Schemasymbolen en kringlopen
- Vak
- Elektriciteit
- Klas
- 5TWE
- Hoofdstuk
- Gelijkstroomkringen
- Onderdeel
- 03 van 10
Een elektrisch schema is geen tekening van hoe iets eruitziet, maar van hoe het werkt. Net als bij een metroplan: de lijnen kloppen niet met de echte afstanden, maar je ziet in één oogopslag waar je kunt overstappen.
- de symbolen voor bron, weerstand, lamp, schakelaar, meter en aarding herkennen;
- een eenvoudig schema lezen en de weg van de stroom aanduiden;
- het verschil uitleggen tussen een principeschema en een aansluitschema;
- een open kring, een gesloten kring en een kortsluiting van elkaar onderscheiden;
- zelf een eenvoudig schema tekenen met rechte lijnen en rechte hoeken.
Startpunt
Een plattegrond van een gebouw toont waar de muren staan, maar niet uit welke steen ze gemetseld zijn. Dat is precies wat een schema doet: het laat weg wat er niet toe doet.
Op een schema is een draad een rechte lijn, ook al loopt hij in werkelijkheid in een boog achter een wand. Een weerstand is een rechthoekje, of hij nu koolstof of draadgewonden is. Wat overblijft, is het enige wat telt: wat is met wat verbonden.
01De symbolen die je nodig hebt
Voor gelijkstroomkringen kom je al een heel eind met vier symbolen.
| Component | Symbool | Waaraan je het herkent |
|---|---|---|
| Spanningsbron | lange en korte streep | de lange streep is de pluspool |
| Weerstand | rechthoek op de lijn | altijd leeg, waarde ernaast |
| Lamp | cirkel met kruis | het kruis raakt de cirkel |
| Schakelaar | onderbroken lijn met scharnier | schuin = open, recht = gesloten |
| Ampèremeter | cirkel met A | staat altijd ín de lijn |
| Voltmeter | cirkel met V | staat altijd náást een component |
Deze symbolen zijn genormaliseerd in de reeks IEC 60617. Dat betekent dat een schema dat je hier tekent, ook in Duitsland of Japan gelezen wordt. In hoofdstuk 07 ga je dieper in op de normen en op het tekenen van industriële schema's.
02Knooppunt of kruising?
Twee lijnen die elkaar kruisen betekenen iets heel anders dan twee lijnen die verbonden zijn. Het verschil zit in één bolletje.
Vergeet dat bolletje en je schema betekent iets anders dan je bedoelde. Dat is een van de meest gemaakte tekenfouten.
03Een eenvoudige kring lezen
Lees zo'n schema altijd in dezelfde volgorde:
Stap 1. Zoek de bron en bepaal welke pool de plus is.
Stap 2. Volg met je vinger de weg vanaf de plus, door de geleiders, tot je terug bij de min bent.
Stap 3. Noteer wat je onderweg tegenkomt: eerst de schakelaar, dan de weerstand.
Stap 4. Kom je terug bij de bron zonder onderbreking, dan is de kring gesloten en loopt er stroom.
04Drie toestanden van een kring
| Toestand | Wat er aan de hand is | Stroom | Gevolg |
|---|---|---|---|
| Gesloten | volledige weg van + naar −, met een verbruiker erin | normaal | het toestel werkt |
| Open | de weg is ergens onderbroken | nul | er gebeurt niets |
| Kortsluiting | een weg van + naar − zonder verbruiker | zeer groot | zekering slaat af, draden worden heet |
Kortsluiting is geen defect aan de bron. Het is een weg met bijna geen weerstand. Volgens de wet van Ohm — die je in het volgende onderdeel ziet — hoort bij een zeer kleine weerstand een zeer grote stroom. Die stroom ontwikkelt warmte in de draden, en dat is precies waarom een zekering bestaat: die onderbreekt de kring voor de draden in brand vliegen.
05Principeschema of aansluitschema?
Van dezelfde installatie bestaan twee soorten tekeningen, met een verschillend doel.
| Principeschema | Aansluitschema | |
|---|---|---|
| Toont | hoe het werkt | hoe je het bedraadt |
| Plaats van de componenten | zo overzichtelijk mogelijk | zoals ze echt zitten |
| Gebruik je bij | begrijpen, berekenen, storing zoeken | monteren en aansluiten |
In dit hoofdstuk werk je uitsluitend met principeschema's. Het aansluitschema komt terug bij de stuur- en vermogenkringen.
06Zelf tekenen
Die derde regel is meer dan netheid. Elke kruising is een plek waar een lezer zich kan vergissen, en elke vergissing kost bij het zoeken naar een storing tijd.
07Oefeningen
Stramien: gegeven — gevraagd — formule — invullen mét eenheden — antwoord op drie beduidende cijfers.
Basis
1. Teken het schema van een kring met een batterij, een schakelaar en een lamp in serie. Duid de zin van de stroom aan.
Toon de uitwerking
Teken de bron links en de lamp rechts, met de schakelaar in de bovenste draad. Gebruik alleen rechte lijnen en rechte hoeken.
