Galvenās ģeneratora daļas:
- Induktors ir ierīce, kas rada MF. Armatūra ir tinums, kurā tiek inducēts emf. Gredzeni ar sukām ir ierīce, kas noņem indukcijas strāvu no rotējošām daļām vai piegādā strāvas strāvu elektromagnētam.
Transformators.
Pirmo reizi transformatorus 1878. gadā izmantoja krievu zinātnieks P.N. Jabločkovs darbināja viņa izgudrotās “elektriskās sveces” - tajā laikā jaunu gaismas avotu. Ideja par P.N. Yablochkova izstrādāja Maskavas universitātes darbinieks I.F. Usagins, kurš izstrādāja uzlabotu transformatoru. (Saliekamā universālā transformatora demonstrācija). Izmantojot saliekamo universālo transformatoru, mēs apsveram transformatora konstrukciju.Transformators sastāv no slēgta serdeņa, uz kuras ir novietotas divas (dažreiz vairāk) spoles ar stiepļu tinumiem. Viens no tinumiem, ko sauc par primāro tinumu, ir savienots ar maiņstrāvas avotu. Otro tinumu, kuram ir pievienota “slodze”, tas ir, ierīces un ierīces, kas patērē elektrību, sauc par sekundāro.Uzzīmējiet piezīmjdatorā transformatora ierīces diagrammu, tās simbolu (planšetdatoru)
Transformatora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens. Kad maiņstrāva iet caur primāro tinumu, kodolā parādās mainīga magnētiskā plūsma, kas katrā tinumā ierosina inducētu emf. Transformatora tērauda serdeņa koncentrē magnētisko lauku tā, ka magnētiskā plūsma pastāv tikai serdeņa iekšpusē un ir vienāda visās tā sekcijās.Primārajā tinumā, kuram ir n 1 apgriezienu, kopējā inducētā emf e 1 ir vienāda ar n 1 e. Sekundārajā tinumā kopējā emf e 2
vienāds ar n 2
e, tāpēc Parasti transformatora tinumu aktīvā pretestība ir maza, un to var neievērot. Šajā gadījumā sprieguma modulis pie spoles spailēm ir aptuveni vienāds ar inducēto emf, kas nozīmē:, emf e momentānās vērtības 1
un e 2
fāzes maiņa (tie vienlaikus sasniedz maksimumu un vienlaikus iziet cauri nullei.) Tāpēc attiecība var aizstāt: 
Izmērs k sauc par transformācijas koeficientu. Plkst k> 1, - transformators – pazeminošs. Pie k
Secinājums par transformatora mērķi
- Vissvarīgākais transformatora pielietojums ir elektroenerģijas pārvadīšana lielos attālumos. Transformatoram ir lielisks praktisks pielietojums elektriskajā metināšanā. Divu pretēju magnētisko plūsmu veidošanās pilnībā noslogota transformatora kodolā ir pamats mūsdienu sadzīves elektriskā zvana projektēšanai. Radiotehnikā sprieguma samazināšanai (strāvas transformatori).
Jautājums:
1. Kādu elektrisko strāvu sauc par maiņstrāvu?
1) Elektriskā strāva, kas laika gaitā periodiski mainās pēc lieluma un virziena
2) Elektriskā strāva, kas periodiski mainās laika gaitā
3) Elektriskā strāva, periodiski mainot lielumu
4) Elektriskā strāva, periodiski mainot virzienu laika gaitā
2. Kur tiek izmantota maiņstrāva?
1) mājās. 2) dzīvokļi. 3) ražošanā. 4) uz automašīnām.
5) velosipēdi.
3. Kāpēc maiņstrāvas ģeneratorus sauc par indukciju?
1) to darbības pamatā ir elektriskās strāvas parādība
2) to darbības pamatā ir magnētiskā darbība
3) to darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens
4) to darbības pamatā ir pastāvīgā magnēta parādība:
4. No kā sastāv elektromehāniskās indukcijas ģenerators?
1) ģenerators. 2) gulta. 3) stators.
4) rotors. 5) pusgredzeni. 6) otas.
5. Kura indukcijas ģeneratora daļa ir kustīga?
1) stators. 2) rotors. 3) otas. 4) tinums.
6. Kura indukcijas ģeneratora daļa nav kustīga?
1) tinums. 2) rotors. 3) stators.
7. Kas dzen ģeneratora rotoru termostacijās?
1) ūdens. 2) tvaiks no sadegušās degvielas. 3) benzīns. 4) petroleja.
8. Kas darbina ģeneratora rotoru hidroelektrostacijā?
1) prāmis. 2) ūdens. 3) petroleja. 4) ar veseri.
9. Kāda ir standarta maiņstrāvas frekvence?
1) 65 Hz. 2) 55 Hz. 3) 40 Hz. 4) 50 Hz. 5) 70 Hz.
10. No kādiem elementiem sastāv transformators?
1) kodols. 2) kodols. 3) primārais tinums.
4) sekundārais tinums. 5) stiepļu tinumi.
11. Kāds ir transformatora mērķis?
1) Transformators ir paredzēts, lai palielinātu vai samazinātu maiņstrāvu un spriegumu
2) Transformators ir paredzēts maiņstrāvas sprieguma palielināšanai vai samazināšanai
3) Transformators ir paredzēts strāvas palielināšanai vai samazināšanai
4) Transformators ir paredzēts, lai samazinātu maiņstrāvu un spriegumu
5) Transformators ir paredzēts sprieguma un strāvas palielināšanai
12. Cik ir transformatoru veidu?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. Kuram transformatora tinumam pieslēgta maiņstrāva?
1) uz primāro. 2) uz sekundāro. 3) uz primāro un sekundāro.
14. Pēc kāda fiziskā likuma var noteikt enerģijas zudumus elektrolīnijās?
1) Džoula likums. 2) Džoula-Lenca likums. 3) Lenca likums.
4) Paskāla likums. 5) Ņūtona likums.
15. Kas izgudroja transformatoru?
1) Ļebedevs. 2) Timirjazevs. 3) Jabločkovs. 4) Paskāls.
