Урок по дисциплине ПМ.01 Электрические машины тема "Трансформатор"

ГБПОУ «Катав-Ивановский индустриальный техникум»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

(II курс)

УРОК  ПО ТЕМЕ «ТРАНСФОРМАТОРЫ»

Преподаватель высшей категории

Хохлова Т.Б.

Катав-Ивановск

2018

Развёрнутый план открытого урока по дисциплине «Электрические машины»

Преподаватель: Хохлова Т.Б.

Группа: специальности 08.02.09 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий».

Цель  урока:

Ввести понятия генератор,  трансформатор. Рассмотреть принцип действия технических устройств, их достоинства и практическое применение.

Развивать навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы.

Формировать интерес к познанию окружающего мира, законов природы и их применению.

Ход  урока :

                                          I.                        Организация начала занятий.

                                       II.                        Подготовка к основному этапу  урока 

Эпиграф к  уроку :

Как наша прожила б планета

Как люди жили бы на ней

Без теплоты, магнита, света

И  электрических  лучей!

Что было бы? Пришла бы снова

Хаоса мрачная пора.

Лучам приветственное слово,

А солнцу – громкое ура!!!

(А.Мицкевич)

Учитель: Прослушайте внимательно слова поэта А. Мицкевича и, подумав, скажите, какой физический смысл заключен в этих строках? О чем будет идти речь на уроке?

                                   III.                        Изучение нового материала.

Историческая справка. Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д.

Прекрасный миф о Прометее, даровавшем людям огонь, появился в Древней Греции значительно позже того, как во многих частях света были освоены методы довольно изощренного обращения с огнем, его получением и тушением, сохранением огня и рациональным использованием топлива.

На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Трудно представить существование современной цивилизации без электроэнергии. Если в нашей квартире отключается свет хотя бы на несколько минут, то мы уже испытываем многочисленные неудобства. А что произойдет при отключении электроэнергии на несколько часов!

Электрический ток – основной источник электроэнергии. Вот почему так важно представлять физические основы получения, передачи и использования переменного электрического тока.

Электрическая энергия имеет ряд преимуществ перед другими видами энергии.

1.                 Электроэнергию можно передавать на большие расстояния.

2.                 Электроэнергию можно получить из любого вида энергии.

3.                 Электроэнергию легко перевести в другие виды энергии

4.                 Объединение электростанций в единую энергетическую систему позволяет с наибольшим экономическим эффектом использовать имеющие электроэнергоресурсы на огромной территории

Единственный недостаток: электроэнергию нельзя накапливать

 Электрический  ток вырабатывается в генераторах – устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в  электрическую .

К генераторам относятся: гальванические элементы, электростатические  машины , термобатареи, солнечные батареи и т.п. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В них механическая энергия превращается в электрическую . Их действие основано на явлении электромагнитной индукции.

Рассмотрим принцип действия генератора переменного тока (работа с учебником)

 Электрический  ток не получил бы такого широкого применения, если бы его нельзя было преобразовать почти без потерь.

Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз без потерь, осуществляется с помощью  трансформаторов . Впервые  трансформаторы  были использованы в 1878 г. Русским ученым П.Н. Яблочковым.

Принцип действия  трансформаторов , применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший  трансформатор  состоит из стального сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная.

К потребителю

К источнику переменного тока

Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, поэтому в ней возникает ток, создающий в сердечнике трансформатора  переменный магнитный поток Φ1, который практически без рассеяния циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику и, следовательно, пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток. В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме  трансформатор потребляет небольшую мощность.

Ситуация резко изменяется, когда в цепь вторичной обмотки включается сопротивление нагрузки Rн (нагруженный  трансформатор ), и в ней возникает переменный ток. Теперь полный магнитный поток  в сердечнике создается обоими токами. Но согласно правилу Ленцамагнитный поток, создаваемый индуцированным во вторичной обмотке током, направлен навстречу потоку, создаваемому током в первичной обмотке: Φ = Φ1 – Φ2.

 Трансформаторы  характеризуются коэффициентом трансформации

U1U2 = n1n2 = K

где U1, U2 – действующие значения напряжений в первичной и вторичной обмотке  трансформатора ;

n1, n2 – число витков в обмотках (соответственно)

При K > 1  трансформатор  называется повышающим, при K < 1 – понижающим.

IV. Закрепление нового материала

1) Решение задачи

 Трансформатор , содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220 В до 660 В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков содержится во вторичной обмотке?

В современной технике нашли широкое применение  трансформаторы  различных конструкций. В радиотехнических устройствах используются небольшие, маломощные  трансформаторы , имеющие обычно несколько обмоток (понижающих или повышающих напряжение источника переменного тока). В электротехнике часто применяются так называемые трехфазные  трансформаторы , предназначенные для одновременного повышения или понижения трех напряжений. Мощные трехфазные  трансформаторы  используются в линиях передач электроэнергии на большие расстояния.

2) Опрос

1.                 Перечислите преимущества и недостатки  электрической  энергии перед другими видами энергии.

2.                 Что такое генератор? Приведите примеры генераторов  электрического  тока.

3.                 На чем основано действие генератора?

4.                 Для чего предназначен  трансформатор ? Из чего он состоит?

5.                 Какой величиной характеризуется  трансформатор ?

VI. Подведение итогов  урока 

Оценки за урок.

VII Домашнее задание:

1) Выучить конспект,

2) Решить задачи

№1 Понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации 5 включен в сеть с напряжение 220 B. Определить КПД трансформатора, если потерь энергии в первичной обмотке не происходит, а напряжение на вторичной обмотке 42 B.

№2 Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах 11 B передавать во внешнюю цепь мощность 22 Вт? Сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом. Напряжение в сети 380 B.