Методическая разработка урока по дисциплине «электротехника и электроника»

План занятия

по дисциплине «Электротехника и электроника»

1.Тема программы: Трехфазные электрические цепи

2.Тема занятия:Мощность трехфазной электрической цепи. Коэффициент мощности

3. Планируемые результаты:

- знаний –формулирование иобъяснение основных законов электротехники, формулирование методов расчета и измерения основных параметров электрических цепей, обозначение параметров электрических цепей;

- умений – сборка электрических схем,выполнение расчетов параметров электрических цепей, построение векторных диаграмм токов и напряжений;

- сформированности компетенций:

ОК3 - Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;

ОК4 - Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;

ОК6 - Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;

ОК7 - Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

4. Оснащение занятия:

4.1. Славинский А.К., Туревский И.С. Электротехника с основами электроники [Текст]: учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2012. – 448 с.: ил. – (Профессиональное образование).

4.2. Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учеб. Пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2002. -380 с.: ил.

5.Используемые приемы, методы и элементы педагогических технологий: групповая деятельность.

Ход урока

1. Организационный момент (проверка готовности аудитории и группы к занятию, приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы и образовательной цели).

2. Повторение пройденного материала

   1. Фронтальный опрос:

• Что называется трехфазной системой?

• Каким образом вырабатывается 3-х фазный электрический ток?

• Что такое фаза?

• Что означает соединение «звезда»?

• Что означает соединение «треугольник»?

• Дайте название токов и напряжений трехфазной системы.

• Покажите токи и напряжения трехфазной системы на схеме.

• Поясните назначение нулевого провода в 4-х проводной трехфазной цепи.

• Назовите и запишите на доске признаки симметричности нагрузки трехфазной системы.

1. Работа у доски:

• Составьте классификацию трехфазной системы и поясните ее.

• Запишите законы изменения ЭДС трехфазной системы и постройте векторную диаграмму ЭДС.

• Начертите временные диаграммы ЭДС трехфазной системы для одного периода и поясните принцип их получения.

• Покажите графически соединение обмоток генератора по схеме «звезда» и поясните данное соединение.

• Покажите графически соединение обмоток генератора по схеме «треугольник» и поясните данное соединение.

• Начертите 3-х проводную трехфазную цепь при соединении потребителей по схеме «звезда» и поясните соотношение фазных и линейных параметров цепи.

• Начертите 3-х проводную трехфазную цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник» и поясните соотношение фазных и линейных параметров цепи.

1. Работа с карточками:

Карточка 1

1. Продолжите фразу:

Трехфазные электрические цепи – это ____________________________________________________.

1. Запишите выражения для мгновенных значений фазных ЭДС в трехфазной системе.

Карточка 2

1. Напишите, благодаря чему трехфазные цепи получили широкое распространение в современной электроэнергетике.

2. Как можно получить трехфазную систему ЭДС?

Карточка 3

1. Что понимается под фазой в трехфазной системе?

2. Приведите буквенные обозначения и единицы измерения следующих параметров трехфазной системы:

• Фазные напряжения источника - ______________________________________________;

• Линейные напряжения источника - ____________________________________________;

• Линейные токи источника - __________________________________________________;

• Фазные напряжения нагрузки - _______________________________________________;

• Линейные напряжения нагрузки - _____________________________________________;

• Линейные токи нагрузки - ___________________________________________________;

• Ток в нейтральном проводе - _________________________________________________.

Карточка 4

1. Перечислите основные элементы, входящие в состав трехфазных электрических цепей.

2. Укажите основные схемы соединения фаз в трехфазных цепях.

Карточка 5

1. Что понимается под фазой в трехфазной системе?

2. Как соединить фазы в трехфазной системе звездой?

Карточка 6

1. Что понимается под фазой в трехфазной системе?

2. Как соединить фазы в трехфазной системе треугольником?

1. Тестирование студентов:

Вариант 1

I. Начало первой обмотки при соединении обмоток генератора треугольником соединяется:

1) с началом второй;

1. концом третьей;

2. концом второй;

3. началом третьей;

1. концом третьей.

II. Фазой называют:

1. аргумент синуса;

2. часть многофазной цепи;

3. фазу в начальный момент времени;

4. оба определения ответов 1 и 2 правильны;

5. разность начальных фаз переменных величин.

