Vraag 28Aardlekschakelaar
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Deze opgave gaat over een aardlekschakelaar. Deze werkt op een wisselspanning. De vragen in deze opgave kunnen echter worden beantwoord door de situatie te beschouwen alsof het gaat om gelijkspanning. Een aardlekschakelaar (zie figuur 1) is een automatisch figuur 1 werkende schakelaar die een elektrische installatie spanningsloos maakt zodra er een lekstroom van een bepaalde grootte optreedt. De werking van een aardlekschakelaar berust op een verschilmeting in de stroomsterkte tussen twee draden, de fasedraad en de nuldraad. In figuur 2 is de situatie waarbij een wasdroger is aangesloten op het lichtnet schematisch weergegeven. figuur 2 I fasedraad 230 V wasdroger I nuldraad De stroomsterkte door de wasdroger wordt bepaald door het verwarmingselement dat in de wasdroger is opgenomen. Dit verwarmingselement is gemaakt van 42 m koperdraad met een diameter van 0,20 mm .
Door een defect in de wasdroger kan figuur 3 de metalen buitenkant onder spanning I komen te staan en kan er een lekstroom fasedraad I optreden als een persoon de metalen lek buitenkant van de wasdroger aanraakt. was- Zie figuur 3. droger lichaam De aardlekschakelaar reageert als er tussen de nuldraad en de fasedraad een I nuldraad verschil van meer dan 30 mA is.
In de aardlekschakelaar lopen figuur 4 de fasedraad en de nuldraad door een (week)ijzeren ring. Zie figuur 4. In de figuur op de uitwerkbijlage is een I vooraanzicht getekend van de fasedraad situatie uit figuur 4. We nemen aan dat de I nuldraad fasedraad en de nuldraad allebei in het middelpunt van de ring liggen.
Een grotere lekstroom heeft een groter netto magnetisch veld tot gevolg. Rond de ijzeren ring is een spoel gewikkeld, de zogenoemde detectiespoel. Zie figuur 5. Deze detectiespoel is verbonden met een circuitonderbreker. Als er aan de circuitonderbreker een te hoge spanningspiek wordt aangeboden, verbreekt de circuitonderbreker de verbinding in de fasedraad en de nuldraad. Dit gebeurt op het moment dat er een te groot verschil ontstaat tussen de stroomsterkte in de fasedraad en de stroomsterkte in de nuldraad. Een aardlekschakelaar noemen we gevoeliger als hij de stroom uitschakelt bij een kleinere lekstroom. figuur 5 circuitonderbreker detectiespoel
Voer de volgende opdrachten uit. − Geef aan door welk natuurkundig principe de spanningspiek ontstaat. − Leg uit welke aanpassing men moet doen aan de detectiespoel om de aardlekschakelaar gevoeliger te maken.