Τίτλος Άσκησης: Ελεγχος Φωτιστικού Σημείου από μία Θέση Κεντρικό διερευνητικό ερώτημα Πώς μπορούμε να ελέγξουμε με ασφάλεια ένα φωτιστικό από μία θέση και πώς αποδεικνύουμε ότι η εγκατάσταση δεν είναι απλώς λειτουργική, αλλά και σωστά συνδεδεμένη; Σενάριο πραγματικού προβλήματος Σε ένα υπνοδωμάτιο υπάρχει ένα φωτιστικό που ελέγχεται από έναν διακόπτη δίπλα στην πόρτα. Το φωτιστικό ανάβει και σβήνει κανονικά. Κατά την αντικατάσταση του λαμπτήρα, όμως, διαπιστώνεται ότι στο ντουί μπορεί να υπάρχει τάση ακόμη και όταν ο διακόπτης είναι κλειστός. Ο ιδιοκτήτης ρωτά: «Αφού το φωτιστικό λειτουργεί, γιατί η εγκατάσταση θεωρείται επικίνδυνη;» Οι ομάδες καλούνται: • να διερευνήσουν τη λειτουργία του κυκλώματος, • να εντοπίσουν ποιος αγωγός πρέπει να διακόπτεται, • να κατασκευάσουν τη σωστή συνδεσμολογία, • να πραγματοποιήσουν ελέγχους, • να διαγνώσουν εσκεμμένες βλάβες, • να τεκμηριώσουν την ασφάλεια της εγκατάστασης. Οργάνωση ομάδων Κάθε ομάδα αποτελείται από τέσσερις μαθητές: • Αναλυτής κυκλώματος: διατυπώνει τις υποθέσεις και σχεδιάζει. • Υπεύθυνος υλικών: αναγνωρίζει και ελέγχει τα εξαρτήματα. • Κατασκευαστής: πραγματοποιεί τη συνδεσμολογία. • Ελεγκτής ασφάλειας: χρησιμοποιεί τη λίστα ελέγχου και καταγράφει τις μετρήσεις. Οι ρόλοι αλλάζουν κατά τη διάγνωση των βλαβών. Φάση Α — Παρατήρηση χωρίς οδηγίες Δίνονται στις ομάδες: • ένας απλός διακόπτης, • ένα φωτιστικό ή ντουί με λαμπτήρα, • κουτί διακλάδωσης, • αγωγοί, • σωλήνας εγκατάστασης, • μικροαυτόματος, • όργανο ελέγχου. Οι μαθητές δεν συνδέουν ακόμη τίποτα. Διερευνητική ερώτηση 1: Πόσους ακροδέκτες διαθέτει ο απλός διακόπτης; Διερευνητική ερώτηση 2: Πότε υπάρχει ηλεκτρική συνέχεια μεταξύ των ακροδεκτών του; Διερευνητική ερώτηση 3: Από ποιους ακροδέκτες τροφοδοτείται το φωτιστικό; Διερευνητική ερώτηση 4: Ποιο εξάρτημα δίνει την εντολή και ποιο καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια; Διερευνητική ερώτηση 5: Ποια υλικά εκτελούν λειτουργία και ποια παρέχουν προστασία; Διερευνητική ερώτηση 6: Σε ποια σημεία μπορεί να υπάρχει τάση όταν το φωτιστικό είναι σβηστό; Πίνακας πρώτων υποθέσεων Φάση Β — Διερεύνηση του διακόπτη Με το κύκλωμα χωρίς τάση, οι μαθητές ρυθμίζουν το πολύμετρο στη μέτρηση συνέχειας. Πριν από κάθε μέτρηση προβλέπουν το αποτέλεσμα. Διερευνητική ερώτηση 7: Ο διακόπτης παράγει ηλεκτρική ενέργεια; Διερευνητική ερώτηση 8: Με ποιον τρόπο ελέγχει το φωτιστικό; Διερευνητική ερώτηση 9: Τι σημαίνει «ανοικτή επαφή»; Διερευνητική ερώτηση 10: Τι σημαίνει «κλειστή επαφή»; Διερευνητική ερώτηση 11: Έχει πολικότητα ένας απλός μηχανικός διακόπτης; Διερευνητική ερώτηση 12: Γιατί, παρότι μπορεί να τοποθετηθεί σε διαφορετικό αγωγό, δεν είναι κάθε θέση ασφαλής; Αναμενόμενο εύρημα: Ο απλός διακόπτης λειτουργεί ως ελεγχόμενη ηλεκτρική επαφή: στη θέση OFF διακόπτει τη συνέχεια, στη θέση