Трансформатор. Производство и передача электроэнергии. Профессия 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)

ФИО разработчика

Лойторенко А.Г., Батёха Н. И.

Место работы/регалии разработчика(ов)

Преподаватель физики ГБПОУ РО «ТМехК»

Преподаватель общепрофессиональных дисциплин

_{Общеобразовательная дисциплина}

_{Общепрофессиональная дисциплина}

_{Наименование дисциплины}

_{ОУД.11 Физика}

_{МДК 02.01. Оборудование, техника и технология электросварки}

_{Наименование раздела}

_{Раздел 3. Основы электродинамики.}

_{Раздел 2. Сварочное оборудование}

_{Наименование темы}

_{Тема 3.5 Электромагнитная индукция.}

_{Тема 2.1. Оборудование для электрической сварки плавлением}

_{Тема интегрированного занятия}

Трансформатор. Принцип действия сварочного трансформатора.

_{Продолжительность занятия}

_{45 мин}

_{Тема занятия рассмотрена и утверждена на заседании методического объединения преподавателей (ЦМК)}

_{ЦМК математического и общего естественнонаучного цикла протокол от «_03_»_10__2024г. № 2}

ЦМК профессионального цикла по ППКРС И специальнностей43.02.13 Технология парикмахерского искусства 43.02.17 Технологии индустрии красоты протокол №2 от 03. 10. 2023г

ФГОССПО

Рабочая программа учебной дисциплины ОУД.11 Физика по профессии15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки))

Рабочая программа разработана на основе требований: Федераль­ного государственного образовательного стандарта среднего общего образования (далее – ФГОС СОО) (утвержден приказом Министерства образования и науки РФ от 17.05.2012 № 413); с изменениями приказа от 12.08.2022 № 732); Приказа минпросвещения России об утверждении федеральной образовательной программы среднего общего образования от 23.11.2022 № 1014); Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (далее ФГОС СПО); Примерной рабочей программы общеобразовательной дисциплины Физика для профессиональных образовательных организаций.

Тип занятий и форма проведения (возможен выбор нескольких вариантов)

Уровень изучения

☐1 –ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);

• 2–репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции и или под руководством);

• 3продуктивный (планированиеисамостоятельноевыполнениедеятельности,решениепроблемныхзадач).

Адаптация для студентов с ОВЗ

Да/нет

Учебник, Информационные источники

Трофимов В.И. Физика: учебник – М:,Кнорус, 2018г. – 301 с. (ЭБС Book.ru)

Подготовительные и сборочные операции перед сваркой : учебник /

В.В. Овчинников. — Москва : КНОРУС, 2019. — 172 с. — (Среднее про-

фессиональное образование).

Ключевые слова

профессиональные компетенции, повышающий и понижающий трансформатор.

Базовые понятия

ЭДС индукции, электромагнитная индукция, закон Фарадея - Максвелла, правило Ленца.

Краткое описание

В ходе учебного занятия обучающиеся знакомятся с основными элементами трансформатора, изучают основные физические процессы в трансформаторе, и его применение в сварочном производстве.

Этапы занятия, Продолжительность в мин.

Деятельность преподавателя

Деятельность студентов

Планируемые образовательные результаты

Типы оценочных мероприятий

Дидактические материалы, МТО

1

2

3

4

5

6

1. Организационный этап занятия

Вхождение в тему и создание условий для осознанного восприятия нового материала, 5 мин

Преподаватель проверяет присутствие студентов, готовность к уроку объясняет учащимся, для чего собрались на этот урок.

Самостоятельная формулировка студентами темы и целей урока

Ставит проблему: но при передаче электрического тока по проводам происходят потери энергии. Вопрос: с чем они связаны?

Пояснение: в соответствии с законом Джоуля – Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

Q= I²R t

Проблемный вопрос: как уменьшить потери энергии?

Увеличение площади экономически невыгодно, так как надо израсходовать много металла. Следует уменьшить силу тока, но при этом увеличить напряжение. Каким образом можно повысить напряжение?

Да, верно, существуют такие устройства.

Просмотр видеоряда (Слайд 6 изображения трансформаторов).

Вопрос: видели вы такие устройства?

Повторение пройденного материала

П овторение явления электромагнитной индукции, формулы закона электромагнитной индукции. Проводится фронтальный опрос.

