Подготовка игры

Дисциплина – Устройство и ТО Электрических подстанций
Специальность - 140409 «Электроснабжение (по отраслям)»
Тема урока: Урок – игра по изученному материалу «ЗНАТОКИ»
Цели урока:
- закрепить изученный теоретический материал;
- закрепить навыки работы электрическими схемами;
- закрепить навыки чтения принципиальной работы электрической схемы;
- повысить интерес обучающихся к будущей профессии;
- овладеть общими и профессиональными компетенциями по профилю
специальности 140409 Электроснабжение (по отраслям).
Введение
На современном этапе главная задача профессионального учебного учреждения - в сравнительно короткий срок воспитать и вооружить студента
такими знаниями, чтобы он мог занять достойное место в обществе и приносить ему максимальную пользу. Одним из путей решения этой проблемы является активизация учебного процесса, т. е. разработка и внедрение таких форм
и методов обучения и такого учебно-методического материала, которые
предусматривали бы целенаправленное развитие у студентов мыслительных
способностей, интереса к учебной работе, самостоятельности и творчества.
Именно активные формы и методы обучения способствуют формированию у
студентов информационной базы, способностей к творчеству, практических
навыков.
На данном занятии используется одна из активных форм – учебная игра, целью
которой является проверка прочности знаний по разделу Трансформаторы
(специальность 140409 Электроснабжение (по отраслям) по дисциплине
Устройство и ТО Электрических подстанций).
Учебная игра обладает такой же структурой, как и всякая учебная деятельность, т. е. она включает цель, средства, процесс игры и результат. Творческая
атмосфера,
свобода
от
шаблона,
возникающие
в
игре,
способствуют
раскрепощению творческих резервов студента, нейтрализуют чувство тревоги,
создается ситуация состязания. В игре проявляются навыки коллективной
работы, облегчается межличностное общение.
С дидактической точки зрения, данная игра - решает ряд задач и в первую
очередь развивает умения умственного труда, таки как
закрепление
знаний,
внимание,
умение
систематизация и
анализировать
ситуацию,
сообразительность и др.
В процессе игры студент себя реализует себя как личность, проявляются
лидерские способности.
Игра проводится по дисциплине, которая является специальной и позволяет
вызывать у студентов устойчивый интерес к данной
дисциплине, которая
объективно является сложной. Хочется отметить, что интерес, возникающий в
процессе игры, - это интерес не только к игре, но и к учебному процессу.
Развитие интереса у студента играет очень важное значение для педагога, на
развитие направленности на него как личности и на преподаваемую им
дисциплину в частности. В игровой ситуации преподавателю удается увидеть,
обычно скрытые, способности студентов.
«Таких возможностей, которые раскрывает перед наблюдательным педагогом
игра в плане оценки творческих задатков детей, их находчивости, изобретательности, инициативности, не может дать никакой, даже самый лучший в методическом плане, урок»,- утверждает В. Ф. Шатилов.
При организации игры выполняются следующие требования:
•Проведению игры предшествует подготовительный этап: подготовка
вопросов, необходимое оформление и т. п.
•Выработка правил игры, с которыми должны быть ознакомлены участники
игры.
•Игра должна быть доступной, цели игры - достижимыми, а оформление
красочным, разнообразным.
•Игра должна вызвать удовольствие, чувство собственного достоинства,
удовлетворение от удачного ответа.
2
•Обязателен момент соревнования между командами или отдельными
участниками игры. Это приводит к повышению самоконтроля, к четкому
соблюдению основных правил, а главное - к активизации студентов.
3
Теоретический материал:
1.Силовой трансформатор
Назначения силового трансформатора
Передача
электроэнергии
на
большие
расстояния
от
генераторов
электростанций к потребителю связана с определенной трудностью. Если
подключить генератор, производящий энергию большой мощности к
линиям электропередач, то по закону Джоуля-Ленца, провода будут
нагреваться пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению
провода. Даже при наибольшем номинальном напряжении современных
генераторов 24кВ, сила тока текущего по проводам будет высокой и чтобы
уменьшить нагрев проводов, придется уменьшить их сопротивление.
Уменьшение сопротивления приведет к значительному увеличению
поперечного сечения провода, что сделает экономически невыгодной
передачу электроэнергии потребителю.