ON αποκαθιστά τη συνέχεια. Φάση Γ — Σχεδίαση δύο ανταγωνιστικών λύσεων Οι ομάδες σχεδιάζουν δύο κυκλώματα. Λύση Α Ο διακόπτης τοποθετείται στον αγωγό φάσης: L --> διακόπτης --> φωτιστικό --> N Λύση Β Ο διακόπτης τοποθετείται στον ουδέτερο: L --> φωτιστικό --> διακόπτης --> N Πριν πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε δοκιμή, οι μαθητές συμπληρώνουν: Κρίσιμο ερώτημα: Αν και οι δύο συνδεσμολογίες ανάβουν και σβήνουν το φωτιστικό, είναι και οι δύο εξίσου ασφαλείς; Φάση Δ — Σχεδίαση του κυκλώματος Κάθε ομάδα σχεδιάζει: το λειτουργικό σχέδιο, το πολυγραμμικό σχέδιο, το μονογραμμικό σχέδιο, την πραγματική διάταξη των υλικών στην πινακίδα. Στα σχέδια πρέπει να σημειώνονται: • φάση L, • ουδέτερος N, • αγωγός προστασίας PE, • επιστροφή διακόπτη, • διακόπτης, • φωτιστικό, • κουτί διακλάδωσης, • διάταξη προστασίας. Έλεγχος από άλλη ομάδα Πριν από την κατασκευή, μια δεύτερη ομάδα εξετάζει το σχέδιο και απαντά: • Διακόπτεται η φάση; • Ο ουδέτερος φθάνει απευθείας στο φωτιστικό; • Ο αγωγός προστασίας έχει προβλεφθεί; • Υπάρχει πιθανότητα βραχυκυκλώματος; • Αν το φωτιστικό έχει μεταλλικό περίβλημα, πού συνδέεται ο PE; • Συμφωνεί το σχέδιο με την πραγματική τοποθέτηση; Φάση Ε — Επιλογή υλικών και κοστολόγηση Οι μαθητές επιλέγουν μόνο τα απαραίτητα υλικά. Πρόκληση επιλογής Δίνονται και περιττά ή ακατάλληλα υλικά, όπως: • αλέ-ρετούρ διακόπτης, • μπουτόν, • πρίζα, • ενδιάμεσος διακόπτης, • καλώδιο ακατάλληλης διατομής. Οι μαθητές πρέπει να επιλέξουν και να αιτιολογήσουν την απόρριψη των υπολοίπων. Φάση ΣΤ — Ασφαλής κατασκευή Η κατασκευή πραγματοποιείται αρχικά χωρίς τάση. Διαδικασία • Απομόνωση της τροφοδοσίας. • Επιβεβαίωση απουσίας τάσης. • Έλεγχος κατάστασης υλικών. • Τοποθέτηση εξαρτημάτων. • Μέτρηση και προετοιμασία αγωγών. • Σύνδεση σύμφωνα με το εγκεκριμένο σχέδιο. • Οπτικός και μηχανικός έλεγχος. • Έλεγχος συνέχειας. • Έλεγχος για πιθανό βραχυκύκλωμα. • Έλεγχος από τον εκπαιδευτικό. • Τροφοδότηση μόνο μετά την έγκριση. Η τροφοδότηση και οι μετρήσεις στα 230 V γίνονται αποκλειστικά με επίβλεψη του εκπαιδευτικού και σύμφωνα με τους κανόνες του εργαστηρίου. Φάση Ζ — Πρόβλεψη και μέτρηση Πριν από τη μέτρηση, οι μαθητές προβλέπουν τις αναμενόμενες ενδείξεις. Διερευνητική ερώτηση 13: Σε ποιο σημείο υπάρχει τάση ανεξάρτητα από τη θέση του διακόπτη; Διερευνητική ερώτηση 14: Σε ποιο σημείο εμφανίζεται τάση μόνο όταν ο διακόπτης είναι ON; Διερευνητική ερώτηση 15: Πώς αποδεικνύεται ότι ο διακόπτης διακόπτει τη φάση; Διερευνητική ερώτηση 16: Γιατί η απουσία φωτισμού δεν αποδεικνύει την απουσία τάσης; Διερευνητική ερώτηση 17: Ποιο όργανο και ποια διαδικασία χρησιμοποιούνται για επιβεβαίωση απουσίας τάσης; Φάση Η — Το κρίσιμο πείραμα Παρουσιάζονται δύο κυκλώματα: • στο πρώτο διακόπτεται η φάση, • στο δεύτερο διακόπτεται ο ουδέτερος. Και στα