1 Toepassingen op elektromagnetisme in signaalmakers
a) De gelijkstroombel
Als je de drukknop (4) indrukt dan sluit je de kring en vloeit er een gelijkstroom door de spoel (
), gevoed door de batterij.
Hierdoor ontstaat er een elektromagnetisch veld waardoor het
(uit ferromagnetisch materiaal) wordt aangetrokken.
Daar het anker aangetrokken wordt slaat de klepel (
) tegen de bel (
) en wordt de contactschroef (
) onderbroken.
Hierdoor wordt de stroomkring onderbroken en vloeit er geen stroomsterkte meer door de spoel. De spoel wekt op dat moment geen magnetisch veld meer op waardoor het anker niet meer aangetrokken wordt. De veer (
) veert het anker terug tegen de contactschroef waardoor de kringloop weer gesloten is.
Zolang de drukknop ingedrukt blijft kan de hele cyclus opnieuw beginnen, waardoor men een repeterend of `rinkelend' belsignaal bekomt.
Toepassing: als deurbel werkend op batterijen.
b) De wisselstroombel (lijnbeveiliging)
Als je een
stroom door de draadspoel stuurt, dan verkrijg je een wisselend elektromagnetisch veld in de vaste kern (de N-pool en Z-pool wisselen elkaar af).
Dit komt door de polariteitwisseling van de wisselstroom in de spoel. Hierdoor wordt het beweegbaar anker afwisselend aangetrokken en afgestoten. De klepel (nr
)slaat telkens tegen de rand van de belschaal en maakt hierdoor een rinkelend belsignaal. Je kan de geluidsterkte regelen door de afstand tussen het anker en de kern in te stellen door middel van de stelschroef (nr
).
Toepassing: als deurbel
c) De gongschel (ding dong)
Druk je de verlichte drukknop
in dan bekrachtigt de spoel en slaat de beweegbare kern eenmaal tegen de klankplaten a en b. Gezien de klankplaten van lengte verschillen, geven ze een verschillende klank. Hierdoor bekom je het ding dong effect.
Druk je de verlichte drukknop
in dan blijft de spoel telkens bekrachtigd door het kwikcontact
dat afwisselend contact maakt. Hierdoor verkrijg je dus een repeterend ding dong effect.
Toepassing: als deurbel, gevoed door een beltransformator (meestal modulair in de zekeringkast).
d) De zoemer (of buzzer)
De zoemer of buzzer werkt op wisselstroom. Als je een
stroom door de draadspoel stuurt, dan verkrijg je een wisselend elektromagnetisch veld in de vaste kern. (de N-pool en Z-pool wisselen elkaar af). Dit komt door de polariteitwisseling van de
stroom in de spoel.
De beweegbare trilplaat wordt afwisselend aangetrokken en afgestoten door de vaste kern. Het trillen van de trilplaat geeft een zoemend geluid.
Toepassingen: in parlofonie, bureausignalisatie, ziekenhuissignalisatietoestellen, enz. …
1 Toepassingen op elektromagnetisme in relais en afstandschakelaars
a) De relais
Bij een relais maken we aansluitingsgewijs een onderscheid tussen:
- de bedienings- of stuurkring (a)- de schakel- of vermogenkring (b)Je bedient de relais door stroom te sturen door de spoel, die op zijn beurt bekrachtigt Hierdoor gaan de contacten in de vermogenkring schakelen. De contacten die in rusttoestand `gesloten' zijn noem je
- (normal closed) of
- (normaal gesloten) contacten (zie schema).
De contacten die in rusttoestand `open'zijn, noem je
- (normaal open) contacten.
Toepassingen: wegens het schakelen van geringe vermogens; bij signalisatie en verlichting.
b) De contactor 
Werking: de spoel zit vast aan de E-kern (gelamelleerd), die vast in de behuizing zit. Bij het sturen van een stroompuls zal de spoel bekrachtigen en de beweegbare kern aantrekken.
