Розробка уроку: Трифазні трансформатори

План уроку

Тема уроку: Трифазні трансформатори

Мета уроку:

навчальна: вивчити призначення, будову і принцип дії трифазного трансформатора.

розвиваюча: розвинути знання з електричних пристроїв, логічне мислення

виховна: виховання свідомого відношення до процесу навчання, любові до обраної професії.

Тип уроку: засвоєння нових знань

Міжпредметні зв’язки: фізика «Магнітне поле», спецтехнологія «Будова, технічне обслуговування і ремонт трансформаторів».

Наочність: слайди, опорні конспекти, відео, картки для перевірки засвоєння знань

Технічні засоби навчання: мультимедійна система, трансформатори різного призначення, модель трансформатора учбова.

Хід уроку

І. Організаційний момент

перевірка наявності учнів;

перевірка підготовленості учнів до занять;

2.    Мотивація навчальної діяльності

Розповідаю учням, як важливо електромонтерам знати будову, роботу і властивості трансформатора та важливість застосування трансформаторів.

3.   Актуалізація опорних знань

Фронтальне опитування по темі однофазні трансформатори:

1. Яке призначення трансформатора?
2. Де використовують трансформатори?
3. Які ви знаєте види трансформаторів?
4. Яка будова однофазного трансформатора?
5. Чим відрізняються первинна обмотка від вторинної?
6. Чим відрізняється обмотка вищої напруги від обмотки нижчої напруги?
7. Що таке коефіцієнт трансформації?
8. З якого матеріалу виготовляють осердя трансформатора?
9. З якого матеріалу виготовляють обмотки трансформатора?

4.    Вивчення нового матеріалу:

 

План конспект

 

1. Види і призначення трифазних трансформаторів.

 

Трансформатори можна класифікувати так:

1.        За кількістю фаз (однофазні – для трансформації однофазного стуму та трифазні – для трансформації трифазного струму).
2.        За способом охолодження (сухі, коли охолодження їх здійснюється повітрям навколишнього середовища, а масляні, в яких магнітопровід з обмотками занурюється в бак  з трансформаторним маслом, яке відбирає від них теплоту).
3.        За вторинною напругою (підвищувальні, коли вторинна напруга вища за первину, й знижувальні, коли вторинна напруга нижча за первинну).
4.        За кількістю обмоток (двохобмоткові, що мають по одній  первинній та вторинній обмоток, а також багатообмоткові , що мають одну первинну і кілька вторинних обмоток). Велике поширення у великострумовій електротехніці дістали трьохобмоткові трансформатори (наприклад, з первинною напругою 110кВ і двома вторинними – 35 та 10 кВ).
5.        За призначенням (силові, вимірювальні, зварювальні, узгоджувальні, імпульсні, розподільчі).

Силові трансформатори - це трансформатори, які призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання і живлять споживача незалежно від його навантаження.

Вимірювальні трансформатори - це трансформатори, які що живлять електровимірювальні прилади чи кола релейного захисту й керування.

Зварювальні трансформатори - це трансформатори, які є джерелами живлення для зварювання при змінному струмові.

Узгоджувальні трансформатори – це трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, місцевому освітлення і т. д.

Імпульсні трансформатори - це трансформатори, які призначені для перетворення імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу.

Розподільчі трансформатори – це трансформатори, які використовуються для електромагнітного зв’язку в електромережах з метою електробезпеки.

6.                          За будовою магнітопроводу (броньові, стержньові, тороїдальні)

Приклад броньового трансформатора

 

Приклад стержньового трансформатора

 

 

Приклад тороїдального трансформатора

 

Умовні позначення однофазного трансформатора:

 

Автотрансформатор

 

2. Будова трифазного трансформатора.

Трифазний трансформатор складається з  магнітопроводу і  трьох стержнів, які конструктивних міркувань розміщують в одній площині (мал. 1в). На кожному стержні трифазного трансформатора розміщують обмотки вищої й нижчої напруг однієї фази. Стержні з’єднуються між собою ярмом зверху і знизу. Довжина магнітних ліній потоку середнього стержня менша, ніж крайніх стержнів, отже, магнітний потік зустрічає на своєму шляху менший магнітний опір, ніж магнітні потоки крайніх стержнів. Тому у фазі, обмотка якої розміщена на середньому стержні, протікає намагнічувальний струм меншої сили, ніж у фазах, обмотки яких розміщені на крайніх стержнях.

