Творческий проект Понижающий трансформатор

Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия №1

Творческий проект

« Понижающий трансформатор»

Выполнил: Заболотный Владислав, ученик 9 «Б» класса

Руководитель: Кондеровский Николай Петрович - учитель технологии.

г. Комсомольск-на-Амуре

2024

Содержание

Резюме 4

Актуальность и обоснование проблемы 5

Цели и задачи проекта 6

Схема размышления 7

Дизайн-спецификация 8

Набор первоначальных идей. Социологический опрос 9

Предпроектное исследование. Историческая справка 10

Анализ современных аналогов 11

Разработка технологического процесса 12-13

Выбор и проработка лучшей идеи 14

Выбор материалов 15

Критерии выбора материала 16

Выбор лака и краски 17

Инструкция по технике безопасности 18-19

Наглядное изображение изделия 20

Технологическая карта 21-24

Экология 25

Экономический расчёт 26-28

Контроль качества 29

Оценка результата 30-31

Профессиональная оценка 32

Эстетическая оценка 33-34

Реклама 35

Самоанализ 36-38

Литература 39

Резюме

Я, Заболотный Владислав, учусь в МОУ Гимназии №1 г. Комсомольска-на-Амуре Хабаровского края. В школе занимаюсь на «4» и «5». В людях ценю профессионализм, трудолюбие, доброту, отзывчивость. Во время летних каникул работаю в школьной производственной бригаде по ремонту школьной мебели под руководством Кондеровского Николая Петровича, помогаю родителям на даче. Хожу на дополнительные занятия по английскому языку. Нравятся занятия по технологии, где я изучаю различные материалы, инструменты, способы их обработки.

4

Актуальность и обоснование проблемы

Наступил новый учебный год и во время уроков по физике выяснилось, что для проведения практических и демонстрационных работ необходим понижающий трансформатор, который может заменить батарейки и кроны (разряжающиеся и теряющиеся на уроках) на более удобный и практичный блок питания – трансформатор.

Учитель физики предложил мне разработать и изготовить данный прибор, который очень нужен на уроках, я согласился с его предложением, так как этот проект можно выполнить своими руками.

5

Цели и задачи проекта

• Моя цель при изготовлении трансформатора возникла в связи отсутствием данного прибора в кабинете физики и нехваткой средств у гимназии для его приобретения, следовательно возникла потребность у гимназии в данном устройстве и я могу помочь в решении этой проблемы.

• Моей задачей является разработка и изготовление прибора для проведения практических и демонстрационных работ в кабинете физики. В процессе работы буду использовать знания, умения и навыки, приобретённые при изучении школьной программы.

6

3

СХЕМА РАЗМЫШЛЕНИЯ

Результат и защита проекта

Задача

Испытание трансформатора

Выбор лучшей

Варианты изделия

идеи

Соблюдение техники безопасности

Разработка чертежей

Выполнение

технологических

операций

Исследования

Организация рабочего места

Разработка технологической карты

Приобретение

материалов

и фурнитуры

Экология

Материал

Инструменты

Экономические расчеты

7

Исследования анализируемой проблемы.

Дизайн-спецификация

Устойчивый

Прочный

Практичный

Не дорогой

Доступный в изготовлении

Понижающий

трансформатор

Экологичный

8

Сбор информации по проблеме. Социологический опрос.

Я задал вопрос своим одноклассникам «Каким образом изготовить блок питания для кабинета физики?». Было опрошено 11 человек.

• Четыре одноклассника предложили изготовить корпус самостоятельно.

• Пять человек посоветовали купить блок питания в магазине.

• Два одноклассника предложили изготовить все элементы самостоятельно.

Меня заинтересовала первая идея.

9

Предпроектное исследование

Историческая справка

Само явление электромагнитной индукции открыл Майкл Фарадей ещё в 1831-м году, и буквально сразу появились его (совместные с Джозефом Генри) наброски будущей конструкции трансформатора. Первыми практическими устройствами стали в 1836-м году повышающие катушки Каллана и Пейджа, усовершенствованные в дальнейшем Мак Голи, Физо́, Ри́чи и другими физиками. Но они не использовались массово, в основном только для научных исследований радиоволн, газовых разрядов, като́дных лучей и т. п.

Днём рождения настоящего трансформатора считается дата патентования (1876 г.) стержневого устройства Яблочкова. И лишь в 80-х появляются практические конструкции и теория систем с замкнутым сердечником, которые взял за основу Томас Эдисон, начиная их серийное производство. Также в XIX веке были изобретены трансформаторы с наборным магнитопроводом, трёхфазные и масляные.

