Урок по тему "Трансформатор"

«Бейнеу политехникалық колледжі» МКҚК

«Жас маман – 2016» колледжішілік сайыс

АШЫҚ САБАҚ

Тақырыбы:

               Мұғалімі: Хайтбаева Айнұр Яхияқызы

Бейнеу 2016 жыл

  «Бекітемін»                                                                                     «Келісемін»

Директордың оқу ісі                                                           Директордың ғылыми және

жөніндегі орынбасары                                                       оқу-әдістемелік жұмыстары

________Қ. Орынбаев                                                        жөніндегі орынбасары

«__» _________ 2016 ж                                                       ___________М.Балжігітова       

                                                                                               «__»__________ 2016ж

Пәні: Физика

Өткізілетін  тобы: 1108000 «Темір жол жылжымалы құрамдарын пайдалану және техникалық қызмет көрсету»  мамандығының   1108183 « Техник – электромеханик» 1 курс

Өткізілетін мерзімі: 20.04.2016 жыл

Сабақтың тақырыбы:    Трансформатор.

Сабақтың мақсаты: а)Білімділік мақсаты: Студенттерге трансформатор ұғымын,

                                         трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы,     

                                         трансформация  коэффициенті, катушканың құрылысы

                                         туралы түсінік беру.

                                      ә)Дамытушылық мақсаты: Студенттердің трансформатор

                                          туралы түсініктерін қалыптастыру арқылы логикалық ойлау

                                          қабілеттерін және есеп шығару икем дағдыларын арттыру.

                                          Есте сақтау қабілетін, қабылдауын, зейінін тұрақтандыру.

                                      б)Тәрбиелік мақсаты:  Қарым – қатынас арқылы сөйлеу

                                          мәдениетін  қалыптастыруға, өз ойын толық жеткізе алуға

                                          тәрбиелеу.           

Сабақтың типі: жаңа материалды меңгерту.

Сабақтың түрі: жаңа сабақ.

Сабақтың әдісі: ауызша түсіндіру, есеп шығару,

Сабақтың пәнаралық байланысы: электортехника, материалтану, электроникада, автоматтандыру, телемеханика.

Сабақтың көрнекілігі: «Трансформатор» тақырыбындағы презентация, плакаттар, суреттер, постерлер.

Оқытуда қолданылатын әдіс-тәсілдер: Топтық жұмыс, сыни тұрғыдан ойлау.

Оқып-үйренудің нәтижесі: Топпен жұмыс жасай  білу, берілген есепке формуланың  қажеттісін қолдана білу, өз ойын еркін айта білу, ойлау қабілеті артады, ойларын дәлелдеуге,  қойылған сұрақ бойынша өз бетінше іздене алады.

Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі. 1 минут

          Сәлеметсіздер,  ме ?

•       Көңіл- күйлеріңіз  қалай?

•       Топтасып, жұптасып, жеке жұмыс істеуге дайынсыздар ма ?

•       Сабақ бастауға дайынсыздар ма?

•       Үйренуге дайынсыздар ма?

деген сұрақтарды қойғанымда студенттердің көңіл- күйлері көтеріліп, сабақты белсенді түрде бастауға мүмкіндіктер  береді. Студенттерді 3 топқа бөлу:

1.     «Трансформатор» тобы

2.     «Жүктемесіз трансформатор» тобы

3.     «Жүктемелі трансформатор» тобы

Сабақты мақсатымен таныстыру. Сабақтың тақырыбымен, мақсатымен, барысымен және жоспарымен таныстыру. 1 минут

Бағалау критерилерімен танысу. Студенттерді бағалау критерилерімен таныстыру. Бағалау критерилерімен танысқаннан кейін бағалау парақтары таратылады. 1 минут

ІІ.Жаңа материалды меңгертуге дайындық. 5 минут

-         Студенттер, біз физиканың қандай тарауын қарастырып жатырмыз? (Айнымалы ток. Электр энергиясын өндіру, жеткізу және тұтыну)

-         Олай болса, алдыңғы өтілген материалдарды еске түсіру үшін «Кімкөп біледі?» ойынын ойнайық.

«Кім көп біледі?» ойынының сұрақтары:

1.     Айнымалы ток дегеніміз не? (Тізбекте орныққан еріксіз электромагниттік тербелістерді айнымалы ток деп атайды.)

