Тема урока: «Устройство и принцип действия трансформаторов».
Цели урока:
- познакомить учащихся с устройством и принципом действия трансформаторов;
- развивать навыки самостоятельной работы, логическое мышление, внимание;
- воспитывать умение общаться в коллективе, культуру речи.
Тип урока: изучение нового материала.
Метод урока: комбинированный, репродуктивный.
Оборудование: таблицы, трансформаторы.
Межпредметные связи: физика, устройство и ремонт тепловоза, математика.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
В начале урока учащиеся и учитель приветствуют друг друга, в журнале отмечаются отсутствующие.
II. Актуализация прежних знаний.
Повторение явления электромагнитной индукции,
формулы закона электромагнитной индукции.
.
Проводится фронтальный опрос. За каждый правильный ответ учащиеся получают жетон, как во время фронтального опроса, так и во время всего урока. Набравшие 6 и более жетонов получают оценку «5», 4–5 – «4», 3 – «3».
Учащимся предлагается ответить на вопросы:
- Как называется явление возникновения эдс в проводниках при изменении магнитного поля?
- Вспомните формулу электромагнитной индукции.
- Возможно ли возникновение эдс при постоянном магнитном потоке?
- Может ли возникнуть ток в разомкнутом контуре?
- Какие существуют способы усиления магнитных полей?
- Что представляют собой вихревые токи?
- В чём заключается их вредное действие?
- Какие способы уменьшения вихревых токов?
III. Формирование новых понятий и способов действий.
Называю тему урока. Начинаю объяснять в форме лекции.
Трансформатором называется статический электромагнитный прибор, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.
Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, при распределении её между приемниками, а также на выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах. Когда же и кто сконструировал это устройство?
Ученик делает небольшое сообщение:
«"Днем рождения" трансформаторов считают 30 ноября 1876 года, когда выдающийся русский электротехник и изобретатель Павел Николаевич Яблочков получил французский патент, в котором был описан принцип действия и способ применения трансформатора.Это открытие базировалось на достижениях и открытиях других русских ученых-электротехников: В. Петрова (1761-1834 гг.), Э. Ленца (1804-1865 гг.), Якоби Б.С. (1801-1874 гг.).В развитие и совершенствование конструкции трансформатора, предложенного П. Яблочковым, внесли вклад: русский инженер И. Усагин (1882 г.), англичане Горяр и Гиббс (1885 г.), венгерские инженеры Циперновский, Дери и Блати (1885 г.).Русский электротехник, создатель техники трехфазного тока М. Доливо-Добровольский в 1890 г. предлагает конструкцию трехфазного трансформатора, который в трехфазной сети позволит заменить три однофазных агрегата. Впоследствии значительную роль в совершенствовании и развитии конструкции трехфазных трансформаторов сыграли англичанин Ферранти, американец Дж. Вестингауз, серб Н. Тесла.Именно благодаря открытиям и достижениям отечественных ученых в России на рубеже XIX и XX веков была выбрана правильная программа — ориентировать дальнейшее развитие электроэнергетики на применение переменного тока высокого напряжения в противовес зарубежным концепциям в пользу постоянного тока и техники низких напряжений.Началом производства силовых трансформаторов в России можно считать ноябрь 1928 г., когда начал работать Московский трансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод). Вскоре продукция завода стала удовлетворять потребности страны в высоковольтных трансформаторах. Уже в предвоенный период завод выпускал мощные силовые трансформаторы напряжением до 220 кВ. Первые советские трансформаторы создавались по образцу трансформаторов фирмы Дженерал Электрик (США) и при участии ее консультанта.
После войны были построены новые предприятия и, прежде всего, Запорожский трансформаторный завод, Тольяттинский электротехнический завод и др. Вскоре эти два завода приняли на себя основную нагрузку по производству высоковольтных силовых трансформаторов для энергетики. Московский электрозавод стал все больше специализироваться на изготовлении силовых трансформаторов для электрических печей, шунтирующих реакторов всех классов напряжения, измерительных трансформаторов напряжения, регулировочных трансформаторов и др.
Изготовление силовых трансформаторов
предельных мощностей постепенно
сосредотачивалось на Запорожском
трансформаторном заводе, а выпуск значительного
количества трансформаторов небольшой мощности
(до напряжения 20 кВ) — на Минском
электротехническом заводе, построенном в конце
50-х годов.
После распада СССР значительное количество
трансформаторных мощностей оказалось за
пределами России.
Продолжаю объяснять.
На плакате изображена принципиальная схема
трансформатора. Каждая обмотка трансформатора
размещается на обоих стержнях сердечника так,
что половины двух обмоток находятся на левом, а
вторые половины – на правом стержне сердечника.
При таком расположении обмоток достигается
лучшая магнитная связь между ними, благодаря
чему снижаются потоки рассеяния, которые не
участвуют в процессе трансформирования энергии.
Обмотка, включенная в сеть источника
электрической энергии, называется первичной;
обмотка, от которой энергия подается к приемнику,
– вторичной.
Трансформаторы по своей конструкции бывают:
стержневые, броневые, тороидальные,
автотрансформаторы.
Обычно напряжения первичной и вторичной
обмоток неодинаковы.
Если первичное напряжение меньше вторичного,
трансформатор называется повышающим, если
первичное напряжение больше вторичного –
понижающим. Любой трансформатор может быть
использован и как повышающий, и как понижающий.
– коэффициент
трансформации, он определяет тип
трансформатора.
Если k < 1 – трансформатор повышающий;
k > 1 – трансформатор понижающий.
Действующее значение эдс, возникающее в обмотках трансформатора равно E = 4,44fnФm.
Эта формула действительна как для первичной, так и для вторичной обмотки.
E1 = 4,44fn1Фm; E2 = 4,44fn2Фm.
Вопрос к учащимся: как можно визуально определить обмотку высшего и низшего напряжения?
IV. Закрепление
Чтобы закрепить полученные знания решаем задачи. К доске по желанию выходит ученик и решает предложенную задачу:
№1. Сколько витков во вторичной обмотке трансформатора 10000/100, если число витков первичной обмотки равно 21000? Определить коэффициент трансформации.
| Дано: U1=10000 B U2=100 B n1=21000 |
Решение:
Ответ: 100, 210B. |
| n2=?k=? |
; 
= 210 B
= 100№2. Измерительный трансформатор напряжения имеет обмотки с числом витков n1 = 10000 и n2 = 200.К вторичной обмотке присоединен вольтметр с номинальным напряжением 150В. Определить коэффициент трансформации и предельное напряжение, которое можно измерить.
№3. Определить число витков вторичной обмотки трансформатора, если при магнитном потоке в магнитопроводе 10-3 Вб наведенная в ней эдс равна 220В при частоте 50Гц.
Вторая и третья задачи решаются учащимися самостоятельно (первые три человека, правильно решившие задачу, получают дополнительно жетон).
V. Домашнее задание
§ 56-57 стр.105-108 (В.Е.Китаев «Электротехника с основами промышленной электроники»).
VI. Подведение итогов
В заключение характеризую работу группы, отмечаю отличившихся учащихся, выставляю оценки.