III. Какой из токов в схеме (рис.1.1.) линейный, а какой — фазный:

1. оба тока — линейные;

2. оба тока — фазные;

3. ток I₂— линейный, I₁— фазный;

4. ток I₂— фазный, I₁— линейный;

5. таких токов в данной схеме нет.

Рис.1.1.

IV. Симметричная нагрузка соединена звездой. Линейное напряжение 380 В. Фазное напряжение равно:

1)220 В;

1. 380 В;

2. 250 В;

3. 127 В;

4. 660 В.

V. Укажите правильные уравнения, связывающие векторы линейных и фазных токов, если соединение потребителей треугольником (рис.1.2.): (3)

Рис.1.2.

Вариант 2

I. Лампы накаливания с U_Н = 127 В включают в трехфазную сеть с линейным напряжением 220 В. Схема включения ламп:

1) звездой;

1. треугольником;

2. звезда с нулевым проводом;

3. лампы нельзя включать в сеть;

4. для ответа недостаточно данных.

II. Действующее значение трехфазной ЭДС при изменении направления вращения катушек:

1. изменится;

2. увеличится в три раза;

3. уменьшится в три раза;

4. изменится на 3;

5. не изменится.

III. Ток в нулевом проводе четырехпроводной цепи:

1. не может равняться нулю;

2. может равняться нулю;

3. всегда равен нулю;

4. всегда больше нуля;

5. всегда меньше нуля.

IV. Если U_AC = U_c - U_A, то вектор U_AC при соединении треугольником равен:

1) UAC = - U_C - U_A;

2) U_AC = U_A - U_c;

3) UAC = U_C + U_A;

4) UAC = U_C - U_A;

5) UAC = - U_A- U_C.

V. В симметричной трехфазной цепи U_Ф= 220 В, I_Ф = 5 A, cos = 0,8. Активная мощность цепи равна:

1. 1,1 кВт;

2. 0,88 кВт;

3. 2,2 кВт;

4. 2,64 кВт;

5. 5, 28 кВт.

Вариант 3

I. Если при прочих условиях изменить скорость вращения обмоток, то изменятся:

1) амплитуды и начальные фазы;

1. 

   
   частота и начальные фазы;

2. ЭДС и начальные фазы;

3. частота и амплитуды;

4. ЭДС и амплитуды.

II Сумма токов фаз равна нулю при отсутствии нулевого провода:

1) не всегда;

1. всегда;

2. зависит от условий;

3. зависит от числа проводов — 3 или 4;

4. зависит от 2-фазы.

III. Обмотки, показанные на рис. 3.1, соединены:

1. звездой;

2. треугольником;

3. последовательно;

4. параллельно;

5. другим способом.Рис. 3.1.

IV. При симметричной нагрузке, соединенной треугольником, U_Л= 380В. Фазное напряжение равно:

1) 220В;

2) 127 В;^-

3) 660 В;

4) 250 В;

5) 380 В.

V. Дано: U_Л= 220 В; I_Л = 5 A; cos = 0,8. Трехфазная цепь симметричная. Активная мощность цепи составляет:

1. 1,1 кВт;

2. 1,14 кВт;

3. 1,52 кВт;

4. 2,2 кВт;

5. 2,06 кВт.

Вариант 4

I. К генератору, обмотки которого соединены в звезду, подходит:

1. 6 соединительных проводов;

2. 3 соединительных провода;

3. 3 или 4 провода;

4. 4 провода;

5. 6 или 3 провода,

II. Какое напряжение в схеме, показанной на рис. 4.1, линейное, а какое — фазное:

1. U_СА— линейное, U_СO— фазное;

2. U_АО— линейное, U_BO— фазное;

3. U_AB— линейное, U_BC— фазное;

4. U_BC— линейное, U_AB— фазное; Рис. 4.1.

5. U_СО— линейное, U_CA— фазное.

III. Будут ли меняться линейные токи при обрыве нулевого провода в случае:

а) симметричной нагрузки; б) несимметричной нагрузки:

1. а) будут; б) не будут;

2. а) будут; б) будут;

3. а) не будут; б) не будут;

4. а) не будут; б) будут;

5. для ответа недостаточно данных.

