Så förstår du ellärans 5 svåraste begrepp

Förlusteffekt, kortslutningsström och reaktiv last – elläran kan göra världen obegriplig. ”Men även elever som kämpat hela grundskolan med matte kan bli duktiga servicelektriker.”

Många elever kämpar med elläran på el- och energiprogrammet. Den innehåller en mängd begrepp som kan ta tid att lära sig.
– Elläran är inget självändamål utan ett gemensamt språk och en förklaringsmodell för att yrkesverksamma ska kunna kommunicera.
Det säger Hans Kilander, lärare som undervisat både i gymnasiet på YH och inom industrin.
– Det är lätt att göra världen obegriplig med hjälp av fakta i elläran om begreppen introduceras vid fel tillfälle.
Det säger Sven Spiegelberg, läromedelsförfattare bland annat till boken Ellära 2.0 Pro. Han anser att det är en missuppfattning att betrakta elläran som en mattekurs.
– Även elever med stora svårigheter i matte kan bli duktiga serviceelektriker genom praktiska mätövningar.

Läs också:
Börja inte med Ohms lag – och 5 andra tips för att klara elläran

Läs också:
”Bila, spåra och dra el med gubbarna är det bästa”

Men alla håller inte me. Kritikerna tycker att hans metod inte angriper ekvationslösning tillräckligt tidigt. Men Sven Spiegelberg har sina skäl.
– Vissa elever kommer att bränna för mycket tid på matten och inte utveckla sin praktiska kompetens i ellära.

Så hur ska man göra då för att ta sig an de svåra bitarna av elläran?

1. Spänningsfall kan förstås på olika nivåer

När en elektriker står inför ett problem med för låg spänning vid en last krävs en komplex kompetens för att analysera problemet. 

– De flesta yrkesverksamma elektriker har glömt hur de fått kompetensen som de använder för att lösa problem. Det är en lång rad av kunskaper som samverkar här, förklarar Sven Spiegelberg.

Kunskaperna om spänningsfall behöver byggas på med flera lager i omgångar under utbildningens gång.  

– Först måste vi etablera hur spänningen uppträder i en seriekrets, hur resistivitet och area påverkar ledarresistensen. Vi måste förstå hur strömmens storlek påverkar spänningsfallet. Är det ledarresistans, övergångsresistans i en förbindning eller belastningsströmmen som är problemet? Finns det en grenström som belastar en del av nätet? Om det inte förklarar den låga spänningen får vi gräva djupare. Kanske har vi olinjära laster som belastar PEN-ledaren? säger Sven Spiegelberg. 

2. För att förstå förlusteffekt behöver man förstå spänningsfall

Att förstå varför förlusteffekten i ett ledningsnät fyrdubblas vid en dubblering av strömmen kräver en förståelse för spänningsfall och strömmens verkan.

– Förlusteffekten är ett exempel på att begreppen i undervisningen behöver komma i en viss ordning. För att förstå förlusteffekt behöver man först förstått hur kabelarea och resistivitet påverkar resistans och hur stömmren påverkar spänningsfallet. Sedan kan vi visa hur de samverkar och varför det lönar sig med höga spänningar i överföringsnäten. 

3. Utlösningsvillkor är långt mer än en knapp på installationstestaren

Utlösningsvillkor är något som elektriker testar dagligen, men likt de andra begreppen, rymmer även det här många lager av kunskap.

– Långt ifrån alla elektriker vet vad som ligger bakom det där trycket på installationstestaren och kan tolka manualen till den, säger Sven Spiegelberg. 

Utlösningsvillkor styr dimensioneringen av kablar och säkringar. Men begreppet kan begripas på många olika nivåer. För att få en djupare förståelse måste man förstå slingimpedans och förimpedans. 

– Det kan bli backjobb om man installerar en för klen kabel som inte klarar testen, säger Sven Spiegelberg.  

Läs också:
Han undervisar om el för rekordpublik

Läs också:
APL-krisen: Har ringt 200 samtal för att hitta 16 platser

4. Förstå kortslutningsström viktigt för att undvika ljusbågsolyckor

Det är svårt att mäta kortslutningsström, annat än med en simulering i installationstestaren. Begreppet ställer också krav på kunskaper om matande nät, förimpedans och slingimpedans. 

– Det kan vara svårt att förstå, men det är viktigt för att undvika ljusbågsolyckor. I min utrustning kan elever kortsluta och hinna mäta både kortslutningsström och beröringsspänning. Det är möjligt eftersom vi har tagit ner huvudspänningen till 40 V och får då cirka 10 gånger längre utlösningstid, säger Sven Spiegelberg. 

5. Mätövningar kan hjälpa att förstå reaktiva laster

När summan av delspäningarna i en krets plötsligt kan vara större än den pålagda spänningen omkullkastas det eleven lärt sig om Kirschhoffs lag tidigare under utbildningen. Därför ställer reaktiva laster stora krav på läraren. Det handlar om att tiden kommer in som en ny parameter och förklarar varför spänningarna inte uppträder samtidigt. 

– Ett problem är att matematikundervisningen ofta sköts av mattelärare utan elkompetens. Men när man kommer till reaktiva laster ökar kraven på matematikkunskap. Här har skolorna en bra möjlighet att integrera matematikundervisning i elläran, säger Hans Kilander.

Sven Spiegelberg anser att matten inte behöver bli ett stort hinder som den kan bli. De flesta elever klarar matten, men för de som har problem är det bra om skolan lägger mindre tyngdpunkt vid matten och mer på mätövningar. 

– Jag försöker skapa vägar även för dem med dyskalkyli, de som kämpat med matten hela grundskolan, säger han. 

Det går att lära sig reaktiva laster även med svaga mattekunskaper. 

– Vi tar fram linjal, papper och penna och mäter upp aktiv, reaktiv och skenbar effekt. Sedan ritar vi trianglarna och mäter fasförskjutningen med gradskiva. De här mätövningarna är ovärderliga och kan skapa en praktiskt användbar förståelse för reaktiva laster och faskompensering och hur de belastar nätet, säger Sven Spiegelberg.