Предмет: Электротехника
Тема 7: Принцип действия, устройство, основные характеристики электрических машин
(10 час.)
Урок 7.1-7.2 Тема урока: Классификация электрических машин. Устройство и принцип
работы асинхронных двигателей.
План – конспект урока
Задачи обучения: - рассмотреть признаки, по которым делятся все электрические
машины на определённые группы;
- изучить с учащимися устройство асинхронных двигателей.
- сформировать у учащихся материалистическое понимание
использования основных электромагнитных законов (закона
электромагнитной индукции, закона Ампера и правила Ленца) в работе
асинхронных двигателей.
Задачи развития:
- способствовать развитию наблюдательности, технологического и
творческого мышления;
-развивать аккуратность, бережное отношение к материалам и чувство
ответственности за выполняемую работу.
- способствовать формированию профессиональных компетенций в
области устройства и принципа работы асинхронных двигателей.
Задачи воспитания:
-воспитывать чувство гордости за свою профессию, чувство
ответственности за выполненную работу, самостоятельность и уважение
к труду.
Цель урока для учащихся: изучить устройство асинхронных двигателей и понять принцип их работы, понять поэтапное использование в работе двигателя основных электромагнитных законов.
Оборудование: интерактивная доска или экран, компьютер или ноутбук, мультимедийная презентация, разобранная учебная модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, разобранная учебная модель асинхронного двигателя с фазным ротором (фотографии моделей даны в презентации).
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.
Методы: наглядные, имитационные, работа с экранными средствами, работа в тетради.
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Межпредметные связи: техническая механика, электроматериаловедение, физика, химия, математика.
Литература:
Для учащихся:
1. Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники», М., «Высшая школа», 2000г.
2. Синдеев Ю.Г. «Электротехника с основами электроники», Ростов-на-Дону, «Феникс».
2005г.
3. Мирский М.И. «Горная электротехника с основами рудничной электроники»
План урока
Организационный момент.
Мотивация, актуализация опорных знаний.
Основные типы электрических машин, их назначение.
Изучение нового материала:
- классификация электрических машин;
- применение электрических машин;
- промежуточный контроль;
- устройство асинхронных электродвигателей;
- принцип работы асинхронных двигателей
4.Закрепление.
5. Заключение и выводы:
- Подведение итогов урока
- Подача домашнего задания
- Рефлексия
Ход урока
Этапы урока Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Организационный момент
(слайды 1-5)
Этап мотивации
и актуализации опорных знаний
(слайды 6-7)
(слайд 8)
Отмечает наличие учащихся по журналу, проверяет готовность учащихся к уроку.
(Элементы рейтинговой системы оценивания: на протяжении всего урока на доске делает пометки напротив фамилий учащихся, ответивших на тот или иной вопрос).
Называет тему, цель урока.
Объясняет критерии оценивания деятельности учащихся на уроке (элементы рейтинговой системы оценивания).
Критерии оценивания (по лидеру-100%):
От 100%-80% – «5»
79% -50% – «4»
Менее 50% - «3»
К электрическим машинам относятся:
-генераторы;
-электродвигатели.
Генераторы– это электрические машины, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели – это электрические машины, которые, наоборот, электрическую энергию преобразуют в механическую (в виде вращения вала)
Значение электрических машин для любой отрасли народного хозяйства страны трудно переоценить, т.к в настоящее время:
-ни одно производство без них работать не может;
- ни одна организация или учреждение не способны выполнять свои задачи;
-ни один человек не способен себя комфортно чувствовать, выполнять свою работу или обустраивать свой быт. Поэтому мы должны их хорошо изучить и правильно их использовать.
Смотрят, слушают, записывают тему урока,
Смотрят, слушают анализируют.
Смотрят, слушают.
