Overloop de verschillende onderdelen. Leg de leerlingen de 4 energiefiches op pagina 2 van deel 4 voor die behoren tot vier verschillende vrieskasten. Op basis van de voorkennis moet de leerling een zuinige en betaalbare diepvriezer kiezen. Hij of zij moet de keuze in functie van het verbruik en de behoefte maken. Deel de opdrachtfiches uit. Laat de leerlingen de opdracht oplossen: in de les: laat hen de fiches individueel of per twee invullen; als huiswerk: geef ze de opdracht om de fiches in te vullen. Vraag vervolgens aan de leerling om de gegevens van de diepvriezer thuis te noteren en na te gaan of die beter of minder goed past in het rijtje. 2.2. Uitvoering van de opdracht 2.3. Evaluatie van de opdracht Verdeel onder de leerlingen onderstaande fiche met een energielabel op. Het is een voorbeeld van een fiche op een diepvriezer. U vindt de fiche op pagina 1 van deel 4 van de opdrachtfiches. Bespreek het resultaat in de klas. Sta stil bij de vergelijking tussen de labels en de combinatie label en vermogen. Energie Fabrikant Model Laag verbruik Logo ABC 123 Naam en type van het toestel Een toestel met label A verbruikt het minst, een 2.4. Oplossingen Opdracht 1: letter van het energielabel hoeveelheid kwh:jaar toestel met label G het meest. De vergelijking gaat alleen maar op voor toestellen die bijna Opdracht 2: hetzelfde zijn (even groot, zelfde vriestempera- a. toestel 3: goedkoopst in verbruik, voldoende vriesruimte tuur,...) b. toestel 4 Hoog verbruik Energieverbruik in kwh/jaar (Op basis van de resultaten van de gestandaardiseerde tests gedurende 24 uur) Het werkelijk verbruik is afhankelijk van het gebruik en de opstellingsplaats van het apparaat. XYZ De hoeveelheid kwh geeft aan hoeveel energie het toestel per jaar verbruikt. c. Neen, het geldt alleen maar voor toestellen uit dezelfde klasse qua grootte, vriestemperatuur, Het werkelijke verbruik wordt als kwh/jaar aangegeven. Netto-inhoud koelgedeelte I Netto-inhoud vriesgedeelte I Geluid db(a) re 1 pw xyz xyz * *** xz De hoeveelheid vriesruimte in het toestel. Een gegevensblad met informatie over overige apparaten is opgenomen in die brochures. Het label is Europees erkend. Norm NEN 153, Uitgave mei 1990 Koelapparaten-richtlijn 94/2/EG 32 33
5 Vind jij tijdig de specialist elektriciteit? 8 beroepen: 1. Inleiding Geen elektrisch probleem dat niet kan worden opgelost. Of het nu gaat om het herstellen van een stopcontact, een elektrisch toestel, een hoogspanningskabel of de brandbeveiliging, een specialist uit de elektrotechnische sector weet raad. Er bestaan maar liefst 26 verschillende beroepen in deze sector. Samen zorgen deze vaklui ervoor dat stroom van bron tot verbruiker in goede banen wordt geleid. Als men aan het beroep elektricien denkt, ziet men meestal het cliché van de klusjesman in zijn blauwe overall voor zich, die een akkefietje in huis in een handomdraai verhelpt. Of men denkt aan die handige binken die op een bouwwerf leidingen leggen en stopcontacten plaatsen. Het cliché is echter zeer beperkt, want het beroepenpallet in de elektrotechnische sector is zeer ruim. Wist u dat er elektriciens zijn, die gespecialiseerd zijn in het testen van moederborden van computers, het plaatsen van ondergrondse leidingen, het herstellen van liften, het installeren van lichtreclame of bliksembeveiliging? Om dan nog maar te zwijgen van technici gespecialiseerd in automatiseringstechnieken, klimaatbeheersing, filmprojectie of geluidsinstallaties voor concertpodia. Elk van deze beroepen vraagt specifieke vaardigheden en kennis. Sommige beroepen die met elektriciteit te maken hebben, zijn vooral handwerk. Andere zijn dan weer weggelegd voor computerfreaks. Voor het ene beroep werkt men alleen, terwijl het andere puur teamwerk is. En dan hebben we het nog niet over de werkplek: werf, atelier, groot of klein bedrijf, binnen of buiten, in een metrotunnel of op een hoogspanningsmast. Voor deze opdracht verdiepen we ons in 8 beroepen die vaak voorkomen. residentieel elektrotechnisch installateur (voor woningen) industrieel elektrotechnisch installateur (voor bedrijven) technicus toegangssystemen technicus inbraakbeveiliging technicus brandbeveiliging koelmonteur koeltechnicus technicus domotica / immotica Op www.stroomopwaarts.be/jongeren vindt u bij Waar kan ik aan de slag? attractieve filmpjes, foto s en korte beschrijvingen die de beroepen helder uitleggen. Dit materiaal is zeer geschikt voor leerlingen in de eerste graad! Een overzicht van de specialiteit en het takenpakket per beroep: Residentieel elektrotechnisch installateur: zijn belangrijkste taak bestaat erin, ervoor te zorgen dat in een woning de elektriciteit toegankelijk gemaakt wordt, zodat de bewoners het licht kunnen aandoen, de wasmachine kunnen laten draaien of kunnen koffiezetten. Soms werkt hij in huizen die nog in aanbouw zijn. Even goed werkt hij mee bij verbouwingen of aan renovaties van een bestaande woning. Takenpakket: plannen en schema s lezen; kappen, boren, slijpen; kabels trekken en ontmantelen; schakelaars, stopcontacten, verlichting en toestellen plaatsen en testen; fouten in de bekabeling opsporen en herstellen; de werking van een toestel uitleggen aan de klant. Industrieel elektrotechnisch installateur: de taken komen in grote lijnen overeen met dat van een elektrotechnisch installateur voor woningen. In tegenstelling tot deze laatste werkt de elektrotechnisch installateur voor bedrijven aan grotere en ingewikkeldere installaties. Ook verschillen de voorschriften en veiligheidsregels. Hij zorgt ervoor dat in bedrijven en fabrieken alle elektrische machines kunnen draaien, dat het bedrijf verwarmd en verlicht wordt en dat de automatisering vlot verloopt. 34 35