Майкл Фарадей

10

Анализ современных аналогов

Приступая к разработке, я стал рассматривать

различные варианты трансформаторов.

Вариант № 1

Вариант № 2

Вариант № 3

Есть корпус, имеет 2 выхода, высокая стоимость

Имеет невысокую мощность, нет корпуса, низкая стоимость

Имеет высокую мощность и стоимость, нет корпуса

11

Разработка технологического процесса

При разработке и изготовлении данного проекта я должен учитывать следующие обстоятельства. В нашей гимназии нет учебных мастерских (отдельно стоящее здание для мастерских и спортзала закрыты 12 лет из-за аварийного состояния). Уроки технологии проводятся в классе на партах, к которым крепим слесарные тиски и выполняем практическую работу. Следовательно в классе нет станков и другого оборудования, есть только ручной инструмент. Для выполнения проекта я буду пользоваться электрическим лобзиком китайского производства M1Q-320-50(6)T; 220V~; 300W и электрической дрелью «BOSCH» производства Малайзии GBMGRE, 230V; 350W; Ømax 10мм, слесарными тисками, рубанком с металлической колодкой, угольником, отвёрткой, шлифовальной шкуркой, лаком ПФ, кистью.

12

Чтобы выполнить практическую работу, мне необходимо разработать конструкцию изделия, способы изготовления и сборки, вид отделки, выполнить чертежи деталей, технологическую карту, в которой будут показаны этапы работы, графические изображения, инструменты и оборудование, применяемые при изготовлении проекта.

При выполнении практической части будут выполнены следующие технологические операции: разметка, отделка шлифованием и лакированием, пиление, строгание, сверление, сборка.

13

Выбор и проработка лучшей идеи

Для окончательного выбора я показал выбранные трансформаторы одноклассникам и учителям и спросил их мнение по определённым параметрам . Результаты опроса я записал в виде диаграммы .

Шкалу оценок я определил в 5 баллов , для каждого варианта трансформатора выбрал свой цвет .

Вариант № 1 - синий , вариант № 2 - красный , вариант № 3 - зеленный.

Размер

Доступность в изготовлении

Стоимость

Проект блока

Экологичность

Устойчивость

Из диаграммы видно, что наибольшее предпочтение отдано идее №3

Мнение других и моё совпали, и я сделал окончательный выбор –

вариант трансформатора №3.

14

Выбор материалов

Древесина

Фанера

Изделие

Органическое стекло

15

Критерии выбора материла

Фанера – дорогая, средняя обрабатываемость, прочная, есть условия для обработки

Древесина – недорогая, легко обрабатывается, прочная, нет условий для обработки.

Органическое стекло – дорогое, легко обрабатывается, прочное, есть условия для обработки.

ВЫВОД: Для изготовления корпуса трансформатора я выбираю фанеру, так как она прочная, имеет хороший внешний вид, в наличии есть материал разной толщины. В школе имеется ручной электроинструмент для её обработки.

16

Выбор лака и краски

(Для покрытия поверхности корпуса)

В бытовых условиях используют два вида лака: ПФ и НЦ.

- НЦ имеет резкий запах, не имеет блеска и быстро сохнет.

- ПФ не токсичен, имеет блеск и сохнет течении суток.

Нитроцеллюлозные краски - выделяют едкий запах, быстро сохнут, могут не равномерно покрывать поверхность;

Гуашь - без вредных выделений, легко смешиваются до нужного цвета быстро сохнут, не водостойки, поэтому нужно покрывать сверху лаком.

17

Вывод: по всем свойствам для покрытия корпуса подходит лак ПФ .

Инструкция по технике безопасности

До начала работы

1. Надеть спецодежду

2. Проверить наличие инвентаря, исправность верстака

3. Разложить на верстаке инструменты индивидуального пользования в порядке, установленном учителем. Удалить с верстака всё лишнее.

Во время работы

1. Надежно закрепить обрабатываемый материал в зажимах верстака.

2. Пользоваться только исправным, хорошо налаженным и наточенным инструментом. Использовать инструмент только по назначению.

3. Работать лучковой пилой только после того, как убе­дитесь, что полотно хорошо разведено и надежно закрепле­но в шаровках, шнур обеспечивает необходимое его натя­жение.

4. Работать строгальными инструментами, имеющими исправные рожок или вы­веску и округлую и гладкую заднюю часть колодки. Ручки инструментов должны быть удоб­ными для работы.

18

5. Технологические операции выполнять на верстаке в установленных местах, используя приспособления, упоры, подкладные доски.

6. Не допускать захламленности верстака отходами, стружками.