Hierdoor sluiten (
) of openen (
) de contacten.
De contactor is eigenlijk de grote broer van de relais.
Welke zijn de verschillen? - De contactor kan grotere vermogens in moeilijkere omstandigheden schakelen.
- Gezien de contactor als een monostabiele relais werkt, gebeurt de bediening van de stuurkring met een start-stop¬schakeling.
- Buiten de stuurkringaansluiting (op A1 en A2) zijnde de spoelaansluiting, kan je de contacten verdelen in:
•
hoofdcontacten die de motorstroom schakelen;
•
hulpcontacten die je kan gebruiken als overneem contact of om een controlelampje te laten branden.
Toepassing: gezien de contactor grotere stromen (vermogens) kan schakelen, wordt hij gebruikt om motoren te sturen
c) De impulsschakelaarDe impulsschakelaar dient om van op een afstand door middel van
een verlichting te bedienen. Per duw op de drukknop wordt er een puls gestuurd naar de impulsschakelaar waardoor telkens de stand van de schakelaar verandert. Het relais behoudt de stand totdat de volgende puls wordt gegeven. Een impulsschakelaar wordt ook wel teleruptor, impulsrelais of stroomstootrelais genoemd. Ze werken op spanningen zoals 230 V, 24 V en 12 V
Naargelang het mechanisme dat gebruikt wordt om de stand van de schakelaar te vergrendelen, bestaan er verschillende uitvoeringsvormen.
Uitvoeringsvorm met nok
Uitvoeringsvorm met nok
....
....
De impulsschakelaar is in rusttoestand, zoals voorgesteld in figuur a. De verlichting is uit.
Bij het geven van een impuls gaat de elektromagneet
bekrachtigen en wordt het anker
aangetrokken. De
3 duwt in de onderste groef van de
2 waardoor de nok al scharnierend de contacten
sluit, zoals voorgesteld in figuur b. De verlichting gaat aan.
Na de stroomimpuls is er geen bekrachtiging van de elektromagneet meer en trekt
6 het anker terug. De contacten blijven echter gesloten omdat veer 5 met de stift 3 tegen de nok
blijft duwen, zoals voorgesteld in figuur c. De verlichting blijft aan, ook na het lossen van de drukknop.
Bij de volgende impuls (met de bedoeling het licht uit te schakelen) bekrachtigt de elektromagneet opnieuw. Het anker
dwingt de stift 3 ditmaal in de bovenste groef van de
2, waardoor de nok al scharnierend de contacten
opent. De verlichting gaat uit.
Na de stroomimpuls is er geen bekrachtiging van de elektromagneet meer en trekt veer 6 het anker terug. De stift neemt zijn oorspronkelijke plaats weer in, zoals afgebeeld in figuur a.
Uitvoeringsvorm met palrad en nokkenschijf
De impulsschakelaar is in rusttoestand. De verlichting is uit. Zie a.
Wordt de elektromagneet bekrachtigd dan trekken het
en de haak aan zodat het
een tand verder verdraait. Hierdoor duwt de nok de contacten tegen elkaar en maken ze contact. De verlichting is aan. Na de impuls trekt de veer het anker terug waardoor de haak klaar staat om een nieuwe tand te grijpen bij een volgende impuls. De verlichting blijft echter aan! Zie figuur b.