Elektroenerģijas ražošana, pārvade un izmantošana
Nodarbības mērķi:
Konkrēt skolēnu priekšstatus par elektrības pārvades metodēm, par viena enerģijas veida savstarpējām pārejām uz citu.
Skolēnu praktisko pētniecisko iemaņu tālāka pilnveidošana, bērnu izziņas darbību izvirzot radošā zināšanu līmenī.
“Energosistēmas” jēdziena izstrāde un nostiprināšana, izmantojot novadpētniecības materiālu.
Aprīkojums: elektroierīces, transformators, karte
Nodarbības plāns
Laika organizēšana
Zināšanu atjaunināšana
Jauna materiāla apgūšana
Nodarbības kopsavilkums.
NODARBĪBU LAIKĀ
Laika organizēšana
Zināšanu atjaunināšana
Jauna materiāla apgūšana
Gandrīz visa cilvēka dzīve ikdienā ir saistīta ar elektrību. Elektrība palīdz mums apsildīt un apgaismot mājas, gatavot ēdienu, uzkopt, izklaidēt, sazināties ar saviem mīļajiem un daudz ko citu. Kas notiks, ja viņš būs prom?
Kā dzīvotu mūsu planēta?
Kā cilvēki no tā dzīvotu?
Bez siltuma, magnēta, gaismas
Un elektriskie stari?
A. Mitskevičs
Un tiešām, kā planēta dzīvotu? Galu galā bija laiks, kad cilvēki dzīvoja bez gaismas. Dzīve bija grūta.
Runājot par elektroenerģijas izmantošanas vēsturi mūsu valstī, jāatzīmē 1920. gads.
1920. gada februārī tika izveidota elektrifikācijas komisija, kas ierosināja GOELRO plāns . Šis plāns paredzēja:
Strauja elektroenerģijas nozares attīstība;
Elektrostaciju jaudas palielināšana;
Elektroenerģijas ražošanas centralizācija;
Plaša vietējās degvielas un energoresursu izmantošana;
Rūpniecības, lauksaimniecības, transporta pakāpeniska pāreja uz elektroenerģiju.
– Kāpēc valsts attīstībā elektroenerģijas nozares attīstība tika izvirzīta pirmajā vietā?
– Kādas ir elektrības priekšrocības salīdzinājumā ar citiem enerģijas veidiem?
– Kā notiek elektrības pārvade?
– Uz šiem jautājumiem mēs atbildēsim nodarbības laikā.
Nodarbības tēma: " Elektroenerģijas ražošana, pārvade un izmantošana»
– Kādas ir elektrības priekšrocības salīdzinājumā ar citiem enerģijas veidiem?
To var pārraidīt pa vadiem uz jebkuru apdzīvotu vietu;
Var viegli pārvērst jebkura veida enerģijā;
Viegli iegūstams no cita veida enerģijas;
– Kādus enerģijas veidus var pārvērst elektrībā?(Studentu atbildes).
Atkarībā no pārveidotās enerģijas veida spēkstacijas tiek sadalītas(Skolēns atbild):
Plūdmaiņas
Ģeotermālā
Vējš
Termiskā
Hidrauliskais
Neatkarīgi no elektrostaciju veidiem, galvenā ierīce jebkurā no tām ir ģenerators.
Ģenerators ir ierīce, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā.
Ģeneratoru piemēri:
Galvaniskās šūnas;
Elektrostatiskās mašīnas;
Termopiles;
Saules paneļi;
Līdzstrāvas un maiņstrāvas indukcijas ģeneratori.
Mūsdienu enerģētikā tiek izmantoti indukcijas maiņstrāvas ģeneratori, kuru darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens.
? Atcerieties, kas ir elektromagnētiskā indukcija un kas atklāja šo parādību?
Atbilde: Maikls Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, kas sastāv no inducētas strāvas rašanās mainīga magnētiskā lauka ietekmē.
Pēc šīs parādības atklāšanas daudzi skeptiķi šaubījās un jautāja: "Kāds no tā labums?" Uz ko Faradejs atbildēja: "Kāds labums var būt jaundzimušam bērnam?" Ir pagājis nedaudz vairāk kā pusgadsimts, un, kā teica amerikāņu fiziķis R. Feinmans, “nederīgais jaundzimušais pārvērtās par brīnumu varoni un mainīja Zemes seju tā, kā viņa lepnais tēvs pat iedomāties nevarēja”. Un šis varonis, kurš mainīja Zemes seju, ir ģenerators.
Pašlaik ir dažādas indukcijas ģeneratoru modifikācijas. Bet tie visi sastāv no vienām un tām pašām daļām - tas ir magnēts vai elektromagnēts, kas rada magnētisko lauku, un tinums, kurā tiek inducēts EML.
Ģeneratora darbības princips
Ģeneratora darbības princips palīdzēs mums saprast modeli, kas atrodas uz mana galda (vai mācību grāmatas 10.2. att. 68. lpp.):
Lūdzu, ņemiet vērā, ka šajā ģeneratora modelī stiepļu rāmis griežas, magnētisko lauku rada stacionārs pastāvīgais magnēts. Kad vadītājs pārvietojas, tā brīvie lādiņi pārvietojas ar to. Tāpēc Lorenca spēks iedarbojas uz lādiņiem no magnētiskā lauka puses, kuru ietekmē brīvie lādiņi nonāk virzītā kustībā, tas ir, tiek inducēts indukcijas emf, kam ir magnētiska izcelsme.
Lielajos rūpnieciskajos ģeneratoros griežas elektromagnēts, kas ir rotors.
Rotors – ģeneratora kustīgā daļa
Tinumi, kuros tiek inducēts EMF, tiek ievietoti statora spraugās.
Stators – ģeneratora stacionārā daļa.
EML parādīšanās stacionārajos statora tinumos ir izskaidrojama ar elektriskā lauka parādīšanos tajos, ko rada magnētiskās plūsmas izmaiņas, rotoram griežoties.
Ģeneratori ražo maiņstrāvu.