IV. Ток I_Л = 2,2 А. Если симметричная нагрузка соединена треугольником, то фазный ток:

1. 3,8 А;

2. 2,2 А;

3. 6,6 А;

4. 1,27 А;

5. 2,54 А.

V В симметричной трехфазной цепи (U_ф = 220 В; I_ф = 5 A; cos= 0,8. Реактивная мощность цепи равна:

1. 0,66 квар;

2. 1,98 квар;

3. 2,64 квар;

4. 1,1 квар;

5. 2,2 квар.

Вариант 5

I. В симметричной трехфазной цепи U_Л = 220 В, I_Л= 5 A, cos = 0,8. Реактивная мощность цепи равна:

1. 0,38 квар;

2. 1,1 квар;

3. 1,14 квар;

4. 1,52 квар;

5. 3,04 квар.

II. В трехфазную сеть U_Л = 220 В включают двигатель, обмотки которого рассчитаны на 127 В. В этом случае:

1. двигатель нельзя включить в сеть;

2. обмотки двигателя надо соединить треугольником;

1. 

   
   звездой с нулевым проводом;

2. для ответа недостаточно данных;

3. звездой.

III. Линейные токи при постоянной ЭДС генератора и неизменных сопротивлениях нагрузки могут измениться за счет:

1. изменения фазных напряжений;

2. изменения линейных напряжений;

3. изменения фазных и линейных напряжений.

IV. Ток в нулевом проводе при симметричной трехфазной системе токов равен:

1. нулю;

2. значению, меньшему суммы действующих значений фазных токов;

1. значению, большему сумме фазных токов;

2. сумме действующих значений фазных токов;

3. сумме линейных токов.

V. Условия симметричной нагрузки в трехфазной цепи:

1. Z_A= Z_B = Z_С; I_A = I_B = I_С;

2. U_A=U_B=U_C; _А = _В = _С= 60⁰;

3. U_A=U_B=U_C;I_A≠I_B≠I_C;

4. Z_A = Z_B = Z_c; I_A = I_B = I_c; _А = _В = _С= 120°;

5. _А = _В = 60⁰; _С = 120°; Z_A= Z_B = Z_С; I_A = I_B = I_С.

Вариант 6

1. В трехфазной цепи U_Л= 220 В; I_Л = 2 А; Р = 380 Вт. В этом случае cos равен:

1. 0,8;

2. 0,5;

3. 0,6;

4. 0,4;

5. 0,7.

1. Трехфазный двигатель, обмотки которого рассчитаны на 127 В, включают в сеть U_Л = 380 В. Обмотки двигателя надо соединить:

1. звездой;

2. треугольником;

3. для ответа недостаточно данных;

4. звездой с нулем;

5) двигатель нельзя включать в сеть.

III. Обмотки трехфазного генератора соединены звездой. Конец первой обмотки соединен:

1. 
   

   
   с началом второй обмотки;

2. началом третьей обмотки;

3. концом третьей обмотки;

4. концом второй и началом третьей обмоток;

5. концом второй обмотки.

IV. Трехфазная симметричная нагрузка потребляет 800 Вт активной мощности. Если при cos = 1 потребляется 1000 Вт, то cos равен:

1. 0,8;

2. 0,6;

3. 3)1;

1. 1,2;

2. 0,3.

V. Обмотки, показанные на рис. 6.1, соединены:

1. звездой с нулевым проводом;

2. треугольником;

3. звездой;

4. другим способом;

5. для ответа недостаточно данных. Рис. 6.1.

Вариант 7

I. При соединении обмоток генератора треугольником начало третьей обмотки соединяется:

1) с концом первой обмотки;

2) началом второй обмотки;

3) концом второй обмотки;

4) началом второй и первой обмоток;

5) концом третьей обмотки.

II. Симметричная нагрузка трехфазной сети соединена звездой, U_Л = 660 В. Фазное напряжение равно:

1. 380 В;

2. 660 В;

3. 220 В;

4. 127 В;

5. 440 В.

III. Вольтметр для измерения фазного напряжения (рис. 7.1) надо включить между точками:

1. А и В;

2. В и С;

3. С и А;

1. А и С;

2. А и О. Рис. 7.1.

