Elektrische installaties

Kwaliteit schakelaar/contact

We hebben het allemaal wel eens ervaren: je zet een lamp aan en hij brand maar op halve kracht. De lamp is niet stuk want hij brandt wel. Wat is nu het probleem en waar zit het probleem?

Om te kunnen begrijpen hoe dit probleem in elkaar zit moeten we iets weten van eenvoudige elektriciteitsleer. Voor veel mensen is dit abracadabra, maar ik zal aan de hand van eenvoudige voorbeelden en plaatjes het onderwerp verduidelijken.

Het zal u mogelijk niet ontgaan zijn dat iedere auto een accu heeft. De meeste auto’s hebben een 12 volt accu terwijl de wat oudere oldtimers nog een 6 volt accu hebben. We spreken over een 12 volt accu maar in werkelijkheid heeft deze (als deze helemaal vol is) een spanning van12,6 volt.

Als we een lamp laten branden loopt er door de draden en de lamp zelf een stroom. Deze situatie is volledig vergelijkbaar met een tuinslang. We sluiten de slang aan op de kraan (accu) en gaan sproeien. De druk in de slang (voltage van de accu) doet de slang een beetje opzwellen (zeker als deze in de zon gelegen heeft). De hoeveelheid water die uit de slang  komt (ampèrage door de draden en lamp) is afhankelijk van de waterdruk (accuspanning). Als op een warme zomerse dag veel mensen aan het sproeien zijn is de waterdruk laag en komt er relatief weinig water uit de slang. Je bent de auto aan het wassen en wilt de slang verleggen. Als we aan het einde van de slang de kraan snel volledig open zetten zal het water er hard uitspuiten om daarna snel te minderen naar een stabiele situatie. Als er geen water wordt afgenomen is de waterdruk bij de sproeikop gelijk aan de druk in de waterleiding. Als we een spanning meten zonder dat er stroom wordt afgenomen meten we de open accuspanning. Door de kraan open te zetten en het water gaat stromen ondervindt het water een weerstand in de slang en komt er minder water uit dan bij de kraan het geval zou zijn (identiek aan de weerstand in de stroomdraad). Hoe langer de tuinslang, hoe minder water. Plots komt er bijna geen water meer uit de slang. Klopt, één van je kinderen wil je foppen door een voet op de slang te plaatsen (de weerstand in de stroomdraad is er hoog en er loopt bijna geen stroom). De druk in de slang vóór de voet loopt op en de druk na de slang zal bijna nul zijn. Er is dus een drukverschil tussen de plaatsen vóór en na de voet. Deze situatie is weer volledig vergelijkbaar met de situatie rondom de weerstand in een stroomkring. Vóór de weerstand is de spanning hoger dan na de weerstand. Er is dus een spanningsverschil over deze weerstand! Dit verschijnsel gaan we later gebruiken om de kwaliteit van een schakelaar, contact of draad te bepalen. Het water dat gebruikt is loopt via het putje naar de waterzuivering. De kring is rond.

Conclusie: het goed functioneren van een elektrisch systeem is afhankelijk van de spanning in de accu, de weerstand in het systeem (leidingen, schakelaars etc.)  en (als gevolg) de stroom die kan lopen. Een Duits natuurkundige Georg Ohm heeft ontdekt dat deze drie dingen aan elkaar gekoppeld zijn door de eenvoudige formule U = I x R met: U = voltage, I = ampèrage en R = weerstand. De weerstand wordt uitgedrukt in Ohm en aangegeven met de Griekse letter Ω (Omega).

In dit spel hebben we dus maar te maken met drie dingen: Spanning, weerstand en stroom. We gaan het nog eenvoudiger maken. We gaan er van uit dat de accu in orde is en voor het gemak 12 volt levert. Opmerking: de open spanning van een accu is normaal gesproken ong. 12,6  V

We kijken naar een stroomkring:

stroomkring
We sluiten de accu via de schakelaar aan op de lamp. De lamp gaat branden. De felheid van de lamp hangt af van de weerstand in de leiding. De schakelaar is daar onderdeel van. Als de contacten van de schakelaar vuil of gecorrodeerd zijn, en dat komt bij onze oldtimers nogal een voor, zal er in de schakelaar een weerstand aanwezig zijn (denk aan de voet op de slang). Een weerstand in de schakelaar betekent een spanningsverschil vóór en na de schakelaar. Dit spanningsverschil kunnen we eenvoudig meten. Een goede schakelaar kenmerkt zich door een klein spanningsverschil. Door dit spanningsverschil te meten kunnen we een goede uitspraak doen over de kwaliteit van het elektrisch contact.

overgangsweerstand
Belangrijk: Je meet dus steeds het spanningsverschil vóór en na een contact. Er moet een stroom lopen door het contact (aan staan).

Het meetmiddel dat gebruikt moet worden is een goede digitale multimeter die "stroomloos" meet. De multimeter moet in staat zijn in millivolt te meten, b.v. met een mogelijk schaalbereik van 1 of 2 volt.

Door over een contact de spanning te meten is de kwaliteit van dit contact vast te stellen. Hoe hoger de spanning des te hoger de weerstand en dus hoe slechter het contact. Als je stelselmatig de stroomkring doormeet zal je de plaats van het probleem snel vinden.

Als vuistregel kan worden aangehouden dat de weerstand over een schakelaar of elektrisch contact maximaal 0,3 volt mag zijn. Bij een zeer goed contact zal het spanningsverschil kleiner zijn dan 0,1 volt.

We moeten bij de beoordeling van een meting rekening houden met de stroom die door de leiding loopt. Hoe hoger de stroom des te hoger wordt het spanningsverschil. Het is dus geen absolute meting.

In een slecht contact ontstaat veel warmte.

Je zou nog kunnen denken dat het niet zo belangrijk is of er in een stroomleiding een overgangsweerstand aanwezig is. Een grote overgangsweerstand bij een hoge stroom leidt tot het heet worden van het onderdeel en kan zelfs aanleiding geven tot brand.

De warmteontwikkeling van een elektrische geleider is afhankelijk van het ampèrage en de weerstand. De invloed van de stroom is kwadratisch. Als de stroom twee keer zo hoog is, is de warmteontwikkeling vier maal zo hoog.

Bij auto’s met een 6 volt installatie zijn de stromen twee keer zo hoog als in een 12 volt installatie. Vroeger werd weinig gebruik gemaakt van schakelrelais zodat de volledige stroom over de contacten van de schakelaars loopt. Bij een slecht contact is het risico groot dat de schakelaar uitbrandt en mogelijk aanleiding is voor een volledige brand. Zorg dat de contacten goed zijn!

overgangsweerstand
Meten van de open accuspanning in de praktijk.

Nieuwsbrieven

nlenfrde