N-Spoorforum

Het afgelopen weekend op Rail en de 9mm bijeenkomst de week ervoor viel het me op dat veel mensen met wie ik praatte over DCC, Dinamo of de OC32 wel elektrotechnische kennis hebben maar eigenlijk niet snapten waarom en hoe de vork nu echt in de steel zit. Deze personen snapten de wet van Ohm en plus en min maar daar hield het dan ook mee op. Ik heb het idee dat er veel behoefte is aan duidelijkheid over hoe of wat. Daarom heb ik besloten om een stukje te schrijven hoe de vork nu in de steel zit. Ik leg dit uit op de manier waarop ik stage lopers van de LTS wegwijs maak in de installatietechniek.

Het doel is om de uitleg simpel en begrijpelijk te houden dus soms zal ik iets van het natuurkundige afwijken om de uitleg te versimpelen. Dus niet schieten met zware kost want dat is niet de intentie van dit stukje

Om te beginnen zijn er twee soorten spanningen:
- Gelijkspanning
- Wisselspanning

Simpel verschil:
Bij gelijkspanning is de ene draad altijd positief geladen en de andere is negatief geladen en bij wisselspanning wisselt de polariteit van de draden met een bepaalde frequentie (Hz) De plus en de min wisselen dus telkens van kant.

Een verbruiker is iets wat energie vraagt zoals een weerstand of een ledje. Voor een mooi vergelijk gebruiken we altijd fietsen. Stel je stapt op je fiets en je begint met trappen. Dan moet je een aanzienlijke hoeveelheid energie (stroom) leveren om de fiets in beweging te zetten. Dit noemen we een aanloopstroom. De hoogte van je energie (stroom) word bepaald door je fitheid (spanning) en de weerstand die de fiets heeft. Als je eenmaal fietst, is de weerstand en de kracht gelijk dus is de gevraagde energie ook constant. Met je eigen spanning lever je constante stroom om de weerstand in beweging te houden. Datzelfde gebeurt er met een verbruiker zoals weerstand, led, relais of motor.

Die energie die je gebruikt om de weerstand te trotseren word niet alleen omgezet in kracht maar ook in warmte. Maar dat moet natuurlijk ook afgevoerd worden en dat gebeurd via de min.
Maar praat liever niet over een plus of min, dat zijn de verkeerde termen. Beide soorten spanningen hebben een andere functie aan de twee draden.

Gelijkspanning
Zoals genoemd heb je bij gelijkspanning een spanning die altijd gelijk blijft. Dat wil zeggen dat dezelfde draad altijd plus is en de andere min. Maar nogmaals het is een hui-tuin en keuken benaming voor positieve voedingsspanning (kort VP) en de Common Ground (kort COM)
De VP is altijd dezelfde spanning, bijvoorbeeld 12V. Hang je een verbruiker hieraan dan zal hij de verbruikte energie terugvoeren via dezelfde COM draad. De spanning is altijd hetzelfde gepolariseerd waardoor het dus mogelijk is om de COM (min) van meerdere voedingen aan elkaar te koppelen.

Een voorbeeld ter verduidelijking is een waterleiding. Hierbij heb je een waterleiding (VP) die het water naar de kraan (verbruiker) vervoerd. Dat afgetapte water wordt afgevoerd via de afvoerleiding (COM) naar het riool. Die kraan kan gevoed worden door de warme waterleiding of de koude waterleiding (verschillende voedingen dus). De afvoer blijft altijd hetzelfde en die is verbonden met alle andere aftappunten en buiten het huis met andere huizen (VP’s)
Je kunt dus alle gelijkspanningsbronnen (waterleidingen) aan dezelfde Common (riool) aansluitingen hangen.

Wisselspanningen
Bij wisselspanning is het weer anders. Daardoor komt het dat veel mensen gelijkspanning niet snappen. Omdat je in je huis niet zomaar draden aan elkaar kan hangen. De uitleg bij wisselspanning gecompliceerder als bij gelijkspanning omdat je een constant veranderende factor hebt. Ik zal de uitleg simpel houden.
De benaming van wisselspanning is bijna hetzelfde. De VP heet bij wisselspanning officieel “power” wij noemen de fase. In de zwakstroom (<50V) word het vaak gewoon positief genoemd. Eigenlijk onterecht omdat de polariteit met een bepaalde frequentie (meestal 50Hz) wisselt tussen positief en negatief. Hierdoor kan de energie beter afgevoerd worden heb je bijna geen spanning over de nul lopen. De nul draad is de COM als het ware. Deze heet nul omdat hij alleen spanning voerend is als er een verschil is tussen de positieve en de negatieve spanning. Dit is dan weer zware kost.