IV. Нагрузка в трехфазной цепи (рис. 7.2) соединена:

1)звездой;

1. треугольником;

2. параллельно; Рис. 7.2.

1. последовательно;

2. звездой с нулевым проводом.

V. Лампы накаливания с U_Н = 220 В включают в трехфазную сеть с U_Л= 220 В. Схема соединения ламп:

1) звездой;

1. треугольником;

2. звездой с нулевым проводом;

3. лампы нельзя включать в сеть;

4. для ответа недостаточно данных.

Вариант 8

I. Линейный ток 17,3 А. Фазный ток, если симметричная нагрузка соединена треугольником, равен:

1)20 А;

1. 176 А;

2. 17,3 А;

3. 10 А;

4. 34,6 А.

II. Начало второй обмотки при соединении обмоток трехфазного генератора треугольником соединяется:

1. с концом первой обмотки;

2. концом третьей обмотки;

3. началом первой обмотки;

4. началом третьей обмотки;

5. концом второй обмотки.

III. Нагрузка в цепи, показанной на рис. 8.1, соединена:

1) звездой;

2) треугольником;

3) звездой с нулевым проводом;

1. последовательно;

2. параллельно. Рис. 8.1.

IV. К трехфазному генератору, обмотки которого соединены треугольником, подходит соединительных проводов:

1) 4;

2) 3 или 4;

3) 6;

1. 8;

2. 3.

V. В трехфазную сеть с U_A= 220 В включают двигатель, обмотки которого рассчитаны на 220 В. Соединить обмотки двигателя надо:

1) звездой с нулевым проводом;

2) звездой;

1. треугольником;

2. двигатель нельзя включать в сеть;

3. для ответа недостаточно данных.

1. Мотивация: полученные знания и умения необходимы при выполнении лабораторных работ и решении задач по теме «Трехфазные электрические цепи», при изучении нового материала по темам «Трансформаторы» и «Электрические машины», при подготовке к экзамену.

1. Актуализация опорных знаний: сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость, мощность (Физика), векторы, тригонометрические функции, амплитуда и период сигнала (Математика).

1. План изложения нового материала (с включением элементов самостоятельной работы студентов)

   1. Активная мощность трехфазной цепи (объяснение преподавателя).

   2. Расчет и сравнение активной мощности симметричной трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда» и «треугольник» (самостоятельная работа студентов).

   3. Реактивная мощность трехфазной цепи (объяснение преподавателя).

   4. Расчет и сравнение реактивной мощности симметричной трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда» и «треугольник» (самостоятельная работа студентов).

   5. Полная мощность трехфазной цепи (объяснение преподавателя).

   6. Расчет и сравнение полной мощности симметричной трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда» и «треугольник» (самостоятельная работа студентов).

   7. Коэффициент мощности трехфазной цепи (объяснение преподавателя).

1. Закрепление полученных знаний (не менее 15минут):

   1. Запишите и поясните признаки симметрии трехфазной системы.

   2. Запишите и поясните соотношения фазных и линейных параметров трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда».

   3. Запишите и поясните соотношения фазных и линейных параметров трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «треугольник».

   4. Назовите виды мощностей трехфазных цепей.

   5. Запишите формулы для расчета мощностей трехфазных цепей.

1. Подведение итогов. Рефлексия.

   1. Схемы соединения обмоток генератора и потребителей трехфазной цепи.

   2. Соотношения фазных и линейных параметров трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда» и «треугольник»

   3. Мощность трехфазной цепи.

1. Домашнее задание:

   1. Разобрать типовые задачи:

• Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учеб. Пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2002. -380 с.: ил.,№ 6.4 стр.134-135).

• Лоторейчук Е.А. Расчет электрических и магнитных цепей и полей. Решение задач [Текст]: учебное пособие. - М.:ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2012. – 272 с. – (Профессиональное образование), № 6.9, 6.10 стр.167-168.

1. Решить задачи по расчету трехфазных цепей:

• Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учеб. Пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2002. -380 с.: ил. (№ 6.13, 6.16, 6.24, стр.137-140).

Подпись преподавателя Гараева Т.Е.