Методическая разработка урока по электротехнике "Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда".

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

 УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ  ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

Жмакина Елена Адольфовна, преподаватель

Тема учебного занятия: «Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда».

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Представленная методическая разработка учебного занятия для студентов специальности 08.02.09  Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий предполагает продолжение работы по построению оптимальной модели обучения, которую отличает разумное сочетание педагогического управления с собственной инициативой, самостоятельностью и активностью студента. Данная модель играет важную роль в подготовке квалифицированных специалистов в области строительства, в формировании их профессиональных, личностных и социальных компетенций.

Методическая цель: Методика использования интерактивных технологий как фактор формирования профессиональных компетенций будущих специалистов. 

Тип занятия: Урок применения знаний  и умений.

Вид занятия: Лабораторная работа.

Технологии обучения: работа в группах и в парах

Формы организации учебной деятельности: работа в группах и в парах.

Методы и приемы обучения: выполнение лабораторной работы, тестирование.

Цели занятия:

1.     Образовательные:

·        Закрепление теоретических сведений о трехфазных системах

·        Формирование навыков исследовательской работы;

·        Подтверждение теоретических сведений о трехфазной системе, соединении потребителей по схеме звезда.

2.     Воспитательные:

·        Воспитание  чувства товарищества, взаимовыручки, навыков общения в коллективе;

·        Воспитание уверенности в собственных силах;

·     Воспитание интереса к избранной профессии.

3.     Развивающие:

·        Развитие навыков групповой самоорганизации и сотрудничества;

·        Развитие творческой активности;

·        Развитие логического мышления (на основе усвоения студентами причинно-следственных связей, сравнительного анализа), способностей четко формулировать свои мысли.

·        Развитие коммуникативных навыков.

Результаты обучения:

уметь:

·        выполнять расчеты электрических цепей;

·        пользоваться приборами и снимать их показания;

·        выполнять измерения параметров цепей постоянного и переменного тока.

знать:

·        основы теории электрических и магнитных полей;

·        методы расчета цепей постоянного и переменного тока;

·        методы измерения электрических, неэлектрических и магнитных величин;

·        схемы включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии, частоты, сопротивления изоляции, мощности.

Междисциплинарные связи:

·         Электрические измерения;

·         Инженерная графика.

Обеспечение занятия:

Технические средства обучения:

·        Компьютер;

·        Мультимедийный проектор;

·        Экран;

·        Лабораторный стенд « ЭЦ и ОЭ»;

Дидактический материал:

·        Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы №7 «Исследование  трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда».

·        Бланк выполнения лабораторной работы №7 «Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда».

Литература

Основная

1.     Фуфаева Л. И. Электротехника. - М.:Академия, 2013. – 382с.

2.     Методические указания по выполнению лабораторных работ.  Учебная лабораторная установка «Электрические цепи и основы электроники»: НПП «Учебная техника - Профи», 2013. -74 с.

Дополнительная

3.   И.О. Мартынова  «Электротехника» Учебник. Кнорус. Москва. 2015 г

     [Электронный ресурс]. www. http//eleczon. Ru.

Ход занятия

I   ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП

I.1  Приветствие.

I.2  Проверка готовности группы к занятию.

II   АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ И МОТИВАЦИЯ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Преподаватель: (Слайд 1) На прошлом уроке мы закончили теоретическую часть темы: «Трехфазные цепи переменного тока» раздела «Электрические цепи переменного тока», а теперь переходим к реализации его практической части. В стандартах нового поколения особое внимание уделяется формированию общих и профессиональных компетенций. Т.к. вы обучаетесь по специальности «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий», то это обязывает вас быть компетентными в области электротехники, чтобы обеспечить надежную бесперебойную работу электрооборудования. Предположите, какова тема нашего сегодняшнего урока?( Исследование  трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда)

 Преподаватель: (Слайд 2) Итак, тема сегодняшнего урока обозначена. На предыдущих уроках мы изучали подобные темы и логика проектирования учебных задач вам должна быть знакома. Попробуйте сформулировать цели и задачи, которые мы с вами должны решить на данном занятии. Т.е. как вы думаете, что нам сегодня предстоит освоить, изучить, определить, доказать?

Преподаватель: (Слайд 3) Итак, цель урока:

1.     Ознакомится с трехфазными системами, измерением фазных и линейных токов и напряжений;

2.     Проверить основные соотношения между токами и напряжениями симметричного и несимметричного потребителей;

3.     Выяснить роль нейтрального провода в четырехпроводной трехфазной системе;

4.     Научиться строить векторные диаграммы напряжений и токов.

