Методическая разработка открытого лекционного занятия по дисциплине Электрические машины на тему Трансформаторы.
ГОРЛОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
И ЭКОНОМИКИ
Цикл профессиональной электромеханической подготовки
Методическая разработка
открытого лекционного занятия по дисциплине
«Электрические машины»
на тему „Трансформаторы”
Специальность 27.02.04 „Автоматические системы управления”
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Горловка 2015 г.
Методическую разработку открытого занятия по дисциплине «Электрические машины» подготовил преподаватель Исаев Андрей Владимирович.
Методическая разработка предлагает вариант организации и проведения лекционного занятия с использованием интерактивных методов обучения по дисциплине «Электрические машины», которая является нормативной дисциплиной профессионально - практической подготовки младших специалистов по специальности 27.02.04 „Автоматические системы управления”. Методическая разработка содержит методические рекомендации по проведению занятий, основные теоретические положения тем, видеоматериалы, компьютерную тестовую программу тематической диагностики уровня приобретенных теоретических знаний.
Методические рекомендации предназначены для преподавателей электротехнических дисциплин СПО.
Рецензенты:
- Председатель регионального методического объединения преподавателей электротехнических дисциплин, специалист высшей категории, преподаватель-методист Кулишенко Г.А., Горловский техникум ДонНУ;
- Преподаватель электротехнических дисциплин Горловского машиностроительного колледжа, специалист высшей категории Доценко В.В.
Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии профессинальной электромеханической подготовки (протокол №__ от ____ 20 г.)
Председатель ЦК _________________ Бондаренко Е.П.
РЕЦЕНЗИЯ
на методическую разработку открытого занятия
на тему «Трансформаторы» по дисциплине
«Электрические машины», разработанную преподавателем Горловского колледжа промышленных технологий и экономики Исаевым А.В.
Методическая разработка открытого занятия на тему «Трансформаторы» разработана в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Электрические машины», согласно с рекомендациями областного базового техникума и предназначена для подготовки младших специалистов.
Методическая разработка рассмотрена и одобрена цикловой комиссией преподавателей спецдисциплин профессинальной электромеханической подготовки по специальности 27.02.04 „Автоматические системы управления”.
Методическая разработка состоит из:
предисловия,
плана занятия,
хода занятия,
приложений,
перечня литературы.
В предисловии приведены: методы перехода от индивидуального общества к информационному, как результат информации всех сфер деятельности общества. Высшее учебное заведение должно готовить специалиста, способного умело использовать информацию, которая в огромном количестве накапливается человечеством.
В плане занятия приведены: тема занятия, методическая цель, дидактическая и воспитательная цели, межпредметные связи и методические материалы для приобретения знаний при изучении дисциплины «Электрические машины».
В ходе занятия приведены основные структурные элементы занятия, с указанием времени, которое отводится на каждый элемент. Структура занятия полностью соответствует виду занятия и целям, которые поставлены.
В приложениях приведены: лекция к занятию «Трансформаторы», презентация и видеоматериалы, которые размещены на CD- диске.
Рецензент:
Председатель регионального
методического объединения
преподавателей электротехнических
дисциплин, специалист высшей
категории _______________ Г.А.Кулишенко
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 6
План занятия 8
Ход занятия 10
Приложение А Лекция к занятию № 12 13
Приложение Б Тестовые задания 19
Приложение В Таблица оценки 26
Приложение Г Презентация на СD-диске 28
Перечень литературы 52
ПРЕДИСЛОВИЕ
В условиях перехода от индивидуального общества к информационному и, как следствие, информации вcеx сфер деятельности общества высшее учебное заведение должно готовить специалиста способного умело использовать информацию, которая в невероятном количестве накапливается человечеством.
Современные технологии создания, обработки, передачи и хранения информации предоставляют будущему специалисту достаточно широкие возможности эффективно действовать при выполнении своего профессионального долга. Поэтому сегодня не стоит спрашивать, важно или нет, использовать новые технологии обучения при организации учебного процесса. На сегодняшний день компьютер и информационные технологии являются средством учебной, научной и профессиональной подготовки деятельности специалиста, который выполняет свои профессиональные обязанности в условиях информационного общества.