 

 

Будова трифазного трансформатора

Вигляд сухого трифазного трансформатора

Конструктивно обмотки трифазних трансформаторів виконують так само, як і однофазних. Початки фаз вищої напруги позначають – А, В, С,  а кінці фаз – Х, Y, Z. (мал. 1г) Якщо обмотка вищої напруги має виведену нульову точку, то цей затискач позначається цифрою 0. Початки фаз нижчої напруги позначають – а, в, с, а кінці фаз – x, y, z; вивід нульової точки – 0.

Для трансформації трьохфазного струму можна використати три однофазні трансформатори, що працюють як один агрегат. Але можна об’єднати три однофазних трансформатора в один трьохфазний апарат й при цьому досягнути економії матеріалів.

Трифазні трансформатори виготовлюють головним чином стержньовими. Схему побудови магнітопроводу трифазного стержньового трансформатора наведено нижче.

      

Схема перетворення трьох однофазних трансформаторів в один трьохфазний.

Три однакові однофазні трансформатори виконані так, що їхні первинні і вторинні обмотки розміщенні на одному стержні кожного магнітопроводу, а другий стержень без обмотки. Якщо ці три трансформатори розмістити так, щоб стержні без обмоток знаходилися поруч, то три стержні можна об’єднати в один (мал. 1б) . Через об’єднаний стержень замикатимуться магнітні потоки трьох однофазних трансформаторів, які однакові за амплітудою і зсунуті за фазою на третину періоду. Оскільки сума трьох однакових  за амплітудою і зсунутих за фазою на третину періоду магнітних потоків дорівнює нулеві у будь-який момент часу (ФА+ФВ+ФС = 0), то в об’єднаному стержні магнітного потоку немає і потреба в цьому стержні відпадає.

3. Принцип дії трифазного трансформатора.

Одна з обмоток під'єднана до джерела змінного струму. Ця обмотка називається первинною. Інша обмотка, вторинна, служить джерелом струму для навантаження. Створений струмом у первинній обмотці змінний магнітний потік викликає появу е.р.с. у вторинній обмотці, оскільки обидві обмотки мають спільне осердя.

Співвідношення е.р.с. у вторинній обмотці й напруги на первинній залежить від кількості витків у обох обмотках. Таким чином, перетворення напруги й сили струму в трансформаторі визначається кількістю витків у первинній та вторинній обмотках. Напруга пропорційна кількості витків, тоді як сила струму обернено пропорційна їй.

 

4. Режими роботи трансформатора.

5. Групи підключення обмоток.

Обмотки трифазних трансформаторів можуть бути з’єднані зіркою чи трикутником.  

З’єднання обмоток трифазних трансформаторів зіркою позначається  Υ, а трикутником ▲. Ұ – обмотка з’єднана зіркою і має виведену нульову точку.

Групи трифазних трансформаторів позначаються знаками такого вигляду: Υ ⁄ Ұ –O; Υ ⁄▲– 11.

Приклади схем підключення трифазних трансформаторів

Групи трифазних трансформаторів залежить від схем з’єднання обмоток, позначення затискачів фаз обмоток вищої і вищої напруг та від їх напрямку.

В Україні застосовуються такі стандартні групи трифазних трансформаторів:

Υ ⁄ Ұ – O;        Υ ⁄ ▲ – 11;           Ұ ⁄▲– 11.

У стандартних схемах обмотки вищої напруги з’єднані зіркою, оскільки за такої схеми фазна напруга в 3 разів менша від лінійної, завдяки чому спрощується ізоляція обмоток. Обмотки нижчої напруги частіше з’єднують трикутником, бо за такого з’єднання трансформатор менш чутливий до несиметрії фазного навантаження. Обмотки нижчої напруги з’єднується  також зіркою з нулем; за такої схеми у чотирипровідній мережі можна одержати дві різні напруги – лінійну і фазну (наприклад, 127 і 220 В; 220 і 380 В і т. д.). Для збільшення потужності трансформації підстанції та для спрощення резерву використовують паралельне приєднання трансформаторів, однією з неодмінних умов є належність їх до однакових груп.

 

6. Підключення трансформаторів на паралельну роботу.