Takenpakket: plannen en schema s lezen; kappen, boren, slijpen; kabels trekken en ontmantelen; schakelaars, stopcontacten, verlichting en industriële toestellen plaatsen; automatiseringssystemen monteren en installeren; sensoren bekabelen en de programmering testen; elektrische componenten vervangen of herstellen. Technicus toegangssystemen: dat is een crack in het combineren van elektriciteit en informatica. Hij zorgt mee voor beveiliging van gebouwen, zodat niemand zonder de juiste badge of code een huis, kantoorgebouw, winkel of bedrijf binnenloopt. De technicus installeert het toegangssysteem, programmeert de beveiligingssoftware, maakt badges aan en codeert de toegangscontrole. Takenpakket: plannen en schema s lezen; kappen, boren, slijpen; kabels trekken en ontmantelen; detectoren, schakelaars, kasten en consoles plaatsen; werken met datanetwerken; software programmeren; sturingsfouten opsporen en herstellen. Technicus inbraakbeveiliging: ook deze technicus combineert elektriciteit, informatica en klantencontacten. Hij zorgt ervoor dat niemand ongemerkt een huis, kantoorgebouw, winkel of bedrijf binnenloopt. Hij is gespecialiseerd in het installeren van lichtsensoren, bewegingsdetectoren, bewakingscamera s en alarminstallaties. Deze technicus programmeert de sturing van het systeem en test het uitvoerig. Takenpakket: plannen en schema s lezen; kappen, boren, slijpen; kabels trekken en ontmantelen; detectoren, schakelaars, camera s, sensoren en alarminstallaties plaatsen; software programmeren; sturingsfouten opsporen en herstellen. Technicus brandbeveiliging: deze vakman is een ware kenner van brandbeveiligingsinstallaties. Hij installeert een brandmeldcentrale en brandmelders. Hij zorgt ervoor dat een gebouw tegen een allesverwoestende brand beveiligd is. De werking van rookdetectoren en allerlei schakelaars heeft hij onder de knie, zodat bij brand sirenes, deurmagneten, rookkoepels en blusinstallaties zichzelf activeren. Takenpakket: plannen en schema s lezen; kappen, boren, slijpen; kabels trekken en ontmantelen; detectoren, schakelaars en sirenes plaatsen; elektrische componenten installeren en aansluiten; sturingsfouten opsporen en herstellen. Koelmonteur: deze specialist zorgt voor de montage van koel- en vriesinstallaties in de supermarkt, bij de slager en in de groentewinkel. Ook koelvrachtwagens en opslagplaatsen behoren tot zijn werkterrein. Hij installeert compressoren, verdampers en condensoren. Hiervoor bewerkt hij leidingen (solderen, buigen, isoleren) om de installatie bedrijfsklaar te krijgen. Takenpakket: plannen en schema s lezen; kabels trekken; compressoren, verdampers, condensoren en isolatiepanelen plaatsen; leidingen snijden, plooien en lassen; lekdichtheid van de koelinstallatie controleren. Koeltechnicus: zijn belangrijkste taak bestaat erin om al die koel- en vriesinstallaties te controleren, te onderhouden en waar nodig te herstellen. Hij controleert en reinigt de componenten, de ventilatoren en de filters. Hij gaat na of er voldoende koelmiddel in de leidingen zit, en of de weerstanden en het elektrisch controlebord het nog doen. Defecte onderdelen herstelt of vervangt hij. Takenpakket: installatieplannen lezen; leidingen plooien en lassen; tests en metingen uitvoeren bij koelinstallaties; koelinstallaties vacuüm zuigen, drogen en afzuigen; onderdelen van een koelinstallatie herstellen of vervangen. 36 37
Technicus domotica / immotica: deze specialist weet alles van elektronische voorzieningen die het leven in huis aangenamer, veiliger en energiezuiniger maken: rolluiken die automatisch sluiten, verlichting die op een vast tijdstip begint te branden, verwarming die uitvalt zodra je het huis verlaat Hij ontwerpt het installatieplan en monteert de systemen en onderhoudt en herstelt ze. Takenpakket: elektriciteitskabels trekken; schakelkasten, borden en geschakelde verbindingen installeren en aansluiten; domoticasystemen programmeren en testen; sturingsfouten opsporen en herstellen. Weliswaar beschikken de specialisten in deze verschillende domeinen over heel wat gemeenschappelijke kennis en vaardigheden, toch zijn er duidelijke specifieke vereisten. Dat maakt dat iedere jongere met interesse voor elektriciteit een opleiding en een baan kan vinden die het best bij hem of haar past. 2. Opdracht 2.2. Uitvoering van de opdracht Het eerste deel van de opdracht kunnen de leerlingen op eigen tempo afwerken. Pas bij de start van het tweede gedeelte, laat u de leerlingen met de verschillende elektriciteitsberoepen kennismaken. Ze kunnen op www.stroomopwaarts.be/jongeren (bij Waar kan ik aan de slag? ) enkele korte films bekijken, waarin telkens een beroep voorgesteld wordt. Deze informatie hebben ze nodig om de opdracht op te lossen. 2.3. Evaluatie van de opdracht Bespreek het resultaat in de klas. Sta in het klassengesprek stil bij de verschillen tussen de beroepen. Kom samen met de leerlingen tot het besluit dat het technisch en beroepsonderwijs voor elk beroep een gespecialiseerde opleiding aanbiedt. Deel als afsluiting van het gesprek mee, dat de leerlingen meer informatie over de studierichtingen op www.stroomopwaarts.be kunnen vinden. 