Тема: «Электрические машины (трёхфазный асинхронный двигатель

с короткозамкнутым ротором), трансформатор»

Ц е л ь : и з у ч и т ь

н а з н а ч е н и е ,

у с т р о й с т в о

и

п р и н ц и п

действия электриче ских

машин

и

трансформатора,

р а с с м от р е т ь

примеры их практического применения.

Задачи:

1.

Обучить знаниям о явлении электромагнитной индукции на примере

практического

применении

в

электрических

машинах

(трёхфазный

асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором)

и

трансформаторе.

Рассмотреть

устройство,

принцип

действия

и

назначение

и

конструкцию

трансформатора.

2.

Развивать

активность

обучающихся,

умения

анализировать,

сравнивать,

делать

выводы

и

обобщать.

Создавать

содержательные

и организационные условия для развития самостоятельности в добывании

студентами

знаний,

скорости

восприятия

и

переработки

информации,

культуры речи.

3.

Воспитыватьнастойчивость в достижении цели, формировать умение

работать в учебной группе, коллективе.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Методы проведения урока: объяснительно-иллюстративный, наглядный.

Материально-техническое оснащение урока: учебная литература, плакаты,

слайды, учебный фильм.

Ход урока:

№

п/п

Этап урока

Содержание работы

1.

Организационная

часть

Внешний вид и организация рабочего места!

Проверка готовности обучающихся!

Организация внимания!

Приветствие преподавателя!

2.

Подготовка к

восприятию

новой темы

Уже второй век человечество использует переменный

электрический

ток

в

промышленных

масштабах.

Наибольшее

распространение

получил

ток

с

частотой 50-60 Гц. Переменный ток способен легко

преобразовываться

в

ток

другого

напряжения.

Генераторы

электростанций

вырабатывают

ток

напряжением

10-20

кВ,

но

по

проводам

выгодно

передавать

ток

напряжением 100-1000 кВ.

Все

это

выполняют

электрические

машины

(трёхфазный

асинхронный

двигатель

с

короткозамкнутым

ротором) и трансформаторы.

3.

Сообщение темы

и цели урока

Возникает п о т р е б н о с т ь

в

п р е о б р а з о в а н и и

электрического

тока

одного

напряжения

в

ток

другого напряжении.

Не знаете ли вы приборов, устройств, при помощи

к о т о р ы х

м о ж н о

м е н я т ь

н а п р я ж е н и е ?

Обучающиеся отвечают.

Следовательно, тема занятия сегодня? Правильно -

«Трё х ф а з н ы й

а с и н х р о н н ы й

д в и г а т е л ь

с

короткозамкнутым

ротором. Трансформаторы».

Хорошо

с

темой

мы

определились.

Попробуем

сформулировать цель сегодняшнего урока. Что нам

н у ж н о

у з н а т ь

о

т р а н с ф о р м а т о р е ?

Обучающиеся формулируют цель.

Назначение, принцип работы, устройствотрёхфазного

асинхронногодвигателя

с короткозамкнутым ротором и трансформатора.

4.

Работа по теме

8 марта 1889 года величайший русский учёный

и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский

изобрёл трёхфазный

асинхронный

двигатель

с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные

двигатели

являются преобразователями электрической энергии

в механическую. Благодаря своей простоте, низкой

стоимости

и

высокой

надёжности

асинхронные

двигатели

получили

широкое

применение.

Они

присутствуют повсюду, это самый распространённый

тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа

двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель

поистине совершил технический переворот во всей

мировой промышленности.

Огромная

популярность

асинхронных

двигателей

связана

с

простотой

их

эксплуатации,

дешивизной

и надежностью.

Асинхронный двигатель - это асинхронная машина,

п р е д н а з н а ч е н н а я

д л я

п р е о б р а з о в а н и я

электрической

энергии

переменного

тока

в механическую энергию. Само слово “асинхронный”

означает

не

одновременный.

При

этом

имеется

ввиду,

что

у

асинхронных

двигателей

частота

вращения

магнитного

поля

статора

всегда

больше

частоты

вращения

ротора.

Работают

асинхронные

дви гатели ,

ка к

п о н ятн о

и з

о п р е д ел е н и я ,

от сети переменного тока.

Устройство

На

рисунке:

1

-

вал,

2,6

-

подшипники,

3,8

-

подшипниковые

щиты,

4

-

лапы,

5

-

кожух

вентилятора,

7

-

крыльчатка

вентилятора,

9

-

короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка

выводов.

Основными

частями

асинхронного

двигателя

являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается

из листов стали. В пазах сердечника статора уложены

о б м от к и

с т ато р а ,

кото р ы е

в ы п ол н е н ы

и з

обмоточного

провода.

Оси

обмоток

сдвинуты

в

пространстве относительно друг друга на угол 120°. В

зависимости

от

подаваемого

напряжения

концы

обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов:

короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый

ротор представляет

собой

сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого

сердечника

заливается

расплавленный

алюминий,

в

результате

чего

образуются

стержни,

которые

замыкаются

накоротко

торцевыми

кольцами.

Эта

конструкция

называется

"беличьей

клеткой" .

В двигателях большой мощности вместо алюминия

может

применяться

медь.

Беличья

к л е т ка

представляет

собой

короткозамкнутую

обмотку

ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая

практически

не

отличается

от

обмотки

статора.

