Aardlekschakelaar en magnetische flux

Nadine stelde deze vraag op 11 juni 2024 om 10:23.

Beste natuurkundigen,

Ik wil heel graag snappen waar men bij vraag c naar toe wil bij alle spoelen en ik hoop dat jullie mij hiermee kunnen helpen..

Ik heb voor alle zekerheid alle antwoorden erbij gezet omdat dit een moeilijke vraag is.

Hoor het heel graag : ) 

 

Opgave 52
a Het aantal windingen in spoel A is gelijk aan het aantal windingen in spoel B en in normale omstandigheden is de stroomsterkte ook gelijk. Dus is dan de magnetische veldsterkte in het weekijzer door de stroom door spoel A even groot als die door spoel B. Doordat spoel B net andersom is gewikkeld dan spoel A, is de richting van het magneetveld in het weekijzer precies andersom. De netto magnetische flux door spoel C is dan nul.


b Bij een lekstroom zal de stroomsterkte door spoel B kleiner zijn, waardoor de magnetische veldsterkte van spoel B kleiner is. Bij spoel A verandert er niets, dus ontstaat er een (wisselende) fluxverandering in spoel C en daardoor een wisselinductiestroom die het relais activeert waardoor de schakeling verbroken wordt.


c Ja, deze aardlekschakelaar kan ook werken bij gelijkspanning, tenminste als de lekstroom plotseling optreedt en het relais ook schakelt bij een heel kortdurend inductiestroompje. Bij gelijkspanning zal een plotselinge lekstroom ervoor zorgen dat de stroomsterkte door spoel B snel kleiner wordt, zodat er een fluxverandering in spoel C optreedt.

Reacties

Jan van de Velde op 11 juni 2024 om 13:18

"Ik wil heel graag snappen waar men bij vraag c naar toe wil bij alle spoelen"

 

Dag Nadine,

ik snap  jouw probleem niet. Ik vind nergens sprake van "alle spoelen" , niet in de gegeven context, niet in een van de vragen, niet in een van de antwoorden (antwoordenboekje?) .

op goed geluk C

in normale omstandigheden, alles OK, draait de stroom een rondje volgens de blauwe pijlen. 

stroomsterkte onderste spoel en bovenste spoel zijn gelijk (en dat is zoals het hoort) en dus merkt die relaisspoel helemaal niks  (of het nou wisselstroom is of gelijkstroom, dat maakt in dit geval niks uit) 

 

Maar ik heb er een schakelaar aangebouwd die een "lek" veroorzaakt naar de aarde. 

zodra ik die testschakelaar sluit gaat een deel van de stroom niet langs de meterkast, maar direct naar de aarde weg. 

  • Plotseling krijgt de onderste spoel minder stroom,
  • Plotseling neemt daar de flux af
  • Plotseling voelt de relaisspoel daardoor een nettoflux, 
  • En dus zal de relaisspoel een inductiestroompje gaan voeren
  • En dus gooit het relais de beide schakelaars open

in een gelijkstroomsituatie zal al heel snel de leksituatie bestendigen. Geen verandering betekent geen verandering van nettoflux, en dus geen inductiestroom meer. 

In het geval van een wisselstroom die 100 x per seconde sowieso verandert is er bij elke wisseling een verandering van nettoflux en blijft de aardlekschakelaar dus actief.

Als dat niet je denkprobleem was, leg dan uit wat wèl.

 

Groet, Jan 

 

Nadine op 11 juni 2024 om 14:24

Beste Jan,

Enorm bedankt voor alle uitleg en de bijbehorende afbeeldingen! Ik ben er heel blij mee want dit is een hele lastige vraag! Ook de testschakelaar die je moet bedenken onder deze samenstelling..

Dus als ik het zo goed begrijp draait het alleen om spoel B (en niet de rest?)

Kunnen ze ook vragen of je het beste deze samenstelling op gelijkstroom of wisselstroom kunt aansluiten?

Heeft spoel C liever gelijkstroom of wisselstroom?

Theo de Klerk op 11 juni 2024 om 15:07

Het draait alleen om spoel C waar geen (netto) magneetveld is.

Of A en B die velden via wisselstroom of gelijkstroom produceren, is niet belangrijk. Spoelen A en B produceren een tegengesteld magneetveld dat, opgeteld in C, tot een nul-veld leidt. Maar als een de stroomsterktes in A of B afwijkt, dan wordt het veld van A of B groter of kleiner en is is geen nul-veld meer in C. Daarop slaat de aardlekbeveiliging aan: als door C een klein magneetveld gaat (en bij het ontstaan ervan een inductiestroompje door C gaat lopen) dan slaat een relais de stroomkring af.

Jan van de Velde op 11 juni 2024 om 16:45

vraag over magneet die door een spoel valt afgesplitst naar aparte topic:
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/94359

 

Jan van de Velde op 11 juni 2024 om 16:59

Nadine

 de testschakelaar die je moet bedenken onder deze samenstelling..

je HOEFT helemaal niks te bedenken. Je moet alleen even weten wat een aardlek is: in de praktijk een onbedoelde verbinding tussen een onder spanning staande draad en de aarde, hier gesimuleerd door een schakelaar naar een (groengele) aardedraad. 

Wat spoel C nodig heeft om dat relais aan te trekken en zo de stroomkring met het lek te verbreken is een veranderende flux: Want een VERANDERENDE flux veroorzaakt een inductiestroom. 

Een aardlek dat onveranderd blijft bestaan veroorzaakt geen inductiestroom meer, net zo min als een magneet die je in een spoel legt als energiebron kan dienen: er verandert niks meer...

Deze aardlekschakelaar reageert in een gelijkstroomsysteem dus maar heel even, als dat lek plotseling ontstaat (grotere verandering op kortere tijd --> grotere inductiestroom) . 

Reageert dus alleen op het ONTstaan en niet op het BEstaan van een aardlek, en heeft dus maar een heel beperkte ongelukpreventieve waarde. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zestien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)