Преподаватель: (Слайд 4) Задачи урока :

1.     Собрать электрические схемы опытов;

2.     Заполнить таблицы с результатами опытов и измерений;

3.     Построить векторные диаграммы для всех проведенных опытов;

4.     Сделать вывод о роли нейтрального провода в трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме звезда.

Преподаватель: Итак, мы с вами работаем в условиях научно – исследовательской лаборатории. Созданы три творческие группы.  

  Преподаватель: А теперь внимание, конкретизирую -  правила работы сегодня на уроке:

а) информационный обзор.

б) выполнение лабораторной работы

в) обработка полученных данных.

(Слайд 5) А сейчас давайте повторим требования техники безопасности. Назовите, пожайлуста правило, которое вы определили как наиболее значимое? Отвечают. Я согласна с вами, но должна обратить ваше внимание на то, чтобы вы на мои провакационные вопросы отвечали правильно. Нет у нас менее или более важных требований. Соблюдение всех правил является обязательным условием

Переходим к первому этапу исследований. –«Информационному обзору».  Вы получили задание : выполнить проектную работу. Каждая исследовательская творческая группа представит презентацию своего проекта, выполненного с учетом выданных рекомендаций. Если у кого возникнут вопросы , можете задать их выступающим. Послушаем презентацию первой группы – «Трехфазные системы», второй – «Соединение фаз генератора и приемника звездой», третьей – «Симметричная и несимметричная нагрузка потребителей».

5.     Мне бы хотелось убедиться, что вы готовы к выполнению лабораторной работы № 7. Итак приступаем к тестированию 1 – я группа : 2 и 3 решают задачи, которые у вас имеются на столе в раздаточном материале.

Допуск к лабораторной работе №7:

1.     Какое соединение называется звездой?

1)    концы фаз соединяются в одну общую точку N;

2)    коней первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей фазы и конец третьей фазы с началом первой.

2.     Каково соотношение между фазными и линейным токами 3-х фазного источника питания при соединении его обмоток по схеме звезда?

1)   U_Ф =;

2)    U_Л = U_Ф ;

3)    U_Л ˂ U_Ф ;

4)    U_Л ˃ U_Ф ;

3.     Каково соотношение между фазными и линейным напряжениями 3-х фазного источника питания при соединении его обмоток по схеме звезда?

1)   I_Ф =;

2)    I_Л = I_Ф ;

3)    I_Л ˂ I_Ф ;

4)    I_Л ˃ I_Ф ;

4.     Чему равен ток в нулевом проводе в симметричной трехфазной цепи при соединении нагрузки в звезду?

1)    номинальному току одной фазы;

2)    сумме номинальных токов 2х фаз;

3)    нулю;

4)    сумме номинальных токов 3х фаз;

5.     Почему обрыв нейтрального провода четырехпроходной системы является аварийным режимом?

1)      на всех фазах энергии напряжение падает

2)      на всех фазах энергии напряжение возрастает

3)      возникает короткое замыкание;

4)      на одних фазах энергии напряжение падает, на других фазах энергии напряжение увеличивается

6.     Линейный ток равен 2,2 А .Рассчитать фазный ток, если симметричная нагрузка соединена звездой.

1)    2,2 А

2)    1,27А

3)    3,8 А

4)    2,5 А

7.     Угол  сдвига между тремя синусоидальными ЭДС, образующими трехфазную симметричную систему составляет:

1)      150 градусов

2)      120 градусов

3)      240 градусов

4)      90 градусов

8.     Может ли ток в нулевом проводе четырехпроводной цепи, соединенной звездой быть равным нулю?

1)    может

2)    не может

3)    всегда равен нулю

4)    никогда  не равен нулю

9.     Нагрузка соединена по схеме четырехпроводной цепи. Будут ли меняться фазные напряжения на нагрузке при обрыве нулевого провода при симметричной нагрузки?    

1)    да

2)    нет

10. Нагрузка соединена по схеме четырехпроводной цепи. Будут ли меняться фазные напряжения на нагрузке при обрыве нулевого провода  при несимметричной нагрузки?

1)    да

2)    нет

Преподаватель: А теперь главный этап нашей работы – экспериментальное исследование - лабораторная работа №7

Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда»

1.     Цель работы:

Ознакомиться с трехфазными системами, измерением фазных и линейных токов и напряжений. Проверить основные соотношения между токами и напряжениями симметричного и несимметричного трехфазного потребителя. Выяснить роль нейтрального провода в четырехпроводной трехфазной системе. Научиться строить векторные диаграммы напряжений и токов.

