - = 0,7 = =,6 Ω fgerond:,4 0,4 0 =, Ω 0,7 84 Geraagd: E e in kwh. Gegeen: = V; = 45 m; =,5 mm² =,5 0-6 m²; t = 4,5 h. E e = P e t E e = P e 4,5 Nieuwe onbekende: P e. P e = P e = Nieuwe onbekende:. = Nieuwe onbekende:. = ρ BNS (tabe 9): ρ nichroom =,0 0-6 Ωm 6 45 =,0 0 6,5 0 = 9,8 Ω = 9,8 = =,6 9,8 P e =,6 = 67 W =,67 kw E e =,67 4,5 =,0 kwh fgerond: E e = kwh 85 N.B. n dit gea kijk je naar de stroomkring an spanningsbron, ariabee weerstand en aste weerstand an 00 Ω. De paraee kring met het ampje is erder niet an beang en zoang de schakeaar open staat ook de weerstand an 00 kω niet. Geraagd: ariabe =. Gegeen: = 9,0 V; = 00 Ω; B = =, V. = Nieuwe onbekenden: en. bron = + (serieschakeing) 9,0 = +, = 7,8 V angezien de schakeaar in de horizontae erbinding open staat, gedt: =, = = = 0,0 = 0,0 00 7,8 7,8 = 0,0 = = 650 Ω fgerond: ariabe = 6,5 0 Ω 0,0 86 T-buis Geraagd: ρ. Gegeens: = V; P e = 9,0 W; d = 8,5 mm = 8,5 0 - m ; = 0,40 m. = ρ Nieuwe onbekenden: en. = Nieuwe onbekende:. 9,0 Pe = 9,0 = = = 0,09 = = 5878 Ω 0,09 = π r² waarbij r = ½ d = 4,5 0 - m = 56,7 0-6 m 0,40 5878 56,7 0 6 5878 = ρ ρ = = 0,84 Ωm fgerond: ρ = 0,8 Ωm 56,7 0 6 0,40
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 9 87 Kortsuiting Geraagd: kortsuiting = k. Gegeen: = V; = 0 = 0 m ; =,5 mm² =,5 0-6 m². = k Nieuwe onbekende:. = ρ Nieuwe onbekende: ρ koper. BNS (tabe 8): ρ koper = 7 0-9 Ωm 9 0 = 7 0 = 0,6 Ω 6,5 0 = k 0, 6 k = = 69 fgerond: k =,7 0. 0,6 88 Hoogspanningseiding Geraagd: Q = E (eries) per seconde? Wek percentage is dit an het geeerde eektrische ermogen P e? Gegeen: koperdraad; = 5 = 50 km = 50 0 m; =,5 mm² =,5 0-4 m²; P c = 80 MW = 80 0 6 W; c = 80 kv = 80 0 V. Q= E = draad t Hierbij is de tijdsduur t = s (per seconde!). Nieuwe onbekenden: en draad. 6 c = 6 80 0 P = c 80 0 = 80 0 = 80 0 draad = ρ Nieuwe onbekende: ρ. BNS (tabe 8): ρ koper = 7 0-9 Ωm 0,5 9 50 0 = 7 0 4,5 0 =,4 Ω Q = E (eries) = 0,5,4 = 507 0 J = 0,5 MJ fgerond: Q = 0,5 MJ 0,05 n procenten: 00 % = 0,88 % 80 fgerond: Veries = 0,9 %.9 fsuiting Controeren 9 Boeneiding Oriëntatie: Geraagd: dee an ermogen dat eroren gaat door warmteontwikkeing in boeneiding ( P) en in de rais ( P). Gegeen: zie figuur. Hypothese: Het ermogen dat eroren gaat, za waarschijnijk niet erg groot zijn Panning: De geraagde warmteontwikkeing per seconde kun je schrijen as Q = P e, P + P e, P. Het erbruikte ermogen is P e,bron en Q geraagd wordt naar de erhouding. P e,bron Dit zijn de twee grootheden die dus bepaad moeten worden: P e, bron en Q. Het ermogen P e bron =. Je kunt deze formue ook schrijen as: P e =. angezien je te maken hebt met een serieschakeing is de stroomsterkte oera hetzefde. De weerstand P is gegeen en de weerstand P kun je uitrekenen met = ρ. en zijn gegeen en de soorteijke weerstand ρ koper kun je opzoeken in BNS (tabe 8): ρ = 7 0-9 Ωm. itoering: zie ogende pagina. = 500 V P =? P =,6.0 m koperdraad met =,.0-4 m P = 0,044 Ω P P M = 00
Newton hao dee itwerkingen hoofdstuk De eektrische huisinstaatie 40 itoering: a P e,bron = 500 00 = 4,50 0 5 W = 450 kw of P e,bron = 0,450 MW b P 9,6 0 = ρ = 7 0 = 0,4 Ω fgerond: 4 P = 0,4 Ω, 0 c Serieschakeing: = P + P = 0,4 + 0,044 = 0,87 Ω d Om Q = P e, P + P e, P uit te rekenen, kun je werken met = P + P: Q = = 00 (0,87) = 6 80 W = 7 kj (per seconde!). Q 6,8 e Dus = = 0, 074 Pe,bron 450 fgerond: 0,07 of,7 % Controe: Wat je in ieder gea weet is dat het dee atijd keiner moet zijn dan (of keiner dan 00 %).,7 % is ook geen extreem hoog percentage. 9 Boeneiding bij dubbespoor Oriëntatie: Geraagd: wordt het ermogen nu keiner? Gegeens: zie schakeschema in de figuur hiernaast. Hypothese: door het gebruik maken an de andere boeneiding maak je gebruik an parae-schakeing an weerstanden. De erangingsweerstand wordt dan keiner dan de eerder gebruikte 0,4 Ω. De stroomsterkte bijft hetzefde dus za de warmteontwikkeing per seconde dan ook keiner zijn. Panning: Ten opzichte an opgae 00 is de boeneidingweerstand P eranderd: het is een paraeschakeing an twee weerstanden. P Het ermogen P e bron = bijft hetzefde omdat zowe de spanning as de hoofdstroom hetzefde bijen. De erangingsweerstand is te berekenen met behup an: = +, waarbij BP nog berekend moet worden m.b.. BP = ρ. Verogens bereken je Q = P e, er. + P e, P = ( + P ) en de erhouding itoering: a = + Nieuwe onbekende: BP. P BP 9 6,4 0 BP = ρ BP = 7 0 = 0,5Ω 4, 0 = + = 9,84 = 0,0 Ω 0,5 0,4 BP = 4,5.0 + (4,5 -,6).0 = 6,4.0 m koperdraad met =,.0-4 m P = 0,4 Ω = 500 V P P BP B Q. P e,bron P = 00 M b Q = P e, er. + P e, P = ( + P ) Q = 00 (0,0 + 0,044) = 04 W = kj (per seconde!). Gegeen: P e,bron = 450 kw Q Daarmee is = = 0, 088 P 450 e,bron fgerond: 0,09 of,9 % c Concusie: Het ermogenseries is bij gebruik an dubbespoor keiner dan bij enkespoor. Controe: Het dee an het ermogen, dat aan warmteontwikkeing in boeneiding en rais eroren gaat, is inderdaad keiner geworden.