Maiņstrāva ir elektriskā strāva, kas laika gaitā mainās saskaņā ar harmonikas likumu.
Maiņstrāvas diagramma ir parādīta 68. lpp., att. 10,3 mācību grāmatas. Negatīvās strāvas vērtības atbilst pretējam strāvas virzienam.
Maiņstrāvai ir priekšrocības salīdzinājumā ar līdzstrāvu, jo spriegumu un strāvu var pārveidot (pārveidot) ļoti plašā diapazonā bez gandrīz bez zudumiem, un šādas pārveidošanas ir nepieciešamas daudzās elektrotehnikas un radiotehnikas ierīcēs. Bet īpaši liela vajadzība pārveidot spriegumu un strāvu rodas, pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos.
Saražotā elektroenerģija tiek nodota patērētājam.
– Kas, jūsuprāt, ir galvenie elektroenerģijas patērētāji?
Students atbild:
Rūpniecība (gandrīz 70%)
Transports
Lauksaimniecība
Iedzīvotāju mājsaimniecības vajadzības
- Vai visa elektrostacijā saražotā enerģija nonāk pie patērētāja? Kāpēc elektroenerģijas pārvades laikā rodas zudumi?
Kad strāva iet caur vadiem, tie uzsilst. Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu, ņemot vērā to, mēs iegūstam .
Kas nosaka vados radītā siltuma daudzumu?
Strāvas stiprums, pretestība un vadu garums, siltuma daudzums un otrādi. Stieples šķērsgriezuma laukums, siltuma daudzums. Bet S palielināšana nav izdevīga, jo tas palielinās vadu masu.
Siltuma daudzumu var samazināt, samazinot strāvu. Šim nolūkam tiek izmantota ierīce, ko sauc par transformatoru.
Transformators ir ierīce, kas pārveido maiņstrāvu, kurā spriegums palielinās vai samazinās vairākas reizes, praktiski nezaudējot jaudu.
Pirmos transformatorus 1878. gadā izmantoja krievu zinātnieks P.N.Jabločkovs, lai darbinātu viņa izgudrotās elektriskās sveces.
Vienkāršākais transformators sastāv no slēgtas formas serdes, kas izgatavota no mīksta magnētiska materiāla, uz kuras ir uztīti divi tinumi: primārais un sekundārais (sk. attēlu)
Darbība transformators pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Ja primārais tinums transformators ieslēdz tīklā maiņstrāvas avotu, tad caur to plūdīs maiņstrāva, kas transformatora kodolā radīs mainīgu magnētisko plūsmu. Šī magnētiskā plūsma, kas iekļūst sekundārā tinuma pagriezienos, izraisīs tajā elektromotora spēku (EMF). Ja sekundārais tinums ir īssavienots ar jebkuru enerģijas uztvērēju, tad inducētā emf ietekmē caur šo tinumu un enerģijas uztvērēju plūdīs elektriskā strāva. Tajā pašā laikā primārajā tinumā parādīsies arī slodzes strāva. Tādējādi elektroenerģija tiek pārveidota no primārā tīkla uz sekundāro ar tādu spriegumu, kuram paredzēts sekundārajam tīklam pievienotais enerģijas uztvērējs.
Galvenais transformatora darbību raksturojošais lielums ir transformācijas koeficients - K
UZ- transformācijas koeficients
Transformācijas koeficients - šī ir vērtība, kas skaitliski vienāda ar spriegumu attiecību divu tinumu spailēs bezslodzes režīmā.
Diviem jaudas transformatora tinumiem, kas atrodas uz viena stieņa, transformācijas koeficients tiek uzskatīts par vienādu ar to apgriezienu skaita attiecību.
Transformatori var būt pieaug Un uz leju.
Plkst K Tiek izsaukts 1 transformators uz leju, jo 
plkst K pieaug, jo 
Pārraidot elektroenerģiju ievērojamā attālumā, spriegums tiek palielināts līdz vairākiem simtiem kilovoltu, tāpēc elektrostacijas izejā jābūt pakāpju transformatoram. Bet, tā kā patērētājs galvenokārt izmanto zemāku spriegumu, tad pie ieejas apdzīvotā vietā tiek uzstādīts pazeminošs transformators.
Studentu prezentācijas
Apgūtā materiāla nostiprināšana
Nr.1. Lai noteiktu transformatora primārā tinuma apgriezienu skaitu, ap tā serdi tika apvilkti 30 stieples apgriezieni, kuru galus savienoja ar voltmetru. Kāds ir apgriezienu skaits transformatora primārajā tinumā, ja, pieliekot tam 220 V spriegumu, voltmetrs, kas savienots ar 30 apgriezienu spoli, parāda 2 V spriegumu?
Nr.2. Maiņstrāvas avota iekšējā pretestība r vn = 6,4·10 3 omi. Nosakiet transformācijas koeficientu K ideāls transformators, ar kuru jūs varat iegūt maksimālu jaudu no šī avota pie slodzes pretestības R n = 16 omi.
Nr.3. Maiņspriegums ar efektīvo vērtību ( U 1) d = 12 kV. Spriegums no sekundārā tinuma ( U 2) d = 220 V izmanto dzīvojamo ēku elektroapgādei. Pieņemot, ka transformators ir ideāls un sekundārā tinuma slodze ir tīri aktīva, nosakiet
1) transformācijas koeficients K;
2) efektīvās strāvas vērtības ( es 1) d un ( es 2) d primārajā un sekundārajā tinumā, pieņemot, ka enerģijas patēriņš P av = 96 kW;
3) slodzes pretestība R n transformatora sekundārajā ķēdē
Risinājums
|
|
Nodarbības kopsavilkums.
Mājasdarbs. 10.§, Nr.7.2, 7.19, 7.24, lab. vergs. Nr.3
Viskrievijas pedagoģiskās jaunrades festivāls
(2016./2017.mācību gads)
Nominācija: Pedagoģiskās idejas un tehnoloģijas
Darba nosaukums: Nodarbības kopsavilkums par tēmu “Maiņstrāvas ģenerators. Transformators" 9 klase
Nodarbība par tēmu: Ģeneratora strāva. Transformators.
