Τίτλος Άσκησης: Προσθήκη Πρίζας σε κύκλωμα απλού διακόπτη Κεντρικό διερευνητικό ερώτημα Πώς μπορούμε να προσθέσουμε μια πρίζα σε υπάρχον κύκλωμα φωτισμού, ώστε να τροφοδοτείται συνεχώς, χωρίς να επηρεάζεται από τον διακόπτη και χωρίς να υποβαθμίζεται η ασφάλεια της εγκατάστασης; Πραγματικό πρόβλημα Σε ένα δωμάτιο υπάρχει: • ένα φωτιστικό, • ένας απλός διακόπτης, • ένα κουτί διακλάδωσης, • ένας ηλεκτρικός πίνακας. Ο χρήστης ζητά την προσθήκη πρίζας σούκο κοντά στον διακόπτη. Η πρίζα πρέπει: να βρίσκεται συνεχώς υπό τάση, να μη σβήνει μαζί με το φωτιστικό, να διαθέτει αγωγό προστασίας PE, να προστατεύεται από κατάλληλη διάταξη, να μπορεί να ελεγχθεί και να πιστοποιηθεί. Η πρώτη απόφαση Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει δύο φαινομενικά πιθανές λύσεις: • Σύνδεση της πρίζας στους αγωγούς που υπάρχουν μέσα στο κουτί του διακόπτη. • Σύνδεση της πρίζας στο κουτί διακλάδωσης, πριν από τον διακόπτη. Οι μαθητές δεν επιτρέπεται να επιλέξουν μόνο από την εμφάνιση. Πρέπει να εξετάσουν ποιοι αγωγοί υπάρχουν σε κάθε θέση και τι λειτουργία επιτελεί ο καθένας. Φάση Α — Παρατήρηση της υπάρχουσας εγκατάστασης Οι μαθητές παρατηρούν την πινακίδα χωρίς να πραγματοποιήσουν συνδέσεις. Καταγράφουν: Διερευνητική ερώτηση 1: Ποιος αγωγός φτάνει στον διακόπτη; Διερευνητική ερώτηση 2: Υπάρχει ουδέτερος μέσα στο κουτί του διακόπτη; Διερευνητική ερώτηση 3: Υπάρχει αγωγός προστασίας PE; Διερευνητική ερώτηση 4: Ποια είναι η επιστροφή του φωτιστικού; Διερευνητική ερώτηση 5: Πώς θα συμπεριφερθεί η πρίζα αν συνδεθεί στην επιστροφή; Διερευνητική ερώτηση 6: Είναι βέβαιο ότι όλοι οι αγωγοί με το ίδιο χρώμα έχουν και την ίδια λειτουργία; Διερευνητική ερώτηση 7: Ποιο στοιχείο πρέπει να ελέγξουμε πριν αποφασίσουμε ότι το κύκλωμα μπορεί να επεκταθεί; Αναμενόμενη ανακάλυψη Στον απλό διακόπτη συνήθως καταλήγουν η μόνιμη φάση και η διακοπτόμενη επιστροφή. Αυτό δεν σημαίνει ότι στο συγκεκριμένο κουτί υπάρχουν υποχρεωτικά ουδέτερος και PE. Επομένως, η πρίζα δεν μπορεί να συνδεθεί σωστά μόνο και μόνο επειδή κοντά της υπάρχει διακόπτης. Φάση Β — Διατύπωση υποθέσεων Κάθε ομάδα καταγράφει μία αρχική πρόταση: «Πιστεύουμε ότι η πρίζα πρέπει να τροφοδοτηθεί από __________, επειδή __________.» Οι ομάδες εξετάζουν τέσσερις υποθέσεις: Υπόθεση 1: Η πρίζα συνδέεται στη μόνιμη φάση, στον ουδέτερο και στον PE του κουτιού διακλάδωσης. Υπόθεση 2: Η πρίζα συνδέεται στη φάση και στην επιστροφή του