2.4. Oplossingen 2.1. Opstap naar de opdracht Leg de leerlingen uit dat er heel wat verschillende beroepen in de elektrotechnische sector bestaan en dat voor elk beroep specifieke kennis en vaardigheden vereist zijn, precies omdat elk beroep een specifiek takenpakket heeft. Deel 1 Herstellen werking stopcontacten Herinstalleren van de winkelbeveiliging Herstellen koelinstallaties Herstellen doorboorde elektrische leiding Sleuf Valère & Zoon Plug it in bvba Flies Sofie Sleuf Valère & Zoon Deel aan de leerlingen de opdrachtfiches uit en overloop samen met hen de opdracht en de probleemsituatie. Voor het eerste deel van de opdracht, spreekt de opdracht voor zich. Staan er computers met internetaansluiting tot uw beschikking, dan is ook het tweede deel van de opdracht duidelijk. Is dit niet het geval, maak gebruik van de beroepsomschrijvingen van de acht beroepen die u op www.stroomopwaarts.be/jongeren. Klik op Waar kan ik aan de slag?. Deel 2 Naam persoon/bedrijf Schokmans André Sleuf Valère & Zoon Plug it in bvba Le Feu Bernard & Co Flies Sofie Coole Claas Beroep Verkoper van elektrische apparaten Residentieel elektrotechnisch installateur Technicus inbraakbeveiliging Technicus brandbeveiliging Koeltechnicus Koelmonteur 38 39
6 Ontsnapte stroom? Houd de dief! 1. Inleiding Om een toestel te doen functioneren, volstaat het meestal en normaal gezien niet om de stekker in het stopcontact te steken. Via het stopcontact krijgt het elektrische toestel alvast toegang tot een stroombron, maar treedt het daarmee automatisch in werking? Niet echt. Zolang de schakelaar van het toestel in de uit -stand staat, is de stroomkring niet gesloten. Dus er komt geen muziek uit de radio of geen beeld op tv zolang de schakelaar niet in de aan -stand staat. Logisch. Logisch ook dat het apparaat dan niets verbruikt. Of toch wel? Daar wringt nu net het schoentje. Heel wat elektrische toestellen verslinden heel wat energie, zonder dat ze zichtbaar functioneren. Dat komt, omdat heel wat apparaten een sluimer- of standby-stand hebben. Het toestel lijkt uitgezet, maar is dat in werkelijkheid niet. Hoe werkt een sluimerstand? We nemen de televisie als voorbeeld. Die heeft meestal een aan/uit-knop op het toestel zelf. Als men daarop drukt, wordt de stroomtoevoer daadwerkelijk aan- of uitgeschakeld. Door die te gebruiken staat de favoriete zender echter nog niet op. Voor de selectie van de juiste zender gebruikt men de afstandsbediening. Zit het favoriete programma erop, dan doet men de tv zwijgen met één knop op de afstandsbediening. En daarmee staat het toestel ook af, denkt men vaak. Immers, er is geen klank en geen beeld meer. Als de aan/uit-knop op het toestel zelf niet gebruikt werd, is er echter toch nog stroom. Waarom? Als het toestel met de aan/uit-knop uitgeschakeld werd, kan het niet op de afstandsbediening reageren, om het weer aan te zetten. Daarom moet het toestel permanent waken, vandaar slaap- of sluimerstand, om een signaal te kunnen opvangen. Meestal verraadt het toestel dat het energie verbruikt, omdat er op het toestel zelf een lampje brandt. Maar dat is niet altijd het geval! Andere voorbeelden? Er zijn evenwel nog meer stille energievreters: de lader van de gsm of de ipod. Eens de batterij opgeladen, wordt energie verkwist waar niemand wat aan heeft. Bij de meeste videorecorders en hifi-installaties gaan de gegevens van het kanaal, datum en tijd verloren, als men ze volledig uitschakelt. Indien men de toestellen in stand-by functie zou laten staan, betekent dat al vlug een verbruik, dat tot enkele tientallen kwh per jaar kan oplopen. Recentere toestellen slaan de informatie in een apart geheugen op, dat bijna geen stroom verbruikt. Is een sluimerstand dan zo erg? Sluimerstand betekent comfort en gebruiksgemak. Op zich is daar uiteraard niets mis mee. Toestellen kan je sneller en handiger bedienen. Maar soms is het zonde van de verspilde energie en dus voor het milieu. Maar ook de elektriciteitsrekening lijdt eronder. Deze zogenaamde sluimerverbruikers kosten jaarlijks handenvol euro s. Wist u dat sluimerverbruik soms wel 10% van de totale elektriciteitsrekening uitmaakt? Meteen goed voor enkele tientallen euro s! Hoe herkennen? Sluimerverbruikers zijn vaak te herkennen aan de kleine rode lichtjes op de toestellen die dag en nacht branden, en dus energie verbruiken. Maar ook LED-jes die het uur aangeven, tonen vaak aan dat het toestel nog stroom verbruikt en niet alleen om het uur aan te geven! Gsm-, ipod- en laptopladers hebben vaak geen lampjes. Maar ze warmen wel op. Daaraan kun je vaststellen dat ze stroom uit het contact consumeren. 41