Лекция считается основным информационным источником в учебном процессе, играет доминирующую роль среди других видов занятий. Но часто трудно получить желаемого результата и как следствие - снижение показателей качества усвоения знаний. Поднять качество подготовки студентов на должный уровень помогает компьютеризация преподавания дисциплин.
Данная методическая разработка по дисциплине «Электрические машины» предназначена для преподавателей электротехнических дисциплин в группах подготовки по специальностям технического направления.
Тема, форма и средства организации лекционного занятия, которые выбраны для методической разработки, актуальны так как внедрение инновационных технологий способствует распространению информационного пространства, визуальном обеспечению СРС, повышает уровень понимания структурно-логической схемы профессионально ориентированной подготовки специалистов.
Цель разработки - оказать помощь преподавателю в организации и проведении лекционного занятия с использованием демонстрационных программ и средств самоконтроля. Что направлено на углубление изучения теоретического материала и формирование познавательного интереса данной темы.
Горловский колледжпромышленных технологий и экономики
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
„ 30 ” _____10______2015 г.
Дисциплина: „ Электрические машины ”.
Группа: 2КР
Специальность: 27.02.04 „Автоматические системы управления”
Тема занятия: Трансформаторы.
Цель занятия:
методическая - совершенствование методики организации и проведения лекционного занятия с использованием интерактивных методов обучения, направленных на повышение эффективности усвоения теоретического материала.
дидактическая - изучение строения и устройства трансформатора и освоение его принципа действия, развитие умений и навыков применения теоретических знаний в практической работе.
воспитательная - укрепление сознательного отношения к образованию, активизация студентов по воплощению знаний в профессиональную и практическую деятельность.
Вид занятия: лекция.
Формы и методы организации занятия: дисплейный урок с использованием видеоматериалов и средств самоконтроля.
Межпредметные связи:
обеспечивающие: "Физика", "Математика", "Информатика", "Электротехника".
обеспечиваемые: "Электропривод станков", "Технология эксплуатации электронного оборудования электронной части станков с числовым программным управлением", "Станки с ПУ и РТК", "Наладка станков с ПУ и РТК», «Техническое обслуживание станков с ПУ и РТК», дипломное проектирование.
Методическое и материально - техническое обеспечение: презентация, тесты, таблица оценивания знаний, видеоматериалы, ПЭВМ, мультимедийная доска.
Литература:
обязательная:
1. Лябук М.Н. Электрические машины, учебное пособие - Луцк, ЛНТУ, 2005
2. Харизоменов И.В., Электрооборудование станков и автоматических линий- М :, Высшая школа, 1997 г.
дополнительная:
1. Гаврилюк В.А. Общая электротехника с основами электроники - Киев; Высшая школа, 1980 г.
2. Кацман М.М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств - М :, Высшая школа, 2002
ХОД ЗАНЯТИЯ
1. Организационный момент: 2 мин.
1.1 Приветствие студентов
1.2 Подготовка аудитории к занятию, проверка наличия студентов
1.3 Проверка домашнего задания
2. Ознакомление студентов с темой и учебными целями
занятия: 5 мин.
2.1 Тема занятия: Трансформаторы
2.2 Цель занятия: Ввести понятие трансформатора. Рассмотреть его историю, строение, практическое применение и виды трансформаторов. Достичь осознания необходимости полученных знаний для будущей профессиональной деятельности. Развивать экспериментальные, навыки логического мышления, умения обосновывать свои высказывания, делать выводы.
3. Мотивация обучения: 3 мин.
Данная тема необходима современному техническому работнику машиностроительной отрасли, так как дает возможность правильно выбрать или рассчитать трансформатор с требуемыми параметрами и характеристиками.
Современное представление человека о комфорте невозможно без электричества. Электричество присутствует во вcеx отраслях нашей жизни, без него сложно себе представить само существование современного человечества. Но электричество не могло бы нам ничем помочь, если бы не было доставлено к розеткам в наших квартирах, поэтому сейчас я вам покажу путь, который проходит электрический ток до того как он попадает в наши квартиры.