Nodarbības mērķis: zināšanu par elektroenerģijas ražošanas rūpniecisko metodi atkārtošana un vispārināšana, transformatora detalizēta izpēte.
Uzdevumi
Izglītojoši
Nostipriniet zināšanas par tēmām "Elektromagnētiskās indukcijas un maiņstrāvas fenomens".
Izpētīt maiņstrāvas saņemšanas un pārraidīšanas principu.
Ieviest tehniskās ierīces: maiņstrāvas ģeneratoru un transformatoru.
Attīstošs
Radīt apstākļus kognitīvo interešu un intelektuālo spēju attīstībai eksperimentu demonstrējumu un patstāvīgā darba novērošanas procesā klasē.
Attīstīt spēju izvirzīt un pārbaudīt hipotēzes, atklāt sakarības starp elektrisko strāvu un magnētisko lauku un izskaidrot iegūtos rezultātus.
Izglītojoši
Radīt apstākļus intereses veidošanai par mācību priekšmetu, aprīkojot skolēnus ar zinātniskām izziņas metodēm, ļaujot iegūt objektīvas zināšanas par apkārtējo pasauli.
Ieaudzināt nepieciešamību ievērot tehnisko ierīču drošas lietošanas noteikumus, darboties kā kompetentam elektroenerģijas patērētājam.
Nodarbības plāns:
Laika organizēšana.
Mācību materiāls par maiņstrāvu (+ demonstrācija).
Izpētīt maiņstrāvas ģeneratora darbības principu.
Ievads maiņstrāvas pārraides grūtībās.
Transformatora konstrukcijas izpēte.
Ievads maiņstrāvas pārvades principos.
Apkopojot stundu
Mājasdarbs.
Nodarbību laikā
Org moments. Atkārtojums d/z. Motivācija:
Vai jums ir zināms kāds fizisks fenomens, 19. gadsimta sākumā atklāts fenomens, kas ir visas mūsdienu civilizācijas pamatā un pat katra no mums personīgais komforts ir tieši saistīts ar šo parādību? Klausieties bērnus
(Šī ir EMP parādība)
Vai pastāv saikne starp EMR fenomenu un elektroenerģijas ražošanu, kas nonāk katrā mūsu mājā un dzīvoklī?
Par to, kā rodas elektrība, runājām tālajā 9. klasē.
(pārbaudiet atkārtošanos ar Plikers)
Tātad, šodienas nodarbības tēma: “Maiņstrāvas ģenerators. Transformators"
Šodien nodarbībā sīkāk aplūkosim elektroenerģijas ražošanas un nodošanas patērētājiem fizisko pamatu.
Es ierosinu apsvērt eksperimentu
spole un magnēts, tuvojoties un attālinoties,
spole un magnēts pārvietojas perpendikulāri spoles asij
Neatkarīgi no saņemtajiem priekšlikumiem demonstrējiet inducētās strāvas rašanos (izmantojot programmu Logger Lite).
Pievērsiet skolēnu uzmanību vibrāciju novirzēm pretējos virzienos.
Uzdot jautājumus:
-Vai mainījās indukcijas strāvas virziens, mainoties magnētiskajai plūsmai, kas iet caur ķēdi?
-Vai mēs varam teikt, ka induktīvās strāvas moduļa vērtība bija nemainīga?
-Vai spoles-magnētu sistēmai ir iespējams panākt nepārtrauktas magnētiskās plūsmas izmaiņas?
3. Indukcijas strāvas rašanās demonstrēšana, magnētam griežoties. Demonstrācijas rezultātu soli pa solim analīze. Izmantojiet Logger Lite.
No indukcijas strāvas vērtības atkarības no laika grafika izriet, ka maiņstrāva periodiski mainās pēc lieluma un virziena laikā, kas vienāds ar kadra pilna apgrieziena laiku.
Video klipa demonstrēšana par vietējo hidroelektrostaciju.
Tabula “Maiņstrāvas ģenerators” + zīmējums mācību grāmatā - salīdziniet, kas nav skaidrs?
2. Ierīces skaidrojumi:
Turboģeneratoros ir rotors (griežas augstā frekvencē), tāpēc tas ir masīvs tērauda cilindrs ar aksiālām rievām, kur atrodas līdzstrāvas tinumi.
Hidroģeneratoros (maza ātruma) rotors ir izgatavots zvaigznes formā, uz kuras ārējās virsmas ir fiksēti mainīgas polaritātes elektromagnēti, kurus ierosina līdzstrāva.
Maiņstrāvas ģeneratora ROTORU darbina galvenais dzinējs: tvaika turbīna, hidrauliskā turbīna, iekšdedzes dzinējs vai vēja turbīna. Tās tinumu darbina līdzstrāvas ģenerators, kas parasti tiek novietots uz kopējas vārpstas ar ģeneratoru, un dažreiz ar taisngrieža ierīci, kas ir savienota ar paša ģeneratora spailēm.
Jautājums: Kāpēc jaudīgos maiņstrāvas ģeneratoros indukcijas strāva tiek ierosināta nevis rotējošā rāmī, bet gan stacionārā statora tinumā, pateicoties induktora rotācijai.
Atbilde: jaudīgas mašīnas statorā, piemēram, 500 kW, ģenerējot strāvas spriegumu 20 kV, strāvas stiprums tinumā ir 25 kA. Šādu strāvu nav iespējams noņemt, izmantojot bīdāmo kontaktu. Un ierosinātājiem ir maza jauda, magnetizējošās strāvas nepārsniedz simtiem ampēru, kas ļauj tos ievadīt rotora tinumā, izmantojot bīdāmo kontaktu. Turklāt statoru ir vieglāk atdzesēt.
Svarīga ģeneratora īpašība ir emf inducētā frekvence.
$=р·п, kur р ir polu pāru skaits, р ir rotora rotācijas frekvence.
B) Maiņstrāvas ģeneratora pielietojums - dažādās elektrostacijās. Ģeneratoriem ar jaudu 300-500 MW ir 99% efektivitāte - tās ir ļoti progresīvas iekārtas.