Hopelijk heb ik met mijn verhaal een aantal mensen geholpen en zijn er wat wolkjes opgehelderd. Het is een vrij simpel verhaaltj, en als je jezelf erin verdiept zal je zien dat mijn verhaal niet op alle fronten helemaal klopt maar het principe is gelijk. Stroom is immers een energiebron die afhankelijk is van vele factoren.

Bij vragen zou ik zeggen stel ze gerust….. maar niet te moeilijk ben geen raketgeleerde :lol:

Groetjes Martin

Beste Martin,

Zou je niet kunnen zeggen dat de "fase" bij wisselspanning t.o.v. de nul draad constant heen en weer gaat tussen "plus" X Volt en "min" X Volt (bij het dagelijkse stopcontact is X 230 Volt.

Dat betekent dan ook dat de stroom ook heen en weer gaat, het ene moment loopt hij van "fase" naar de nul draad en het andere moment van de nul draad naar de "fase", iets waar wij 3-railders dankbaar gerbuik van maken om een nadeel van het "massa detectie" systeem te neutraliseren.

Voor de werktuigbouwers: neem een zuigerpomp zonder kleppen, deze pomp heeft geen echte opbrengst (door het ontbreken van in- en uitlaatkleppen), immers als de zuiger naar boven beweegt dan pompt hij de materie weg, als hij naar onder beweegt dan zuigt hij dezelfde materie weer aan, dus de materie gaat steeds heen en weer en zo is het met wisselstroom ook.

Groet, Anne W

Goed verhaal, Alleen geld dat inderdaad voor zwakstroom. Bij sterkstroom is het echter zo dat de Nul alleen spanning voert als er een verschil optreed in de positieve en negatieve spanning van de fase. Dit kan komen door en verbruiker. In theorie zou de nul ten alle tijden 0V bedragen als er geen verbruiker zit. Komt er een verbruiker dan voert hij inderdaad 230V.

Voor de mensen die wel eens een schok hebben gehad: de frequentie is voelbaar

Groetjes

Mooie toevoeging ingezonden door m-spoor:

Even het begrip spanning en stroom (m.i. simpel) verklaart; gebruik ook ik vaak bij stagelopers:
Begin met een schone neus.
Nu gaan we uitademen. De hoeveelheid lucht die nu naar buiten komt is vergelijkbaar met de elektrische stroom. Wil je per tijdseenheid meer lucht (stroom) dan moet je krachtiger (sterker) uitademen. De kracht waarmee je uitademt is vergelijkbaar met de elektrische spanning. Minder krachtig uitademen betekent ook minder lucht, dan wel: minder spanning is minder stroom, meer spanning is meer stroom.
Dan hebben we de laatste variabele: je neus. Door bij het uitademen je neus meer of minder dicht te houden zal er minder of meer lucht uit je neus komen. Elektrisch: vergroot je de weerstand, dan wordt -bij eenzelfde spanning- de stroom minder. Verklein je de weerstand (je knijpt je neus minder dicht), dan wordt de stroom juist groter. Hiermee is dus ook de werking van een potentiometer (rijregelaar) verklaart.
Bij een gelijke spanning (U) is de stroom (I) omgekeerd evenredig met de weerstand (R) : I = U / R.

Gelijkspanning: uitsluitend uitademen,
Wisselspanning: in- en uitademen.
Bovenstaande is door ieder forumlid vanachter de monitor te controleren, waarmee het begrip over elektriciteit zou moeten toenemen.

Condensators en spoelen is weer een ander verhaal; niet te doen met bovenstaand voorbeeld.

Een condensator is een ballon waar je (een deel van) de lucht in blaast (gelijkstroom) tot hij vol is (de tegendruk van de ballon is gelijk aan de druk uit je neus). Op het moment dat je longen leeg zijn en de ballon gevuld neemt die het over en laat je hem leeglopen om nog steeds een luchtstroom te genereren. Die luchtstroom wordt dan wel steeds minder (spanning loopt langzaam omlaag) totdat de ballon leeg is.

Edit: Nu een paar uur later wil ik nog even eraan toevoegen: Bij het beginnen met blazen in de ballon gaat alle lucht de ballon in, de opgebouwde druk in de ballon zorgt ervoor dat langzaam de hoeveelheid lucht die erlangs gaat toeneemt. In de electronica heeft dat het effect dat als je van 0 naar 12 volt schakelt in 1 keer de spanning voor je trein toch langzaam en vloeiend opbouwt. Daarom werd dit principe gebruikt om langzaam optrekken en afremmen mogelijk te maken vóór het digitale tijdperk.