d) De tijdrelaisDe tijdrelais dient om na een ingestelde tijd contacten te maken en/of te verbreken. In hoofdzaak bestaan er 4 soorten tijdrelais:
- pneumatische tijdrelais - tijdrelais met motor- bimetaaltijdrelais (op basis van warmteontwikkeling in een bimetaal)
- elektronische tijdrelais (op basis van een elektronische tijdsturing) - pneumatische tijdrelais - tijdrelais met motor
- bimetaaltijdrelais (op basis van warmteontwikkeling in een bimetaal) - elektronische tijdrelais (op basis van een elektronische tijdsturing)
De pneumatische tijdrelais
Als het tijdrelais bekrachtigt, dan wordt het anker aangetrokken waardoor het niet vertraagd contact gesloten wordt. Het vertraagd contact gaat pas na de ingestelde tijd wisselen. Dit gaat als volgt:
Het anker met duwstift trekt zich terug, veer (nr
)duwt klep (nr 3) dicht zodat er een onderdruk ontstaat in de balg (nr
. )De regelschroef(nr
)regelt de opening waarbij de lucht, die in d balg zit, vrij komt en het contact na verloop van de ingestelde tijd doet wisselen
In ruststand trekt veer( nr
)het anker naar het vaste middenstuk(nr
)toe. Het anker met de duwstift duwt de klep(nr
)open en drukt de
5 in.
De tijdrelais met motor
Als deze relais bekrachtigd wordt dan ontstaan er magnetische polen in de stator 1 waardoor de rotor 2 gaat draaien (werkingsprincipe van de motor zie je in deel 18).
Op de as van het rotortje staat een tandwieltje (nr
)dat meedraait.
Afhankelijk van de 'tijds'-instelling ( nr
) zal het motortje meer of minder lang moeten draaien (en het raderwerk van tandwielen nr 5) vooraleer de contacten
gaan wisselen
Doordat de snelheid van het motortje bepaald wordt door steeds dezelfde netfrequentie van 50 Hz (hertz) werkt deze tijdrelais zeer nauwkeurig.
e) De trappenhuisautomaat De trappenhuisautomaat kan als een tijdrelais worden beschouwd die bij een impuls de contacten sluit. De contacten blijven
totdat de vooraf ingestelde tijd is verstreken.
Ze worden gebruikt om een ruimte kortstondig te verlichten om daarna automatisch terug uit te schakelen, zoals in een hal, nachtgang, trappenhal, bergplaats. Hierdoor kan men het licht niet vergeten uit te doen, het gaat automatisch uit. De werkspanning bedraagt meestal
V.
Om de contacten van de trappenhuisautomaat te sluiten, wordt meestal een elektromagneet bekrachtigd.
De
die er is voordat de contacten terug worden geopend, kan echter op verschillende manieren gebeuren, namelijk:
- met een pneumatisch systeem
- met een motortje
- met een bimetaal
- met een mechanische vertraging
- met een elektronische vertraging
Figuur rechts stelt het vertragingsmechanisme met een bimetaal (nr
) voor. Weerstand R1 warmt het
op waardoor het bimetaal plooit. De vertragingstijd is het afkoelen van het bimetaaltje. Het bijkomend mechanisme voorkomt echter dat je niet een hele afkoelingstijd moet wachten om terug een normale vertragingstijd te bekomen
De volgende figuur( zie figuur links) stelt een mechanisch vertragingsmechanisme voor.
Als de elektromagneet (niet afgebeeld) bekrachtigd wordt, dan wordt veer (nr
) opgespannen. Het getande blad zet de opwaartse beweging, via een raderwerk van tandwielen 5, 6, en 8, om in beweging van het rad 7. Het
verdraait slechts een tand per slingerbeweging van slinger
, waardoor het contact pas na een bepaalde tijd wordt omgeschakeld.
Veer (nr
) drukt het getande blad (nr
) tegen het raderwerk.
Met de verschuifbare schaal (
)kan de vertragingstijd ingesteld worden.
3 Toepassingen op elektromagnetisme in beveiligingstoestellen
a) De modulaire automaat (lijnbeveiliging)
In de linkse figuur zie je de werking van een automaat.
Een automaat is een automatische uitschakelaar en dient om een kring te beveiligen tegen:
overbelasting:als de stroomsterkte door de leiding groter blijft dan de zekeringwaarde van de automaat, uitgedrukt in Ampère `A'.
De kring wordt `
';
kortsluiting: als er geen weerstand is tussen fase en
. De stroomwaarde loopt zeer snel (in honderdsten seconden) zeer hoog op
Werking:Als geen van beide situaties zich voordoet dan vloeit de stroom achtereenvolgens door het bimetaal `
', de spoel `
' en het maakcontact van het uitschakelmechanisme `c'.