Для решения этой проблемы используют силовой трансформатор, при
помощи
которого
увеличивают
напряжении
и
уменьшают
пропорционально силу тока при этом передаваемая мощность остается без
изменений. У потребителя ставится силовой трансформатор, который
понижает напряжение до требуемых значений.
Силовой трансформатор – статический электромагнитный аппарат с двумя
(или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования
переменного тока одного напряжения в ток другого напряжения.
Преобразование энергии в силовом трансформаторе, осуществляется
переменным магнитным полем
Устройство силового трансформатора
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Основными элементами, из которых состоит силовой трансформатор,
являются магнитопровод и обмотки.
4
Магнитопровод
представляет
собой
магнитную
цепь
силового
трансформатора, по которой замыкается магнитный поток.
Обмотки – это электрические цепи, по которым протекает электрический
ток.
Совокупность магнитопровода и обмоток представляет собой активную
часть
силового
трансформатора.
Остальные
элементы
являются
вспомогательными, неактивными частями. Для соединения между собой
обмоток,
обмоток
с
выводами
и
переключателями
ответвлений
предназначены отводы.
Обмотки и отводы, соединенные по определенной схеме представляют
собой электрическую цепь, изолированную относительно заземленных
частей конструкции силового трансформатора. Изоляция выполняется из
твердых изоляционных материалов – электроизоляционного картона,
бумаги, гетинакса и т.п. Масляные силовые трансформаторы заливают
трансформаторным маслом.
Характеристики силового трансформатора.
Номинальная мощность силового трансформатора – это мощность, на
которую он рассчитан, выражается в киловольт-амперах (кВА) или
мегавольтамперах;
Номинальное первичное напряжение силового трансформатора – это
напряжение,
на
которое
рассчитана
первичная
обмотка
силового
трансформатора;
Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной
обмотки, получающиеся при холостом ходе силового трансформатора и
номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
Номинальные токи определяются соответствующими номинальными
значениями мощности и напряжения.
Высшее номинальное напряжение силового трансформатора – наибольшее
из номинальных напряжений обмоток силового трансформатора.
Низшее номинальное напряжение силового трансформатора – наименьшее
из номинальных напряжений обмоток силового трансформатора.
5
Среднее
номинальное
напряжение
–
номинальное
напряжение,
являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным
напряжением обмоток силового трансформатора.
Потери холостого хода – это потребляемая силовым трансформатором
активная мощность в режиме холостого хода при номинальном
напряжении и номинальной частоте первичной обмотки.
Потери
короткого
замыкания
–
это
потребляемая
силовым
трансформатором активная мощность при опыте короткого замыкания,
обусловленная потерями в активном сопротивлении первичной и
вторичной обмоток и токоведущих частях силового трансформатора при
прохождении номинального тока и добавочными потерями, вызванными
полями рассеяния.
2.Трансформатор тока
Понятия трансформатора тока
Для
измерения
большого
переменного
тока,
его
предварительно
уменьшают до удобного значения (обычно до 5А) при помощи
трансформаторов тока.
Трансформатором тока, называется такой трансформатор, в котором при
нормальных условиях работы выходной сигнал выходной сигнал является
током,
практически
пропорциональным
первичному
току
и
при
правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол,
близкий к нулю.
Схема включения трансформатора тока
Принципиальная схема трансформатора тока.
6
На схеме:
1-первичная
обмотка
трансформатора
тока;
2-вторичная
обмотка
трансформатора
тока;
магнитопровод;
3-общий
высокого
4-токопровод
напряжения;
I1 –ток
линии;
Ф1 -переменный
магнитный
поток,
создаваемый
током
I1;
I2 - ток протекающий во вторичной обмотке под действием Ф1;
Ф2 - переменный магнитный поток, создаваемый током I2;
Первичную обмотку трансформатора тока, имеющую малое число витков,
включают
последовательно
в
линию,
в
которой
измеряют
или
контролируют ток. В цепь вторичной обмотки трансформатора тока
включают прибор с малым сопротивлением. Таким прибором может быть
амперметр, токовая катушка ваттметра, счетчика, какого либо иного
измерительного прибора или реле. Приборы во вторичную цепь включают
так, чтобы положительное направление тока в приборе совпадало по
направлению с положительным направлением тока в контролируемой
цепи.
