Методическая разработка урока Устройство и принцип работы сварочного трансформатора

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
начального профессионального образования
Профессиональное училище № 9
Методическая разработка
открытого урока по теме:
«Устройство и принцип работы сварочного трансформатора»
Разработчик: Смирнова Т.Л.
Черемхово, 2014
Введение.
В методической разработке представлен вариант проведения урока по ПМ 02 «Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях» МДК 02.01 «Оборудование, техника и технология электросварки».
В процессе проведения урока преподаватель использует активные формы и методы обучения, такие как дискуссия между двумя группами обучающихся для поиска истины, самоанализ деятельности обучающихся, выполнение исследовательской лабораторной работы.
На протяжении всего урока активно используются возможности мультимедиа и IT-технологий для привлечения и активизации внимания обучающихся.
Урок направлен на формирование общепрофессиональных компетенций, таких как, ОК 1 «Понимание сущности и социальной значимости своей будущей профессии, проявление устойчивого интереса»; ОК 2 «Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем»; ОК 3 «Анализ рабочей ситуации, осуществление текущего и итогового контроля, оценки и коррекции собственной деятельности, несение ответственности за результаты своей работы»; ОК 4 «Осуществление поиска информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач»; ОК 5. «Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности»; ОК 6. «Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами».
ПЛАН УРОКА:
ПМ 02: Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях.
МДК 02.01: Оборудование, техника и технология электросварки.
Тема урока: Устройство и принцип работы сварочного трансформатора.
Цели урока:
Обучающая:
Усвоение новых знаний и проверка ранее изученного материала.
Развивающие:
Способствовать развитию познавательной активности, расширению технического кругозора.
Способствовать развитию коммуникативных навыков.
Способствовать развитию навыков самоконтроля.
Способствовать развитию навыков работы на компьютере.
Воспитывающая:
Воспитание уважительного отношения к профессии.
Тип урока: комбинированный.
Методы: дискуссия между двумя группами обучающихся, самоанализ деятельности обучающихся, выполнение исследовательской лабораторной работы.
Комплексно-методическое обеспечение:
Мультимедийный проектор.
Компьютеры.
Презентация Power Point.
Электронная лабораторная работа.
Электронный самоанализ изучения нового материала.
Дидактический раздаточный материал.
Межпредметные связи: физика, электротехника, иностранный язык, производственная практика, профессиональные модули.
Используемая литература:
В.В. Овчинников. Электросварщик ручной сварки (сварка покрытыми электродами). М. Академия. 2009
В.В. Овчинников. Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов.М. Кнорус. 2010
В.С. Милютин, Р.Ф. Катаев. Источники питания и оборудование для электрической сварки плавлением. М. Академия. 2010
Подготовка обучающихся к работе:
Повторить тему «Устройство и принцип работы сварочных выпрямителей и инверторных источников питания».
ХОД УРОКА:
I Организационный момент – 1 мин.:
Слайд 1
Здравствуйте, уважаемые ребята и коллеги. Сегодня мы проводим открытый урок по теме «Устройство и принцип работы сварочного трансформатора».
Слайд 2
Урок в рамках ПМ 02 «Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях», МДК 02.01 «Оборудование, техника и технология электросварки».
Сегодня на уроке мы должны познакомиться с источником питания сварочной дуги – сварочным трансформатором, узнать, как он устроен и как работает.
Слайд 3
Урок изучения и первичного закрепления новых знаний, построен в традиционной форме и будет состоять из следующих этапов: I – актуализация ранее изученного материала; II – изучение нового материала; III – закрепление изученного материала; IY – подведение итогов урока и выдача домашнего задания.
II Актуализация ранее изученного материала – 11 минут.
Слайд 4
Итак, этап I- актуализация ранее изученного материала. На этом этапе мы с вами должны проверить, как вы знаете пройденный материал. Я просила вас повторить тему «Сварочные выпрямители и инверторные источники питания». Этот этап урока мы назовем «Поиск истины». Столы, за которыми вы сидите, разделены проходом. Это позволяет организовать две группы для проведения дискуссии. Обратите внимание, я сознательно не назвала эти группы командами, поскольку у нас проводится не конкурс, а дискуссия по поиску истины. Ваша задача, обмениваясь доказательной базой, попытаться выявить, какой источник питания – сварочный выпрямитель или сварочный инвертор - на сегодняшний день является более востребованным и почему? Для того, чтобы легче было работать, давайте определим, что каждая группа будет защищать один источник питания.
Прошу начинать.
Сварочный выпрямитель Сварочный инвертор
Основная функция: преобразование переменного тока в постоянный.
Дуга на постоянном токе горит стабильнее;
Обеспечивается глубокое проплавление металла;
Уменьшается разбрызгивание металла;
Улучшается качество металла шва;
Имеет высокий коэффициент полезного действия;
Относительно небольшой по габаритам;
Имеет хорошие динамические характеристики;
Надежный в работе и простой в обслуживании.
Недостатки: большая чувствительность к колебаниям напряжения в сети; чувствительны к продолжительным коротким замыканиям; высокая цена. Основная функция: преобразование низкочастотного переменного тока в высокочастотный с последующим выпрямлением.