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

Оформление темы урока. Проводится фронтальный опрос.

Повторение пройденного материала

Повторение явления электромагнитной индукции, формулы закона электромагнитной индукции.

Проводится фронтальный опрос.

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

1.Как называется явление возникновения эдс в проводниках при изменении магнитного поля?

2.Вспомните формулу электромагнитной индукции.

3.Возможно ли возникновение эдс при постоянном магнитном потоке?

4.Может ли возникнуть ток в разомкнутом контуре?

5. Какие существуют способы усиления магнитных полей?

6.Что представляют собой вихревые токи?

7.В чём заключается их вредное действие?

8.Какие способы уменьшения вихревых токов?

Ответ: за счёт уменьшения сопротивления проводов (увеличивая площадь их поперечного сечения) и повышения напряжения.

Учащиеся высказывают предположения: уменьшить потери можно с помощью специальных устройств.

Просмотрев слайд, делают предположения, что это трансформатор.

Записывают тему урока в тетради.

ОК2, ОК4. осознавать необходимость трансформации электроэнергии, определять цели учебной деятельности;

видеть проблему, осознавать возникшие трудности;

Беседа, устный опрос

Индивидуальные карточки, схемы.

Рабочие тетради

Использование индивидуальных карт по теме

2. Основной этап занятия

Освоение нового материала,

2.1. Теоретическая часть (15 минут).

Тема изучается в диалоговой форме с созданием проблемных ситуаций, с использованием презентации на тему «Устройство и принцип работы сварочного трансформатора», плаката «Сварочный трансформатор», раздаточного материала для студента, раздаточного материала для 2-ух групп (обобщающие таблицы) и самостоятельной работы студентов, которые делали записи в опорном конспекте.

Преподаватель обращает внимание на модель трансформатора:. «Внимательно рассмотрите модель трансформатора, укажите основные элементы трансформатора».

Изучите дополнительный материал, заполните в опорный конспект устройство трансформатора и его обозначение на схеме.

Проверяет правильность заполнения конспекта.

Условное обозначение :

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Магнитное поле, создаваемое переменным током в первичной обмотке, практически без потерь пронизывает витки вторичной обмотки. А это значит:

E₁ = _{ } E₂ = _{  =  }

Трансформатор имеет три режима работы:

- режим холостого хода

- рабочий режим

- режим короткого замыкания. Демонстрация опыта

Режим холостого хода – это режим с разомкнутой вторичной обмоткой.

ЭДС первичной обмотки – это U₁

ЭДС вторичной обмотки приблизительно равно U₂ . Значит

 
Величина К называется коэффициентом трансформации. Он равен отношению числа витков первичной катушки к числу витков вторичной катушки или отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора. При К 1 трансформатор является понижающим, а при К

Рабочим ходом трансформатора называется режим, когда во вторичную обмотку включена какая – либо нагрузка. Демонстрация опыта с лампочкой

Режим короткого замыкания – это режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен, т.к. сила тока во вторичной обмотке максимальна и происходит электрическая и тепловая перегрузки системы.

Ребята, у трансформатора, как и генератора, сердечник собирают из отдельных листов стали, изолированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой.

Вопрос: для чего?

(Такая конструкция дает возможность в значительной степени ослабить в нем вихревые токи и в конечном итоге увеличить КПД).

Рассмотрим принцип действия трансформатора.

Даёт задание работать с дополнительным материалом и заполнить конспект.

Контроль заполнения

Тип трансформатора характеризуется коэффициентом трансформации.

Работа с дополнительной информацией.

В современной технике нашли широкое применение трансформаторы различных конструкций

Передача энергии на расстояние в виде электроэнергии является в настоящее время наиболее удобным и дешевым способом передачи энергии.

Использование трансформаторов и увеличение напряжения в проводах линий электропередачи, позволяет существенно снизить потери энергии при передаче электроэнергии.

Преподаватель:

Трансформатор ТСК-500 состоит из: -сердечника-магнитопровода, выполненного из трансформаторной стали;

-на сердечнике размещены первичная и вторичная обмотки;

-подключается трансформатор к сети переменного тока с напряжением 380В;

-первичная обмотка закреплена неподвижно, а вторичная передвигается по сердечнику, регулируя величину сварочного тока.