7. Не пользоваться в деревообрабатывающей мастерской открытым огнем и электрообогревателями.

8. Применять при запиливании направитель для опоры полотна инструмента.

9. Очищать струги от стружек деревянными клиньями.

После окончания работы

1. Остатки материалов, незаконченные изделия сдать дежурному или учителю.

2. Проверить состояние инструментов и положить их в порядке, установленном учителем.

3. Убрать свое рабочее место, пользуясь щеткой-сметкой.

4. Проверить наличие и состояние клиньев на верста­ке, зажимные коробки завинтить до установленного зазора (не более 2-5 мм).

19

Наглядное изображение изделия

Крышка

Продольная стенка

Поперечная стенка

Основание

Провод с вилкой

Розетки

20

220

160

220

7

Технологическая карта изготовления корпуса понижающего трансформатора

Последовательность выполнения работ

Изображение чертежа

1) Выбрать заготовку, разметить основание.

2) Выпилить по разметке, отстрогать, отшлифовать поверхности.

Оборудование, инструменты

3) Просверлить четыре отверстия Ø3мм и Ø10мм.

Линейка, карандаш, угольник.

Шлифовальная шкурка, электролобзик, рубанок, верстак.

4) Выбрать две заготовки для боковых стенок, выполнить разметку.

Электродрель, сверло Ø3мм, карандаш, линейка, верстак.

Линейка, карандаш, угольник.

S13

325

S13

325

130

30

S13

172

21

30

160

160

160

5) Выпилить по разметке, отстрогать, отшлифовать поверхности.

6) Просверлить четыре отверстия Ø3мм и глубиной 30мм.

Шлифовальная шкурка, электролобзик, рубанок, верстак.

7) Выбрать две заготовки для поперечных стенок, выполнить разметку.

Электродрель, сверло Ø3мм, карандаш, линейка, верстак.

8) Выпилить по разметке, отстрогать, отшлифовать поверхности.

Линейка, карандаш, угольник.

Шлифовальная шкурка, электролобзик, рубанок, верстак.

S13

172

220

S7

220

S7

22

186

186

30

30

9) Просверлить четыре отверстия Ø3мм и Ø10мм.

10) Выбрать заготовку для крышки, выполнить разметку.

Электродрель, свёрла Ø3мм и Ø10мм, карандаш, ли нейка, верстак.

11) Выпилить по разметке, отстрогать, отшлифовать поверхности.

Линейка, карандаш, угольник.

12) Просверлить четыре отверстия Ø3мм и Ø10мм.

Шлифовальная шкурка, электролобзик, рубанок, верстак.

Электродрель, свёрла Ø3мм и Ø10мм, карандаш, линейка, верстак.

7

220

S7

220

S7

7

23

160

40

13) Соединить боковые стенки и основание. Просверлить отверстие Ø10мм под провод в поперечной стенке

15) Установить крышку, отлакировать два раза корпус изделия, прикрутить 4 ножки.

Крестовая отвёртка, саморезы, электродрель, сверло Ø10мм, карандаш, линейка, верстак.

Крестовая отвёртка, саморезы, лак ПФ, кисть, шлифоваль ная шкурка.

220

S7

• Закончив изготовление корпуса, я подключил и вывел наружу сетевой кабель с вилкой. Закрепил на основании три розетки и подключил их к трансформатору.

12В

3В

220В

6В

24

Экология

Для изготовления корпуса трансформатора я собираюсь использовать следующие материалы:

• Фанера:

- при заготовке сырья наносится ущерб природным ресурсам;

- выделяются вредные вещества при транспортировке;

+ полуфабрикат безвреден для организма человека после изготовления;

+ хорошо утилизируется;

+ возможна вторичная переработка.

• Лак

- при изготовлении наносит ущерб окружающей среде;

- выделение вредных веществ при использовании;

+ в малых количествах не наносит существенный ущерб для организма человека при использовании;

+ после высыхания безвреден для организма.

Вывод: на основании экологического исследования выбранные материалы для изготовления подставки при эксплуатации не нанесут ущерб здоровью окружающим.

25

Экономический расчет

Для подсчёта затрат на изготовление изделия необходимо знать стоимость материалов, энергетических ресурсов и труда.

1. 1) Лист фанеры толщиной 13мм и размером 1525 × 1525 мм стоит 2155,0 руб.

2) Площадь основания подставки S = 0,325 × 0,22 = 0,07 м 2

3) Стоимость: 0,07м 2 × 2155 руб. = 150,85 руб.