2. Opdracht 2.1. Opstap naar de opdracht We laten de leerlingen kennismaken met het fenomeen sluimerverbruik. Demonstreer Maak gebruik van een toestel: bijv. uw eigen gsm. Hoewel u niet aan het telefoneren bent en u kunt aannemen dat het toestel niet functioneert, verschijnt er toch tekst op het display, namelijk de klok, menuoverzicht, een schermbeveiliging,... Het toestel is immers aangezet en het verbruikt wel degelijk stroom. Merk op dat deze elementen (de klok, schermbeveiliging, ) alleen maar op het scherm kunnen verschijnen, wanneer het toestel toch actief stroom uit de batterij neemt. Ook wanneer u niet belt, houdt het toestel contact met de dichtstbijzijnde gsm-mast om na te gaan of het toestel geen signaal ontvangt (gsm, oproep, ). Om dat te kunnen doen heeft de gsm stroom uit de batterij nodig. Daarom zal de batterij van een gsm regelmatig moeten opgeladen worden, ook al belt u er niet of nauwelijks mee, ontvangt u geen oproepen of speelt u er geen spelletjes op of downloadt u geen beldeuntjes. Zelfs als u het toestel volledig uitschakelt, dan verbruikt het toestel nog stroom: enkel de klok blijft dan nog doorlopen. 2.2. Uitvoering van de opdracht Deel de opdrachtfiches uit. Zorg ervoor dat de leerlingen bij het oplossen de opgegeven volgorde aanhouden. De eerste opdracht is erop gericht om sluimerverbruikers in het huishouden te herkennen. In opdracht twee wordt het begrip kwh geïntroduceerd. In opdracht drie wordt daar handig gebruik van gemaakt. De opdrachten kunnen opgelost worden: in de les: individueel of per twee invullen van de fiches als huiswerk: geef ze de opdracht om de fiches in te vullen 2.3. Evaluatie van de opdracht Bespreek het resultaat in de klas. De tweede opdracht toont vooral aan dat sluimerverbruik onnodige energieconsumptie veroorzaakt. Sta erbij stil dat sluimerverbruik een slechte zaak is, omdat zo elektrische energie verspild wordt. Elektriciteit wordt nog steeds hoofdzakelijk uit fossiele brandstoffen gewonnen. Die zijn schaars. Verspilling van elektriciteit is dus ook verspilling van de klassieke energiebronnen. Het verbruiken ervan is bovendien slecht voor het milieu en het klimaat. Sta bij de evaluatie van opdracht drie vooral stil bij de kosten die met sluimerverbruik gepaard gaan. Energie wordt alsmaar duurder. Sluimerverbruik is energieverbruik waarbij men niet echt stilstaat, maar die de factuur wel stiekem de hoogte injaagt. Zet de leerlingen aan het werk U kunt de opdrachten als huiswerk geven of in de klas oplossen. Indien u verkiest om de opdrachten in de klas uit te voeren, dan kunt u als opwarmer de leerlingen eerst vragen, zelf een aantal toestellen met sluimerverbruik op te sommen. Verkiest u deze opdracht als huiswerk te geven, vraag hen dan een lijstje van drie à vijf toestellen met sluimerverbruik te laten opstellen, die ze bij hen thuis hebben. Laat hen eerst beschrijven hoe het toestel in sluimerstand gaat, en vervolgens hoe ze het toestel helemaal kunnen uitschakelen. 42 43
7 Veilig met elektriciteit 2.4. Oplossingen Opdracht 1a: 8 toestellen lijden aan sluimerverbruik: de lader van de gsm, de gsm, de televisie, de dvd-speler, de lader van de telefoon, de laptop, de stereo-installatie, de printer. Opdracht 1b: De gsm, de televisie, de dvd-speler, de laptop, de stereo-installatie en de printer verbruiken energie in de stand-by stand. Er wordt constant elektriciteit verbruikt om een lampje of digitale wekker te doen branden. De laders van de gsm en de telefoon verbruiken nodeloos energie wanneer zij in het stopcontact zitten, maar niet zijn aangesloten op het toestel. De transformator wordt warm, om deze warmte te genereren is elektriciteit nodig. Opdracht 1c: De laders van de gsm en de telefoon kunnen zonder sluimerverbruik. Je kan de stekker uit het stopcontact halen telkens wanneer je de lader niet gebruikt. Ook de printer kan zonder sluimerverbruik. Je kan deze aanzetten wanneer je hem nodig hebt. Uiteraard kunnen eigenlijk alle toestellen zonder sluimerverbruik, mits je bereid bent wat in te boeten op gebruiksgemak. Enige uitzondering is de gsm die uiteraard steeds moet blijven aanstaan om bereikbaar te zijn. 1. Inleiding Wie met elektriciteit werkt, moet alvast één gouden regel onthouden: werk nooit aan een gesloten stroomkring. Elektriciteit is simpel: als de stroombron niet in één kring met de verbruiker verbonden wordt, vloeit er geen stroom. Zorg er dus voor dat er altijd één onderdeel van de kring open blijft. Opdracht 2a: (200 Wh+50Wh) x 24 (uur) = 6000 Wh per dag of 6 kwh per dag 6 kwh x 365 dagen = 2190 kwh per jaar 2190 kwh/547,5 = 4 vaten olie van 160 liter Opdracht 2b: = 1/5 (= 50/(200+50)) of 20% van het totaal verbruik (50/(200+50)) of 50Wh x 24 (uur) = 1200 Wh per dag of 1,2 kwh per dag 1,2 kwh x 365 dagen = 438 kwh per jaar 438 kwh/547,5 = 0,8 vaten olie van 160 liter Opdracht 3: (60+45)x2+70+70+60+80 = 490 kwh 490 kwh/7 = 70 euro 70 euro = 3 tickets + 10 euro zakgeld over Het volstaat echter niet om alleen maar de stroomkring te onderbreken. Laat losgekoppelde draden niet zomaar rondslingeren! Immers, een metalen voorwerp of een toevallige verplaatsing kan ongewild het circuit sluiten. Scherm daarom de losse draadjes bijvoorbeeld met een lusterklem 3 af. Of trek de stekker uit het stopcontact... Als u met elektriciteit werkt, is voorzichtigheid altijd geboden. Vergeet evenwel niet dat er al heel wat inspanningen gebeuren om thuis en op school veilig met elektriciteit om te gaan. We onderzoeken hier enkele verborgen veiligheden in een eenvoudig elektriciteitscircuit. 3 Dit is ook wel onder de naam kroonsteentje gekend. 44