В трансформаторе тока высокого напряжения первичная обмотка
изолирована от вторичной на полное рабочее напряжение. Один конец
вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал,
близкий к потенциалу земли.
В цепь вторичной обмотки трансформатора тока можно включать
несколько приборов, соединив их последовательно, чтобы через них
проходил один и тот же ток. Однако включать в цепь вторичной обмотки
трансформатора
нежелательно,
тока
так
как
большое
это
число
увеличивает
измерительных
сопротивление
приборов
нагрузки
трансформаторов и снижает точность измерений.
7
Устройство трансформатора тока
Трансформатор тока имеет сердечник, первичную и вторичную обмотки.
Как правило, их изготавливают с таким коэффициентом трансформации,
чтобы на вторичной стороне сила тока была стандартной. (1;5 и 10А)
Первичная
обмотка
трансформатора
тока
включается
в
сеть
последовательно, поэтому для уменьшения потерь энергии и напряжения
сечение проводов первичной обмотки выбирают большим, а число витков
– один или несколько. Число витков вторичной обмотки всегда больше
числа витков первичной. Сечение обмоточных проводов вторичной
обмотки сравнительно небольшое.
Трансформаторы тока по конструктивным признакам разделяют на
звеньевые(или восьмерочные), в которых первичная обмотка имеет форму
кольца, продетого через сердечник; шинные(или стержневые) – первичной
обмоткой служит стержень(или шина), петлевые – первичная обмотка
имеет форму вытянутой петли; катушечные – первичная обмотка
изготовлена в форме катушки.
Первичные обмотки трансформаторов тока могут быть одно или
многовитковыми. При одновитковой обмотке витком служит провод,
стержень или шина, проходящая через окно магнитной системы; таким
образом создается контур, замкнутый через цепь нагрузки. Примерами
такого устройства могут служить встроенные трансформаторы тока,
применяемые в силовых трансформаторах и масляных выключателях.
Вторичные обмотки трансформаторов тока охватывают магнитную
систему и образуют контур через цепи вторичной нагрузки (приборы
электрических измерений и релейной зашиты, сигнализации и т. д.).
Вторичные обмотки часто изготовляют с ответвлениями; начала, концы и
ответвления
обмотки
подключены
к
зажимам
клеммного
щитка.
Первичные обмотки имеют зажимы для включения витков параллельно
или последовательно. Такое устройство обмоток позволяет использовать
трансформатор тока на разные номинальные вторичные токи.
8
Назначение трансформатора тока
Трансформаторы тока в зависимости от назначения разделяются на
трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты.
Зачастую трансформаторы тока совмещают в себе обе функции и могут
использоваться как для измерения, так и для защиты.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи
информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях
высокого напряжения или в цепях с большим током, то есть в цепях в
которых невозможно прямое включение измерительных приборов.
Трансформатор тока для измерения обеспечивает:
Преобразование переменного тока любого значения в переменный ток,
приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных
измерительных приборов;
Изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ
обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.
Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи
измерительной
информации
в
устройства
защиты
и
управления.
Трансформатор тока для защиты обеспечивает:
Преобразование переменного тока любого значения в переменный ток,
приемлемый для питания устройств защиты;
Изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от
цепи высокого напряжения.
Трансформатор тока в установке высокого напряжения, необходим даже в
тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле
не требуется.
3.Трансформатор напряжения
Трансформатор
напряжения предназначен
для
понижения
высокого
напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения
цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого
напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения
9
показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к
вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки
измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один
выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие
от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так
как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток,
потребляемый ими, невелик.
Схема
включения
трансформатора
напряжения:
1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка
Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим
выражением:
10
Подготовка игры
Перед уроком на доске расчерчивается следующая таблица
Силовые
5
10
15
20
25
30
35
5
10
15
20
25
30
35
Трансформаторы 5
10
15
20
25
30
35
трансформаторы
Трансформатор
тока
напряжения
Баллы в таблице соответствуют сложности вопроса (чем выше балл, тем
сложнее вопрос).
Вопросы к темам приведены на страницах 11-15.
Вопросы капитанам команд
:
1.По Теме: Силовые трансформаторы?
Номинальная мощность?
-представляет
собой
произведение
высшего
произведения
и
тока
последовательной обмотке
2.По Теме: Трансформатор тока?