2. 1) Площадь продольных стенок (2 шт.): S = 0,17 × 0,16 = 0,03 м 2

2) Стоимость: 0,03 × 2155 = 64,7 руб. × 2 = 129,4 руб.

3. 1) Лист фанеры толщиной 6мм и размером 1525 × 1525мм стоит 1060,0 руб.

2) Площадь поперечных стенок (2 шт.): S = 0,22 × 0,16 = 0,035 м 2

3) Стоимость: 0,035 × 1060 = 37,1 руб. × 2 = 74,2 руб.

4. 1) Площадь крышки: S = 0,22 × 0,186 = 0,04 м 2

2) Стоимость: 0,04 × 1060 = 42,4 руб.

- Лак ПФ стоит 338,0 руб. за 0,9 л, израсходовано 50 мл, стоимостью 18,78 руб.

- Кисть стоит 32,0 руб.

26

- Электрическая розетка двойная стоит 94,0 руб.

- Электрическая розетки одинарные (2 шт.) стоят 75,0 × 2 = 150,0 руб.

Работа электрическим лобзиком

Мощность

W, КВт

Время

0,4

0,17

Работа

T, ч

Стоимость

A, КВт/ч

0,07

СЭЭ, руб.

Себестоимоть

5,9

0,41

С общ., руб.

Работа электрической дрелью

Мощность

W, КВт

Время

0,35

T, ч

Работа

0,085

A, КВт/ч

Стоимость

0,03

СЭЭ, руб.

Себестоимоть

5,9

С общ., руб.

0,18

1. 1) Электрический кабель двужильный стоит 90,0 руб. за 1 погонный метр.

2) Стоимость: 90,0 × 1,8 = 162,0 руб.

2. 1) Электрический кабель одножильный стоит 50,0 руб. за 1 погонный метр.

2) Стоимость: 50,0 × 2 = 100,0 руб.

- Электрическая вилка стоит 64,5 руб.

- Саморезы на 32 мм 16 шт. стоят: 1,8 руб. × 16 = 28,8 руб.

- Саморезы на 12 мм 10 шт. стоят: 0,6 руб. × 10 = 6,0 руб.

27

- Стоимость трансформатора ОСМ-0,4УЗ = 1500,0 руб.

- Величина затрат (себестоимость) проекта составляет: 150,85 + 129,4 + 74,2 + + 42,4 + 18,78 + 32,0 + 94,0 + 150,0 + 0,41 + 162,0 + 100,0 + 64,5 + 28,8 + 6,0 + 0,18 + 1500,0 = 2553,52 руб.

Вывод: изготовленный прибор стоит 2553,52 руб., что значительно дешевле фабричного аналога. (При изготовлении проекта были куплены две розетки по 75,0 руб. Остальные материалы мне предоставил учитель физики, технологии и завхоз).

28

Контроль качества

Размер

543210

Устойчивость

Цена

Форма

Прочность

Экологичность

По мнению большинства окружающих изделие экологичное, не требует большого количества материала.

Кроме того, корпус изготовлен качественно, он устойчивый, компактный, очень простой в эксплуатации.

Одноклассникам и учителям моя работа понравилась.

Устойчивость конструкции, отсутствие острых поверхностей позволяет безопасно пользоваться трансформатором в процессе работы.

29

Оценка результата

Я закончил изготовление понижающего трансформатора для кабинета физики.

Изделие получилось таким, каким я хотел:

функциональным, эстетичным, прочным. По словам учителя, с задачей проектирования, конструирования и изготовления проекта я справился хорошо. Мою работу по достоинству оценили учителя и ученики школы. Одноклассникам понравилась моя работа и они хотят участвовать в изготовлении других проектов. Во время изготовления проекта я расширил свои знания по применению различных материалов, закрепил умения и навыки по их обработке и сборке. Все углы изделия скруглены, то есть я учитывал правила безопасной эксплуатации.

30

У меня появились идеи по усовершенствованию корпуса трансформатора: изготовить отдельную полку для проводов, выполнить вентиляционные отверстия, установить больше розеток. Возможно, уже в следующем проекте эти идеи воплотятся. А в помощь для изготовления новых работ у меня есть единомышленники. Ведь после демонстрации моего проекта в школе, многие заинтересовались конструированием и изготовлением полезных изделий для всех. Мне понравилось разрабатывать и изготавливать данное изделие. Я вложил в этот проект много сил и терпения и очень рад, что добился своей цели: сконструировал и изготовил корпус для трансформатора, подсоединил его для работы.

