Трансформатордың қызметі және құрылысы

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі

Маңғыстау энергетикалық колледжі

Джанбозова Жанна Аргиновна

ІІ санатты арнайы пән оқытушысы

АШЫҚ САБАҚ

Тақырыбы:

Пәні: Автоматтық реттеу

Өткізілетін оқу тобы: ІІI курс АжБ-31 «Автоматтандыру және басқару»

Өткізілетін мерзімі: 11 ақпан 2016 жыл

Сабақтың тақырыбы: Трансформатор

Сабақтың мақсаты:

а) Білімділік мақсаты: білім алушыларға трансформатор ұғымын, трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы, трансформация коэффициенті, катушканың құрылысы туралы түсінік беру.

ә) Дамытушылық мақсаты: білім алушылардың трансформатор туралы түсініктерін қалыптастыру арқылы логикалық ойлау қабілеттерін және есеп шығару икем дағдыларын арттыру. Есте сақтау қабілетін, қабылдауын, зейінін тұрақтандыру.

б) Тәрбиелік мақсаты: білім алушыларға қарым – қатынас арқылы сөйлеу мәдениетін қалыптастыруға, өз ойын толық жеткізе алуға тәрбиелеу.

Сабақтың типі: жаңа материалды меңгерту.

Сабақтың түрі: компьютерлік сабақ

Сабақтың әдісі: ауызша түсіндіру, сұрақ-жауап, есеп шығару, ойын элементтері

Сабақтың пәнаралық байланысы: Физика, электротехниканың теориялық негіздері, электрлік машиналар мен трансформаторлар және т.б.

Сабақтың көрнекілігі: «Трансформатор» тақырыбындағы презентация, плакаттар, суреттер,трансформатор, катушка, ноутбук, интерактивті тақта

Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі. 2 минут

Білім алушылармен сәлемдесіп, топты түгелдеу. Сабақтың мақсатымен таныстыру.

ІІ.Өткен сабақта өтілген материалды қайталау. 8 минут

• Білім алушылар, біз автоматтық реттеу пәнінен қандай тарау қарастырып жатырмыз? (Айнымалы ток. Электр энергиясын өндіру, жеткізу және тұтыну)

• Олай болса, алдыңғы өтілген материалдарды еске түсіру үшін «ДОМИНО» ойынын ойнайық.

«ДОМИНО» ойынының сұрақтары:

1. Айнымалы ток дегеніміз не?

(Тізбекте орныққан еріксіз электромагниттік тербелістерді айнымалы ток деп атайды.)

1. Төменгі кернеуге қанша вольтқа дейінгілер жатады?

(1000 В.төмен)

1. Жоғарғы кернеуге қандай вольттарды атаймыз?

(1000 В. жоғары)

1. Электр тогын қайдан аламыз?

(Ағын судан, желден, ЖЭС, АЭС)

1. Электр энергиясын механикалық энергияға ненің көмегімен айналдырады?

(Электр қозғалтқыштардың көмегімен)

1. Ток генераторы дегеніміз не?

Оның негізгі бөліктері мен атқаратын қызметі қандай?

(Ток генераторы деп энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыны айтады. Кез келген индукциялық генератордың негізгі бөліктері мыналар:

• Индуктор – магнит өрісін тудыратын қондырғы.

• Якорь – ЭҚК индукцияланатын орама;

• Щеткалар мен сақиналар – айналып тұрған бөліктерден индукциялық токты шығарып алатын немесе электромагнитерге қоректенетін ток беретін қондырғылар;)

ІІІ. Жаңа материалды меңгерту. 20 минут

Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған құралдарды қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды 220 В-тық ток көзiне қосқан кезде оның iшiндегi қыздыру шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал электронды-сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн трансформаторлар деп аталатын құралдар пайдаланылады.

Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді.

Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысына негізделген.

Трансформаторды алғаш рет 1878 жылы орыс ғалымы П.Н.Яблочков ойлап тапқан, кейін оны 1882 жылы И.Ф. Усагин жетілдірді. Қарапайым трансформатор ферромагниттi өзекшеге кигiзiлген өткiзгiштердiң екi жақты орамдарынан тұрады

Бiрiншi реттi орам қоректендiрушi кернеу көзiне, ал екiншi реттi орам тұтынушыларға қосылған. Олардың сәйкес орамдарының саны n₁ және n₂-ге тең.