C) par spēkstacijām: termiskā, hidrauliskā, kodolenerģija.
Termoelektrostaciju efektivitāte ir ne vairāk kā 40%.
Hidroelektrostacija - enerģijas zudumi ir ļoti mazi.
D) IEROBEŽOJUMI:
Jo lielāka ir ģeneratora jauda, jo mazāk degvielas tiek patērēts uz 1 kWh enerģijas. Tas ir rentabli. Bet jo lielāka jauda, jo lielāka strāva, jo lielāka apkure un zudumi. Dažādu dzesēšanas metožu (gaiss, ūdens, ūdeņradis, eļļa) izmantošana jau ir sasniegusi saprātīgas robežas - turpmāka jaudas palielināšana novedīs pie to spēka agregātu izmēriem, kas ir neizdevīgi no metāla patēriņa un elektroenerģijas zudumu viedokļa.
Tāpēc tiek izstrādāti jauna dizaina turboģeneratori, kas izmanto supravadošus tinumus.
PAR KRIOĢĒNIEM TURBO ĢENERATORIEM – ZIŅOJUMS NĀKAMAI NODARBĪBAI?
Tātad, ja mainās ķēdē iekļūstošā magnētiskā plūsma, rodas mainīga inducētā strāva. Šajā gadījumā nav nozīmes tam, vai šajā gadījumā magnēts pārvietosies attiecībā pret spoli vai spole attiecībā pret magnētu: galvenais ir tas, ka magnētiskā plūsma, kas iekļūst ķēdē, nepārtraukti mainās.
Mašīnu, kurā magnētiskā plūsma, kas iekļūst ķēdē, periodiski mainās un tajā pašā laikā tiek ģenerēta maiņstrāva, sauc par elektromehānisko indukcijas ģeneratoru.
Ģeneratora rotējošo daļu sauc par rotoru, bet stacionāro daļu sauc par statoru.
Ģeneratori, kas rada lielas inducētās strāvas, izmanto elektromagnētu kā rotoru un parasti nevis vienu, bet vairākus. Tas ļauj samazināt griešanās ātrumu un samazināt ģeneratora nodilumu. Standarta maiņstrāvas frekvence Krievijas rūpniecības un apgaismojuma tīklos ir 50 Hz.
Ģeneratorus, kas ražo lielas maiņstrāvas, darbina mehāniskā enerģija: krītošs ūdens (hidroelektrostacija), tvaiks (termoelektrostacija, atomelektrostacija). Bet elektrostacijas atrodas netālu no energoresursiem, un elektrība pa vadiem tiek nodota patērētājam. Kad strāva plūst pa vadiem, vadi uzsilst. Tāpēc saskaņā ar Džoula-Lenca likumu tiek zaudēts zināms daudzums siltuma.
Bet vada šķērsgriezums nevar būt ļoti liels, tāpēc, lai patērētājam pārsūtītu elektroenerģiju lielos attālumos, ir jāsamazina maiņstrāvas vērtība
Transformators.
P.N. izgudrojums 1876. gadā palīdzēja mainīt maiņstrāvas un sprieguma vērtību. Jabločkova transformators.
Mērķis: 1 – palielināt un samazināt maiņstrāvas spriegumu, pārraidot to no avota lielos attālumos līdz patērētājam.
2- dažādu ierīču un instalāciju darbināšanai no maiņstrāvas tīkla.
Ierīce: patstāvīgs darbs pie transformatora modeļa un plakāta.
Uzdevums: - Apsveriet ierīci, uzskicējiet to shematiski, transformatora darbību tukšgaitā (???? - kāpēc, kad sekundārā ķēde ir atvērta, transformators gandrīz nepatērē enerģiju)
Demonstrācijas: Undervolting (Logger Lite).
Diagrammās izmantojiet zīmējumus un simbolus.
13 QUOTE 13 QUOTE 1415 1415 13 QUOTE 1415
Iesaku izvērtēt savas zināšanas par tēmu “maiņstrāva, transformators”
Nākamais ir tests ar Plikers.
Mājas darbs: 51. 42. uzdevums (1, 2)
5515. attēls
Pievienotie faili
Nodarbības mērķi:
Izglītības:
- Parādiet elektriskās enerģijas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem enerģijas veidiem.
- Sniedziet priekšstatu par maiņstrāvas ģeneratora pamatstruktūru.
- Uzsveriet vides problēmas, kas saistītas ar elektroenerģijas ražošanu.
Attīstība: Loģiskās domāšanas un profesionālās vārdu krājuma attīstība.
Izglītojot : Attīstīt pašapziņu un neatlaidību profesijas apguvē.
Aprīkojums:
- dators,
- projektors,
- strāvas avoti – lukturīša akumulators,
- fotoelements,
- Līdzstrāvas ģeneratora modelis,
- DVD disks “Kirila un Metodija virtuālā skola”,
- skrīninga tests.
Nodarbības veids: apvienots, ilgums 40 minūtes.
Nodarbības galvenie posmi:- Organizatoriskais brīdis (2 min.)
- Pamatzināšanu papildināšana (3-5 min.)
- Jauna materiāla apgūšana (15 min.)
- Jaunas tēmas piespraušana (5 min.)
- Zināšanu pārbaude (10 min.)
- Apkopojot. (3 min.)
Nodarbību laikā
- Laika organizēšana - sveiciens, aktivitātes iestatīšana veiksmei .(1 slaids)
Sveiki puiši, šodien mūsu nodarbības tēma ir “Elektriskās enerģijas ražošana. Ģenerators".
Šī tēma saskan ar tavu profesiju, tu to apgūsi speciālās tehnikas, elektrotehnikas stundās, klases stundā “Jūs esat topošie enerģētiķi”, tikāmies ar Surgutas štata rajona elektrostacijas speciālistiem, tu esi veiksmīgi pabeidzis savu praktisko apmācību, un jūs jau zināt daudz. Tāpēc es ceru uz jūsu palīdzību un interesi. Ceru, ka šodien uzzināsi daudz jauna un noderīga.
