Kursinformation för
Elektromagnetism och elektriska nät 1TE025
och Elektriska system 1TE014
15 januari 2010
Innehåll
1 Lärare
2
2 Lärandemål
2
3 Obligatoriska moment
3
4 Kurslitteratur
3
5 Undervisningsidé
3
6 Föreläsningar
6.1 Elektromagnetism och elektriska nät . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Föreläsningar Elektriska system . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4
5
7 Lektioner
7.1 Redovisningsuppgift - så här går det till . . . . . . . . . . . .
5
6
8 Laboration
7
9 Studiebesök
7
Se Studentportalen för aktuellt kursmaterial. För dessa två kurser kommer endast sidan för kursen Elektromagnetism och elektriska
nät (1TE025) att användas.
Glöm inte att registrera dig på kursen!
1
1
Lärare
Vi som jobbar med den här kursen är:
• Mikael Bergkvist, forskare på Avdelningen för elektricitetslära.
Rum 11203, e-post [email protected], telefon 471
58 77
• Halvar Gravråkmo, mariningenjör, doktorand inom vågkraft.
Rum 5123, e-post [email protected], telefon 471
32 27
• Mattias Wallin, doktorand inom vattenkraft.
Rum 5104B, [email protected], telefon 471 58 06
• Katarina Yuen, doktorand inom strömkraft.
Rum 5143, e-post [email protected], telefon 471 5843
2
Lärandemål
Lärandemålen ger en viss beskrivning av vad kursen omfattar. De ska
vara till stöd för såväl studenterna som lärarna i alla moment av kursen:
planering, undervisning och examination. Du som student ska uppfylla
målen för att få godkänt, och vi lärare ska erbjuda undervisning som
hjälper dig att komma dit och examinera dig på det som omfattas av
målen.
Observera att lärandemålen som presenteras här inte är identiska
med de som presenteras i Utbildningskatalogen på Internet, men det
är dessa mål som gäller för kursen.
Elektromagnetism och elektriska nät 1TE025
Efter godkänd kurs ska studenten kunna:
1. förklara begreppen och räkna på ström, spänning, induktion,
elektriska fält och magnetiska fält.
2. beskriva egenskaper hos resistor, kapacitans och induktans, och
hur de skiljer sig åt, samverkar och beror av ström, spänning och
frekvens.
3. beräkna spänningar, strömmar, impedanser och aktiva och reaktiva effekter med hjälp av relevanta lagar och beräkningsmetoder,
samt kunna förklara och motivera sina lösningar.
4. beskriva hur elektricitet kan orsaka skador på personer och utrustning, och hur man kan skydda sig mot dessa skador.
5. använda vanliga elektriska mätinstrument.
Elektriska system 1TE014
Efter godkänd kurs ska studenten kunna
1. redogöra för elkraftnätets uppbyggnad, däri ingående komponenter och deras funktion.
2
2. beräkna utvecklade aktiva och reaktiva effekter i elektriska nät.
3. redogöra för synkrongeneratorns funktion och kunna räkna med
dess kretsekvivalenter.
4. redogöra för trefastransformatorns funktion och kunna räkna med
dess kretsekvivalent.
5. redogöra för transmissionsledningsteori och kunna räkna med
dess olika kretsekvivalenter.
6. förklara och beräkna reaktiv effektkompensering.
3
Obligatoriska moment
För att bli godkänd på kurserna måste man ha godkänt på momenten
Redovisningsuppgifter, Laboration och Tentamen. Betygsnivån (3, 4
eller 5) ges av tentamensresultatet.
Tentamen omfattar båda kurserna. Den består av två delar, där
den ena delen handlar om begrepp och förståelse. Den andra delen har
räkneuppgifter. För att få godkänt på tentamen måste du ha godkänt
på båda delarna.
4
Kurslitteratur
Elektromagnetism och elektriska nät
University Physics, 12th edition, Young and Freedman, Pearson AddisonWesley, 2008. Kapitel 21–31.
Förkortning: UP
Kompletterande material angånende kretsteori hämtas på Studentportalen.
Elektriska system
Electrical Power Systems Essentials, Pieter Schavemaker och Lou van
der Sluis, John Wiley & Sons, Ltd, 2008. Kapitel 1–4, 8. Appendix
A–E. Notera att Appendix är en väsentlig del av materialet.
Förkortning: EPSE
5
Undervisningsidé
Vi som är lärare vill se att du som student är aktiv tidigt i kursen. Vi
tror att du lär dig mycket genom att själv ge dig på problemställningar,
genom att förklara för dina kamrater, genom att själv söka svar på dina
frågor. Vi vill att du, efter den här kursen, har en förståelse för och
kunskap om det här ämnet som du har användning för i framtiden.
För att komma dit krävs att du arbetar med ämnet, och för att stötta
dig i den resan ska vi lärare strukturera och rama in stoffet, peka på
sammanhang och hjälpa dig på traven där det behövs.
3
6
Föreläsningar
Utöver de föreläsningar som presenteras nedan finns ytterligare två föreläsningar och ett studiebesök med i schemat. En föreläsning kommer
vara en gästföreläsning, och en är ett reservtillfälle som används vid
behov eller inför tentan.
6.1
Elektromagnetism och elektriska nät
Opposites attract
Elektriska fält: laddning, fält, Coulombs lag, isolatorer, ledare, flöde,
potential.
Litteratur: UP 21, 22, 23
Lärandemål 1TE025 1, 2
Minns du BIL-lagen?
Magnetfält.
Litteratur: UP 27, 28
Lärandemål 1TE025 1, 2
Induktion ger natten ljus
Magnetfält, induktion
Litteratur: UP 28, 29
Lärandemål 1TE025 2
Resistance is futile
Genomgång av komponenterna R, C och L.
