Урок на тему Трансформатори.

Про матеріал

Познайомити учнів з проблемами передачі електроенергії на великі відстані. Ознайомитися з призначенням, трансформаторів. Пояснити фізичний процес трансформації змінного струму, та будову трансформатора.

Перегляд файлу

Урок № _________

Тема уроку: Трансформатори.

Дата проведення:___________

Група: ________

Мета уроку:

Методична:
Навчальна:	Познайомити учнів з проблемами передачі електроенергії на великі відстані. Ознайомитися з призначенням, трансформаторів. Пояснити фізичний процес трансформації змінного струму, та будову трансформатора.
Розвиваюча:	Формувати технічне мислення учнів шляхом вивчення нових пристроїв та меж їх використання; удосконалювати інтелектуальні здібності та розумову діяльність учнів, комунікативні властивості мови. Розвивати в учнів політехнічний кругозір з професійною спрямованістю; мислення, увагу, вміння працювати самостійно в поєднанні з колективною працею.
Виховна:	Виховувати вміння робити аналіз отриманих фактів, та вміння узагальнювати результати. Виховувати в учнів наполегливість у досягненні мети, цікавість до предмету. Сприяти усвідомленню сутності та соціальної значущості майбутньої професії.

Методи навчання, прийоми: інтерактивні, самоосвітні

Основні терміни і поняття: трансформатор, підвищувальний трансформатор, знижуючий трансформатор, коефіцієнт трансформації, первинна обмотка, вторинна обмотка.

Міжпредметні зв’язки: фізика «Магнітне поле», математика «Обчислення», спецтехнологія курсу «Обладнання зварювального поста».

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

Технічні засоби навчання: мультимедійна система, модель трансформатора учбова.

Тип уроку: урок комбінований.

Метод: проблемно-пошуковий.

Хід уроку:

Вступ

1. Привітання. Перевірка готовності учнів до уроку.

Викладач: Добрий день, дорогі учні і всі присутні!

Чи є відсутні і з яких причин? Староста, будь ласка. (відповідь старости).

Я бачу, всі готові до уроку і мають необхідне письмове приладдя.

На столах ви бачите роздатковий матеріал. Уважно слідкуйте за перебігом уроку, щоб правильно ним скористатися. Отже, якщо все гаразд, почнемо роботу.

2. Повідомлення теми, мети й завдання уроку.

Учитель. Будь-якому відкриттю сприяє досвід, талант і, навіть, випадок. Якщо людина своєю працею, розумом, впертістю досягає істини, то це і є відкриття. На сьогоднішньому уроці ми також зробимо невелике відкриття яке пов’язане з практичним використанням ТРАНСФОРМАТОРІВ в побуті та в вашій професії

Отож запашіть будь-ласка тему та план уроку

Трансформатори мета якого Вивчити призначення, будову, принцип дії та використання трансформаторів

Викладач: Давайте пригадаємо навчальний матеріал знання якого необхідні при вивченні даної теми:

Попередньою темою було вивчення «електровимірювальних приладів»

Завдання біля дошки «відповідає достатньому рівню знань»

Умова : Вкажіть схематичне маркування електровимірювальних приладів за системою С? в яких одиницях вимірюється? та побудуйте схематичне підключення до вказаних схем на дошці.

В яких електричних одиницях вимірюється опір елементів електричного кола?

Наступним буде завдання практичного спрямування «завдання високого рівня»

Умова : За схемою побудуйте електричне коло яке включає себе основні елементи електричного кола провідники та вимірювальні прилади.

Проведіть електричні виміри та запишіть результати відповідно електричної величини !

Хочу наголосити за технікою безпеки ми використовуємо гальванічний елемент який за своєю напругою безпечний для життя людини? Обовязково притримуйтесь відповідної полюсації +,−:

Викладач: Вже друге століття людство використовує змінний електричний струм в промислових масштабах. В країнах Європи і Америки найбільш розповсюдженим є електричний струм, що змінюється з частотою від 60 - 120 разів за секунду.

Фронтальне опитування:

Цікаво хто з вас знає Яка ж частота змінного струму в нашій країні?

Учень. Ми користуємося струмом, промислова частота якого відповідає 50 Гц.

Викладач: На уроках з «Охорони праці» ви вивчали тему електробезпека»

Який електричний струм за величиною є безпечний для людини?
Учень. Безпечним для людини є електричний струм до 36 В.