- Atsauces zināšanu papildināšana – frontāla saruna ar skolēniem.
Pirms runājam par elektriskās strāvas ražošanu, atcerēsimies:
Jautājums: Ko sauc par elektrisko strāvu?
Atbilde: Elektriskā strāva ir lādētu daļiņu sakārtota kustība.
Jautājums: Kādus pašreizējos avotus jūs zināt?
Atbilde: Uzlādējamās baterijas, baterijas utt.
Uz rakstāmgalda man ir labi zināmi strāvas avoti: akumulators, fotoelements, indukcijas ģeneratora modelis. Katra no uzskaitītajiem veidiem piemērošanas jomu nosaka to īpašības. Noskaidrosim, kādas ir to priekšrocības un trūkumi un vai tās var pielietot visur?
Ķīmiskās strāvas avoti: galvaniskie elementi; akumulatoru baterijas; pulksteņos, kalkulatoros un dzirdes aparātos izmantotā dzīvsudraba baterija rada 1,4 V; tradicionālā lukturīša akumulators, dod 4,5 V. (demonstrācija)
Priekšrocības: kompaktums, iespēja izmantot kā autonomu enerģijas avotu.
Trūkumi - zema enerģijas intensitāte, augstas enerģijas izmaksas, trauslums, atkritumu izvešanas problēma.
Termoelementi, fotoelementi, saules paneļi(demonstrācija)
Priekšrocības: enerģijas iegūšanas veids bez mašīnām.
Trūkumi: zema efektivitāte, atkarība no laika apstākļiem.
Mūsu laikā dominējošo lomu spēlē elektromehāniskās
līdzstrāvas un maiņstrāvas indukcijas ģeneratori.
Tie praktiski nodrošina visu patērēto enerģiju. Kādas ir to priekšrocības, priekšrocības un trūkumi, mēs šodien uzzināsim klasē.
- Jaunas tēmas skaidrojums.
Tā kā mēs šodien mācāmies par ģeneratoriem, atcerēsimies:
Jautājums: Kas ir maiņstrāva?
Atbilde: Maiņstrāvu var uzskatīt par brīvo elektronu piespiedu svārstību kustību vai piespiedu elektromagnētiskām strāvas un sprieguma svārstībām, kas laika gaitā mainās saskaņā ar harmonikas likumu.
Maiņstrāvai ir priekšrocības salīdzinājumā ar līdzstrāvu, jo spriegumu un strāvu var pārveidot (pārveidot) ļoti plašā diapazonā bez gandrīz bez zudumiem, un šādas pārveidošanas ir nepieciešamas daudzās elektrotehnikas un radiotehnikas ierīcēs. Bet īpaši liela vajadzība pārveidot spriegumu un strāvu rodas, pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos. Elektroenerģijai ir priekšrocības salīdzinājumā ar visiem citiem enerģijas veidiem: to var pārraidīt pa vadiem lielos attālumos ar salīdzinoši zemiem zudumiem un ērti sadalīt starp patērētājiem. Galvenais ir tas, ka šo enerģiju var viegli pārvērst citās formās, izmantojot diezgan vienkāršas ierīces: mehāniskās, termiskās, gaismas utt.
(2 slaidi) Pierakstiet piezīmjdatorā maiņstrāvas priekšrocības.
Mūsdienu enerģētikā tiek izmantoti indukcijas maiņstrāvas ģeneratori, kuru darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens.
Jautājums: Atcerieties, kas ir elektromagnētiskā indukcija, un kas atklāja šo parādību?
Atbilde: Maikls Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, kas sastāv no inducētas strāvas rašanās mainīga magnētiskā lauka ietekmē.
(3 slaidi) Pēc šīs parādības atklāšanas daudzi skeptiķi šaubījās un jautāja: "Kāds no tā labums?"
Uz ko Faradejs atbildēja: "Kāds labums var būt jaundzimušam bērnam?"
Ir pagājis nedaudz vairāk kā pusgadsimts, un, kā teica amerikāņu fiziķis R. Feinmans, “nederīgais jaundzimušais pārvērtās par brīnumu varoni un mainīja Zemes seju tā, kā viņa lepnais tēvs pat iedomāties nevarēja”.
Un šis varonis, kurš mainīja Zemes seju, ir ģenerators.
Ģenerators ir ierīce, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā (ierakstiet definīciju savā piezīmju grāmatiņā).
(4 slaidi)
Ģeneratoros rodas elektriskā strāva - Atveriet mācību grāmatu 106. lpp., 97. attēls. Kopā nosaucam un pierakstīsim kladē, kā darbojas ģenerators un tā galvenās daļas.
Ko norāda cipari 1,2,3,4,5,6,7?
- Stators sastāv no atsevišķām plāksnēm, lai samazinātu sasilšanu no virpuļstrāvas; plāksnes ir izgatavotas no elektrotērauda.
- Birstes, fiksētās plāksnes, tiek nospiestas pret gredzeniem un savieno rotora tinumu ar ārējo ķēdi.
- Gredzeni, lai nodrošinātu strāvu rotoram un noņemtu to no rotora tinuma uz ārējo ķēdi, izmantojot bīdāmos kontaktus.
- Turbīna, turbīnas kombināciju ar ģeneratoru sauc par turboģeneratoru.
- Rāmis, korpuss, kura iekšpusē atrodas stators un rotors.
- Ierosinātājs, ģenerators, ģenerēta līdzstrāva, kas tiek piegādāta rotējošam elektromagnētam.
Rotors, ģeneratora rotējošā daļa, rada magnētisko lauku no līdzstrāvas elektriskās mašīnas.
Pašlaik ir dažādas indukcijas ģeneratoru modifikācijas. Bet tie visi sastāv no vienām un tām pašām daļām - tas ir magnēts vai elektromagnēts, kas rada magnētisko lauku, un tinums, kurā tiek inducēts EML.