Показ фрагмента на DVD.
4. Актуализация опорных знаний: 10мин.
Актуализация знаний проводится в виде фронтального опроса по основным теоретическим понятиям, необходимыми для усвоения новой темы.
1. Что называют магнитным полем?
2. Где возникает магнитное поле?
3. Назовите основные характеристики магнитного поля.
4. В чем заключается суть закона Ампера?
5. Какие энергетические преобразования отражает этот закон?
6. Какое электромагнитное явление описывает закон электромагнитной индукции?
7. Какие энергетические преобразования отражает этот закон?
5. Комментарий ответов студентов: 5 мин.
Комментарий фронтального опроса с учетом исправленных ошибок. Результаты заносятся в таблицу оценки (Приложение В)
6. Преподавание и изучение нового материала: 35 мин.
Трансформаторы
План лекции
6.1 Общие сведения про трансформаторы
6.2 История развития трансформаторов
6.3 Конструкция трансформаторов
6.4 Виды трансформаторов
7. Закрепление знаний студентов: 10 мин.
Проводится в форме тестирования (Приложение Б). Заносится в таблицу оценки (Приложение В).
8. Комментарий работы студентов и итог занятия: 7 мин.
8.1 Резюме лекции. Ответ на вопрос студентов
8.2 Анализ работы группы
8.3 Комментарий ответов студентов и объявления итоговых оценок.
9. Домашнее задание: 3хв.
Гаврилюк В.А. Общая электротехника с основами электроники - Киев; Высшая школа, 1980 г. Составить конспект по теме «Трансформаторы»(стр.117-133)
.
Преподаватель ______________ Исаев А.В.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Лекция к занятию № 12
Лекция № 12
Трансформаторы
План
1. Общие сведения о трансформаторах.
2. История развития трансформаторов.
3. Конструкция трансформатора
4. Виды трансформаторов
Трансформатор - статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
1. Назначение трансформаторов. С помощью трансформаторов повышается или понижается напряжение, изменяется число фаз, в некоторых случаях превращается частота переменного тока.
2. Возможность передачи электрических сигналов от одной обмотки к другой посредством взаимоиндукции была открыта Майкром Фарадеем в 1831 г. Однако первый практически работающий трансформатор создал известный изобретатель Яблочков Павел Николаевич в содружестве с Иваном Филипповичем Усагиным. с 1876 г. Это был двухобмоточный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом.
Важная роль в развитии электротехники принадлежит М. А. Доливо-Добровольскому, который разработал основы теории многофазных и, в частности, трехфазных переменных токов и создал первые трехфазные электрические машины и трансформаторы. Трехфазный трансформатор современной формы с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости, был изобретен им в 1891 г. С тех пор происходило дальнейшее конструктивное усовершенствования трансформаторов, уменьшалась их масса и габариты, повышалась экономичность. Основные положения теории трансформаторов были разработаны в трудах Е. Арнольда и Н. Видмара.
2. Конструкция трансформатора. Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования величин токов и напряжений без изменения частоты.
Демонстрация плаката «Конструкция трансформатора».
Каждый трансформатор состоит из сердечника и обмоток. В зависимости от количества обмоток трансформаторы бывают двух, трех и многообмоточные. Обмотка, которая подключается к сети (источнику питания), называется первичной (1), а обмотка, к которой подключен прибор вторичной (2). Если напряжение в сети более, чем напряжение на выходе, то такой трансформатор называется понижающим, если меньше - повышает. В процессе подключения трансформатора к источнику питания, переменный ток, проходящий через первичную обмотку, образует магнитное поле. А поскольку обе обмотки находятся на одном сердечнике, то вторичная обмотка находится в том же магнитном поле. Когда ко вторичной обмотке подключена нагрузка, через цепь проходит ток и выдает нужное напряжение.
2. Виды трансформаторов.
Демонстрация слайдов «Виды трансформаторов ».