2.     Төменгі кернеуге қанша вольтқа дейінгілер жатады? (1000 В.төмен)

3.     Жоғарғы кернеуге қанша вольтқа дейінгілер жатады? (1000 В. жоғары)

4.     Электр тогын қайдан аламыз? (Ағын судан, желден, ЖЭС, АЭС)

5.     Электр энергиясын механикалық энергияға ненің көмегімен айналдырады? (Электр қозғалтқыштардың көмегімен)

6.     Ток генераторы дегеніміз не?  (Ток генераторы деп энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыны айтады).

ІІІ. Жаңа тақырыптың мазмұны мен жүйесі. 10 минут

Жоспары:

1.     Трансформатор

2.     Жүктемесіз трансформатор

3.     Жүктемелі трансформатор

1.Трансформатор

Айналатын бөлшектері болмауына байланысты қарамастан трансформаторлар электр машиналары катарына жатады. Олар электр индукциялық заң негізінде бір шамадағы кернеулі электр энергиясын, екінші шамадағы кернеулі электр энергиясына айналады.

Трансформаторлардың қызметі. Трансформатор кернеудің шамасын өзгеретін параметрлердің өзара электрлік байланысынсыз өзгертуге арналған электр құрылғы. Трансформаторлар электр техникасында, электроникада, автоматтандыруда, телемеханикада, байланыс құрылғыларында, теледидарда, ЭЕМ мен техниканың басқа салаларында кең қолданыс тапты. Электр энергетикасында күш трансформаторлары елеулі орын алады. Олардың көмегінсіз электр энергиясын беру, тарату мен қолдану мүмкін емес. Электр энергиясын шығаратын көздердің кернеуі 20-30 мың Вольттан аспайды.

Трансформатор (лат. transformo – түрлендіремін) – кернеулі айнымалы токты жиілігін өзгертпей басқа кернеулі айнымалы токқа түрлендіретін статикалық электрмагниттік құрылғы. Трансформатордың жұмыс істеу принципі электро-магниттік индукция құбылысына және параметрлік эффектіге негізделген. Негізгі элементтері магнитөткізгіш және онда орналасқан бірінші реттік орамалар (БРО) мен бір немесе бірнеше екінші реттік орамалардан (ЕРО) тұрады. Трансформатордың барлық орамалары бір-бірімен индуктивті түрде, ортақ магнит өрісімен байланысқан. Бірқатар трансформаторларда екінші реттік орама қызметін бірінші реттік ораманың бір бөлігі атқарады, мұндай трансформаторларды автотрансформаторлар деп атайды. Бірінші реттік орамаларның шықпаларын (трансформатордың кірісі) айнымалы кернеу көзіне, ал екінші реттік орамаларның шықпаларын жүктемеге қосады. Бірінші реттік орамалардағы айнымалы ток магнитөткізгіште айнымалы магнит ағынын, ал екінші реттік орамалардағы өзара индукция электр қозғаушы күш (ЭҚК) тудырады. Бірінші және екінші реттік орамалардағы кернеулердің қатынасы олардағы орамдар санының қатынасына тең болады. Түрлендіретін ток түріне қарай 1 фазалы және 3 фазалы трансформаторлар болады. Атқаратын қызметіне қарай олар күштік немесе қоректендіру трансформаторлары (электр энергиясын таратуға арналған), жоғары кернеулі сынақ трансформаторлары, ток немесе кернеу импульстерін түрлендіру үшін қолданылатын импульстік трансформаторлар, үлкен токтар мен кернеулерді өлшеуге арналған өлшеуіштік трансформаторлары, жоғары жиілікті кернеулерді түрлендіруге арналған радиожиілікті трансформаторлар және радиоэлектрондық құрылғылардың қоректендіруші блоктарында қолданылатын радиотрансформаторларға, т.б. бөлінеді.

Импульстік трансформаторлар мен қоректендіру трансформаторлары бірнеше Гц-тен 2 МГц-ке дейінгі жиілікте, радиожиілікті Трансформаторлар 500 МГц-ке дейінгі жиілікте жұмыс істейді.

Трансформаторлардың магнитөткізгіштігі магниттік өтімділігі жоғары материалдардан (мысалы, электртех. болат таспаларынан, магнитодиэлектриктер мен фериттерден) жасалады. Электрмен жабдықтау жүйелерінде, негізінен майлы Трансформаторлар қолданылады. Күштік Трансформаторлар Қазақстанда Кентау трансформатор зауытында шығарылған. Қазіргі кезде электр-механикалық жабдықтар осы зауыттың негізінде құрылған.