διακόπτη. Υπόθεση 3: Η πρίζα συνδέεται στην επιστροφή, στον ουδέτερο και στον PE. Υπόθεση 4: Η πρίζα τροφοδοτείται από νέα, ανεξάρτητη γραμμή του πίνακα. Για κάθε υπόθεση οι μαθητές προβλέπουν: • αν η πρίζα θα λειτουργεί, • αν θα εξαρτάται από τον διακόπτη, • αν υπάρχει πλήρης διαδρομή L–N, • αν υπάρχει προστασία PE, • αν η λύση είναι κατάλληλη από πλευράς διατομής και προστασίας. Φάση Γ — Αναγνώριση των αγωγών Η εγκατάσταση απομονώνεται με διαδικασία LOTO. Πριν αγγίξουν αγωγούς, οι μαθητές: • Αναγνωρίζουν το κύκλωμα. • Διακόπτουν την τροφοδότηση. • Κλειδώνουν τη διάταξη απομόνωσης. • Τοποθετούν προειδοποιητική σήμανση. • Ελέγχουν το όργανο σε γνωστή ενεργή πηγή. • Ελέγχουν απουσία τάσης: L–N, L–PE, N–PE. • Επαναβεβαιώνουν τη λειτουργία του οργάνου σε γνωστή πηγή. Η εργασία πραγματοποιείται αποκλειστικά σε κατάλληλη εκπαιδευτική πινακίδα και με επίβλεψη εκπαιδευτικού. Δεν επιτρέπεται επέμβαση σε πραγματική εγκατάσταση από μη αδειοδοτημένα πρόσωπα. Ρόλοι ομάδας • Υπεύθυνος ασφάλειας • Αναλυτής κυκλώματος • Τεχνικός συνδεσμολογίας • Ελεγκτής–καταγραφέας Ο υπεύθυνος ασφάλειας έχει δικαίωμα να σταματήσει την εργασία της ομάδας. Φάση Δ — Σχεδιασμός του κυκλώματος Οι μαθητές σχεδιάζουν πρώτα Στο πολυγραμμικό σχέδιο πρέπει να εμφανίζονται χωριστά: • η μόνιμη φάση L, • ο ουδέτερος N, • ο αγωγός προστασίας PE, • ο απλός διακόπτης, • η επιστροφή προς το φωτιστικό, • το φωτιστικό, • η πρίζα. Κρίσιμο σημείο Η σωστή λογική σύνδεσης είναι: • Ο διακόπτης παρεμβάλλεται μόνο στον αγωγό φάσης του φωτιστικού. • Η πρίζα λαμβάνει μόνιμη φάση πριν από τον διακόπτη. • Ο ουδέτερος οδηγείται απευθείας στο φωτιστικό και στην πρίζα. • Ο PE οδηγείται στο φωτιστικό όπου απαιτείται και οπωσδήποτε στον ακροδέκτη προστασίας της πρίζας. Διερευνητική ερώτηση 8: Αν η πρίζα συνδεθεί στην επιστροφή του διακόπτη, ποια ακριβώς συμπεριφορά περιμένετε όταν το φωτιστικό είναι σβηστό και ποια όταν είναι αναμμένο; Αναμενόμενο συμπέρασμα: Η πρίζα θα εξαρτάται από τη θέση του διακόπτη και δεν θα πληροί την απαίτηση της συνεχούς τροφοδότησης. Φάση Ε — Είναι το υπάρχον κύκλωμα κατάλληλο; Αυτή είναι η σημαντικότερη προσθήκη στο μάθημα. Δεν αρκεί να βρούμε L, N και PE. Οι μαθητές ελέγχουν: • διατομή των υφιστάμενων αγωγών, • ονομαστικό ρεύμα και χαρακτηριστικά προστασίας, • κάλυψη από RCD, • τρόπο εγκατάστασης, • υφιστάμενα και αναμενόμενα φορτία, • συνέχεια και κατάσταση PE, • δυνατότητα του κουτιού