Viens no serdeņiem (parasti iekšējais) griežas ap vertikālu vai horizontālu asi - sauc rotors. Fiksēto serdi ar tā tinumu sauc - stators.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka šajā ģeneratora modelī griežas stieples rāmis, kas ir rotors, magnētisko lauku rada stacionārs, pastāvīgais magnēts. Kad vadītājs pārvietojas, tā brīvie lādiņi pārvietojas ar to. Tāpēc Lorenca spēks iedarbojas uz lādiņiem no magnētiskā lauka. Tāpēc inducētajam emf ir magnētiska izcelsme.
Daudzās spēkstacijās visā pasaulē tieši Lorenca spēks izraisa strāvas parādīšanos.ε = ε m sin ωt
Lielajos rūpnieciskajos ģeneratoros griežas elektromagnēts, kas ir rotors. Tinumi, kuros tiek ierosināts EMF, ir iestrādāti statora rievās - EML parādīšanās stacionārajos statora tinumos ir izskaidrojama ar virpuļa elektriskā lauka parādīšanos tajos, ko rada magnētiskās plūsmas izmaiņas, rotoram griežoties. .
No elektromagnētiskās indukcijas likuma izriet: Inducētā emf slēgtā cilpā ir vienāda ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu caur virsmu, ko ierobežo cilpa.
Kādam jābūt magnētiskās plūsmas maiņas ātrumam, rotora griešanās ātrumam, ja dažās iekārtās tiek izmantotas vairāku kilohercu un pat megahercu strāvas? Piemēram, mēģiniet aprēķināt rotora ātrumu standarta rūpnieciskās strāvas frekvencei.
Lai atbildētu uz šo jautājumu, atcerieties:
Jautājums: Kāda ir rūpnieciskās strāvas frekvence?
Atbilde: Rūpnieciskās maiņstrāvas standarta frekvence daudzās pasaules valstīs ir 50 Hz, ASV frekvence ir 60 Hz, kas nozīmē, ka 1 s. strāva plūst 50 reizes vienā virzienā un 50 reizes pretējā virzienā.
Tad cik daudz svārstību notiks 1 minūtē?
Reizināsim ar 60 sekundēm. izrādās 3000 apgr./min. Šis ātrums ir nereāls, un, lai samazinātu griešanās ātrumu, tiek izmantots daudzpolu magnēts.
Inducētās emf biežumu nosaka pēc formulas ν = p*n,
kur p ir induktora polu pāru skaits, n ir rotora ātrums.
Tādējādi Volgas Ugličas hidroelektrostacijas ģeneratoru rotoriem ir 48 stabu pāri, un to rotācijas ātrums samazinās, kļūstot par 62,5 apgr./min.
Mēs dzīvojam 21. gadsimtā un civilizēta dzīvesveida un līdz ar to zinātnes un tehnikas progresa pamats ir enerģija, kas prasa arvien vairāk. Šķiet, ka jūs varat to ražot, cik vēlaties, ja vien ir minerāli un ir mašīnas, kas ražo šo enerģiju. Bet šeit rodas problēma.
Šo problēmu var saukt par “trīs E»: Enerģētika + Ekonomika + Ekoloģija.Ātrai attīstībai ekonomika, nepieciešams arvien vairāk enerģiju, palielināta enerģijas ražošana noved pie pasliktināšanās ekoloģija, rada lielu kaitējumu videi.
Galu galā enerģētika ir viena no visvairāk piesārņojošām tautsaimniecības nozarēm. Ar nepamatotu pieeju tiek traucēta visu biosfēras komponentu (gaisa, ūdens, augsnes, floras un faunas) normāla darbība, un izņēmuma gadījumos, piemēram, Černobiļā, tiek apdraudēta pati dzīvība. Tāpēc galvenajai ir jābūt pieejai no vides perspektīvas, ņemot vērā ne tikai tagadnes, bet arī nākotnes intereses.
Tikmēr termoelektrostacijas ir viens no galvenajiem atmosfēras piesārņotājiem ar cieto pelnu daļiņām, sēra un slāpekļa oksīdiem, kā arī oglekļa dioksīdu, kas veicina “siltumnīcas efektu”. Virs pilsētām veidojas tā saucamās siltuma salas, jo palielinās enerģijas izdalīšanās, no kurām tiek traucēta normāla atmosfēras procesu norise. Šī gada septembrī mēs visi bijām liecinieki tornado izveidošanai virs Valsts rajona spēkstacijas -2 ūdenskrātuves Surgutas pilsētā.
Jautājums: Kas var izskaidrot šo fenomenu?
Atbilde: Siltā gaisa fronte veidojās virs rezervuāra virsmas laikā, kad apkārtējā gaisa temperatūra un spiediens bija salīdzinoši zems. Šo divu plūsmu satikšanās izraisīja tornado veidošanos.
Par svarīgākajiem virzieniem zinātniski tehniskā procesa zaļināšanai vajadzētu būt resursus taupošu un bezatkritumu tehnoloģiju ieviešanai; pāreja uz tīriem un neizsīkstošiem enerģijas avotiem.
Jau tiek izstrādāti tā sauktie kurināmā elementi, kuros enerģija izdalās ūdeņraža reakcijas rezultātā ar skābekli, un plaši tiek izmantoti MHD ģeneratori. Viņi būvē dažāda veida elektrostacijas, ģeotermālās, vēja, saules u.c.
- Jaunas tēmas piespraušana - kvalitatīvu un kvantitatīvu problēmu risināšana.
Neatkarīgi no elektrostaciju veidiem, galvenā ierīce jebkurā no tām ir ģenerators.
Jautājums: Kā sauc ģeneratoru?
Atbilde:Ģenerators ir ierīce, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā.
Jautājums: nosauciet galvenās ģeneratora daļas.
Atbilde: Rotors, stators.
Jautājums: laternas gar ceļu stāv atsevišķi.
Desmit herci ir maiņstrāvas frekvence.
Kurš man atbildēs skaidri, bez apmulsuma ēnas:
Vai šī strāva tiek izmantota apgaismojumam?
Atbilde: Nē .
Jautājums: Ģeneratoram uz rotora ir 6 stabu pāri. Kādam jābūt rotora ātrumam, lai ģenerators ražotu strāvu standarta frekvencē?
Atbilde:(500 apgr./min.)