Стабильная работа при перепадах напряжения в сети;
Малое разбрызгивание при сварке;
Имеет малый вес и размеры за счет использования электронных схем;
Низкое электропотребление, могут работать от автономных источников питания.
Совершенно безопасны, так как имеют блок управления, реагирующий на возникновение опасных ситуаций;Очень точное регулирование параметров сварочного процесса, например, силы тока;
Оснащен функциями:
Горячий старт (Hot-Start - функция быстрого и легкого пуска, автоматически предоставляет дополнительный импульс тока при начале сварки, что позволяет сразу зажечь дугу и моментально начать сварку).Способность препятствовать залипанию электрода (Arc-Force - данная функция включается автоматически при появлении тока короткого замыкания и препятствует прилипанию электрода к свариваемым деталям, предотвращает перегрев электродов и нежелательное ослепление, защищает держатель электрода). Защита от короткого замыкания (функция Anti-Sticking начинает автоматически работать через 1/2 сек после Arc-Force, уменьшает сварочный ток и предотвращает прилипание электрода. Эта функция вступает в действие и в случае, если аппарат забыли выключить, позволяя избежать опасного и бесполезного перегрева.
Недостатки: относительно высокая цена; боятся пыли
Слайд 5
Мы с вами выяснили, что в настоящее время при выполнении сварочных работ предпочтительнее использовать сварочный инвертор, который позволяет производить сварку любых металлов, как на постоянном, так и на переменном токе, обеспечивает легкое зажигание и поддержание дуги и обладает рядом других достоинств, которые мы с вами перечислили.
Давайте вспомним некоторые вопросы из физики, электротехники и профессионального модуля.
На каком токе можно выполнять сварку? (На постоянном и переменном).
Что такое переменный ток? (Ток, который изменяется по величине и по направлению).
Что такое трансформатор? (Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения, в переменный ток другого напряжения, но той же частоты).
Из каких основных частей состоит сварочный трансформатор? (Магнитопровод, первичная и вторичная обмотки).
Почему магнитопровод так называется и что он из себя представляет? (Магнитопровод так называется потому, что предназначен для проведения магнитного потока. Он состоит из отдельных пластин электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком).Что называется сварочной дугой? (Мощный, устойчивый, длительный электрический разряд в газовой среде, образованный между электродом и изделием).
Что называется источником питания сварочной дуги? (Устройство, которое обеспечивает необходимый род и силу тока).
Что такое вольт-амперная характеристика источника питания? (Зависимость напряжения на зажимах источника питания от тока нагрузки, выраженная графически).
9 Какую внешнюю вольт-амперную характеристику должен иметь источник питания сварочной дуги при ручной дуговой сварке? (Крутопадающую)
III Изучение нового учебного материала – 16 минут.
Мы с вами повторили необходимые вопросы и можем перейти к непосредственному изучению нового материала.
Слайд 6
Этап II. На этом этапе урока мы должны познакомиться с устройством сварочного трансформатора и принципом его работы.
У вас на столах находятся листочки, на которых дано очень подробное изложение устройства и принципа работы сварочного трансформатора. Ваша задача: прочитать материал, рассмотреть схему трансформатора и заполнить таблицу. Время на выполнение задания – 10 минут.
Устройство и принцип работы трансформатора.
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты.
Работа трансформатора основана на электромагнитном взаимодействии двух или нескольких не связанных между собой электрических контуров (обмоток).
Назначение основных частей трансформатора и принцип его работы.
Трансформатор состоит из следующих основных частей: сердечника (магнитопровода), двух обмоток (первичной и вторичной), вертикального ходового винта с ленточной резьбой, ходовой гайки, рукоятки и зажимов.
Переменный ток, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток. Переменный ток, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток. Магнитный поток, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней переменный ток пониженного напряжения, величина которого зависит от числа витков вторичной обмотки. Перемещение вторичной обмотки осуществляется с помощью вертикального винта с ленточной резьбой, предназначенного для перемещения ходовой гайки вдоль магнитного сердечника. Ходовая гайка прикреплена к вторичной обмотке трансформатора. Механизм перемещения вторичной обмотки приводится в движение с помощью рукоятки. Токоведущие провода крепятся к зажимам.
В трансформаторах с увеличенным магнитным рассеянием используется увеличенное магнитное рассеяние, т.е. при нагрузке трансформатора не все силовые линии проходят через магнитопровод и пронизывают обе обмотки трансформатора. Часть магнитного потока замыкается через воздушное пространство, образуя поток рассеяния.
С увеличением силы сварочного тока увеличиваются магнитные потоки рассеяния вследствие возрастания индуктивного сопротивления обмоток, что создает падающую внешнюю характеристику трансформатора.
Чем дальше обмотки отстоят одна от другой, тем большее число магнитных силовых линий будет замыкаться через воздушное пространство, не охватывая вторичные обмотки, тем круче будет падать внешняя характеристика.
Сварочный ток регулируется расстоянием между обмотками. При сближении обмоток магнитный поток рассеяния уменьшается, а сварочный ток увеличивается. Минимальный сварочный ток соответствует наибольшему расстоянию между обмотками.