να δεχτεί ασφαλώς τις νέες συνδέσεις, • συμβατότητα της επέκτασης με τη μελέτη και τους εφαρμοζόμενους κανόνες. Διερευνητική ερώτηση 9: Αν το κύκλωμα φωτισμού διαθέτει αγωγούς 1,5 mm², μπορούμε απλώς να συνεχίσουμε προς την πρίζα με αγωγούς 2,5 mm²; Αναμενόμενο συμπέρασμα: Η αύξηση της διατομής μόνο στο νέο τμήμα δεν αναβαθμίζει το προηγούμενο τμήμα της γραμμής. Η ασφάλεια και η επιτρεπόμενη φόρτιση καθορίζονται από το σύνολο της διαδρομής, τον ασθενέστερο αγωγό, τον τρόπο εγκατάστασης και τη διάταξη προστασίας. Επομένως, σε πραγματική εγκατάσταση μπορεί να απαιτείται νέα ανεξάρτητη γραμμή πριζών. Η καταλληλότητα δεν αποφασίζεται μόνο από το αν «χωράει» η σύνδεση. Φάση ΣΤ — Επιλογή υλικών Ο εκπαιδευτικός δίνει περισσότερα υλικά από όσα χρειάζονται: • πρίζα σούκο, • αγωγούς διαφορετικών διατομών, • αγωγούς σωστών και λανθασμένων χρωμάτων, • κατάλληλους συνδέσμους, • φθαρμένες κλέμες, • πολύκλωνους αγωγούς χωρίς ακροχιτώνιο, • κουτιά διαφορετικών διαστάσεων, • εύκαμπτα καλώδια, • υλικά με εμφανή φθορά. Οι μαθητές συμπληρώνουν: Δεν βαθμολογείται μόνο η σωστή επιλογή, αλλά κυρίως η αιτιολόγηση. Φάση Ζ — Κατασκευή Πριν αρχίσει η εργασία, κάθε ομάδα καταθέτει: • εγκεκριμένο σχέδιο, • κατάλογο υλικών, • εκτίμηση κινδύνων, • σειρά εργασιών, • προβλεπόμενες μετρήσεις. Σημεία ελέγχου Ο εκπαιδευτικός ελέγχει: • μήκος απογύμνωσης, • απουσία τραυματισμένου χαλκού, • απουσία ορατού γυμνού αγωγού, • χρήση ακροχιτωνίων όπου απαιτείται, • σωστή εισαγωγή στους ακροδέκτες, • σωστή χρωματική αναγνώριση, • μηχανική στερέωση, • χώρο μέσα στο κουτί, • ροπή σύσφιξης σύμφωνα με τον κατασκευαστή, • τακτοποίηση χωρίς τσάκισμα ή πίεση των αγωγών. Διερεύνηση ροπής σύσφιξης Οι ομάδες κατασκευάζουν τρία εκπαιδευτικά δείγματα: • χαλαρή σύνδεση, • σωστή σύνδεση, • υπερβολικά σφιγμένη σύνδεση. Χωρίς να ηλεκτροδοτήσουν τα ελαττωματικά δείγματα, προβλέπουν: • αντίσταση επαφής, • πιθανότητα υπερθέρμανσης, • μηχανική αντοχή, • πιθανή μελλοντική αστοχία. Φάση Η — Έλεγχοι πριν από την τάση Η εγκατάσταση δεν ηλεκτροδοτείται αμέσως μετά την κατασκευή. Οι μαθητές εκτελούν, με την κατάλληλη σειρά και υπό επίβλεψη: • Οπτικό έλεγχο. • Έλεγχο συνέχειας PE. • Έλεγχο απουσίας ανεπιθύμητης σύνδεσης L–PE ή N–PE. • Έλεγχο αντίστασης μόνωσης με τα φορτία και τον εξοπλισμό κατάλληλα αποσυνδεδεμένα. • Έλεγχο πολικότητας. • Έλεγχο μηχανικής στερέωσης και ροπής. • Έλεγχο συμφωνίας κατασκευής και σχεδίου. Πριν