31

Профессиональная оценка:

Технология изготовления

Исследование

Экономическое обоснование

Мои идеи

Журналист, социолог, дизайнер,

художник, эколог

Дизайнер, технолог, конструктор

Художник,

дизайнер,

дизайнер - оформитель

Экономист

Вывод: В процессе выполнения проекта я познакомился с множеством интересных профессий. Данные знания пригодятся мне для выбора будущей сферы деятельности.

32

Эстетическая оценка

Изготовленный понижающий трансформатор соответствует всем предъявляемым критериям:

-практичный;

-недорогой;

-устойчивый;

-доступный в изготовлении;

-изготовлен из экологичного материала – фанеры;

Трансформатор получился устойчивым, удобным в применении, имеет небольшие размеры. Форма изделия простая и удобная в работе.

33

Нижняя часть – основание имеет прямоугольную форму и изготовлена за 13мм фанеры, т. е. может выдержать большие вес и нагрузки, на дне основания крепятся четыре резиновые ножки, которые амортизируют прибор при небрежном использовании или его перестановке.

Верхняя часть прибора имеет форму четырёхугольной призмы (в которой закреплён трансформатор), закрытой крышкой.

Весь корпус не имеет острых углов и перепадов, все элементы имеют фаску и скругления.

При изготовлении корпуса трансформатора были учтены пожелания учителя физики – изделие изготовлено из прочного материала, не боится нагрузок при транспортировке, имеет удобную прямоугольную форму и небольшие размеры, т. е. при минимуме деталей на основании расположены три розетки, что позволяет выполнять электротехнические работы с разным напряжением.

Данный прибор увеличивает вариативность проведения демонстрационных и лабораторных работ и помогает учителю на уроках.

Всем одноклассникам и учителям моя работа очень понравилась.

34

Взгляните на это изделие. В нём

Мир отражается в блеске своем;

Нужный в учёбе, в работе предмет –

Устройство прослужит много вам лет!

35

Самоанализ

Здравствуйте! Я, Заболотный Владислав, учусь в 9 классе гимназии №1 г.Комсомольска-на-Амуре.

Наступил новый учебный год и во время уроков по физике выяснилось, что для проведения практических и демонстрационных работ необходим понижающий трансформатор, который может заменить батарейки и кроны на более удобный и практичный блок питания – трансформатор.

Учитель физики предложил мне разработать и изготовить данный прибор, который очень нужен на уроках, я согласился с его предложением, так как этот проект можно выполнить своими руками

Проведя социологический опрос среди своих одноклассников, из трёх предложенных вариантов, мною была выбрана идея, которая имела ряд преимуществ перед другими предложениями.

Я решил изготовить блок питания, который должен быть:

• Качественным

• Недорогим

• Удобным при работе

• Доступным в изготовлении.

36

В ходе работы я провел ряд исследований и сделал определенные выводы. Исследование материала привело к его выбору - фанеры. Для отделки использовал лак ПФ. Форму и размеры корпуса для трансформатора я разработал сам.

Корпус блока питания я покрыл лаком, чтобы он имел более современный внешний вид и защищал его от воздействия окружающей среды.

Размеры подобраны таким образом, чтобы блок питания занимал не много места.

В составленной технологической карте описаны операции по изготовлению и сборке корпуса для трансформатора, который я подключил согласно электрической схеме. Изделие изготовлено таким образом, что бы оно было прочным и легким, не имело острых углов и рёбер, т.е. было удобным и безопасным при использовании и транспортировке.

Т.к. корпус имеет небольшие размеры, то при его изготовлении я использовал обрезки фанеры и тем самым хоть немного сохранил природные богатства страны.

Проведенный экономический расчет показал, что на изготовление проекта было потрачено материалов на сумму 2553,51 рубля, т.е. себестоимость изделия значительно меньше фабричного аналога.

Проект по достоинству оценили одноклассники и учителя физики и технологии. В процессе работы я использовал знания и умения по деревообработке, черчению, электротехнике. В ходе выполнения работы соблюдал правила техники безопасности.

37

Задача, которую я поставил перед собой выполнена: спроектирован и изготовлен блок питания. Изделие соответствует выбранным мною критериям: имеет небольшие размеры, изготовлен из доступных материалов, функционален.

Рекламой к моему изделию служат следующие слова:

Взгляните на это изделие. В нём

Мир отражается в блеске своем;

Нужный в учёбе, в работе предмет –

Устройство прослужит много вам лет!

38

Литература

1) В. Д. Симоненко. Технология. Технический труд: 8 класс, «Вентана-Граф», 2008 г.

2) В. Д. Симоненко. Технология. Технический труд: 9 класс.

3) А. В. Перышкин. Физика. 8 класс

4) А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. Физика. 9 класс

5) Ресурсы Internet

39