Veilig met de voeten op de grond Een eerste verborgen veiligheid is de aarding of de aardgeleider. Wat is dat eigenlijk? Het woord zegt het grotendeels zelf al. Een aarding of aardgeleider is een geleidende verbinding tussen de metalen behuizing van een elektrisch apparaat en de aarde. Daarmee voorkom je dat door een misverstand, defect of ongeval ongewenste elektrische spanning op de behuizing van het apparaat komt te staan. Omwille van de veiligheid moet elke elektrische aansluiting over een goede aardaansluiting beschikken. Een aardaansluiting bestaat meestal uit een stevige, goed geïsoleerde koperdraad met zo gering mogelijk elektrische weerstand. Die koperdraad is verbonden met een koperen aardpen die soms tot enkele meters diep in de grond is geslagen. Als het omhulsel van een elektrisch toestel door een of andere reden onder spanning komt te staan, bestaat het gevaar dat de gebruiker geëlektrocuteerd wordt of dat er hitte ontwikkeld wordt, die schade veroorzaakt. Een aarding zorgt ervoor dat de stroom onverwijld naar de aarde wordt afgevoerd. Elektriciteit zoekt de weg van de minste weerstand en verplaatst zich bij voorkeur via een goede geleider, in dit geval de aardgeleider. Op dat moment is er niet langer een spanningsverschil tussen het apparaat en de persoon die het aanraakt, en wordt een elektrische schok vermeden. Zo blijft het ontstane euvel zonder gevolgen. Geel en groen gestreept In huis en in de meeste elektrische toestellen komen elektriciteitsdraden per drie voor. Twee draden maken de stroomkring rond. De derde draad is die van de aarding. Deze is eenvoudig te herkennen aan de kleur van het isolatiemateriaal: geel en groen gestreept. Op schema s en plannen is de aarding goed te herkennen aan het symbool: ben een lager vermogen en ook een laag elektriciteitsverbruik. Een aarding is hier niet nodig. Maar een aarding zit ook op plaatsen waar men die niet meteen zou verwachten. Wist u dat de ketel van de centrale verwarming geaard is? En ook het bad? En dat er een aardingslus ligt onder het huis? Waarom is het nodig om een bad of douche te aarden? De reden is nochtans eenvoudig: het bad en/of het badwater geleiden elektrische stroom. We bekijken dat even van dichtbij. We gaan er even van uit dat het bad van kunststof is. Als een aangesloten en ingeschakeld elektrisch apparaat in het water valt, dan neemt de stroom de kortste weg en maakt kortsluiting, waarbij de smeltzekeringen doorslaan. Tot zover niets aan de hand. Maar veronderstel dat u in bad zit en op dat ogenblik de metalen kraan of de doucheslang vast hebt, is het resultaat minder fraai. Waarom? In tegenstelling tot wat je zou denken, geleidt badwater wel elektriciteit. Het bevat immers vuil en zeep. En die hebben ladingen. En waar ladingen zijn, kan elektrische stroom getransporteerd worden. De stroom gaat door uw lichaam naar de kraan en u speelt zelf voor geleider! De kans dat u wordt geëlektrocuteerd, is groot. Om dat te voorkomen, aardt een elektricien het bad. Elektriciteit neemt namelijk altijd de weg van de minste weerstand. Stroom geeft de voorkeur aan een koperen aardgeleider in plaats van een lichaam. Hoe dan ook: speel veilig en neem geen elektrische apparaten mee in bad of in de directe omgeving. Ten slotte: wist u dat bliksemafleiders eigenlijk ook gigantische aardgeleiders zijn om bij blikseminslag het gebouw en zijn elektriciteitsvoorzieningen voor beschadiging te behoeden? Het principe is hetzelfde: elektrische stroom kiest de weg van de minste weerstand. Smelten als stroom voor de zon? In een elektrisch circuit zijn nog andere beveiligingen ingebouwd. Er zijn schakelaars die verschillende onderdelen van een stroomcircuit in huis (tijdelijk) kunnen afsluiten. Maar vaak is dat onvoldoende als er zich een onverwachte gevaarlijke situatie voordoet. De smeltveiligheid brengt dan soelaas! Tegenwoordig moeten in huis alle stopcontacten geaard zijn. Alle grote elektrische huishoudapparaten met een groot vermogen en een groot elektriciteitsverbruik, zoals een koelkast, een strijkijzer, een wasmachine of een afwasmachine, zijn ook geaard. Kleinere huishoudtoestellen, zoals een mixer, een radio of zelfs een stofzuiger, heb- Wat is een smeltveiligheid? Dat is een andere naam voor een elektrische zekering die in elke elektrische verdeelkast terug te vinden is. Een smeltveiligheid bestaat uit: een elektrisch geleidende draad uit een materiaal met een laag smeltpunt een gesloten omhulsel van isolerend en warmtebestendig materiaal. 46 47
2. Opdracht Hoe werkt zo n veiligheid? Van zodra om welke reden dan ook in de stroomkring waarin een smeltveiligheid is aangebracht, een te grote stroom doorgang vindt, wordt door de elektrische weerstand de geleidende draad van de zekering zodanig verhit, dat deze smelt. Hierdoor wordt de stroomkring onderbroken, zodat het elektrisch contact ook verbroken wordt. Alle toestellen op de onderbroken stroomkring vallen uit. Zo kan een toestel waarmee iets grondig fout loopt, helemaal geen of geen bijkomende schade veroorzaken en kan bijvoorbeeld brand of elektrocutie voorkomen worden. Sommige toestellen hebben ingebouwde smeltveiligheden, zodat ze niet van de smeltveiligheden in een woonhuis afhankelijk zijn. Zo beschermen ze zichzelf tegen meer schade. Van zodra de draad gesmolten is, is de smeltveiligheid niet meer bruikbaar en dient ze vervangen te worden. Bij elke smeltveiligheid is er een verklikkertje waarop je kan vaststellen of de zekering nog werkt of is doorgebrand. Steeds meer elektriciteitskasten bevatten vandaag de dag echter automatische veiligheden. Deze zijn warmtegevoelige schakelaars. Door een grote stroom wordt de automatische veiligheid verhit. Als de veiligheid te warm wordt, slaat de schakelaar af en wordt de stroom uitgeschakeld. Nadat de oorzaak is weggenomen kan de automatische smeltveiligheid opnieuw worden gebruikt door de schakelaar weer op aan te plaatsen. 