από κάθε μέτρηση Οι μαθητές απαντούν: • Τι θέλουμε να αποδείξουμε; • Ποιο όργανο θα χρησιμοποιήσουμε; • Πρέπει η εγκατάσταση να είναι υπό τάση ή εκτός τάσης; • Ποιες συσκευές πρέπει να αποσυνδεθούν; • Ποιο αποτέλεσμα περιμένουμε; • Τι θα κάνουμε αν η τιμή δεν είναι αποδεκτή; Φάση Θ — Ελεγχόμενη ηλεκτροδότηση Αφού εγκριθούν οι έλεγχοι, πραγματοποιούνται: • μέτρηση τάσης, • επιβεβαίωση πολικότητας, • έλεγχος λειτουργίας φωτιστικού, • έλεγχος ότι η πρίζα παραμένει ενεργή και στις δύο θέσεις του διακόπτη, • μέτρηση εμπέδησης βρόχου σφάλματος, • δοκιμή RCD με κατάλληλο όργανο, • τελική λειτουργική δοκιμή. Πίνακας πρόβλεψης και αποτελέσματος Οι μαθητές δεν γράφουν απλώς «καλό/κακό». Εξηγούν τι αποδεικνύει κάθε αποτέλεσμα. Διερευνητική ερώτηση 10: Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει δύο κυκλώματα που εξωτερικά λειτουργούν σχεδόν το ίδιο: • Κύκλωμα Α: σωστή σύνδεση. • Κύκλωμα Β: διακομμένος PE, αλλά L και N σωστά συνδεδεμένοι. Και στα δύο μια συσκευή μπορεί να λειτουργήσει. Διερευνητική ερώτηση 11: Μπορούμε να χαρακτηρίσουμε ασφαλή μια πρίζα επειδή τροφοδοτεί κανονικά τη συσκευή; Αναμενόμενο συμπέρασμα: Όχι. Η λειτουργία επιβεβαιώνει μόνο ότι υπάρχει κατάλληλη διαφορά δυναμικού μεταξύ L και N. Δεν αποδεικνύει: • συνέχεια PE, • σωστή πολικότητα, • επαρκή μόνωση, • αποδεκτό βρόχο σφάλματος, • ορθή λειτουργία RCD, • κατάλληλη προστασία της γραμμής. Διάγνωση κρυφών βλαβών Κάθε ομάδα παραλαμβάνει μία κατασκευή με άγνωστη βλάβη. Πρωτόκολλο διάγνωσης Για κάθε βλάβη οι μαθητές καταγράφουν: • Παρατηρούμενο σύμπτωμα. • Πιθανές αιτίες. • Πιο πιθανή αιτία. • Ασφαλή μέθοδο ελέγχου. • Μέτρηση ή παρατήρηση. • Τελική διάγνωση. • Ενέργεια αποκατάστασης. • Δοκιμή επιβεβαίωσης. Τελικός γρίφος μετρήσεων Δίνονται τρεις φάκελοι: Οι μαθητές απαντούν: • Ποια εγκατάσταση φαίνεται λειτουργική αλλά είναι συνδεσμολογικά λανθασμένη; • Ποια εμφανίζει σοβαρή ένδειξη προβλήματος μόνωσης; • Ποια μέτρηση δεν αρκεί μόνη της για να εγκριθεί η εγκατάσταση; • Μπορεί μια αποδεκτή Zs να αναιρέσει ένα μη αποδεκτό αποτέλεσμα μόνωσης; • Ποιον φάκελο εγκρίνετε και με ποιες προϋποθέσεις; Οι αριθμητικές τιμές πρέπει να αξιολογούνται με βάση το συγκεκριμένο κύκλωμα, τη διάταξη προστασίας, τις οδηγίες του οργάνου και τα εφαρμοζόμενα πρότυπα — όχι ως απομονωμένα «μαγικά όρια». Πρόκληση επέκτασης Κάθε ομάδα επιλέγει μία επέκταση. Επέκταση Α — Ελεγχόμενη πρίζα Η πρίζα πρέπει πλέον να