Этап изучения нового материала
(слайд 9-15)
(слайды 16-23)
(слайды 24-26)
(Слайды 27-32)
(Слайды 33-34)
(Слайды 35-36)
(Слайды 37-50)
(Слайды 51-52)
(Слайд 53)
(Слайды 54-56)
Классификация электрических машин
Все электрические машины делятся:
1.По роду тока:
-электромашины постоянного тока;
-электромашины переменного тока.
2.По количеству фаз питающей сети:
-электромашины однофазные;
-электромашины трёхфазные.
3.По совпадению и несовпадению частоты вращения ротора с частотой вращения магнитного поля статора:
-электромашины синхронные (когда частоты совпадают);
-электромашины асинхронные (когда частоты не совпадают).
Применение электрических двигателей
Двигатели постоянного тока служат, в основном для привода электрофицированных транспортных средств (троллейбусов, трамваев электровозов).
Синхронные двигатели служат для привода оборудования, работающего с равномерными нагрузками (перегрузки не допустимы)- ткацкие станки, водяные насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором приводят в работу технологическое оборудование, работающего с переменными нагрузками и кратковременными перегрузками- большинство типов оборудования (металлорежущие и деревооборабатыващие станки, грунтовые насосы, привода различных редукторов и т.п.)
Асинхронные двигатели с фазным ротором – для привода оборудования с фиксированными нагрузками -грузоподъёмные устройства и механизмы (лифты, эскалаторы, подъёмные краны всех типов, кран-балки, лебёдки и т.п.)
Промежуточный контроль проводится в виде соревнования с использованием мультимедиапрезентации. Учащиеся разделены на 2 группы (левосидящие за рабочим столом и правосидящие) Преподаватель последовательно включает вопросы на слайдах, право ответа имеет та группа, учащийся которой вперёд поднял руку вверх. Добивается от учащихся исчерпывающегося ответа. После этого показывает правильный ответ, оценивает работу каждого учащегося и в целом группы, продолжая рейтинг активности.
Вопросы промежуточного контроля:
1.На какие группы делятся электродвигатели по роду тока питающей сети?
- двигатели постоянного тока;
- двигатели переменного тока.
2.По какому признаку двигатели делятся на синхронные и асинхронные?
- по совпадению и несовпадению частоты вращения ротора с частотой
вращения магнитного поля статора.
3.Применение двигателей постоянного тока.
- для привода электрофицированных транспортных средств (трамваев, троллейбусов, электропоездов и т.п.)
4.Применение синхронных двигателей.
- для привода оборудования, работающего с равномерной нагрузкой (водяные насосы, вентиляторы, калориферы и т.п.)
5.Применение асинхронных двигателей с
фазным ротором .
- для привода оборудования, работающего с фиксированными нагрузками (подъёмные краны, лифты, лебёдки и т.п.)
6.Применение асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором.
- для привода оборудования, работающего с неравномерными нагрузками и перегрузками (станочное оборудование, грунтовые насосы и т.д.)
Устройство асинхронных двигателей
Сначала показывается видеофрагмент презентации «Трёхфазные асинхронные двигатели. Устройство» -1мин.44сек.
Затем показываются слайды с текстом:
Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора(неподвижная часть) и ротора (вращающаяся часть).
Сердечник статора набирается из стальных пластин толщиной 0,35мм. или 0,5 мм. Пластины штампуют с пазами изолируют лаком или окалиной для уменьшения потери на вихревые токи. В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соответствующим образом соединяют между собой так, что образуется трехфазная система.
Сердечник ротора также набирается
пластинчатым. В пазах ротора
укладывают массивные стержни,
соединенные на торцевых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготавливают из алюминия, который заливают в горячем состоянии под давлением в пазы ротора. Такая обмотка всегда замкнута коротко и включение в нее сопротивления невозможно.
Далее показывается видеофрагмент презентации «Порядок сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором» для визуального запоминания устройства двигателя. (на видеофрагмент наложено речевое сопровождение преподавателя)
Принцип работы асинхронных двигателей.