2.1. Opstap naar de opdracht We laten de leerlingen kennismaken met het feit dat omgang met elektriciteit bepaalde gevaren inhoudt, maar dat er ook eenvoudige maatregelen zijn om die gevaren te beperken: persoonlijke beschermingsmiddelen; onderbreken van de stroomkring; aardleidingen; smeltveiligheden. Alvorens u de leerlingen de opdrachten laat uitvoeren, staat u best even stil bij de werking van de aarding en de smeltveiligheid. Demonstreer Breng een ontmantelde kabel (bijv. van een verlengdraad, van een defect elektrisch apparaat, ) mee en wijs de draad van de aardleiding aan. Toon vervolgens op de stekker waar de draad van de aardleiding contact met de aarding van het elektriciteitsnet in huis maakt. Zoek in de klas een stopcontact met aarding en zeg dat de pin met de aarding verbonden is. Vakman boven alles! Werken aan elektrische leidingen blijft vooral specialistenwerk. Zij kennen de gevaren en weten hoe ze daar veilig mee kunnen omgaan. Laat daarom alleen een vakman aan het elektriciteitsnet in huis werken. Hij/zij kent de veiligheidsregels als geen ander. Bent u zelf door elektriciteit gepassioneerd? Er zijn tal van TSO- en BSO-opleidingen die tot een boeiend beroep in de elektrotechnische sector leiden. 48 49
Zet de leerlingen aan het werk Leg uit wat een smeltveiligheid is en hoe ze werkt. Indien enkele soorten zekeringen beschikbaar zijn, is het interessant om er enkele mee te brengen en ze aan de leerlingen te tonen. Wat er met het lampje gebeurt, is uitstekend vergelijkbaar met de werking van de smeltveiligheid. Het smelten van de draad voorkomt, dat stroomdraden bij een te grote doorstroming van elektriciteit oververhitten en brand of kortsluiting veroorzaken. Test de leerlingen of ze uw uitleg goed gevolgd hebben en vraag naar de andere woorden voor zekering : namelijk smeltveiligheid en stop. Indien dit haalbaar is, kunt u met de leerlingen een elektriciteitskast op school bekijken om hen te tonen hoe dat er uitziet. Volgende proefopstelling toont aan de hand van een gloeilamp de werking van een smeltveiligheid. Deze kunt u zelf voor de klas doen, of u kunt ze ook door de leerlingen laten uitvoeren. Laat hen hun waarnemingen telkens noteren. Benodigdheden: 3 batterijen van 4,5 V 1 gloeilampje (2,5 V) en een bijpassende fitting 7 stukjes geïsoleerde elektriciteitsdraad gereedschap om de draden voor te bereiden: combinatietang, krimptang en klemmetjes, schroevendraaier, Uiteraard kunt u de leerlingen zelf de draden laten knippen en strippen. Maar doe dit alleen als de leerlingen met de omgang van dit materiaal vertrouwd zijn, u hiervoor voldoende tijd hebt en deze activiteit binnen het kader van uw lessen past. Indien dit niet het geval is, zorgt u er best voor dat de draden van plugjes en/of krokodillenklemmen voorzien zijn, zodat het experiment veilig en vlot uitgevoerd kan worden. Laat de leerlingen een eenvoudige stroomkring bouwen met één batterij. Ze zullen vaststellen dat de lamp krachtig zal branden. Vraag hen nu om in serie de twee overblijvende batterijen in de kring aan te sluiten. Door de toename van de spanning van de stroombron gaat het lampje nog feller branden. De gloeidraad van het lampje wordt te heet en zal uiteindelijk doorbranden. De stroomkring wordt verbroken en het lampje dooft. Alternatieve proefopstelling Indien u over een ampèremeter beschikt, kunt u volgende alternatieve proefopstelling ook in de klas uitvoeren. Hier wordt aan de hand van een ampèremeter getoond, dat bij vergroting van de stroombron de kracht van de stroom toeneemt. Opgepast: de ampèremeter moet correct geschakeld worden. Demonstreer deze opstelling daarom zelf. U kan de leerlingen de waarnemingen laten noteren. Benodigdheden: 1 batterij van 4,5 V (of: regelbare transformator) 1 ampèremeter 5 lampjes eventueel een glaszekering voldoende draden met plugjes en/of krokodillenklemmen, zodat het experiment veilig en vlot uitgevoerd kan worden. Maak een stroomkring door de batterij (of transformator) met de ampèremeter, één lampje en, eventueel, de glaszekering in serie met elkaar te verbinden. Verricht de meting en laat de leerlingen het resultaat noteren. Dan voegen ze één lamp in parallelschakeling met de andere lamp toe. De stroom zal toenemen, omdat er meer verbruikt wordt. Laat hen het resultaat van de meting op de ampèremeter noteren. Herhaal deze procedure enkele keren. Indien u er een glaszekeringetje tussen geplaatst had, zal dat waarschijnlijk op een bepaald moment doorbranden. Het licht dooft, want de stroomkring is onderbroken. 2.2. Uitvoering van de opdracht Leg de leerlingen de opdrachtfiches voor. Op basis van de gegevens die ze van de opdrachtfiches en uw introductie halen, dienen ze: aan te geven waar aardleidingen nodig zijn; hoe aardleidingen met de aarde verbonden moeten worden; aangeven waar smeltveiligheden niet mogen ontbreken. 51