                                 

Трансформатор — айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр приборы. Үй жағдайында, трансформаторды пайдаланып, электр приборын кернеуі 127 В желілен кернеуі 220 В желіге және керісінше қосуға болады. Егер трансформатор жоғары кернеулі желіге ауыстырылып қосылса, онда оны кернеуі 220 Вжеліге қосуға болмайды. Өйткені одан алынатын жоғары кернеу (380 В-тан астам) транформаторлық және ол арқылы қосылған электр приборларының бұзылуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Трансформатор таңдаған кезде оның қуаты электр приборларын бір мезгілде қоректендіруге арналған құрал-жабдықтардың жалпы қуатынан кем болмауын есте сақтаған жөн.

Әр түрлі құралдар мен қондырғылар тұтынатын кернеу өте кең диапазонда өзгереді. Тіпті бір электр қондырғысы әр түрлі кернеу пайдалануы мүмкін. Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысының негізінде жұмыс істейді. Бұл құралды орыс ғалымы П . Н . Яблочков (1878 ж.) ойлап тапқан, кейін оны (1882 ж.) И . Ф . Усагин жетілдірді.

                    

Қазіргі трансформаторлар, Фуко тогын 24-сурет азайту үшін оқшауланған пластиналардан құралған тұйық өзекшеден түрады. Өзекше пластиналары трансформаторлық болаттан жасалады, ол өте аз шығынмен оңай қайта магниттеледі. Өзекшеге екі катушка кигізіледі (2.24-сурет). Бір катушка айнымалы ток тізбегіне қосылады, оны біріний реттік орама (катушка) дейді. Екінші катушкаға тұтынушы, яғни электр қондырғыларын қосады. Оны екінші реттік орама (катушка) деп атайды. Катушкалардың активті кедергілері аз. Генератор бірінші реттік катушкаға  айнымалы кернеу береді. Оның бойынан жүретін айнымалы ток трансформатордың өзекшесінде айнымалы магнит ағынын тудырады. Олай болса, бірінші реттік катушканың әр орамында өздік индукция ЭҚК-і, ал екінші реттік катушканың әр орамында дол сондай индукциялық ЭҚК-і пайда болады.
Егер бірінші реттік катушканың орам саны , ал екінші реттік катушкада  болса, , , мұндағы  — бір орамдағы индукциялық ЭҚК. Осы екі өрнектен

(2.21) шығады. Активті кедергі аз болғандықтан, бірінші реттік катушка үшін  аламыз.

Төлқұжат-дегеніміз трансформатордың қалыпты жұмысына сай келетін барлық негізгі өлшемдері жазылған метал қаңылтыр. Мұнда толық қуат S, кВА; бірінші және екінші орамалардың желілек кернеуі, бірінші және екінші орамаларды жалғаудың электрлік сұлбалары; жалғастыру топтары; фазалар саны; тоқтың жиілігі; қысқа тұйықтау кернеуі; жұмыс тәртібі; суыту тәсілі және трансформаторды жинау  кездерінде қажет болатын кейбір қосымша мағлұматтар жазылады.

 

2. Жүктемесіз трансформатор

Екінші реттік катушкаға жүктеме қосылмасын (2.25, а-сурет), яғни трансформатор зая жүрісте болсын. Онда екінші реттік орамада ток жүрмейді, сондықтан жуықтап алғанда оның қысқыштарындағы кернеу . Жүктеме жоқ кезде екінші реттік тізбекте энергия шығыны жоқ. Ал бірінші реттік тізбекте жалғаушы сымдар мен өзекшенің джоульдік жылу бөліну есебінен қызуына және өзекшенің қайта магниттелуіне кететін өте аз энергия шығыны бар, мұны ескермесе де болады. Сонымен, трансформатордың зая жүрісі үшін (2.21)-ді ескере отырып,

аламыз, мұндағы — трансформация коэффициенті, яғни екінші және бірінші реттік катушкалардың орам сандарының қатынасына тең шама. Трансформатордың зая жүрісінде . Егер болса, трансформатор төмендеткіш, ал болса, , бұл трансформатор жоғарылатқыш деп аталады. Жоғарылатқыш трансформатордың бірінші реттік катушкасының орам саны екінші реттік катушканың орам санынан аз, ал төмендеткіш трансформаторда керісінше.