Работа асинхронных двигателей основана на применении 3-х основных законов электромагнетизма:
- законе электромагнитной индукции;
- законе Ампера
- правиле (принципе) Ленца
Далее показывается видеофрагмент презентации «Получение вращающегося магнитного поля. Принцип работы асинхронных двигателей» - 3мин. 50сек.
1.Закон электромагнитной индукции (открыт 29.08.1831г.)
- если на замкнутый проводник будет действовать изменяющееся магнитное поле, то по нему будут протекать токи называемые индукционными.
(Великий английский учёный Фарадей Майкл (1791-1867)
На слайде №36 приведены примеры опытов, объясняющие закон электромагнитной индукции.
Преподаватель объясняет эти опыты.
2.Закон Ампера
(о взаимодействии проводника с током и магнитного поля полюсов постоянного магнита (электромагнита)
Закон был открыт в 1820г.
(Великий французский физик
и математик Ампер Андре Мари
(1775-1836)
На слайдах показывается мультимедийное конструирование закона Ампера. (Наложено речевое пояснение преподавателя)
3.Принцип (правило) Ленца.
- индукционные токи всегда имеют такое направление, что созданное ими магнитное поле всегда стремится устранить причину, их вызвавшую.
(Русский физик Ленц Эмилий Христианович)
На слайде №51 приведён опыт, объясняющий принцип Ленца. Преподаватель объясняет этот опыт.
Показывает видеофрагмент презентации «Модель асинхронного двигателя»
Принцип работы асинхронных двигателей.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля и основных законов электротехники.
При включении двигателя в сеть трехфазного тока в статоре образуется вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают стержни или катушки обмотки ротора. При этом согласно закону электромагнитной индукции в обмотке ротора индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости пересечения силовых линий. Под действием индуктированной ЭДС в короткозамкнутом роторе возникают значительные токи.
В соответствии с законом Ампера на проводники с током, находящиеся в магнитном поле, действуют механические силы, которые по принципу Ленца стремятся устранить причину, вызывающую индуктированный ток, т.е. пересечение стержней обмотки ротора с силовыми линиями вращающегося магнитного поля. Таким образом, возникшие механические силы будут раскручивать ротор в направлении вращения поля статора, уменьшая скорость пересечения стержней обмотки ротора магнитными силовыми линиями.
Достичь скорости вращения поля в реальных условиях ротор не может, так как тогда стержни его обмотки оказались бы неподвижными относительно магнитных силовых линий и исчезли бы индукционные токи в обмотке ротора. По этому ротор вращается со скоростью, меньшей скорости вращения поля. т. е. не синхронно с полем, или асинхронно.
Слушают, делают записи в тетрадях, задают вопросы, возникающие по мере объяснения нового материала.
Слушают, смотрят, записывают в рабочих тетрадях применение электродвигателей различного типа.
Учащиеся отвечают на вопросы.
Внимательно слушают и смотрят.
Записывают учебный материал в рабочие тетради.
Просматривают слайды одновременно записывают учебный материал.
Просматривают слайды одновременно записывают учебный материал.
Смотрят, стараются зрительно запомнить.
Просматривают слайды одновременно записывают учебный материал.
Смотрят, стараются зрительно запомнить.
Просматривают слайды одновременно записывают учебный материал.
Слушают, смотрят, стараются вникнуть в суть закона.
Просматривают слайд одновременно записывают учебный материал.
Слушают, смотрят, стараются вникнуть в суть опыта.
Смотрят видеофрагмент
Просматривают слайды одновременно записывают учебный материал (выборочно).
4.Этап закрепления (слайды 57-62)
Проводит в виде фронтального опроса.
Вопросы и тестовые задания:
1.Сформулировать закон электромагнитной индукции.
- если на замкнутый проводник будет
действовать изменяющееся
магнитное поле, то по нему будут
протекать токи называемые
индукционными.