- Zināšanu pārbaude - pārbaudi savu kaimiņu!
Tagad pārbaudīsim, cik daudz esat apguvis šo materiālu. Uz jūsu galdiem ir pārbaudes uzdevumi par mūsu nodarbības tēmu un kartīte, uz kuras jūs ierakstāt pareizo atbildi. Tas, kurš pareizi atbildēs uz 6 jautājumiem, saņems “5”, par 4-5 jautājumiem vērtējums būs “4”, par 3 pareizām atbildēm saņems “3”.
- Apkopojot. (10 slaidi)
Šodien klasē mēs apspriedām ģeneratora darbības principu, šo iespaidīgo konstrukciju, kas izgatavota no vadiem, izolācijas materiāliem un tērauda konstrukcijām. Nebeidzu brīnīties, kā ar tik milzīgiem vairāku metru izmēriem ģeneratoru svarīgākās detaļas tiek izgatavotas ar milimetru precizitāti. Nekur dabā nav tādas kustīgu daļu kombinācijas, kas varētu tik nepārtraukti un ekonomiski ražot elektroenerģiju. Tagad mēģiniet atbildēt uz nodarbības sākumā uzdoto jautājumu.
Kādas ir ģeneratora priekšrocības un trūkumi?
Par trīsfāzu ģeneratoru uzzināsiet elektrotehnikas stundās un uz nākamo nodarbību lūgšu sagatavot vēstījumu par jauniem, mūsdienīgiem ģeneratoru veidiem.
9. klases fizikas stundas kopsavilkums par tēmu
“Maiņstrāvas ģenerēšana. Ģenerators"
Nodarbības mērķi: noskaidrot maiņstrāvas pastāvēšanas nosacījumus; iepazīties ar transformatora uzbūvi, apsvērt tā darbības principu, priekšrocības, praktisko pielietojumu.
Nodarbības mērķi:
Izglītības:
-radīt apstākļus priekšstatu veidošanai par maiņstrāvu; ģenerators
Izglītības:
- veidot spēju izdarīt secinājumus un apkopot saņemto informāciju;
- studentu prasmju veidošana darbā ar informācijas avotiem
-attīstīt loģiskās domāšanas prasmes, spēju pamatot savus apgalvojumus un izdarīt secinājumus.
Izglītības:
- pozitīvas motivācijas veidošana akadēmiskajam darbam, komunikācijas prasmes;
- attīstīt interesi izprast apkārtējo pasauli;
- radīt lepnuma sajūtu par pašmāju tehnoloģiju attīstību;
- attīstīt interesi par darba profesijām.
Nodarbības veids: nodarbība par jauna materiāla apguvi.
Pirms nodarbības sākuma tiek parādīta tabula ar komentāriem.
1. posms. Motivācija.
Uz tāfeles ir epigrāfs: "...kāds labums var būt jaundzimušajam?" M. Faradejs.
Pārbauda d/z
"Ne īsti"
Vai tā ir taisnība, ka elektromagnētiskās indukcijas fenomenu atklāja Nikola Tesla?
Vai tā ir taisnība, ka inducētā strāva, kas rodas slēgtā ķēdē, ar savu magnētisko efektu neitralizē magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas to izraisa?
Kad magnēts tuvojas cietam gredzenam, vai tas pievelk magnētu un seko tam?
Kad magnēts tiek noņemts no sagriezta gredzena, vai tas piesaista magnētu un seko magnētam?
Ierīce Lenca valdīšanas demonstrēšanai nevar būt izgatavota no dzelzs?
1821. gadā Maikls Faradejs savā dienasgrāmatā rakstīja: “Pārvērtiet magnētismu elektrībā”, un 1831. gadā atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Uzzīmējiet eksperimenta diagrammu.
Reiz Maikls Faradejs lasīja lekcijas Londonas Karalienes universitātē, un viens no viņa klausītājiem viņam jautāja: "Kāds labums no tik mazas straumes?" Uz to Faradejs viņai atbildēja: "Kāds labums jaundzimušajam var būt?"
Nodarbības tēma: Elektrības ražošana un pārvade. Ģenerators.
Mērķi: noskaidrot, kuras ierīces ģenerē maiņstrāvu, izpētīt to darbības principu, noskaidrot strāvas pārvades principus.
3. posms. Jauna materiāla apgūšana. Ģenerators. Ierīce un darbības princips.
Ģenerators ir ierīce, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā. Tās darbības princips ir balstīts uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Vienkāršākais ģenerators sastāv no divām daļām - kustīga rotora un stacionāra statora. Video 1 min 46 sek.
Eksperimentējiet (ja iespējams)
4. posms. Primārā konsolidācija.
Darbs grupās. Apsveriet ģeneratora ķēdi. Norādiet tā sastāvdaļas, paskaidrojiet, kā tas darbojas. Ja nepieciešams, izmantojiet mācību grāmatas 174. lpp.
Kur tiek ražota elektriskā strāva? Elektrostacijās. Kādus spēkstaciju veidus jūs zināt? Kādas enerģijas pārvērtības tur notiek?
4. uzdevums. Tabula. Strādāt pāros.
Uzdevums 5. Pieķer kļūdu.
Pieķer kļūdu.
Maiņstrāva tiek ražota elektrostacijās, izmantojot akseleratoru.
Ģenerators ir ierīce, kas jebkura veida enerģiju pārvērš mehāniskā enerģijā.
Elektromehāniskais ģenerators sastāv no kustīga rotora un fiksēta startera.
Ģeneratora darbība balstās uz karkasa likumu.
Ģeneratori tiek izmantoti ikdienas dzīvē, rūpniecībā un transportā.
6. uzdevums. Pārbaudes formā (pēc laika)
5. posms. Atspulgs. Tātad, kādi ir jaundzimušā bērna ieguvumi? Pateicoties milzīgajam zinātnieku teorētiskajam darbam indukcijas strāvas izpētē, mūsdienās katrā mājā ir elektrība. Apkopojot. Tabulas aizpildīšana.
D/Z sagatavo atskaites par elektrostacijām.