«Запитання до класу»

- Як називається електричний струм який протікає в електромережі та яким способом він виробляється ? які типи електричних станцій ви знаєте ?

- Які нетрадиційні способи вироблення електроенергії вам відомі?

( це було випереджальне завдання на високий рівень хто підготував доповідь)

- Яка відмінність постійного струму від змінного та наведіть приклади його використання?

Викладач: Однією з важливих переваг змінного струму над постійним є те, що силу струму і напругу змінного струму можна перетворювати (трансформувати) без істотних втрат потужності.

Наприклад, основними споживачами електроенергії в Україні є населення, промислові підприємства, сільське господарство. Поставте цих споживачів у порядку від найбільшого до найменшого споживача.

Учень. промислові підприємства, сільське господарство, населення.

1.Призначення трансформатора

Викладач: Величезні лінії електропередачі несуть електроенергію з неймовірно високим вольтажем від енергетичних підприємств прямо в наші будинки.

Звичайною напругою для високовольтної лінії вважається від40 000 – 70 000 вольт.

У будинках вся електротехніка вимагає напруги у тисячі разів нижче, до 220 вольт.

Отже, повинен бути якийсь спосіб знизити високу електричну напругу, яка постачається від енергетичних підприємств на фабрики і в будинки.

Агрегат, який виконує це завдання називається трансформатором.

Необхідність передачі електроенергії на велику відстань спричинила створення єдиних енергетичних систем.

Генератори потужних електростанцій виробляють змінний струм напругою 6−кВ. Цей струм з допомогою підвищувальних підстанцій перетворюється в струм з напругою від 100−400 кВ і подається у лінії електропередач. У пункті призначення ставиться понижувальна підстанція, на якій відбувається пониження напруги до необхідної робочої.

У лініях електропередач (ЛЕП) втрачається від 10 до 15% електричної енергії, що виробляється. Щоб зменшити ці втрати, треба або збільшити поперечний переріз проводів, що є економічно невигідно, або зменшити силу струму. Для того щоб передавана потужність залишилася незмінною, потрібно підвищити напругу до сотень тисяч вольт, тому для такого перетворення і застосовують трансформатори.

Застосування

Основні напрямки застосування Трансформаторів .

Для передачі і розподілу електричної енергії

Для перетворення електричної енергії в електричних мережах і установках.

Для різних технологічних цілей: зварки, живлення електричних установок.

Для приладів електровимірювань.

Для живлення радіо- і телевізійної апаратури, та електропобутових приладів.

Сьогодні ми з Вами розширимо знання про призначення, будову та принцип дії трансформатора .

Всю інформацію можна стисло подати у вигляді такої опорної схеми:

Трансформатором називається с_татичний електромагнітний aпарат, який перетворює змінний струм одної напруги в змінний струм іншої напруги тієї ж частоти.

На стальному магнітопроводі, виготовленому зі складених пакетом спресованих штампованих листів електротехнічної сталі, є дві обмотки. Та обмотка, що приєднується до мережі, називається первинною, а та, з якою з'єднується струмоприймач,— вторинною.

Число, що показує, у скільки разів вторинна е. р. с. більша чи менша від первинної, називається коефіцієнтом трансформації трансформатора:

Якщо п > 1, тобто вторинна напруга вища від первинної, то такий трансформатор називають підвищувальним.

Якщо ж п < 1, то це — знижувальний трансформатор

Але як бачите, не опрацювавши матеріал уроку, неможливо отримати навіть схематичного розуміння, що ж таке трансформатор, для чого він потрібен. Наприкінці уроку ви зможете відновити повний текст цього слайду. Отож, повернемося до теми уроку.

Викладач:Виклад нового матеріалу. «давайте запишемо визначення»

Трансформатор – статичний електромагнітний пристрій, призначений для перетворення систем змінного струму без зміни їх частоти.

Тобто, це пристрій, який застосовується для підвищення або зниження змінної напруги практично без зміни потужності.

2.Розглянемо будову і принцип дії трансформатора.

Викладач: Найпростіший трансформатор складається з двох котушок (обмоток), надітих на замкнуте залізне осердя.

Хто з вас скаже який матеріал використовують для провідників в електротехніці?

Робота трансформатора базується на дуже простому факті:

коли коливання електричного струму проходять через провідник, генерується магнітне поле. І навпаки коли магнітне поле протікає навколо ділянки провідника, воно генерує електричний струм в самому провіднику. Якщо ми помістимо другий моток кабелю (так звану котушку) поряд з першим, ми цим самим наведемо створимо (ЕРС) електричний струм у другому кабелі.