2.Как взаимодействуют между собой проводник с током и магнитное поле полюсов постоянного магнита?
-если поместить в магнитное поле полюсов постоянного магнита
(электромагнита) проводник с током, то на него со стороны поля будет действовать выталкивающая сила.
3.Какое символическое название носит эта сила?
-сила Ампера
4.Как определяется направление выталкивающей силы (силы Ампера)?
-правилом «левой руки»
5.Сформулировать правило «левой руки».
- если левую руку расположить ладонью к северному полюсу (N), четыре вытянутых пальца руки расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление выталкивающей силы.
6.Сформулировать правило (принцип) Ленца.
- индукционные токи всегда имеют такое направление, что созданное ими магнитное поле всегда стремится устранить причину, их вызвавшую.
7.Как называется неподвижная часть электродвигателя?
- статор.
8.Что собой представляет статор?
- пластинчатый сердечник с внутренними пазами, в которые установлена трёхфазная обмотка.
9.Как называется подвижная часть электродвигателя?
- ротор
10. Устройство ротора.
-обмотка и сердечник.
11.Пояснить работу асинхронного двигателя.
-
12.Почему электродвигатели называются асинхронными?
- потому что частота вращения ротора не совпадает с частотой вращения
магнитного поля статора.
Следят за слайдами, отвечают на поставленные вопросы.
Оценивание деятельности учащихся на уроке
Подача домашнего задания
(слайд 63)
Рефлексия
(слайд 64)
Напоминает критерии оценивания деятельности учащихся на уроке (рейтинговая оценка), выполняет подсчёт баллов. Выставляет оценки в журнал.
Критерии оценивания (по лидеру):
100%-80% – «5»
79%-50%– «4»
Менее 50% - «3»
1.Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники», стр.222-224
2. Синдеев Ю.Г. «Электротехника с основами электроники», стр.210-212
3. Мирский М.И. «Горная электротехника с основами рудничной электроники», стр.87-89
На следующем уроке:
на «3» - объяснить устройство
асинхронных двигателей.
на «4» - дополнительно объяснить
принцип работы асинхронного
двигателя.
на «5» - дополнительно объяснить
принцип создания вращающего
магнитного поля статора.
Учащимся предлагает выбрать жетон соответствующего цвета для оценки полученных знаний:
-могу пояснить устройство и принцип работы асинхронных двигателей – зелёный;
- могу пояснить устройство, но слабо разобрался в принципе работы двигателей - жёлтый;
- не понял устройство и принцип работы двигателей – красный.
Подводит итоги выбора. На основании этого намечается корректировка методической разработки следующего урока.
Используемые материалы:
Основные источники:
1. Кононенко В.В. и др. «Электротехника и электроника», Ростов-на-Дону, «Феникс», 2007г.
2. «Правила устройства электроустановок», Сибирское университетское издательство, Новосибирск, 2008г.
4.Синдеев Ю.Г. «Электротехника с основами электроники», Ростов-на-Дону, «Феникс». 2005г.
5.Сибикин Ю.Д. «Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий», М., «Профобриздат», 2001г.
6. Данилов И.А. «Общая электротехника с основами электроники», М., «Высшая школа», 2000г
7.Новиков П.Н. «Задачник по электронике» М., «Профобриздат», 2001г.
Дополнительные источники:
Данилов И.А., Иванов П.М. «Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники».- М.: «Академия», 2007
Пряшников В.А. «Электротехника в примерах и задачах» (+СД).- Санкт-Петербург «Корона», 2008
Ярочкина Г.В., Володарская А.А. «Рабочая тетрадь по электротехнике для НПО».- М.: «Академия», 2008
INTERNET-РЕСУРСЫ:
- [link]
Выставляют в тетрадь оценки за урок исходя из суммы набранных баллов по названным критериям.
Записывают домашнее задание.
Сдают жетоны различного цвета.
