Kurs-PM, course_PM_SSY033_2021_V3.pdf

SSY033 SSY033 Grundläggande elkraftkretsar lp2 HT21 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Elektroteknik

 

Kontaktuppgifter

Examinator,                    

Kursansvarig:                    Stefan Lundberg 031-772 16 35 stefan.lundberg@chalmers.se

 

Lärare:         Jimmy Ehnberg 031-772 16 56 jimmy.ehnberg@chalmers.se

                    Kristoffer Fürst 0736-47 20 36 kristoffer.furst@chalmers.se

                    Hannes Hagmar 031-772 16 74 hannes.hagmar@chalmers.se

                    Paul Imgart        031-772 16 55 paul.imgart@chalmers.se

                    Stefan Lundberg 031-772 16 35 stefan.lundberg@chalmers.se

                    Artem Rodionov 031-772 16 59 artem@chalmers.se

                    Ankur Srivastava 031-772 60 19 ankur.srivastava@chalmers.se

 

Då personalen har sina huvudarbetsplatser på campus Johanneberg är mail lämpligast vid kontakt utanför undervisningstillfällena. Lärarna har tillgång till tillfälliga arbetsplatser på Campus Lindholmen, Hus Jupiter, Plan 4, Elektroteknik, Rum 435, och har för avsikt att befinna sig där de dagar de har undervisning på Campus Lindholmen.

 

Kursens syfte

Kursen syftar till att ge säkra baskunskaper om elteknikens fysikaliska och elektriska grunder. Den skall samtidigt ge förståelse och kunskap om funktion och konstruktion hos elektriska komponenter, utrustningar och system som ingår i moderna industri- och energianläggningar.

Kursen skall också ge förståelse för de bakomliggande orsakerna till skador på grund av elström.

 

Schema

TimeEdit

 

Kurslitteratur

Bill Karlström, Kretsanalys, Studentlitteratur AB, ISBN: 9789144125725

Alfredsson & K A Jacobsson, Elkrafthandboken Elmaskiner, Upplaga 3, ISBN: 9789147114375 2016

Grundläggande Elteknik För Sjöingenjörer Kompendium

Grundläggande Elteknik För Sjöingenjörer Övningsuppgifter

(Övningskompendiet). Kompendium tillgängliga via Canvas

 

Extra material såsom övningar, säkerhetsföreskrifter och labb PM kommer att vara tillgängliga via Canvas

 

Kursens upplägg

Kursen bedrivs med föreläsningar, övningar, laborationer, duggor och skriftliga tentamina.

Kurshemisda och schema:

Via Canvas (www.canvas.chalmers.se) och Time Edit. Kurshemsidan på Canvas är där vi huvudsakligen förmedlar skriftlig information. Vänligen kolla regelbundet för ändringar kan förekomma. I kurs PM (detta dokument) så finns ett preliminärt schema för vad som skall ske vid varje tillfälle. Detta kan också komma ändras vid behov och då uppdateras detta dokument.

 Språk:             Kursen ges på svenska men mindre delar av kursmaterialet kan vara på engelska.

Laborationsgrupper: För denna kurs kommer vi att använda oss av era studentnummer, #nummer i schemat, (se pdf-fil på canvas under laborationer för att hitta ert studentnummer) för att dela in er i laborationsgrupper. Detta för att ni kommer att ha laborationer i tre kurser samtidigt SJO114, SJO561 och i SSY033. Om det är någon student som inte är godkänd på laborationsmomentet i SSY033 och som inte har ett studentnummer så ombeds ni kontakta Stefan L snarast möjligt så ni kan bli placerade i en grupp.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Nya laborationshandledare

Lärandemål

 

Elsäkerhetsprovet täcker följande lärande mål
1. Förklara de skador som kan uppstå vid felaktigt hanterande av elektriska system och hur man undviker dessa ur ett elsäkerhetsperspektiv.
2. Beskriva hur jordfelsbrytare fungerar.