-для перемещения катушек служит вертикальный винт с ленточной резьбой, снабженный рукояткой.

Принцип действия сварочного трансформатора прост (объяснение на макете):

-при сближении катушек магнитное рассеивание и вызываемое им индуктивное сопротивление обмоток уменьшается, и сварочный ток увеличивается;

-при удалении катушек друг от друга большая часть магнитного потока рассеивается, т.е. проходит не полностью по стальному сердечнику, а частично идет по окружающему их воздушному пространству. Это увеличивает Э.Д.С. самоиндукции, направленную против основной Э.Д.С., т.е. увеличивает индуктивное сопротивление обмоток, что приводит к уменьшению тока в сварочной цепи;

-величину сварочного тока регулируют перемещением катушек по магнитопроводу;

-для точного определения величины сварочного тока пользуются амперметром;

Учащиеся рассматривают модель и пытаются назвать его составные части.

Ответ: две катушки, сердечник.

Работают с текстом, записывают устройство трансформатора:

1. Замкнутый стальной сердечник, собранный из специальных листов электротехнической стали.

2. Две катушки с разными числами витков из медной проволоки, одетые в стальной сердечник:

Катушка, подключенная к источнику – первичная катушка.

Катушка, подключенная к потребителю – вторичная катушка.

Ответ: для того, чтобы уменьшить индукционные токи (токи Фуко). Именно вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли.

Далее учащиеся делятся на 2 группы.

Обе группы работают с своей частью конспекта

1я групп: их задача подробно разобрать устройство трансформатора, с целью дальнейшего изложения материала у доски.

2я группа: их задача ответить на вопрос: с чем связана потребность трансформирования электроэнергии?

Перечислить типы трансформаторов.

ОК 1, ОК 2, ОК3, ОК 4, ПК 1.1. Понимать принцип работы трансформатора; участвовать в диалоге; уметь выражать свои мысли.

Работа с текстом. Ответы на вопросы преподавателя

Индивидуальные карточки, схемы.

Рабочие тетради

Применение изученного материала.

2.1. Выполнение практической работы: Заполнение обобщающих таблиц (10 минут)

Проверка первичного усвоения пройденного материала осуществляется в форме заполнения обобщающих таблиц и представления полученных результатов (используется групповая форма работы)

Проверка выполненной работы:

1.Работа с моделью.

Учащийся из первой группы рассказывает всем устройство трансформатора, используя разборную модель, таблицу.

2. Его ответ оценивает оппонент, в задачу которого, кроме того входит дать понятие и записать на доска формулу коэффициента трансформации

Показать, на схемах, как обозначается трансформатор.

Умение обучающихся работать с текстом, выбирая нужную информацию для заполнения таблиц

ОК 1, ОК 2, ОК3, ПК 1.1.

Оформление отчёта по практической работе.

Индивидуальные карточки, схемы.

Рабочие тетради

3. Заключительный этап занятия

Диагностика, 10 мин

Первоначальная проверка уровня усвоения образовательных результатов, проверка первичного усвоения пройденного материала осуществляется в форме заполнения обобщающих таблиц и представления полученных результатов (используется групповая форма работы)

Деятельность преподавателя

Вернёмся к поставленной цели.

Раздаёт тест первичного закрепления знаний Проведение самопроверки. Приложение 4

Ответ: проговаривают, что изучили устройство трансформатора, назначение, применение, как энергия передаётся.

Отвечают на вопросы (за правильный ответ 1 балл)

Выполняют тест.

Проводят самопроверку. Заносят баллы в лист оценивания.

Сформировать умение делать выводы по результатам эксперимента и умение объяснять технологические процессы в трансформаторе на основе физических знаний; экспериментально установить действия электрического тока и выяснить его практическое применение, систематизировать знания по теме Принцип действия трансформатора. Умение анализировать и объяснять физические процессы в трансформаторе. ОК 1, ОК 2, ОК3, ПК 1.1.

Обсуждение и оценка сообщений обучающихся

Индивидуальные карточки, схемы.

Рабочие тетради

Подведение итогов домашнее задание, 5 мин

Преподаватель подводит итоги урока, объявляет выставленные оценки, объясняет домашнее задание.

Обучающиеся записывают домашнее задание. Задают уточняющие вопросы

ОК 1, ОК 2, ОК3, ПК 1.1.