5.          Узагальнення і систематизація знань

Фронтальне опитування:

1. Як називається обмотка, що включена в мережу?
2. Хто винайшов трансформатор?
3. З чого складається трифазний трансформатор?
4. Як називають обмотку, від якої енергія подається до споживача енергії?
5. Як називається трансформатор, у якого напруга на первинній обмотці більше, ніж на вторинній?
6. Який електричний струм можна трансформувати?
7. Як називається елемент трансформатора, який служить для поліпшення магнітного зв'язку між обмотками?
8. Типи трансформаторів за формою магнітопроводу.
9. Що залишається незмінним при трансформації електроенергії?
10. Скільки груп з’єднань обмоток трифазного трансформатора?
11. Які є системи охолодження трансформатора?
12. Які ви знаєте види трансформаторів?
13. Для чого піднімають напругу в лініях електропередачі?
14. Назвіть режими роботи трансформатора.
15. Охарактеризуйте режим короткого замикання?
16. Охарактеризуйте режим холостого ходу?
17. Охарактеризуйте робочий режим?
18. Як змінити напругу на виході з трансформатора?

 

Тестування:

 

Тест №1 «знайди пару»

 

 

№ п/п	Питання	№ п/п	Відповідь
1	Якщо підвищити напругу у декілька разів за допомогою трансформатора	1	має менше витків більшого перетину
2	Якщо знизити напругу у декілька разів за допомогою трансформатора	2	k < 1
3	U2 > U1	3	сила струму зменшиться в стільки ж раз
4	U2 < U1	4	трансформатор підвищуючий
5	Обмотка вищої напруги	5	k > 1
6	Обмотка низької напруги	6	сила струму збільшиться в стільки ж раз
7	Первинна обмотка	7	обмотка, до якої підводиться напруга мережі
8	Вторинна обмотка	8	має більше витків меншого перетину
9	Трансформатор підвищуючий	9	трансформатор знижуючий
10	Трансформатор знижуючий	10	змінний
11	Який електричний струм можна трансформувати	11	обмотка, від якої відводиться енергія до споживача

 

 

 

 

 Тест №2

 

№ п/п	Питання	Відповіді
	Як називається обмотка, яка включена в мережу?	Підвищуюча Первинна Вторинна Понижаюча
	Прізвище вченого, який винайшов трансформатор?	Кірхгоф Яблочков Тесла Попов
	З чого складається трифазний трансформатор?	Двох обмоток і магнітопроводу Однієї обмотки і двох магітопроводів Статора, двох обмоток і ротора Котушки, силовихі допоміжних контактів
	Як називають обмотку, від якої енергія подається до споживача енергії?	Підвищуюча Первинна Вторинна Понижаюча
	Як називається трансформатор, у якого напруга на первинній обмотці більше, ніж на вторинній?	Підвищуючий Первинний Вторинний Понижаючий
	Який електричний струм можна трансформувати?	Постійний Пульсуючий Змінний Високий
	Як називається елемент трансформатора, який служить для поліпшення магнітного зв'язку між обмотками?	Провід Розширювач Трансформаторне масло Магнітопровід
	Що залишається незмінним при трансформації електроенергії?	Потужність Частота струму Струм Напруга
	Скільки груп з’єднань обмоток трифазного трансформатора?	10 3 12 2
	Для чого піднімають напругу в лініях електропередачі?	Для зручності Для підвищення якості електроенергії Для роботи електрообладнання Для зменшення втрат електроенергії
	Виберіть режими роботи трансформатора.	Робочий, холостий, короткого замикання Плановий, номінальний, тестовий Аварійний, загальний, резервний Первинний, вторинний

 

 

Рішення задач:

Задача 1.

Знайдіть напругу на вторинній обмотці понижуючого трансформатора, якщо відомо коефіцієнт трансформації k = 5,24 та напруга первинної обмотки U1 = 220 В.

/  U2 = 42 В /

Задача 2.

Визначте кількість витків вторинної обмотки трансформатора, якщо відомі U1= 220 В;  U2 = 55 В; w1 = 1200 вит.

/  w1 = 300 вит.  /

VІП. Підбиття підсумків уроку

•      Оцінювання роботи групи і кожного учня

 ІХ. Видача домашнього завдання

Вивчити опорний конспект №17 стор. 36  Решетюк С.О.

 

 

 

Відповіді на тести

 

Тест №1		Тест №2
№ питання	Відповіді	№ питання	Відповіді
1.	3	1.	б
2.	6	2.	б
3.	4	3.	а
4.	9	4.	в
5.	8	5.	г
6.	1	6.	в
7.	7	7.	г
8.	11	8.	б
9.	2	9.	в
10.	5	10.	г
11.	10	11.	а