В

большинстве

случаев

концы

обмоток

фазного

ротора соединяются в звезду, а свободные концы

п

о

д

в

о

д

я

т

с

я

к контактным кольцам. С помощью щёток, которые

подключены

к

кольцам,

в

цепь

обмотки

ротора

можно вводить добавочный резистор. Это нужно для

того,

чтобы

можно

было

изменять

активное

с

о

п

р

о

т

и

в

л

е

н

и

е

в

цепи

ротора,

потому

что

это

способствует

уменьшению больших пусковых токов. Подробнее

о

фазном

роторе

можно

прочитать

в

статье

- асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой

фазе

создаётся

магнитный

поток,

который

изменяется

с

частотой

подаваемого

напряжения.

Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг

друга на 120°, как во времени, так и в пространстве.

Результирующий

магнитный

поток

оказывается

при этом вращающимся. Результирующий магнитный

поток

статора

вращается

и

тем

самым

создаёт

в

проводниках ротора ЭДС.

Так

как

обмотка

ротора,

имеет

замкнутую

электрическую цепь, в ней возникает ток, который

в

свою

очередь

взаимодействуя

с

магнитным

потоком

статора,

создаёт

пусковой

момент

двигателя,

стремящийся

повернуть

р о то р

в направлении вращения магнитного поля статора.

Когда он достигает значения, тормозного момента

ротора,

а

затем

превышает

его,

ротор

начинает

в р а щ а т ь с я .

П р и

э т о м

в о з н и к а е т

так называемое скольжение.

Скольжение s - это

величина,

которая

показывает,

насколько

синхронная

частота n

1

магнитного

поля

статора больше, чем частота вращения ротора n

2

,

в процентном соотношении.

Скольжение

это

крайне

важная

величина.

В начальный момент времени она равна единице,

но по мере возрастания частоты вращения n

2

ротора

относительная

разность

частот n

1

-n

2

становится

меньше,

вследствие

чего

уменьшаются

ЭДС

и

ток

в

проводниках

ротора,

что

влечёт

за

собой

уменьшение

вращающего

момента.

В

режиме

холостого

хода,

когда

двигатель

раб от ает

без

нагрузки

на

валу,

скольжение

минимально,

но

с

увеличением

статического

момента,

оно

в о з р а с т а е т

д о

в е л и ч и н ы s

кр

- критического

с

к

о

л

ь

ж

е

н

и

я

.

Если

двигатель

превысит

это

значение,

то

может

произойти

так

называемое

опрокидывание

д

в

и

г

а

т

е

л

я

,

и привести в последствии к его нестабильной работе.

Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1,

для

асинхронных

двигателей

общего

назначения

оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

К а к

т о л ь к о

н а с т у п и т

р а в н о в е с и е

м е ж д у

электромагнитным

моментом,

вызывающим

вращение

ротора

и

тормозным

моментом

создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы

изменения величин прекратятся.

Выходит,

что

принцип

работы

асинхронного

двигателя

заключается в о

в з а и м од е й с т в и и

вращающегося

магнитного

поля

статора

и

токов,

которые наводятся этим магнитным полем в роторе.

Причём

вращающий

момент

может

возникнуть

только в том случае, если существует разность частот

вращения магнитных полей.

Трансформатор

Очень часто на практике приходиться пользоваться

п р и б о р ам и ,

а п п а р ат у р о й ,

р а с с ч и т а н н ы м и

на различные напряжения. Например, для питания

зарядных

устройств,

компьютеров

и

телевизоров

требуется

напряжение

от

единиц

до

несколько

сот вольт.

А

в

сети,

как

вы

знаете

напряжение 2 2 0 В .

На

объекты

нефтегазового

промысла

подводится

питающая

сеть

110

кВ,

а

электрооборудование

скважин

имеет

рабочее

напряжение

380

В.

Как же быть? Изучение нового материала (20 мин).

Трансформатор - это электромагнитный прибор,

предназначенный для преобразования энергии

переменного тока, одного напряжения в другое той

же частоты, практически без потерь мощности.

А теперь познакомимся с устройством и работой

трансформатора. Для этого посмотрим небольшой

учебный фильм.

Студенты смотрят фильм (4 мин.)

Исходя из увиденного фильма, назовите мне,

пожалуйста, основные части трансформатора

Ответы обучающихся:

1. Обмотки

2. Сердечник

3. Корпус

4. Выводы (изоляторы)

5. Масло

Молодцы!

А теперь давайте разберемся, как работает

трансформатор.

В основе принципа преобразования напряжения

в трансформаторе лежит явление электромагнитной

индукции. При подаче переменного напряжение U1

от источника тока на первичную обмотку

протекающий в ее витках переменный ток i1 создает

в сердечнике магнитный поток Ф.

Замыкаясь

по

сердечнику,

этот

поток

индуцирует

в

первичной

и

вторичной

обмотках

переменные

ЭДС ( е 1 ,

е 2 ) ,

в е л и ч и н ы

к о т о р ы х

з а в и с я т

от количества

витков первичной (w1) и вторичной

(w2) обмоток и скорости изменения этого магнитного

потока (dФ/dt).

Преобразованное напряжение U2 с выводов

вторичной обмотки поступает на нагрузку

(потребитель Zн).

5.

Подведение

итогов и оценка

Давайте вернемся к нашим целям. Все ли цели урока

были достигнуты?

Скажите, а полученные знания, каким образом

вам пригодятся в жизни и профессиональной

деятельности? Обучающиеся отвечают.

Оценка!!!

Большое спасибо за внимание и активную работу.

6.

Домашнее

задание