Bij
overbelasting:Omdat de stroomwaarde groter blijft dan de zekeringwaarde, zal het bimetaaltje opwarmen (door het joule-effect), kromtrekken en alzo de kring onderbreken.
De automaat schakelt uit!Bij
kortsluiting:-Omdat de stroomwaarde te snel stijgt kan het
tje niet snel genoeg reageren. De tijd dat het bimetaaltje nodig heeft om op te warmen en krom te trekken duurt te lang. Dan is de schade in de kring reeds gebeurd.
-Omdat de stroomwaarde zeer groot wordt gaat de spoel `
' zodanig magnetisch worden dat het anker omhoog getrokken wordt (elektrodynamische kracht). De opgespannen veer van het uitschakelmechanisme trekt het maakcontact open zodat de kring onderbroken wordt.
De automaat schakelt uit!Op de foto van een `dummy' automaat(een doorzichtige voor bv. in klassen te tonen) zie je duidelijk:
- de spoel
- de vonkenkamer (door het schakelen van de stroom trekt de automaat
die gedoofd moeten worden)
- het uitschakelmechanisme met de uitschakelknop
- de aansluitklemmen
- de klikveer om de modulaire automaat op een rail te bevestigen.
b) De nulspanningsbeveiliger (indirecte personenbeveiliging)
Werking:Bovenstaande figuur geeft het werkingsprincipe weer van de nulspanningsbeveiliger.
In normale toestand draait de motor nadat men deze heeft aangeschakeld.
Bij spanningsuitval vloeit er geen stroom meer door de spoel waardoor ze het anker niet meer aantrekt.
trekt het anker weg van de spoel en het vergrendelmechanisme gaat open.
trekt de maakcontacten omhoog zodat deze open staan.
Zo belet de nulspanningsbeveiliger dat er stroom naar de motor vloeit.
Wat is hiervan de bedoeling?Stel dat je geen nulspanningsbeveiliger zou hebben geschakeld voor de motor van b.v. een draaibank, dan zou deze draaibank automatisch terug opstarten als er terug spanning op het net is. Dit kan zeer gevaarlijk zijn!
Je dient dus de nulspanningsbeveiliger terug op `aan' te zetten vooraleer je je machine weer gaat bedienen. Vooraleer je dit doet, kan je je werkstuk op een veilige manier verwijderen en de nodige voorzorgsmaatregelen treffen
4 Elektromagnetisme in andere toepassingen
a) De elektrische deur- en sponningsopener
Een deuropener monteer je aan de binnenkant van een buitendeur.
Een deuropener werkt op basis van het
. Als je een drukknop indrukt, dan wordt de
bekrachtigd en wordt het
aangetrokken.
Hierdoor komt een mechanisme in werking dat de deur opent (ontgrendelt).
Toepassing: Een elektrische deuropener wordt gebruikt om deuren van op een afstand te bedienen (b.v. in appartementen) en wordt meestal gecombineerd met een parlofoon (of videofoon)-installatie.
Een elektrische sponningsopener wordt in het deurkozijn gemonteerd.
Als je een drukknop indrukt dan wordt de spoel bekrachtigd waardoor de
kantelt (draait).
De deur kan worden geopend.
b) Hefmagneten
De hefmagneet wordt gebruikt om vooral stalen voorwerpen aan te trekken en te vervoeren naar de plaats van bestemming.
Toepassingen: in de schroothandel (foto), in de staalindustrie.
In de schroothandel wordt de
opgehangen aan een kraan. De hefmagneet wordt in contact gebracht met het schroot en de stroom wordt ingeschakeld waardoor de hefmagneet bekrachtigd wordt.
Eens op de plaats van bestemming wordt de stroom
waardoor het schroot lost.
terug naar boven 
Elektromagnetisme
Vul de juiste waarden, getallen of woorden, in.