Tentamen del A täcker följande lärande mål (DC-delen)
3. Beskriva och modellera ideala komponenter såsom resistorer, likspänningskällor och likströmkällor.
4. Beskriva och tillämpa Ohms lag, Kirchoffs lagar, effektlagen, energiberäkning, maskanalys samt superposition för likströmskretsar.
5. Modellera elektriska likströmskretsar med hjälp av ekvivalent Theveninkrets.
6. Rita kretsschema för elektriska likströmskretsar.
7. Beräkna ström, spänning, resistans, effekt och energi i likströmskretsar.
8. Beskriva materialbegreppen resistivitet och temperaturkoefficient samt kunna använda dem i elektriska beräkningar.
9. Beskriva hur batterier och ackumulatorer är uppbyggda och kan modelleras samt beräkna spänningar och strömmar som uppträder i dessa komponenter.

Tentamen del B täcker följande lärande mål (AC-delen)
10. Beskriva och modellera ideala komponenter såsom kondensatorer, spolar, resistorer, transformatorer, växelspänningskällor och växelströmkällor.
11. Beskriva och tillämpa Ohms lag, Kirchoffs lagar, komplexa metoden, effektlagen, energiberäkning, maskanalys samt superposition för växelspänningskretsar.
12. Modellera elektriska växelströmskretsar med hjälp av ekvivalent Theveninkrets.
13. Rita kretsschema för elektriska växelströmskretsar.
14. Beräkna spänningar, strömmar, impedanser, fasförskjutning, skenbar, aktiv och reaktiv effekt samt energi i enfas växelspänningskretsar.

Tentamen del C täcker specifikt följande lärande mål, men även lärandemålen från del A och B (Tillämpningar)
15. Beskriva likströmsmaskinens uppbyggnad, funktion och beteende under dynamiska förlopp. Modellera och räkna på likströmsmaskinen i stationärtillstånd.
16. Beräkna spänningar, strömmar, impedanser, fasförskjutning, skenbar, aktiv och reaktiv effekt samt energi i trefas växelspänningskretsar.
17. Beskriva transformatorns uppbyggnad, funktion och beteende under dynamiska förlopp. Modellera och räkna på transformatorns i stationärtillstånd.
18. Beskriva hur direktjordade och isolerade elsystem och skyddsjordning fungerar samt beskriva begreppet jord.

Laboration, del D täcker specifikt följande lärande mål, men även lärandemålen från del A, B och C
19. Använda enkel felsökning i lik- och växelspänningskretsar.

 

Examination

Examinationen av del A, B och C sker var för sig med en skriftlig tentamen per del, betygsskala U, 3, 4, 5. Max poängen för varje del är 30 poäng och betygsgränserna:

För betyg 3 krävs 15-19.9 poäng

För betyg 4 krävs 20-24.9 poäng

För betyg 5 krävs 25-30 poäng

 

Examinationen av del D sker under laborationstillfällena, betygsskala U, G. För att få göra laborationerna krävs att den obligatoriska elsäkerhetsduggan är godkänd. För godkänt resultat på elsäkerhetsduggan krävs minst 8 poäng av 10 möjliga.

 

Under kursens gång kommer tre duggor att erbjudas, en för varje del A, B och C. Varje dugga är på 30 poäng var. Om resultatet på duggan är 15 poäng eller mer kan resultatet användas för att ersätta respektive del tentamen.

 

Tillåtna hjälpmedel vid examination:

 Endast Chalmersgodkänd räknare är tillåten

Formelsamlingen finns i tesen, dvs. man får inte ta med egen.

                                                                                               

Betyg:

Betyget ges på skalan (U), 3, 4 och 5. För att bli godkänd på kursen och få slutbetyg på kursen krävs att ingen del (A, B, C eller D) är underkänd och när det är uppfyllt bestäms slutbetyget som en sammanvägning av delarna A, B och C enligt:

För betyg 3 krävs en total summa på 45-59.9 poäng av del A+B+C

För betyg 4 krävs en total summa på 60-74.9 poäng av del A+B+C

För betyg 5 krävs minst en total summa på 75 poäng av del A+B+C

 

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan

Preliminärt schema:

BK = Boken Kretsanalys (sidor)

EE = Elkrafthandboken Elmaskiner (kapitel)

KG = Kompendium Grundläggande Elteknik för sjöingenjörer (sidor)

ÖBK = Övningar ur Kursboken Kretsanalys (nummer)

EX = Övningar ur kompendiet ”Extra Övningsuppgifter”

ÖKÖ = Övningar ur Kompendium Övningsuppgifter (nummer)

(Hänvisningar inom parentes är delar som är aktuella för ämnet men är studentens egna ansvar att titta på)

[Hänvisningar inom hakparentes är delar som är aktuella för ämnet men kan användas om studenten vill öva mer]

#n = Studentnummer, se fil på Canvas/laborationer för att hitta ert nr.