Deel de opdrachtfiches uit. Laat de leerlingen de opdracht oplossen: in de les: individueel of per twee invullen van de fiches als huiswerk: geef ze de opdracht om thuis de fiches in te vullen De gereedschapskist van de elektricien 8 2.3. Evaluatie van de opdracht Bespreek het resultaat met de hele de klas. Maak het verschil duidelijk tussen de toestellen die wel en geen aarding vereisen. Toon (bijv. met een elektrisch schema of een bezoekje aan de elektriciteitskast van de school) dat aardleidingen van verschillende elektrische circuits in huis in de elektriciteitskast samenkomen en daar gezamenlijk op een aardpen worden aangesloten. Meld ook dat de zekeringen in de elektriciteitskast zitten en waar ze zitten. Besluit De elektriciteitskast is een belangrijk onderdeel van het elektriciteitscircuit in huis, omdat de kast het knooppunt van verschillende veiligheidsmaatregelen (bijv. aarding, smeltveiligheden) is. Merk tot slot ook op dat werken met elektriciteit iets voor gespecialiseerde vaklui is, die de verschillende gevaren kennen en weten hoe ze met elektriciteit moeten omgaan. 2.4. Oplossingen Opdracht 1: a1. De aarding is de geel-groene draad. a2. De aarding is te herkennen aan het standaardsymbool. a3. De aarding is te herkennen aan het standaardsymbool. b. Toestellen worden geaard om de gebruiker te behoeden voor elektrische schokken of zelfs elektrocutie. 1. Inleiding Geen vakman zonder eigen gereedschap. Bij een elektricien is dat niet anders. Hoewel er heel wat verschillende specialisaties in het elektriciteitsvak bestaan, zijn er toch heel wat taken die elke elektrische professional dagelijks voor de voeten worden geworpen. Gereedschap In heel wat gevallen moet de elektricien beginnen met het leggen van de leidingen. Kan dit niet in bestaande buizen of kabelgoten, dan moet hij een andere oplossing zoeken. Hij kan de leidingen in een muur of plafond, maar ook erop aanleggen. Een slijpschijf, een boormachine, hamer en beitel zijn dan niet ver weg om de sleuven voor de leidingen te maken. Opdracht 2: 1. De televisie, het bad en de wasmachine hebben een aarding nodig. 2. De aardingen moeten via de leidingen naar de schakelkast lopen. Voor het bad loopt de aarding via de muur rechtstreeks naar de aardlus onder het huis. 3. De aardleidingen worden in de grond met de aardpen verbonden. 4. De smeltveiligheden bevinden zich in de schakelkast. In een bestaande woning kan een elektricien niet zomaar gaten boren of sleuven slijpen. De kans bestaat dat hij bestaande leidingen voor nutsvoorzieningen (zowel elektriciteit als water en gas) beschadigt. Daarom beschikt hij over een kabel- en leidingdetector. Dit is een apparaatje waarmee ondergrondse of ingewerkte kabels en leidingen op een gemakkelijke manier gelokaliseerd kunnen worden. 52 53
Dan worden de kabels getrokken: voor de schakelaars en de stopcontacten. Als de elektriciteitsdraden bevestigd worden, staat de elektricien een heel assortiment van allerlei soorten tangen ter beschikking: knip-, combineer-, draadstrip- en krimptang, maar ook schroevendraaiers en kleine sleutels. Om na te gaan of er spanning zit op het elektriciteitsnet of om de apparaten uit te proberen, gebruikt de elektricien verschillende soorten meet- en testapparatuur. Dat gaat van eenvoudige spanning-, stroom- en weerstandmeters tot ingewikkelde elektronische toestellen. In bepaalde gevallen moet de elektrische specialist toestellen programmeren en instellen. Daarbij zijn soms computers en digitale instelapparaten nodig. Materialen Geïsoleerde koperdraden zijn natuurlijk onmisbaar. Ze zijn de stroomgeleiders bij uitstek. Maar een elektricien heeft uiteraard meer nodig. Hoewel elektriciteitsdraden best wel sterk zijn, worden ze best extra beschermd. Daarom worden ze door buizen van harde of zachte kunststof getrokken. De buizen worden met allerlei soorten klemmen, houders, vijzen en pluggen op de ondergrond (bijv. een muur) aangebracht. Als er veel leidingen worden samengebracht, gebruikt de elektricien kabelgoten. Daar waar elektrische leidingen met elkaar verbonden worden, zijn verbindingsstukjes nodig. De meest gekende zijn lusterklemmen (in de volksmond ook bekend als suikertjes omwille van de vormelijke gelijkenis met een suikerklontje), maar er bestaan ook tal van andere klemmetjes en oogjes over verbindingsstukken. Als enkele leidingen in één verbinding samenkomen, kan de elektricien gebruik maken van een verdeeldoos. Afhankelijk van de taak, brengt de elektricien ook meer gespecialiseerd materiaal mee: smeltveiligheden, schakelkasten, sensoren, detectoren, lichtschakelaars, lichtarmaturen,... De opdracht Een vakman voor elk elektrisch probleem gaat daar dieper op in. Zomaar met elektriciteit werken? Een erkend elektricien begint NOOIT zomaar aan een elektrische installatie te werken, ook al beschikt hij over de geschikte materialen en gereedschappen. Hij respecteert altijd drie belangrijke regels: 1. Uitschakelen van de spanning: hij zorgt ervoor dat het betreffende deel van de installatie of het betrokken gedeelte van het net in het gebouw is uitgeschakeld, zodat er tussen de stroombron en het apparaat waarmee hij werkt, geen verbinding meer is; hij brengt de betrokken personen op de hoogte dat hij werkzaamheden uitvoert op het netwerk 2. Voorkomen van onverwacht inschakelen van de stroombron: hij verhindert met een vergrendeling (indien nodig zelfs met een hangslot!) dat schakelaars of het gedeelte van de werkzone opnieuw ingeschakeld kunnen worden; hij plaatst waar mogelijk een waarschuwingsbord. 3. Controleren van de spanningsafwezigheid: hij meet de afwezigheid van spanning op de geleiders van het net waaraan hij gaat werken. De elektricien beschikt over gereedschappen, materialen en signalisatieborden om die drie regels na te leven. 54 55