Струм в першому мотку (котушці) називається первинним, а струм у другому мотку - вторинним.

Якщо кількість витків у першому мотку дорівнює кількості витків у другому мотку, струм в обох обмотках буде однаковим. Але, якщо другий моток має більшу або меншу кількість витків, ми можемо зробити вторинний струм більшим або меншим.

Ми передали електричний струм від одного мотка дроту до іншого через порожній простір між ними. Це називається електромагнітної індукцією, де струм у першому мотку викликає струм у другому мотку. Ми можемо зробити передачу струму більш ефективною, намотавши їх на залізну поперечину (осердя трансформатора) магнітопровід.

Під час проходження первинною обмоткою змінного струму виникає змінний магнітний потік, який збуджує у кожному витку вторинної обмотки ЕРС самоіндукції. Отже, якщо первинна обмотка має N₁ витків, а вторинна N₂, то ЕРС індукції в обмотках прямо пропорційні кількості витків у них:

Записати у конспект

Відношення k називають коефіцієнтом трансформації.

Коефіцієнт трансформації визначається при холостому ході трансформатора, тобто при розімкнутому колі вторинної обмотки.

В підвищувальному трансформаторі коефіцієнт трансформації k < 1 (відповідно N₂ > N₁), у знижувальному k > l. (відповідно N₂ <N₁)

Один і той самий трансформатор може працювати і як підвищувальний, і як знижувальний, залежно від того, яка обмотка використовується як первинна.

Задача:

Первинна напруга трансформатора складається U₁=220В

Первинна обмотка має N₁=300

Вторинна N₂=49

Визначити вторинну напругу трансформатора U₂=?

U₂= (U₁*N₂) : N₁= (220*49) : 300 = 36В

Якщо первинна обмотка має більшу кількість витків, ніж вторинна, такий вид трансформаторів називається знижуючим.

У підвищувальних трансформаторах ситуація протилежна. У них використовують більше витків вторинної обмотки, ніж первинної, щоб збільшити вторинну напруга і зменшити вторинний струм.

3.Характеристики трансформаторів

Режими роботи трансформатора

Режим холостого ходу

Трансформатор може працювати в режимі холостого ходу, коли вторинне коло розімкнене (навантаження відсутнє). За допомогою холостого ходу можна визначити коефіцієнт трансформації.

Режим короткого замикання

Режим короткого замикання можна отримати в результаті замикання вторинної обмотки на коротко. Це аварійний режим, що може призвести до виходу з ладу трансформатора. За допомогою його можна визначити втрати корисної потужності та нагрівання проводів в колі трансформатора. Даний режим широко використовується у вимірювальних трансформаторах струму.

Режим навантаження

Режим роботи трансформатора при якому вторинна обмотка замкнута на опір, називається режимом роботи трансформатора під навантаженням. Це призводить до автоматичного збільшення сили струму в колі первинної обмотки.

Викладач:Усі трансформатори за призначенням поділяють на типи та види. Прочитайте матеріал і заповніть пропуски в таблиці, що знаходяться у Вас на столах.

 робота з роздатковим матеріалом (заповнення когнітивної мапи «Види трансформаторів»);

 Заповнити таблицю

Види трансформаторів

За видом охолодження

За кількістю фаз

За формою магнітопроводу

За кількістю обмоток

Усі трансформатори за призначенням поділяють на типи: силові трансформатори, вимірювальні трансформатори, зварювальні трансформатори.

Трансформатори можуть відрізняться:

а) за видом охолодження - з повітряним або олійним (масляним) охолодженням: у другому випадку застосовується спеціальна трансформаторна олія (масло), яка знаходиться в баці з трансформатором;

б) за кількістю фаз, що трансформуються - однофазні, трифазні або багатофазні;

в) за формою магнітопроводу: стрижневі, броньові, броньострижневі:

г) за кількістю обмоток - двохобмоткові і багатообмоткові (одна первинна і дві або більше вторинних обмоток на різні напруги);

ґ) за конструкцією обмоток вони можуть бути концентричними або такими, що чергуються.

Викладач:перевіримо розуміння опрацьованого матеріалу.

1. Назвіть відомі вам типи трансформаторів.

2. Скільки є критеріїв поділу трансформаторів на види? Назвіть їх.