Трансформатор тока - трансформатор, предназначенный для измерения больших токов. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Трансформатор напряжения - трансформатор, предназначен для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях Рзиа. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.
Импульсный трансформатор - трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда).
Разделительный трансформатор - трансформатор, первична обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.
Пик-трансформатор - трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с той, что меняется через каждые полпериода полярностью.
Силовые трансформаторы ТМГ -10 – 2500
выпускаются с номинальным напряжением первичной обмотки (высокого напряжения) до 10 кВт включительно и вторичной обмотки (низкого напряжения) - 0.4 кВт. Схема и группа соединений - У/УН -0; Д/УН -11.
Напряжение регулируется без возбуждения. Для этого трансформаторы оснащены высоковольтными переключателями, которые присоединяются к обмотке высокого напряжения и позволяют регулировать напряжение ступенями при отключенном от сети трансформаторе со стороны НН и ВН с диапазоном +2 х 2.5 %.
Измерительный трансформатор тока - предназначен для контроля напряжения, фазы сигнала или тока первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитан на то, чтобы оказывать минимум влияния на первичную цепь, уменьшать искажения пропорции и фазы измеряемого сигнала во вторичной цепи.
Принцип действия измерительного трансформатора следующий – к источнику тока подключается первичная обмотка трансформатора, измерительный трансформатор подключается ко вторичной обмотке. Ток, который проходит по вторичной обмотке, прямо пропорционален току в обмотке первичной.
Медицинские разделительные трансформаторы - трансформаторы разделительные серии ТР и ТРТ (с индексом М) предназначены для электропитания медицинских помещений группы два. Трансформаторы выполняют преобразование сетей с глухозаземленной нейтралью в сеть с изолированной нейтралью (IT сеть). Одновременно, согласно требованиям ГОСТ-50571.28 и инструкции РТМ 42-2-80, трансформаторы осуществляют непрерывный контроль сопротивления изоляции сети, температуры обмоток и величины подключенной нагрузки.
Вопросы для самоконтроля:
1. Объяснить что такое трансформатор?
2. Назвать основные части трансформатора.
3. Назвать кем была открыта возможность передачи электрических сигналов от одной обмотки к другой посредством взаимоиндукции.
4. Назвать единицы измерения мощности трансформаторов .
5. Назвать изученные виды трансформаторов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Тестовые задания
Вариант №1
1.Какие трансформаторы используются для питания электроэнергией бытовых потребителей?
а) измерительные б) сварочные
в) силовые г) автотрансформаторы
2.Измерительный трансформатор тока имеет обмотки с числом витков 2 и 100. Определить его коэффициент трансформации.
а) 50 б) 0,02
в) 98 г) 102
3.Какой прибор нельзя подключить к измерительной обмотке трансформатора тока?
а) Амперметр б) Вольтметр
в) Омметр г) Токовые обмотки ваттметра
4. У силового однофазного трансформатора номинальное напряжение на входе 6000 В, на выходе 100 В. Определить коэффициент трансформации.
а) 60 б) 0,016
в) 6 г) 600
5. При каких значениях коэффициента трансформации целесообразно применять автотрансформаторы
a) k > 1 б) k > 2
в) k
· 2 г) 0,5
· k
· 2
Вариант № 2
1. Почему сварочный трансформатор изготавливают на сравнительно небольшое вторичное напряжение? Укажите неправильный ответ.
а) Для повышения величины сварочного тока при заданной мощности. б) Для улучшения условий безопасности сварщика
в) Для получения крутопадающей внешней характеристики г) Сварка происходит при низком напряжении.
2.Какой физический закон лежит в основе принципа действия трансформатора?
а) Закон Ома б) Закон Кирхгофа
в) Закон самоиндукции г) Закон электромагнитной индукции
3. На какие режимы работы рассчитаны трансформаторы 1) напряжения , 2) тока?
а) 1) Холостой ход 2) Короткое замыкание б) 1) Короткое замыкание 2) Холостой ход
в) оба на ежим короткого замыкания г ) Оба на режим холостого хода
4.Как повлияет на величину тока холостого хода уменьшение числа витков первичной обмотки однофазного трансформатора?