En na de werken? Voor een vakman is zijn gereedschap goud waard. Nadat hij de elektrische installatie heeft afgerond, bergt hij alle materialen en gereedschappen op in werkkoffers. Afval van kabels en leidingen neemt hij mee. Vele elektriciens brengen de restjes een keer per jaar naar een erkende metaalhandelaar of afvalophaler. Gesorteerd leveren die materialen namelijk een hoop extra inkomsten op. 2. Opdracht Als leerkracht kunt u bij deze opdracht volgende keuze maken: ofwel beperkt u de aanpak en legt u de focus vooral op het herkennen en begrijpen van elektrische gereedschappen en materialen; ofwel gaat u voor de volledige aanpak door niet alleen het herkennen en begrijpen voorop te stellen, maar ook het hanteren. Zowel de opstap naar de opdracht, als het derde luik van de opdracht laten die differentiatie toe. 2.1. Opstap naar de opdracht Bij deze opdracht laten we de leerlingen met enkele materialen en gereedschappen van de elektricien kennismaken. Dat kan het best door de gereedschappen te tonen en beter nog hen ze te laten vasthouden, bestuderen en eventueel ook hanteren. Beschikt de school, of u zelf, over enkele materialen die in de inleiding worden beschreven, is het zeer geschikt om die mee te brengen, om de les en de opdracht te stofferen. Zet de leerlingen aan het werk: Laat ook de leerlingen thuis wat voorbereidingen doen. Vraag hen om minstens twee stukken gereedschap en materiaal mee te brengen, waarvan ze denken dat ze nodig zijn om elektriciteitswerken mee uit te voeren. Zet hen met enkele suggesties (tangen, schroevendraaiers, een eindje elektriciteitsdraad,...) op weg, zodat de kans groot is dat het daadwerkelijk om de geschikte materialen en gereedschappen gaat. Bent u van plan de derde opdracht uit te voeren, dan kunt u best in functie hiervan de leerlingen meteen een specifiek lijstje met nodige materialen meegeven. Vraag de leerlingen om vooraf hun materialen en gereedschappen met hun naam te labelen, bijv. door een klein etiketje met hun naam op. Verzamel wat de leerlingen meegebracht hebben, en groepeer de gereedschappen (alle tangen bij elkaar, enz.) en het materiaal (alle stroomdraden bij elkaar, alle lichtsokkeltjes bij elkaar, enz.). Maak daarbij een duidelijk onderscheid tussen gereedschap en materiaal. Bovendien kan u op www.stroomopwaarts.be/jongeren terecht voor foto s en beschrijvingen van de verschillende gereedschappen. Klik op het icoontje Gereedschappen. 2.2. Uitvoering van de opdracht Leg de leerlingen de opdrachten voor. Aan de hand van de gegevens die ze uit de opdrachtfiches halen, en hun basiskennis, dienen ze: het juiste gebruik en de juiste benaming voor elk tangtype te ontdekken; de volgorde van het gebruik van de materialen en gereedschappen te kunnen bepalen; het opgegeven stroomschema te kunnen lezen en door middel van de materialen en gereedschappen te bouwen. Deel de opdrachtfiches uit. Laat de leerlingen de opdracht oplossen: in de les: laat hen de fiches individueel of per twee invullen; als huiswerk: geef ze de opdracht om de fiches in te vullen. Verwijs hen voor meer informatie door naar www.stroomopwaarts.be/jongeren. Bij Gereedschappen vinden zij foto s en beschrijvingen van de verschillende gereedschappen. Bij opdracht een en twee kunt u de door de leerlingen meegebrachte materialen en gereedschappen met de opdrachten in verband brengen. Bij opdracht een kunt u hun vragen of er van het afgebeeld gereedschap ook iets in de klas aanwezig is. Bij opdracht twee kunt u hun vragen of het nodige gereedschap en materiaal in de klas aanwezig is. 2.3. Evaluatie van de opdracht Bespreek het resultaat in de klas. Ga aan de hand van de meegebrachte materialen en gereedschappen dieper op de eigenschappen ervan in. Heb aandacht voor de isolatie van de benen van de tang, de verschillen tussen schroevendraaiers met een kruiskop of een platte punt, de kleuren van de isolatie van de elektriciteitsdraad, enz. 56 57
2.4. Oplossingen Opdracht 1: 1. Energ y a e Beschrijving Beschrijving A Beschrijving B Beschrijving C Beschrijving D Beschrijving E Foto waterpomptang draadstriptang bektang combinatietang krimptang A 2. Een draadstriptang: om het isolatiemateriaal rond de draad te verwijderen. Een krimptang: om de draadhulzen aan de draad te bevestigen, zodat die gemakkelijker met de lusterklemmen verbonden kan worden. Opdracht 2: Handeling Materiaal Gereedschap Stap 1 Knip de geleiders op de juiste lengte. geïsoleerde stroomdraad (rol) combinatietang Stap 2 Verwijder de isolatie van de uiteinden van de geleiders. stukjes geïsoleerde stroomdraad draadstriptang Stap 3 Schroef de uiteinden van de draden vast aan de verbruiker. stukjes ontmantelde stroomdraad, lamphouder met lampje schroevendraaier Stap 4 Stap 5 Plaats de schakelaar in de stroomkring. Bevestig draadhoudertjes aan de uiteinden van de geleiders zodat ze aan de stroombron kunnen vastgemaakt worden. stukjes ontmantelde stroomdraad, schakelaar, stukjes ontmantelde stroomdraad stukjes ontmantelde stroomdraad, draadhulzen schroevendraaier krimptang XY00 XYZ XY00 Lumen Watt h Stap 6 Sluit de kring aan op de stroombron waardoor de verbruiker werkt. batterij (4,5 V) / 58
De actie Stroom-Opwaarts is een initiatief van de sociale partners van de elektrotechnische sector Deze campagne wordt medegefinancierd door het Europees Sociaal Fonds Agentschap Vlaanderen. Dit lespakket en de bijbehorende opdrachtfiches werden ontwikkeld en verdeeld in opdracht van Vormelek. Meer info: vzw VORMELEK Heizel Esplanade du Heysel - BDC 35 Brussel 1020 Bruxelles tel. 02 476 16 76 / 02 476 16 00 fax 02 476 26 76 / 02 476 17 76 e-mail: info@vormelek-formelec.be Meer info over de actie Stroom-Opwaarts, bijbehorende educatieve acties en samenwerking met scholen vindt u op www.stroomopwaarts.be