3.Жүктемелі трансформатор

Екінші реттік тізбекке қандай да бір жүктеме қосайық (2.25, ә-сурет). Онда бұл тізбекте жиілігі бірінші реттік тізбектегі ток жиілігіне тең айнымалы ток туады. Сондықтан екінші катушкада өздік индукция ЭҚК-і пайда болады, оның үштарындағы кернеу аздап төмендейді. Ленц ережесі бойынша өздік индукция ЭҚК-і магнит ағынын азайтады. Бұл магнит ағыны екі катушканы бірдей тесіп өтетін болғандықтан, оның азаюы бірінші реттік катушкадағы өздік индукция ЭҚК-і -дің кемуіне әкеп соғады. Ал, онда бірінші тізбекте кернеудің мәні тұрақты болса да ток күші артады. Өз ретінде бірінші реттік тізбектегі ток күшінің өсуі магнит ағынының артуын тудырады, онда екінші реттік тізбектегі индукциялың ЭҚК-і мен ток күші артады. Бұдан әрі осы сипатталған процестер берілген жүктеме үшін белгілі бір магнит ағыны, екінші реттік тізбектегі индукциялық ЭҚК-і жәнө бірінші реттік тізбектегі ток күші түракталғанша жүре береді. Енді трансформатор генератордан өзінің зая жүрісіне қарағанда екінші реттік тізбек тұтынатын қуатқа тең қуатты көбірек алады. Егер аздаған энергия шығынын ескермесек, энергияның сакталу заңы бойынша, генератордың энергиясы бірінші реттік тізбектен екінші реттік тізбекке магнит өрісі арқылы беріледі. Сондықтан шығынды ескермей, былай жазуға болады: , бұдан  Кернеуді неше ece арттырса, ток күші сонша есе кемиді. Қазіргі трансформаторлардың пайдалы әрекет коэффициенті өте жоғары, ол 99%-ға дейін жетеді, яғни шығын бар болғаны 1—2%.

IV. Жаңа материалды бекіту.

1.     Топтық жұмыс. Постер қорғау. 15 минут  (әр команда тақтаға шығып қорғайды)

2.     «Есептер эстафетасы»  6 минут (әр топқа есеп беріледі және шығарған есептерін алмастыру арқылы тексереді).

№ 976(Р)

Трансформатор кернеуді 220 – дан 660 В-қа дейін арттырады, оның бірінші реттік орамасы 840 орамнан тұрады. Трансформация коэффициенті қандай? Екінші реттік орамада қанша орам бар? Қай орамдағы өткізгіштің қимасы артық?

 № 979(Р)

Трансформатор төмендеуі 120 В болғанда 20 А ток береді. Алғашқы кернеуі 22000 В-қа тең. Онда бірінші жүктеменің ПӘК 90 % болса, трансформатордың бастапқы ток күші мен кіріс-шығыс қуаты неге тең?

№ 2.10.3

Трансформатордың бірінші орамасындағы ток күш  =10 А, ал оның ұштарындағы кернеу =110 В. Екінші орамасының ұштарындағы кернеу =1000 В болса, ток күші қандай?    

                        Шешуі:         

=10 А                             ==1,1 A

=1000 В       =

=110 В

 

 -?

3. Кім жылдам? 3 минут (формула құрастыру, сол формуладан өзінің тақырыбына байланысты схема шығару)

V. Бағалау. 1 минут

Бағалау парағы

№	Аты-жөні	Үй тапсырмасы «Кім көп біледі?» ойыны 3 балл	Постер қорғау 3 балл	«Есептер эстафетасы» 2,5 балл	«Кім жылдам?» 1,5 балл	Қорытынды
1
2
3
4
5
6
7
8
9

VI. Сабақты қорытындылау. Рефлекция 1 минут

VIІ. Үйге тапсырма беру. 1 минут

1.     § 2.10. Трансформатор тақырыбын оқып келу.

2.     П.Н.Яблочков пен И.Ф.Усагин туралы реферат жазу.

3.     Тақырыптың бақылау сұрақтарына жауап беру.

 Пайдаланылған әдебиеттер:

1.     Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев  ФИЗИКА 11 сынып

               Жаратылыстану – математика бағыты Алматы «Мектеп»  2007 жыл

2.     Б.А.Кронгарт, В.И.Кем ФИЗИКА Әдістемелік нұсқау 11 сынып Алматы «Мектеп»  2007 жыл

3.     С.Тұяқбаев, Ш.Тынтаева, Ж.Бақынов   ФИЗИКА 11 сынып Есептер жинағы Алматы «Мектеп»  2007 жыл

4.     Б.А.Кронгарт, В.И.Кем ФИЗИКА  11 сынып Дидактикалық материалдар Алматы «Мектеп»  2007 жыл

5.     А.П.Рымкевич Физика есептерінің жинағы Алматы, “Рауан”, 1995 жыл