Для чего еще применяется ТТ, кроме измерений?
ТТ применяется для измерений и для защиты, иногда эти свойства есть в одном
ТТ.
3.По Теме: Трансформаторы напряжения?
Условное
обозначение
на
схеме
Трансформатор
напряжения
с
заземлением? (Нарисовать)
11
Силовые трансформаторы.
1. (5) Для чего служат силовые трансформаторы?
Силовые трансформаторы служат для преобразования электрической
энергии одного напряжения в энергию другого напряжения. Они являются
основным оборудованием электрических подстанций.
2. ( 10 ) Рассказать про газовое реле силового трансформатора?
Газовое
реле
встраивают
в
рассечку
трубы,
соединяющий
бак
трансформатора с расширителем . Оно защищает трансформатор при
внутренних повреждениях, связанных с выделением газа или утечкой из
бака.
3. (15) Рассказать про бак силового трансформатора?
Бак трансформатора представляет собой стальной резервуар овальной
формы, заполненный трансформаторным маслом, с погруженной в него
активной частью трансформатора. Масло, являясь охлаждающей средой,
отводит тепло, выявляющееся в обмотках и магнитопроводе, и отдает его в
окружающую среду через стенки и крышку бака.
4. ( 20) Что такое номинальный режим работы?
12
Режим работы, для которого машины и аппараты спроектированы и
изготовлены, называется номинальным.
5. ( 25) Рассказать все про термосифонный фильтр?
Термосифонный фильтр крепится к баку трансформатора двумя патрубками
с фланцами и промежуточными плоскими кранами. Фильтр предназначен
для поддержания изоляционных свойств масла, а следовательно, продления
срока его службы. Он представляет собой цилиндрическое устройство,
заполненное
активным
материалом-
сорбентом,
который
поглощает
продукты старения трансформаторного масла. Работа фильтра основана на
термосифонном принципе: более нагретое масло верхних слоёв попадает в
фильтр, охлаждается и опускается вниз, непрерывно при этом очищаясь.
6. ( 30) Что такое РПН?
Устройство регулирования напряжения под нагрузкой.
7. (35) Исполнение Силовых трансформаторов ?
А-автотрансформатор,
расщепленной
Т-трехфазный,
О-однофазный,
Р-наличие
обмотки НН(обмотка низкого напряжения).
Трансформатор тока.
1. (5) Измерительный трансформатор тока. Применение?
Трансформаторы тока (Т Т) применяют в установках напряжением до 1000 В
и выше. Они относятся к измерительным трансформаторам и предназначены
для расширения предела измерения измерительных приборов, а в
высоковольтных цепях, кроме того, - для изоляции приборов и реле от
высокого напряжения.
13
2. (10) Основное отличие силового трансформатора от трансформатора
ток?
Основное отличие трансформаторов тока от силовых трансформаторов
состоит в том, что ток в их первичной цепи, в которую они включены, и не
зависит от нагрузки, присоединенной к вторичной обмотке.
3. (15)Чем характеризуются Т Т ?
Каждый Т Т характеризуется номинальным коэффициентом трансформации,
представляющим отношение номинального тока первичной обмотки к
номинальному току вторичной обмотки или отношение числа витков:
4. (20) ТФЗМ – 35 – 0,5 / Р – 10 – 1000/ 5 1х1.
Трансформатор тока в фарфоровом корпусе с обмоткой звеньевого типа
маслонаполненный, номинальное напряжение 35 номинальный класс
точности для обмотки релейной защиты 0,5, первичный номинальный ток
1000, вторичный номинальный ток, конструктивный вариант, умеренный
климат, наружная установка.
5. (25) Как трансформатор тока включается в цепь?
Первичная обмотка включается в цепь, к вторичной обмотке подключаются
измерительные приборы.
6. (30) Т Т применяются для?
Т Т применяют: для точных лабораторных измерений – класса 0,2; для
подключения счетчиков денежного расчета с абонентами и точных защит –
класса 0,5; для подключения ваттметров, фазометров, амперметров и
счетчиков не денежного расчета – класса 1; для подключения релейных
защит – классов 3 и 10.