2. Wat gebeurt er in de kring van oefening 1 als je de schakelaar opent? En wat als de lamp doorbrandt?
Toon de uitwerking
Schakelaar open. De kring is onderbroken. Er loopt geen stroom en de lamp gaat uit. Dat is de bedoeling van een schakelaar.
Lamp doorgebrand. Precies hetzelfde resultaat: de gloeidraad is gebroken, dus de kring is open. Alleen kun je er nu niets meer aan doen met de schakelaar.
Voor de kring maakt het geen verschil wáár de onderbreking zit. Eén onderbreking volstaat om alles stil te leggen.
3. Leg uit wat het verschil is tussen twee lijnen mét een bolletje op het kruispunt en twee lijnen zonder.
Toon de uitwerking
Met bolletje: de draden zijn met elkaar verbonden. Dat is een knooppunt — de stroom kan van de ene draad in de andere.
Zonder bolletje: de draden kruisen elkaar alleen op papier. In werkelijkheid lopen ze langs elkaar heen zonder contact.
Zonder dat bolletje is een schema met parallelle takken niet te lezen.
Verdieping
4. In een schema staat een voltmeter over een lamp en een ampèremeter in de toevoerdraad. Teken dat en leg uit waarom de ampèremeter niet over de lamp mag.
Toon de uitwerking
De ampèremeter zit in de toevoerdraad en meet dus alle stroom die naar de lamp gaat. De voltmeter hangt over de lamp en meet het spanningsverschil tussen haar twee aansluitpunten.
Zou je de ampèremeter over de lamp hangen, dan leg je een weerstand van bijna nul ohm parallel over de lamp. Vrijwel alle stroom neemt dan die weg — de lamp dooft en de meter krijgt een stroom te verwerken waarvoor hij niet gemaakt is.
5. Een installateur meldt "kortsluiting in de verlichtingskring". Beschrijf wat dat elektrisch betekent en welke drie oorzaken je het eerst zou nakijken.
Toon de uitwerking
Elektrisch. Er is een verbinding ontstaan tussen de twee polen zonder noemenswaardige weerstand ertussen. De stroom wordt daardoor zeer groot en de zekering of automaat onderbreekt de kring.
Drie plaatsen om eerst te kijken:
- een beschadigde kabel waar de isolatie doorgesleten is en twee aders elkaar raken;
- een lamphouder of aansluitdoos waar een losgekomen draadje tegen de andere pool ligt;
- vocht in een buitenarmatuur of in een inbouwspot — water vormt een geleidende brug.
Meet altijd spanningsloos met de ohmmeter tussen de twee aders. Lees je bijna nul ohm terwijl er geen verbruiker aangesloten is, dan heb je de kortsluiting bevestigd.
6. Waarom is de afspraak "bron links, verbruiker rechts" nuttig, ook al is ze technisch niet verplicht?
Toon de uitwerking
Omdat schema's gelezen worden zoals tekst: van links naar rechts. Wie die volgorde aanhoudt, kan een onbekend schema in dezelfde richting doorlopen als de energie stroomt, en dat scheelt tijd.
Belangrijker nog: in een team werken mensen sneller als alle schema's er hetzelfde uitzien. Een afwijkend maar correct schema kost een collega telkens een paar seconden extra om zich te oriënteren — en bij storingzoeken onder tijdsdruk tellen die seconden.
Inzicht
7. Op een schema staan drie lampen. Een leerling beweert: "Als er ergens één bolletje ontbreekt, gaat er misschien gewoon één lamp niet branden." Leg uit waarom dat te optimistisch is, en welke twee heel verschillende fouten een ontbrekend of overtollig bolletje kan veroorzaken.
Toon de uitwerking
Ontbrekend bolletje. Twee draden die verbonden hadden moeten zijn, zijn dat nu niet. Zat dat knooppunt in de hoofdtak, dan valt niet één lamp uit maar de hele kring — want er is geen gesloten weg meer. Eén ontbrekend bolletje kan dus de volledige installatie lamleggen.
Overtollig bolletje. Dit is de gevaarlijkste van de twee. Twee draden die elkaar alleen hadden mogen kruisen, zijn nu verbonden. Verbind je op die manier per ongeluk de plus met de min, dan heb je een kortsluiting getekend — en wie dat schema naboot, bouwt ze ook.
Waarom de leerling te optimistisch is. Hij denkt in termen van "één fout, één gevolg". Maar een schema is een netwerk: één verkeerde verbinding verandert de weg die de stroom neemt, en dus het gedrag van álle componenten die op die weg liggen.
Daarom loop je een getekend schema altijd één keer na met je vinger: van de plus naar de min, en bij elke aftakking bewust kiezen. Wat je dan niet kunt volgen, klopt niet.
Vooruitblik
Je kunt nu een kring lezen en tekenen. Wat je nog niet kunt, is uitrekenen hoeveel stroom er loopt. Daarvoor bestaat er één formule die het hele hoofdstuk draagt — de wet van Ohm.