№ппНаименование элементов трансформатора Назначение элементов трансформатора
1 Рукоятка Приводит в движение механизм перемещения вторичной обмотки.
2 Зажим Служит для крепления токоведущих проводов.
3 Магнитопровод (сердечник) Переменный ток, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток.
4 Вертикальный винт с ленточной резьбой Предназначен для перемещения ходовой гайки вдоль магнитного сердечника.
5 Ходовая гайка Прикреплена к вторичной обмотке трансформатора и перемещает ее по винту вдоль магнитного сердечника.
6 Вторичная обмотка трансформатора Магнитный поток, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней переменный ток пониженного напряжения, величина которого зависит от числа витков вторичной обмотки.
7 Первичная обмотка трансформатора Переменный ток, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток.
Слайды 8,9,10
Вы выполнили работу, заполнили таблицу. Теперь необходимо проверить достоверность внесенных вами данных. Для этого мы проведем электронный самоконтроль, выполнив небольшую практическую работу. Время на проверку 5 минут.
IY Закрепление изученного материала – 16 минут.Итак, ребята, мы с вами разобрались в устройстве сварочного трансформатора, познакомились с его основными частями и их назначением. Переходим к третьему этапу урока, на котором мы повторим пройденный материал, опираясь на принципы работы трансформатора. Для этого мы с вами выполним электронную лабораторную работу, которая называется «Изучение устройства и снятие внешней характеристики трансформатора».
Слайды 11, 2, 13
Цель данной работы – исследование зависимости между изменением вольт-амперных характеристик и изменением зазора между первичной и вторичной обмотками сварочного трансформатора. Ваша задача: рассмотреть принцип работы сварочного трансформатора и снять его внешнюю характеристику. Работу будете выполнять по вариантам, их три. Время на выполнение работы – 15 минут
Вы выполнили лабораторную работу, теперь нам необходимо сверить получившиеся данные и сделать вывод по работе.
Слайды 14, 15
I вариант
№ппЗазор, смUхх, В Uр, В Iр, А Uкз, В Iкз, А
1 20 58 24 260 5 300
2 40 58 24 160 5 180
3 60 58 24 75 5 100
II вариант
№ппЗазор, смUхх, В Uр, В Iр, А Uкз, В Iкз, А
1 30 58 24 210 5 270
2 40 58 24 160 5 180
3 60 58 24 75 5 100
III вариант
№ппЗазор, смUхх, В Uр, В Iр, А Uкз, В Iкз, А
1 20 58 24 260 5 300
2 30 58 24 210 5 270
3 40 58 24 160 5 180
Слайд 16
Вывод: Сварочный ток регулируется расстоянием между первичной и вторичной обмотками. Минимальный сварочный ток соответствует наибольшему расстоянию между обмотками, так как при уменьшении расстояния между обмотками индуктивное сопротивление уменьшается, а ток увеличивается.
Y Подведение итогов учебного занятия, выдача домашнего задания – 1 минута.
Слайд 17
Сегодня на уроке мы с вами изучили тему «Устройство и принцип работы сварочного трансформатора». Поработали хорошо, с заданиями справились. Всем за работу ставлю пятерки.
Домашнее задание.
Слайд 18
Для окончательного закрепления знаний источников питания сварочной дуги прошу составить сравнительную характеристику достоинств и недостатков источников питания сварочной дуги. Результаты оформить в виде таблицы.
Спасибо за внимание!
Заключение.
Урок проводится в группе обучающихся второго курса по профессии «Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)».
Тип урока комбинированный по теме «Устройство и принцип работы сварочного трансформатора».
Изучение нового материала опирается на знания, полученные обучающимися при изучении курсов физики и электротехники.
Разбивка урока на четко выраженные этапы с конкретными целями позволяет малыми дозами донести до учащихся базовые знания по изучаемой теме.
Применение на всех этапах урока мультимедийных и IT-технологий позволяет обучающимся качественно освоить материал. Построение урока способствует высокой степени активизации, вовлекает в работу всех без исключения обучающихся.
Выполнение электронных практических и лабораторных работ позволяет развить и закрепить навыки работы на компьютере.
Проведение опроса в виде дискуссии позволяет обучающимся высказать свое мнение, отстоять свою точку зрения, сделать необходимые выводы, способствует формированию ОК 6.
Выполнение электронной лабораторной работы позволяет обучающимся проявить свои способности в формулировании основных выводов по проделанной работе. При выполнении работы обучающиеся имеют возможность видеть как меняются параметры сварочной дуги при сближении или удалении обмоток трансформатора.
Самоанализ своей работы позволяет обучающимся выявить недостатки в своей самостоятельной работе, способствует формированию ОК 2 и ОК 3.
Материал урока интересен для обучающихся, форма проведения урока способствует формированию ОК 1.
В процессе урока были достигнуты поставленные перед обучающимися задачи, урок достиг своей цели. В течение всего урока наблюдалась высокая активность обучающихся. Материал усвоен хорошо.
Всем выставлены оценки.