Litteratur: UP 24, 25, 30
Lärandemål 1TE025 2, 3
Grundlagen
Grundläggande lagar för DC-kretsar (som är överförbara till snälla ACkretsar med jω-metoden).
Litteratur: UP 26 och kompletterande material
Lärandemål 1TE025 2, 3
Det svänger ju!
AC-kretsar, impedans, effekt, resonans, jω-metoden.
Litteratur: UP 31 och kompletterande material
Lärandemål 1TE025 2, 3
4
Reaktiv effekt finns visst
Fortsättning med AC-kretsar.
Litteratur: UP 31 och kompletterande material
Lärandemål 1TE025 2, 3
6.2
Föreläsningar Elektriska system
Introduktion
Allmänt om elkraft, effekt, trefasström.
Litteratur: EPSE 1, 2, 4, 8
Lärandemål 1TE014 1, 2
Synkronmaskinen I
Allmänt om generatorer
Litteratur: EPSE 2, C, D
Lärandemål 1TE014 3, 6
Synkronmaskinen II
Litteratur: EPSE 2, C, D
Lärandemål 1TE014 3, 6
Transformatorn
Litteratur: EPSE kapitel 3 s. 75–98, B
Lärandemål 1TE014 4
Transmissionsledningar I
Serieimpedans och kapacitans.
Litteratur: EPSE kapitel 3 s. 98–118, E.
Lärandemål 1TE014 5, 6
Transmissionsledningar II
Litteratur: EPSE
Lärandemål 1TE014 5, 6
7
Lektioner
Lektionern ska ämnesmässigt följa föreläsningarna. Om föreläsningarna
ger en introduktion till teorin i ett ämne, så ska lektionerna erbjuda
träning i tillämpning av ämnet, dvs. vanligtvis räkneövning, men också
diskussion om hur saker fungerar.
En del av kursen handlar om att du som student ska öva dig på
problemlösning inom ämnet. Därför vill vi att du tidigt sätter igång
med att läsa i boken, och ger dig på de uppgifter som finns föreslagna.
Och därför testar vi det här med redovisningsuppgifter. Den tid som
5
blir över, efter redovisningsarna, ägnas åt ytterligare problemlösning
där vi hjälps åt att lösa problem inom ämnet.
7.1
Redovisningsuppgift - så här går det till
Det här gäller för varje delkurs, dvs. en gång inom Elektromagnetism
och elektriska nät, och en gång inom Elektriska system. Alltså får du
två uppgifter att redovisa och två att vara opponent på.
Du får, tillsammans med en kamrat, en uppgift att redovisa, och en
uppgift att vara opponent på, eller granska. Både som redovisare och
som opponent ska du göra så gott du kan för att lösa problemet (vilket
inte ska vara något stort problem utifrån kursmaterialet). Du och din
kamrat arbetar tillsammans och får använda alla möjliga hjälpmedel.
Lämna in förslag på lösning
Du och din kamrat laddar upp en lösning på anvisad plats på Studentportalen senast kl 12.00 vardagen före redovisningstillfälle.
Redovisa
Du och din kamrat har maximalt 15 minuter för redovisning av uppgiften på en lektion. Presentera inte bara den matematiska lösningen,
utan berätta framförallt hur ni gått till väga, vilka knep eller hjälpmedel ni använt, hur ni resonerat, vilka svårigheter ni stött på och hur ni
kom vidare. Se till att dela på redovisningen och disponera tiden väl.
Om ni inte hinner gå igenom alla detaljer kan det vara okej, men ta
med dem i den skriftliga lösningen som ni lämnar in senare.
Granska/opponera
Det finns 5 minuter avsatta för granskning och frågor av uppgiften som
redovisas. Som granskare ska du vara extra insatt i uppgiften så att du
kan följa den redovisning som ges. Var konstruktiv i din återkoppling
och glöm inte att peka på det som är bra! Gick det att följa redovisningen? Kunde man göra något annorlunda? Vad skulle du vilja ha
förtydligat? Övriga klassen får naturligtvis också ställa frågor och ge
förslag. Lektionsledaren ska ge återkoppling, peka på bra grepp, hjälpa
till vid behov och rätta till eventuella felaktigheter.
Lämna in reviderad lösning
Efter lektionen reviderar ni lösningen utifrån de synpunkter ni fick och
lägger upp den på Studentportalen igen. Lösningen som ni lägger på
studentportalen kan mycket väl vara mer utförlig än det som redovisats
på lektionen. Lektionsledaren kollar att lösningen är rätt och tydlig,
och godkänner därefter. Godkända lösningar återfinns i en mapp som
är tillgänglig för alla i din grupp.
6
8
Laboration
I var och en av delkurserna ingår en laboration med praktiska övningar relaterade till några av kursens teoretiska moment. De moment som
främst kommer att belysas är hur spänning och ström ser ut i olika delar av en krets bestående av induktanser, kapacitanser och resistanser.
Mätningar kommer också att utföras på en modell av en transmissionsledning vid olika former av spänningssättning. Elsäkerhet kommer att
diskuteras på den inledande laborationen.
Innan labben: hämta instruktioner på Studentportalen, läs igenom
och gör de förberedande uppgifter som anges där. Labrapport lämnas
in för respektive lab.
Lärandemål 1TE025 4, 5, 1TE014 5
9
Studiebesök
Under kursen kommer vi att åka på ett studiebesök till Ludvika. Studiebesöket ger tillfälle att möte personer som arbetar med elkraftteknik
och elektriska system, och att se elkraftkomponenter i verkligeheten.
Lärandemål 1TE014 1, 5
7