Трансформатордың жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция құбылысына негiзделген. Бiрiншi реттi орамдар арқылы айнымалы ток өткен кезде ферромагниттiк өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл магнит ағыны өз кезегiнде екiншi реттi орамдарды да тесiп өтетiн болғандықтан осы орамдарда индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Егер екiншi реттi орамдар тұтынушыларға қосылған болса, онда бұл тiзбектен де айнымалы ток өтедi. Ал бұл айнымалы ток өзекшеде қайтадан өзiнiң айнымалы магнит ағынын туғызады. Екiншi орамдардың туғызған магнит ағыны өзекшедегi толық магнит ағынын кемiтедi, бұл өз кезегiнде бiрiншi реттi орамдардағы өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiне алып келедi. Өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiнен бiрiншi реттi тiзбекте ток арта бастайды да, қоректендiрушi кернеудiң мәнi өздiк индукция ЭҚК-iне теңескенде жүйеде тепе-теңдiк орнайды.

Орамдар санының бiр-бiрiне қатынасын

трансформациялау коэффициентi деп атайды. К1 болғанда трансформаторлар төмендеткiш, ал K

Энергияның сақталу заңына сәйкес

Р₂=P₁-P_ор-P_өз

мұндағы Р₂=I₂U₂cosφ₂ – екiншi тiзбектен тұтынушылар пайдаланатын қуат, Р₁ =I₁U₁cosφ₁ – бiрiншi тiзбекке қоректену көзiнен берiлетiн қуат, ал Р_ор=I₁²r₁+I₂²r₂ – актив кедергiлерi r₁ және r₂ – ге тең орамдардағы қуат шығыны да, Р_өз– ферромагниттiк өзекшенiң магниттелуiмен байланысты қуат шығыны.

Трансформатордың пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)

Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi.

Трансформаторлардың электр энергиясын тасымалдаудағы ролi ерекше. Электр энергиясын қашық аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе энергия шығынымен байланысты. Өткiзгiштердiң қызуынан болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни Q=I²Rt. Олай болса, тасымалдау кезiндегi бос шығынды азайту үшiн тасымалданатын қуатты кемiтпестен, ток күшiн мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның бiрден-бiр жолы кернеудiң шамасын аса жоғары, жүздеген мың вольтқа көтеру. Жоғарғы вольтты электр тасымалдау жүйелерiнiң болуы осымен байланысты. Электр энергиясын өндiретiн жерде кернеудi трансформаторлардың көмегiмен 400-500 мың вольтқа дейiн жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген соң энергияны тұтынатын жерде керiсiнше өндiрiстiк 220 вольтқа дейiн кемiтедi.

IV. Жаңа материалды бекіту. 8 минут

а) Бекіту сұрақтары:

1. Трансформатор не үшін қажет?

2. Трансформатор құрылысы?

3. Трансформатордың шартты белгісі?

4. Трансформация коэффициентінің формуласы?

5. Төмендеткіш және жоғарылатқыш трансформатор дегеніміз не?

ә) Есептер шығару:

№ 97

Трансформатор кернеуді 220 – дан 660 В-қа дейін арттырады, оның бірінші реттік орамасы 840 орамнан тұрады. Трансформация коэффициенті қандай? Екінші реттік орамада қанша орам бар? Қай орамдағы өткізгіштің қимасы артық?

№ 98

Трансформатор төмендеуі 120 В болғанда 20 А ток береді. Алғашқы кернеуі 22000 В-қа тең. Онда бірінші жүктеменің ПӘК 90 % болса, трансформатордың бастапқы ток күші мен кіріс-шығыс қуаты неге тең?

V. Сабақты қорытындылау. 5 минут

«Трансформатор» сөзіне трек-сұлба құрастыру

VI. Бағалау. 1 минут

Сабақққа қатысқан оқушыларды білімі мен белсенділігі бойынша бағалаймын.

VII. Үйге тапсырма беру. 1 минут

1. Трансформатор тақырыбын оқып келу.

2. Оқулықтан № 96,99 есепті шығару

3. П.Н.Яблочков пен И.Ф.Усагин туралы реферат жазу.

4. Тақырыптың бақылау сұрақтарына жауап беру.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Қалықов Б.Р., Исаханов М.Ж., Өмірзақов Ш.Ш. «Электр машиналары және электр жетегі» Алматы 2005 ж

2. Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев «Физика» Алматы 2007 ж

3. С.Тұяқбаев, Ш.Тынтаева, Ж.Бақынов «Есептер жинағы» Алматы 2007 ж

4. Бекбаев А., Сулеев Д., Хисаров Б. «Автоматты реттеу теориясы» Алматы 2005 ж