Перечень минимодулей

Наименование минимодуля	Количество
Резистор 2 Вт 100 Ом	1
Резистор 2 Вт 120 Ом	1
Резистор 2 Вт 150 Ом	3
Тумблер	2

2.      Порядок выполнения работы:

2.1.          Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания, модуль мультиметров, набор минимодулей).

2.2.          Включить модуль питания стенда (выключатель QF). Установить на одном из мультиметров режим измерения переменного напряжения. Включить источник постоянного и трехфазного напряжений и измерить линейные и фазные напряжения трехфазного источника на холостом ходу. Результаты измерений занести в табл. 1. Выключить источники трехфазного и постоянного напряжений.

Таблица 1

Измерено на клеммах источника питания						Вычислено
Линейные напряжения			Фазные напряжения
UАВ , В	UВС , В	UСА , В	UА , В	UВ , В	UС , В	UЛ , В	UФ , В	UЛ /UФ

2.3.          Собрать симметричную трехфазную электрическую цепь. Замкнуть тумблеры SA1 и SA2. Предъявить схему для проверки преподавателю.

2.4.          Включить источник постоянного и трехфазного напряжения. Измерить токи, фазные и линейные напряжения при включенном нейтральном проводе (тумблер SA2 замкнут). Результаты занести в табл. 2. Проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями потребителей.

2.5.          Разомкнуть тумблер SA2. Повторить те же измерения при отключенном нейтральном проводе. Результаты занести в табл. 2. Выключить источник трехфазного и постоянного напряжений.

2.6.           Исследовать влияние обрыва линейного провода на режим работы цепи при наличии нейтрального провода. Для этого разомкнуть тумблер SA1 и замкнуть тумблер SA2.  Включить источники постоянного и трехфазного напряжений. Измерить токи и напряжения. Результаты занести в табл. 2. Выключить источники постоянного и трехфазного напряжений.

Рис. 1

2.7.          Исследовать несимметричную трехфазную цепь. Для этого собрать схему по рис. 2. Предъявить схему для проверки  преподавателю. Измерить токи, линейные и фазные напряжения в каждой фазе потребителя при наличии нейтрального провода, Результаты записать в табл. 2.

2.8.          Разомкнуть цепь нейтрального провода с помощью тумблера SA2 и вновь измерить токи и напряжения. Результаты записать в табл.2.

Рис. 2

2.9.          По результатам измерений вычислить:

- среднее значение линейных напряжении U_л источника питания;

- среднее значение фазных напряжений U_Ф источника питания;

- отношение U_л /U_Ф;

- среднее значение тока при симметричной нагрузке,

2.10. Для всех проведенных опытов методом засечек построить в масштабе векторные диаграммы.

2.11. Сравнить влияние нейтрального провода на работу трехфазной системы при симметричной и несимметричной нагрузке.

Таблица № 2

Режим нагрузки	Токи, мА				Напряжения, В
	IA	IB	IC	I0	Фазные			Линейные
					UАП	UВП	UСП	UАВ	UВС	UСА	UnN
Нейтральный провод включен, нагрузка симметричная
Нейтральный провод выключен, нагрузка симметричная
Нейтральный провод включен, обрыв линейного провода
Нейтральный провод включен, нагрузка несимметричная
Нейтральный провод выключен, нагрузка несимметричная

IV  ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ. РЕФЛЕКСИВНАЯ ОЦЕНКА ЗАНЯТИЯ.

IV.1 Анализ результатов измерения параметров  и тестирования.

IV.2  Анализ проведения лабораторной работы.(Слайд 6)

Преподаватель: ( Слайд 7) Объявление результатов занятия и подведение итогов:

1. Мне было интересно –

2. Я научился на сегодняшнем занятии -

3. Я узнал информацию о –

4. Полученные сегодня знания мне помогут -

Студенты делятся впечатлениями о занятии. Записывают вывод выполнения лабораторной работы.

V  Инструктирование о выполнении домашнего задания

V.1 Подготовиться к лабораторной работе №8 «Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме треугольник»

·        прочитать методические указания;

·        устно ответить на контрольные вопросы;

·        заготовить бланк выполнения лабораторной работы №8 «Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме треугольник».

V.2 Подготовить доклады с презентациями на тему:

·          Соединение фаз генератора и приемника треугольником  

·           Симметричная и несимметричная система нагрузка приемника.

Преподаватель: Спасибо, занятие окончено.