δύο ο λαμπτήρας ανάβει και σβήνει. Οι μαθητές καλούνται να βρουν τρόπο να διακρίνουν ποιο κύκλωμα είναι σωστό, χωρίς να βασιστούν μόνο στη λειτουργία του λαμπτήρα. Κεντρική σύγκρουση: «Αφού και τα δύο λειτουργούν, γιατί απορρίπτουμε το ένα;» Αναμενόμενο συμπέρασμα: Όταν διακόπτεται ο ουδέτερος, το φωτιστικό μπορεί να σβήνει, αλλά η φάση παραμένει στο ντουί ή στο φωτιστικό. Επομένως, κάποιος μπορεί να θεωρήσει λανθασμένα ότι το κύκλωμα είναι ασφαλές επειδή ο λαμπτήρας δεν φωτίζει. Η λειτουργία δεν αποτελεί από μόνη της απόδειξη ασφάλειας. Φάση Θ — Διάγνωση εσκεμμένων βλαβών Ο εκπαιδευτικός εισάγει κάθε φορά μία βλάβη, με το κύκλωμα εκτός τάσης. Βλάβη 1 — Καμένος λαμπτήρας Σύμπτωμα: Ο διακόπτης λειτουργεί μηχανικά, αλλά το φωτιστικό δεν ανάβει. Οι μαθητές ελέγχουν: • αν υπάρχει τάση στο φωτιστικό, • αν υπάρχει συνέχεια στον λαμπτήρα, • αν το ντουί είναι σωστά συνδεδεμένο. Βλάβη 2 — Ανοικτός ουδέτερος Σύμπτωμα: Υπάρχει φάση στην επιστροφή, αλλά ο λαμπτήρας δεν ανάβει. Βλάβη 3 — Ανοικτή επιστροφή Σύμπτωμα: Υπάρχει φάση στην είσοδο του διακόπτη, αλλά όχι στο φωτιστικό όταν ο διακόπτης είναι ON. Βλάβη 4 — Ελαττωματικός διακόπτης Σύμπτωμα: Ο διακόπτης αλλάζει θέση, αλλά δεν αποκαθίσταται ηλεκτρική συνέχεια. Βλάβη 5 — Διακοπή του ουδετέρου αντί της φάσης Σύμπτωμα: Το φωτιστικό λειτουργεί κανονικά, αλλά η εγκατάσταση αποτυγχάνει στον έλεγχο ασφάλειας. Βλάβη 6 — Χαλαρή σύνδεση Σύμπτωμα: Το φωτιστικό αναβοσβήνει ή λειτουργεί διακοπτόμενα. Φύλλο διάγνωσης Οι μαθητές δεν αλλάζουν τυχαία εξαρτήματα. Κάθε επέμβαση πρέπει να βασίζεται σε μέτρηση ή παρατήρηση. Φάση Ι — Δύο φωτιστικά με έναν διακόπτη Οι ομάδες καλούνται να προσθέσουν δεύτερο φωτιστικό. Ερευνητικό ερώτημα: Τα δύο φωτιστικά πρέπει να συνδεθούν σε σειρά ή παράλληλα; Πριν από την κατασκευή συγκρίνουν: Αναμενόμενο συμπέρασμα: Τα φωτιστικά συνδέονται παράλληλα ώστε: • καθένα να δέχεται την ονομαστική τάση, • να λειτουργούν με κανονική φωτεινότητα, • η βλάβη του ενός να μην διακόπτει αναγκαστικά τη λειτουργία του άλλου. Φάση Κ — Επαγγελματική πιστοποίηση Σενάριο Οι μαθητές αναλαμβάνουν τον τεχνικό έλεγχο μιας άγνωστης εγκατάστασης. Δεν επιτρέπεται να βασιστούν μόνο στο αν ανάβει ο λαμπτήρας. Πρέπει να υποβάλουν σύντομο δελτίο: Δελτίο ελέγχου Οπτική κατάσταση υλικών:  Αποδεκτή Μη αποδεκτή Μηχανική στήριξη:  Σωστή  Λανθασμένη Ο διακόπτης διακόπτει τη φάση:  Ναι  Όχι Ο ουδέτερος οδηγείται στο φωτιστικό:  Ναι  Όχι Ο PE έχει συνδεθεί όπου απαιτείται:  Ναι  Όχι Δεν εντοπίστηκε βραχυκύκλωμα:  Ναι  Όχι Ο λειτουργικός έλεγχος ολοκληρώθηκε:  Ναι  Όχι Η εγκατάσταση εγκρίνεται:  Ναι  Όχι Τεκμηρίωση απόφασης: ............................................................................ Πρόκληση επέκτασης Κάθε ομάδα επιλέγει μία επέκταση. Επέκταση Α — Δεύτερο φωτιστικό Δύο φωτιστικά ελέγχονται ταυτόχρονα από τον ίδιο διακόπτη. Οι μαθητές σχεδιάζουν και αιτιολογούν τη συνδεσμολογία. Επέκταση Β — Ενδεικτική λυχνία Να προταθεί κύκλωμα με ενδεικτική λυχνία που ενημερώνει για την κατάσταση του φωτιστικού. Επέκταση Γ — LED και dimmer Οι μαθητές εξετάζουν: • αν κάθε LED λαμπτήρας είναι dimmable, • αν κάθε dimmer είναι συμβατό με LED, • ποια προβλήματα προκαλεί μια λανθασμένη επιλογή. Επέκταση Δ — Αισθητήρας κίνησης Ο απλός διακόπτης αντικαθίσταται ή συνεργάζεται με αισθητήρα κίνησης. Οι μαθητές εντοπίζουν: • τροφοδοσία αισθητήρα, • είσοδο φάσης, • έξοδο προς το φωτιστικό, • πιθανή ανάγκη ουδετέρου. Επέκταση Ε — Εξοικονόμηση ενέργειας Για λαμπτήρα LED 12 W που λειτουργεί 5 ώρες ημερησίως: E=P t Οι μαθητές υπολογίζουν: • ημερήσια κατανάλωση, • ετήσια κατανάλωση, • ετήσιο κόστος, • σύγκριση με παλαιό λαμπτήρα 60 W. Τελικός αναστοχασμός Οι μαθητές συμπληρώνουν: • Αρχικά πίστευα ότι… • Μετά τις μετρήσεις διαπίστωσα ότι… • Η σημαντικότερη έννοια ασφάλειας ήταν… • Ένα κύκλωμα μπορεί να λειτουργεί αλλά να μην είναι ασφαλές όταν… • Η μέτρηση που αποδεικνύει τη σωστή πολικότητα είναι… • Αν επαναλάμβανα την κατασκευή, θα βελτίωνα… • Η ομάδα μας άλλαξε άποψη σχετικά με… Αναμενόμενο συμπέρασμα Για τον έλεγχο ενός φωτιστικού σημείου από μία θέση χρησιμοποιείται απλός μονοπολικός διακόπτης. Η φάση οδηγείται πρώτα στον διακόπτη και από εκεί, μέσω της επιστροφής, στο φωτιστικό. Ο ουδέτερος οδηγείται απευθείας στο φωτιστικό, ενώ ο αγωγός προστασίας συνδέεται στα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη όπου απαιτείται. Το κύκλωμα μπορεί να ανάβει ακόμη και αν ο διακόπτης έχει τοποθετηθεί στον ουδέτερο. Αυτή όμως η συνδεσμολογία αφήνει τη φάση στο φωτιστικό όταν αυτό είναι σβηστό και δημιουργεί σοβαρό κίνδυνο. Στην ηλεκτρολογική εγκατάσταση, “λειτουργεί” δεν σημαίνει απαραίτητα “είναι ασφαλές”. Προτεινόμενη αξιολόγηση

Στόχοι της άσκησης Γνώσεις Οι μαθητές θα μπορούν:  να αναγνωρίζουν τον απλό μονοπολικό διακόπτη,  να διακρίνουν τους αγωγούς φάσης, ουδετέρου και προστασίας,  να εξηγούν τον ρόλο του διακόπτη,  να περιγράφουν τη διαδρομή του ηλεκτρικού ρεύματος,  να αιτιολογούν γιατί ο διακόπτης τοποθετείται στη φάση,  να διακρίνουν το πολυγραμμικό από το μονογραμμικό σχέδιο. Δεξιότητες Οι μαθητές θα μπορούν:  να αναγνωρίζουν υλικά και ακροδέκτες,  να σχεδιάζουν το κύκλωμα,  να επιλέγουν τα κατάλληλα υλικά,  να κατασκευάζουν τη συνδεσμολογία,  να ελέγχουν συνέχεια και απουσία βραχυκυκλώματος,  να πραγματοποιούν ασφαλείς μετρήσεις,  να εντοπίζουν και να αποκαθιστούν απλές βλάβες. Στάσεις Οι μαθητές θα:  εφαρμόζουν διαδικασία ασφαλούς απομόνωσης,  δεν θα θεωρούν ότι «λειτουργεί» σημαίνει και «είναι ασφαλές»,  θα συνεργάζονται και θα τεκμηριώνουν τις αποφάσεις τους,  θα αναπτύσσουν επαγγελματική υπευθυνότητα.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