 

Vecka	Dag	tid	Nr.	Ämne	Ansv. Lärare	Läsanvisningar/ Övningsuppgifter
Lv 1 (44)	1/11	13-14	01	Introduktion	Stefan	Kurs PM
		14-17	02	Elfaran - strömmens fysiologiska verkan, jordfelsbrytaren	Stefan	Föreläsningsslides, länkar KG: 137-138, 149-171 (Elsäkerhetsfrågor)
	2/11	8-10	03	Likström: Grundläggande begrepp, Potential, spänning, ström, Ohms lag, Serie- och parallellkoppling.	Stefan	BK: 1-18 KG: 1-27
		10-12	04	Kirchhoffs lagar. Ström- och spänningsdelning. Effekt. Energi.	Stefan	BK: 25-55 KG: 1-27
	3/11	13-15	05	Mätning av spänning, ström, effekt, resistans, isolation. Elektriska kretsar	Stefan
	4/11	13-14	06	Obligatorisk Elsäkerhetsdugga	Stefan	10 st av Elsäkerhetsfrågorna
		14-16	07	Övning 1	Kristoffer	ÖBK: 2.3, 2.5b, 2.7, 3.1b, 3.3, 3-17ac, 3.18, 3.23, 3.29. ÖKÖ: 200ab, 201, 220, 222, 227ab. (ÖBK:  3.1ac, 3.2, 3.4, 3.7, 3.17d, 3.19, 3.24, 3.26, 3.27, ÖKÖ: B1) [ÖKÖ: 200-238, B1-B28]
Lv 2 (45)	8/11	13-15	08	Likström: Fortsättning Maskanalys	Stefan	BK: 66-67, 75-79
		15-17	09	Superposition, Tvåpoler, Thivenin ekvivalenter	Stefan	BK: 86-133
	9/11	13-17	10 11	Labb 1, #1-15	Paul Kristoffer
	10/11	15-17	12	Övning 2	Kristoffer	EX: 1,2ab (EX: 1-10 abc, ÖBK: 4.13-4.15, 6.10-6.12)
	11/11	13-17	10 11	Labb 1, #16-30	Paul Ankur
	12/11	08-12	13 14	Batterier, verkningsgrad, anpassning, El- och magnetiska fält, induktans och kapacitans	Stefan	Föreläsningsslides, KG: 25-39, BK: 176-192
		13-17	10 11	Labb 1, #31-45	Paul Kristoffer
Lv 3 (46)	15/11	13-17	15 16	Upp och urladdning L och C. Likströmsmaskinen	Stefan	BK: 365-376 EE: 2.1-2.3, 5 KG 87-97
	17/11	10-12	17	Likströmsmaskinen fort. Mekaniska samband	Stefan
		13-15	18	Övning 3	Kristoffer	EX: 1,2 cd (EX: 1-10 abcd, ÖBK: 5.1-5.3, 6.13-6.14)
	19/11	08-10	19	Likströmsmaskinen fort.	Stefan
		10-12	20	Enfas växelström. Visardiagram. Ideala passiva komponenter vid sinusformat stationärtillstånd, den komplexa metoden	Stefan	BK: 196-244 KG: 39-63
LV 4 (47)	22/11	13-17	21	Dugga DC, på materialet för del A	Stefan
	23/11	13-17	22 23	Den komplexa metoden, ohms lag, maskanalys, superposition	Stefan	BK: 196-244
	24/11	10-12	24	Fort. Enfas växelström	Stefan
		13-15	25	Övning 4	Kristoffer	ÖKÖ: 301, EX: 200-204 (EX: 200-210, ÖKÖ: 300-302, ÖBK: 9.4, 9.5)
	25/11	13-17	26 27	Enfas växelström. Aktiv- reaktiveffekt, faskompensering, Thivenin ekvivalenter, anpassning	Hannes	BK: 245-259
Lv 5 (48)
	30/11	08-12	28 29	Labb 2, #31-45	Stefan Kristoffer
		13-17	30 31	Trefas växelspänning. Ekvivalent Y-fas, effekt, Y och D koppling, YD-transformation	Stefan	BK: 381-400, 424-425 KG: 65-86
	1/12	8-12	28 29	Labb 2, #16-30	Paul Kristoffer
		15-17	32	Övning 5	Kristoffer	EX: 300-303 (EX: 300-319, ÖBK: 9.14 - 9.17)
	3/12	8-12	28 29	Labb 2, #1-15	Paul Ankur
Lv 6 (49)	6/12	13-17	33 34	Enfas växelström. Resonans, filter, frekvensberoende	Hannes	BK: 227-232, 271,274, 310-320.
	7/12	08-12	35 36	Transformatorn, kopplade kretsar, prickmärkning	Hannes	BK: 338-360 EE: 1.1-1.7, 1.8.2, 1.9, 1.12, 1.13-1.13.2 KG: 131-136
	8/12	13-15	37	Övning 6	Kristoffer	ÖKÖ: 402, 405, 410, 412 (ÖKÖ: 400-410, 412)
Lv 7 (50)	13/12	13-15	38	Transformatorn, fortsättning	Hannes
		15-17	39	Jordningssystem och skyddsjord	Hannes
	14/12	8-12	40	Dugga AC, på materialet för del B	Stefan
		13-17	41 42	Labb 3, #1-15	Stefan Artem
	15/12	13-15	43	Övning 7	Kristoffer	EX404, EX409 (EX: 400-409, ÖKÖ: 5.20-5.28, E1-E8)
		15-17	44	Föreläsning, reserv	Hannes
	16/12	8-12	41 42	Labb 3, #16-30	Paul Kristoffer
	16/12	13-17	41 42	Labb 3, #31-45	Paul Kristoffer
2022	7/1	8:30-12:15		Dugga tillämpningar, på materialet för del C	Stefan
2022	10/1	8:30-12:30		Tentamen del A	Stefan	DC delen
2022	12/1	8:30-12:30		Tentamen del B	Stefan	AC delen
2022	14/1	8:30-12:30		Tentamen del C	Stefan	Tillämpningar