а) Сила тока увеличится б) Сила тока уменьшится
в) Сила тока не изменится г) Произойдет короткое замыкание
5. Определить коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, если его номинальные параметры составляют 13 QUOTE 14151 = 100 А ; 13 QUOTE 14151 = 5 А?
а) k = 20 б) k = 5
в) k = 0,05 г) Для решения недостаточно данных
Вариант № 3
1. В каком режиме работают измерительные трансформаторы тока (Т Т) и трансформаторы напряжения (ТН). Указать неправильный ответ:
а) Т Т в режиме короткого замыкания б) ТН в режиме холостого хода
в) Т Т в режиме холостого хода г) ТН в режиме короткого замыкания
2. К чему приводит обрыв вторичной цепи трансформатора тока?
а) К короткому замыканию б) к режиму холостого хода
в) К повышению напряжения г) К поломке трансформатора
3.В каких режимах может работать силовой трансформатор?
а) В режиме холостого хода б) В нагрузочном режиме
в) В режиме короткого замыкания г) Во всех перечисленных режимах
4.Какие трансформаторы позволяют плавно изменять напряжение на выходных зажимах?
а) Силовые трансформаторы б) Измерительные трансформаторы
в) Автотрансформаторы г) Сварочные трансформаторы
5.Какой режим работы трансформатора позволяет определить коэффициент трансформации?
а) Режим нагрузки б) Режим холостого хода
в) Режим короткого замыкания г) Ни один из перечисленных
Вариант № 4
1. Первичная обмотка трансформатора содержит 600 витков, а коэффициент трансформации равен 20. Сколько витков во вторичной обмотке?
а) 30 б) 12000
в) 0,033 г) 100
2. Чем принципиально отличается автотрансформаторы от трансформатора?
а) Малым коэффициентом трансформации
б) Возможностью изменения коэффициента трансформации
в) Электрическим соединением первичной и вторичной цепей
г) Мощностью
3. Какие устройства нельзя подключать к измерительному трансформатору напряжения?
а) вольтметр б) амперметр
в) обмотку напряжения ваттметра г) омметр
4. По какой формуле находится коэффициент трансформации?
а) 13 EMBED Equation.3 1415 б) 13 EMBED Equation.3 1415
в) 13 EMBED Equation.3 1415 г) 13 EMBED Equation.3 1415
5. У силового однофазного трансформатора номинальное напряжение на входе 220В, на выходе 100 В. Определить коэффициент трансформации.
а) 0,45 б) 22000
в) 2,2 г) 600
.
ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ
Вариант № 1
Вариант № 2
Вариант № 3
Вариант № 4
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
в
б
а
а
г
в
г
а
а
а
в
б
б
в
а
а
б
б
б
в
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Таблица оценки знаний студентов
Таблица оценки знаний студентов
Фамилия, имя, студента
Фронт.
опрос.
0-5 баллов
Дополнит.
0-2 баллы
Тест
0-5 баллов
Итог
0-12 баллов
Перевод баллов в оценку
от 10-12 баллов - «5» (отлично)
от 7-9 баллов - «4» (хорошо)
от 5-6 баллов - «3» (удовлетворительно)
4 и ниже - "2" (неудовлетворительно)
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Презентация ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гаврилюк В.А. Общая электротехника с основами электроники - Киева; высшая школа, 1980
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Обща электротехника, - М. "Высшая школа", 1977
3. Кацман М.М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств - М :, Высшая школа, 2002 4. Левитес Д.Б. Практика обучения: современные образовательные технологии. - М .: Институт практической психологии. - Воронеж: НПО МОДЭК, 1998..
5. Лябук М.Н. Электрические машины, учебное пособие - Луцк, ЛГТУ, 2005
6. Пометун А.И., Пироженко Л.В. Современный урок. Интерактивные технологии обучения. - М .: А.С.К., 2004. - 192 с.
7. Харизоменов И.В., Электрооборудование станков и автоматических линий- М :, Высшая школа, 1997 г.
13PAGE 15
Root Entry