14
7. (35) ТПЛ – 10 – 0,5/ Р – 100. Расшифровка:
Означает: трансформатор тока проходной, с литой изоляцией на 10 кВ, с
двумя обмотками, из которых одна с классом точности 0,5, а другая – с
сердечником типа Р для подключения релейной защиты, номинальный
первичный ток 100 А. Обмотка с сердечником типа Р может работать в
классах 0,5; 1 и 3 с различными значениями S2 ном – наименьшей в классе 0,5
и наибольшей в классе 3.
Трансформаторы напряжения.
1. (5) Назначение трансформатора напряжения?
предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного
значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной
защиты от первичных цепей высокого напряжения.
2. (10) Применение Т Н по величине погрешности?
ТН применяют: для точных лабораторных измерений – класса 0,2; для
точных измерительных приборов и счетчиков денежного расчета – класса 0,5;
для технических измерительных приборов – класса 1; для вольтметров и реле –
класса 3.
3. (15) ЗНОМ – 35 .Расшифровка?
Т Н наружной установки ЗНОМ – 35 ( трансформатор напряжение,
однофазный, с масляным охлаждением, с заземленным выводом первичной
обмотки, Uном=110 кВ ).
4. (20)
Основное
отличие
трансформатора
напряжения
от
трансформатора тока?
Тн по принципу действия аналогичны ТТ, основное отличие между ними
является конструктивное отличие: числу фаз, число вторичных обмоток в
каждой фазе и способ охлаждения.
15
5. (25)
Измерительные
трансформаторы
напряжения
с
двумя
вторичными обмотками?
Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания
измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах
сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на
защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.
6. (30) НТМИ-10
ТН , трехфазный с масленым охлаждением , обмоткой для контроля
изоляции сети , напряжением 10кВ
7. (35) Коэффициент трансформации?
Важным
параметром,
характеризующим
преобразование
напряжения
трансформатором напряжения, является его номинальный коэффициент
трансформации:
Кном=U1ном/ U2ном≈W1/W2
Организация игры
1) Класс делится на две(три) команды
2) В каждой команде выбирается капитан.
3) Затем капитаны тянут жребий на право выбора первого вопроса.
5) Победившая команда выбирает тему и сложность вопроса.
6) На обсуждение вопроса командам дается не больше 1 мин.
7) Право возможности ответа предоставляется команде, которая в результате
жеребьевке занимает первое место.
- Если команда отвечает верно, то в ее банк добавляются баллы, и возможность
выбора следующего вопроса переходит другой команде.
16
- Если команда отвечает не верно, из ее банка вычитаются баллы, а вопрос
передается другой команде.
-Если команда не предоставляет ответ на вопрос, то в ее банке остается та же
сумма, а вопрос передается другой команде.
- Если команды не предоставляют ответ, то право выбора переходит другой
команде не выбиравшей вопрос.
7) В
финал
проходит
команда,
которая
имеет
в
своем
банке
положительную сумму очков.
8) На финал составляются отдельные вопросы по тем же темам (по одному
вопросу на тему см. страницу 3).
9) В финале участвуют только капитаны команд.
10) В финале на выбор капитанам предоставляются те же темы. Капитаны
команд убирают по очереди по одной теме которая их не устаревает. Право
первого выбора предоставляется капитану, чья команда набрала наибольшее
количество баллов.
11) После выбора темы, на кон капитан команды ставит баллы из тех, которые
в процессе игры заработала команда. Листочки со ставками собираются.
12) Задается финальный вопрос.
13) На обдувание вопроса предоставляется три мин. Свои ответы
капитаны записывают на листах и отдают ведущему.
Если
ответ
правильный,
то
поставленная
сумма
удваивается
и прибавляется к набранной до этого сумме.
14) Побеждает
та
команда,
которая
набрала
наибольшее
количество баллов.
По окончанию игры преподаватель проводит рефлексию и обсуждается
процесс
игры.
В
процессе
обсуждения
выясняются
недостатки
и
положительные стороны занятия.
Наиболее активным студентам при согласовании с группой выставляются
оценки.
Список литературы:
17
1.Почаевец В.С. Электрические подстанции : Учебник для техникумов и
колледжей железнодорожного транспорта. М. Желдориздат 2001.-512 с.
2. Почаевец В.С. Электрооборудование и аппаратура электрических
подстанций : Учебное иллюстрированное пособие для студентов вузов,
техникумов железнодорожного транспорта. – М., УМК МПС, 2002. – 56 с
18