ελέγχεται από τον διακόπτη. Οι μαθητές: • τροποποιούν το σχέδιο, • εξηγούν την πρακτική εφαρμογή, • προτείνουν σαφή σήμανση ώστε να είναι γνωστό ότι είναι ελεγχόμενη. Επέκταση Β — Διπλή πρίζα Η ομάδα εξετάζει: • πρόσθετο φορτίο, • χώρο στο κουτί, • αριθμό συνδέσεων, • μηχανική καταπόνηση, • καταλληλότητα της γραμμής. Επέκταση Γ — Ανεξάρτητη γραμμή Οι μαθητές σχεδιάζουν νέα γραμμή πρίζας από τον πίνακα και τη συγκρίνουν με την επέκταση του κυκλώματος φωτισμού ως προς: • ασφάλεια, • επιλεκτικότητα, • δυνατότητα φόρτισης, • ευκολία συντήρησης, • κόστος. Επέκταση Δ — Εντοπισμός υπερθέρμανσης Δίνεται φωτογραφία ή προσομοίωση θερμογραφικού ελέγχου. Οι μαθητές ερευνούν αν η θέρμανση οφείλεται σε: • υπερφόρτιση, • χαλαρή σύνδεση, • τραυματισμένο ακροδέκτη, • λανθασμένη ροπή, • ακατάλληλο υλικό. Αναμενόμενο συμπέρασμα Για να προστεθεί μια πρίζα σε κύκλωμα απλού διακόπτη, δεν αρκεί να βρεθούν δύο αγωγοί που εμφανίζουν τάση. Πρέπει να αναγνωριστούν η μόνιμη φάση, ο ουδέτερος και ο αγωγός προστασίας, να ελεγχθεί η καταλληλότητα ολόκληρης της γραμμής και της προστασίας της και να πραγματοποιηθούν οι απαιτούμενοι έλεγχοι πριν και μετά την ηλεκτροδότηση. Η λειτουργία της πρίζας δεν αποδεικνύει από μόνη της ότι η εγκατάσταση είναι ασφαλής. Σύντομη αξιολόγηση ομάδων Σύνοψη Βλαβών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Στόχοι του μαθήματος Μετά την ολοκλήρωση της άσκησης οι μαθητές θα μπορούν: Γνώσεις Να διακρίνουν τη μόνιμη φάση από την επιστροφή του διακόπτη. Να εξηγούν τη λειτουργία των L, N και PE. Να εξηγούν γιατί η πρίζα δεν πρέπει να τροφοδοτείται από την επιστροφή του φωτιστικού. Να συσχετίζουν τη διατομή των αγωγών με την προστασία και το προβλεπόμενο φορτίο. Να αναγνωρίζουν ότι μια πρίζα δεν προστίθεται αυτόματα σε κάθε υπάρχον κύκλωμα φωτισμού. Δεξιότητες Να αποτυπώνουν την υπάρχουσα εγκατάσταση. Να σχεδιάζουν μονογραμμικό και πολυγραμμικό σχέδιο. Να επιλέγουν κατάλληλα υλικά και εργαλεία. Να εφαρμόζουν ασφαλή απομόνωση και έλεγχο απουσίας τάσης. Να πραγματοποιούν ασφαλείς διακλαδώσεις. Να ελέγχουν συνέχεια PE, πολικότητα, μόνωση, RCD και βρόχο σφάλματος. Να εντοπίζουν βλάβες από συμπτώματα και μετρήσεις. Στάσεις Να μη θεωρούν μια εγκατάσταση ασφαλή μόνο επειδή «λειτουργεί». Να ακολουθούν συγκεκριμένη διαδικασία πριν από κάθε επέμβαση. Να αιτιολογούν κάθε τεχνική επιλογή. Να συνεργάζονται και να καταγράφουν τα αποτελέσματα με επαγγελματική ακρίβει α.