Provkonstruktion
Årskurs: Gymnasiet
Ämne: Fysik eller Elektroteknik
Tema: Elektriska kretsar – trefassystem och effekter
Denna uppgift är lämplig för elever som studerar elektriska kretsar och trefassystem, och kan anpassas till olika nivåer genom att erbjuda ledtrådar eller stegvisa beräkningar.
Syfte
Provets syfte är att testa elevens förmåga att analysera och beräkna elektriska storheter i ett trefassystem med symmetrisk belastning. Eleven ska visa kunskap om resistans, reaktans, impedans, strömberäkning och effektberäkning i trefas. Detta är kopplat till det centrala innehållet om elektriska kretsar och hur man räknar med växelström och trefaseffekter.
| Centralt innehåll | Betygskriterium E | Betygskriterium C |
|---|---|---|
| Växelström, växelspänning, impedans och effekt i trefassystem | Eleven kan med viss säkerhet beräkna ström och effekt i enkla trefassystem. | Eleven kan med god säkerhet och relativt goda resonemang beräkna ström och effekt i trefassystem. |
[Källa: Gy11, Fysik 2, Elektroteknik, årskurs Gymnasiet]
Prov
Faktafrågor
Antal poäng: 18
- Vad är formeln för att beräkna impedansen (Z) i en spole med resistans (R) och reaktans (X_L)?
- Vad menas med en symmetrisk trefasbelastning?
- Hur ser kopplingsschemat ut för en Y-koppling?
- Vad är sambandet mellan linjespänning och fasspänning i en Y-koppling?
- Hur beräknas strömmen i varje lindning i en symmetrisk Y-kopplad belastning?
- Beräkna impedansen (Z) för varje lindning.
- Beräkna strömmen per fas.
- Beräkna aktiv effekt per fas.
- Beräkna reaktiv effekt per fas.
- Beräkna total aktiv effekt i trefassystemet.
- Beräkna total reaktiv effekt i trefassystemet.
- Vad är skillnaden mellan aktiv och reaktiv effekt?
- Vad är en komplicerad impedans?
- Hur påverkar reaktans ström och effekt i kretsar?
- Vilken fasvinkel har strömmen i förhållande till spänningen i denna krets?
- Vad innebär att nätet är symmetriskt?
- Vilken enhet mäts aktiv effekt i?
- Vilken enhet mäts reaktiv effekt i?
Ordkollen
Antal poäng: 12
Beskrivning: Nedan listas ord och begrepp som följs av tre alternativa förklaringar. Du ska ringa in det alternativ som är korrekt.
| Ord | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| Impedans | Resistansen i en likströmkrets | Den totala motståndet i en växelströmkrets | Endast spänningsfallet i kretsen |
| Reaktans | Resistansen i en spole | Den del av impedansen som orsakas av induktans eller kapacitans | Den elektriska effekten |
| Aktiv effekt | Effekt som omvandlas till värme och arbete | Effekt som endast lagras i magnetfält | Effekt som inte förbrukas |
| Fasspänning | Spänning mellan två faser | Spänning mellan fas och neutral | Spänning mellan två neutrala punkter |
| Linjespänning | Spänning mellan fas och neutral | Spänning mellan två faser | Spänning i jordledaren |
| Symmetrisk belastning | Belastning med lika stor effekt i varje fas | Belastning med olika effekter i faserna | Belastning utan effekt |
| Fasvinkel | Vinkeln mellan ström och spänning | Vinkeln mellan två faser | Vinkeln mellan ström och resistans |
| Spänning | Elektrisk potentialskillnad | Ström i en krets | Motstånd i en krets |
| Reaktiv effekt | Effekt som inte förbrukas utan lagras i fält | Effekt som omvandlas till värme | Effekt som alltid är lika med aktiv effekt |
| Trefassystem | System med tre olika spänningsnivåer | System med tre faser som är 120 grader förskjutna | System med en fas och två neutrala punkter |
| Resistans | Elektriskt motstånd i likström | Elektrisk spänning | Elektrisk ström |
| Induktans | Egenskap hos en spole som lagrar energi i ett magnetfält | Elektrisk resistans | Effekt i en krets |
Resonerande frågor
Antal poäng: 20
Beskrivning: Besvara nedanstående frågor så bra du kan. Du kan skriva ILLA dina svar på baksidan.
- Förklara varför reaktans påverkar strömmen i en växelströmskrets men inte aktiv effekt.
- Hur skulle den totala effekten påverkas om lindningarna kopplades i delta istället för Y?
- Diskutera hur en ökning av resistansen i lindningarna påverkar aktiv och reaktiv effekt.
- Beskriv betydelsen av fasvinkel i samband med effektfaktorn och hur den påverkar energianvändningen.
- Etiskt dilemma: Om ett företag försöker minska sina elkostnader genom att installera kondensatorer för att förbättra effektfaktorn men där det kan påverka elnätets stabilitet, vad bör de tänka på? Resonera kring ansvaret för både företaget och nätägaren.
Bedömning
Totalt antal poäng: 50
| Betyg | Andel rätt | Poäng |
|---|---|---|
| E | 30 % | 15 |
| D | 50 % | 25 |
| C | 70 % | 35 |
| B | 85 % | 43 |
| A | 90 % | 45 |
Provet är indelat i faktafrågor (18 p), ordkollen (12 p) och resonerande frågor (20 p). Resonerande frågor värderas högre per fråga för att ge utrymme för fördjupade svar.
Tidsuppskattning: 60 minuter.