 

Studierna

 

Kursen bygger på kunskaper från kursen Matematik 1 (bl.a. lösning av linjära ekvationssystem och räkning med komplexa tal) som alltså förutsätts väl inhämtade. För analys av växelströmskretsar är den s.k. jω-metoden, ett matematiskt verktyg som bygger på komplex räkning, av fundamental betydelse. Erfarenheten visar att denna metod kan vara svår att lära sig behärska om man har bristfälliga kunskaper i komplex räkning. Ägna därför gärna extra tid att repetera denna del av matematiken.

 

Vi ska hinna med en hel del: från kretsar med likström, växelström och transienta förlopp till elektriska maskiner. Från analytisk och numerisk beräkning till praktiska mätningar. Börja därför i god tid och läs i den takt som planerna anger! Det är inte säkert att du kommer känna att du kan allt efter föreläsningarna, utan att du behöver gå igenom det själv en gång till och reflektera. Räkna också de rekommenderade uppgifterna, kretsanalys är ett hantverk som man behöver mängdträna på. För att få göra laborationerna ska du ha gjort vissa beräkningar hemma så du kommer förberedd till labben.

 

Tidfördelningen i kursen är:

Föreläsningar 56 h, Övningar 14 h, Labbar 12 h, Duggor 13 h, Självverksamhet 107 h

 

Slutligen: dra dig inte för att fråga föreläsare, övningsledare och labbassistenter om oklarheter och har du behov av hjälp utöver vad vi hinner stå till tjänst med på ordinarie undervisningspass så kontakta oss gärna på institutionen.