завершення викладу нового матеріалу.

Викладач:Як ми вже знаємо, є трансформатори, в яких високовольтна енергія, що проходить по лініях передач, знижує свою напругу. Але і в ваших будинках також є трансформатори.

Електричні пристрої, такі як пральні машини і посудомийні машини використовують 220 вольт, але електронні девайси: ноутбуки та зарядні для мобільних телефонів використовують порівняно низьку напругу.

Таким чином, всі ці пристрої мають вбудовані всередині себе маленькі трансформатори (щоб трансформувати 220 вольт в менший, необхідний їх для роботи вольтаж).

IV. Закріплення нового матеріалу.

Повернемося до слайду з неповною інформацією, я впевнений, ви зможете відновити її зміст.

Отже: працюють всією групою.

Трансформатором називається статичний електромагнітний aпарат, який перетворює змінний струм одної напруги в змінний струї іншої напруги тої ж частоти.

На стальному магнітопроводі, виготовленому зі складених пакетом спресованих штампованих листів електротехнічної сталі, є дві обмотки. Та обмотка, що приєднується до мережі, називається первинною, а та, з якою з'єднується струмоприймач,— вторинною.

Число, що показує, у скільки разів вторинна е. р. с. більша чи менша від первинної, називається коефіцієнтом трансформації трансформатора:

тобто струми та напруги знаходяться в оберненій залежності: в тій обмотці, де напруга вища, струм менший, а в тій обмотці, де напруга нижча, струм більший.

Якщо п > 1, тобто вторинна напруга вища від первинної, то такий трансформатор називають підвищувальним.

Якщо ж п < 1, то це — знижувальний трансформатор

Викладач:перевіримо розуміння опрацьованого матеріалу.

1. Назвіть основне призначення трансформаторів?

2. Де і за яких умов використовуються трансформатори?

3. З яких основних конструктивних елементів складається трансформатор?

Та принцип його дії.

Виставлення і аргументація оцінок за урок.

Повертаємось до теми і мети:

Якю була тема сьогоднішнього уроку?

Що ми ставили за мету?Що повинні були вивчити?

Мета уроку досягнена!!!

Пояснення Д/З

?https%3A%2F%2Fforms Опрацювати : Гуржій А.М. та ін. Електротехніка з основами промислової електроніки: Підруч: для учнів проф. – техн. навч. закладів/А.М.Гуржій, А.М.Сільвестров, Н.І.Поворознюк. – К.: Форум, 2002. – 382с.

- Заповнити опорну схему та перенести її у конспект.

- Виконати завдання самоконтролю (для учнів з достатній і високим рівнем навчальних досягнень)

- Пройти тестування за посиланням QR-коду

ОДНІЄЮ З ОСНОВНИХ ПРОБЛЕМ ЛЮДСТВА Є ЗБЕРЕЖЕННЯ ЕНЕРГОРЕСУРСІВ

Ми як користувачі електро приладі повністю відповідаємо за споживання електроенергії

Недоліком електроенергії є те що її неможливо зберігати в певні кількості постійно потрібен підживлювач в нашому випадку це енергетичні підприємства які для виробництва свого продукту задіюють не відновлювані джерела енергії так звані корисні копалини такі як (газ, нафта, вугілля) тим самим наносять негативний вплив на екосистему планети.

Альтернативні джерела становлять близько 15% вироблення електроенергії тому

впровадження енергоефективних технологій дозволить знизити витрати на оплату комунальних послуг, підвищивши при цьому їх якість.

Самоконтроль

Модуль 1

Прочитай і відміть вірні твердження знаком «+», а не вірні–«-».

1. Трансформатор – статичний електромагнітний апарат, який призначений для перетворення постійного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги при незмінній частоті.

2. Трансформатор – статичний електромагнітний апарат, який призначений для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги при незмінній частоті.

3. Переважне використання в електроустановках отримали вимірювальні трансформатори.

4. Одиниця вимірювання частоти змінного струму – Герц.

5. У ЛЕП втрачається 100 - 90% електроенергії.

Модуль 2. Виберіть правильну групу пропущених слів.

При передаванні електричної енергії на (1) у проводах втрачається частина енергії. Щоб зменшити ці (2), треба або зменшити (3) проводів, збільшивши їх поперечний (4), що економічно (5), або зменшити електричний (6). Але для того, щоб передавана (7) залишилася незмінною, треба підвищити напругу, застосовуючи підвищувальний (8).