ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Физико-технологические основы энергосбережения в системах электроснабжения и электропотребления работы машин постоянного и переменного ток 9
1.1. История создания электрических двигателей постоянного, переменного
тока и вопросы энергосбережения в деятельности спо 9
1.2. Классификация асинхронных двигателей, их устройство, рабочие
характеристики в теории и практике энергосбережения 19
Выводы по первой главе 30
Глава 2. Лабораторный практикум «энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления», его роль в определении характеристик асинхронного двигателя 32
2.1. Алгоритм изучения возможностей работы асинхронного двигателя при
проведении лабораторного практикума 34
2.2. Инновационные подходы к изучению работы асинхронных двигателей в
учреждениях спо по курсу «энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления» 38
Выводы по второй главе 42
заключение 443
Список используемой литературы 44
Приложение №1 46
Приложение №2
Купить

По мере роста численности населения Земли и выравнивания качества их жизни электрические машины постоянного и переменного тока все чаще находят свое самое массовое применение в различных областях человеческой деятельности. Их широко применяют на электрических станциях, в промышленности, транспорте, авиации и космонавтике, робототехнике, автоматическом регулировании, управлении электротехнических устройств, технологических линий, реализации большинства технических инновационных процессов.
Актуальность. Одной из проблем изучения курса энергетика в учреждениях среднего профессионального образования является вопрос об энергосбережении систем электроснабжения и электропотребления при определении основных характеристик асинхронного двигателя. Так как в основе работы многих электробытовых приборов домашнего хозяйства лежат электрические машины, чаще называемые двигателями, моторами постоянного и переменного тока их изучение в рамках лабораторных практикумов приобретает свою особую теоретическую и практическую значимость.
Особенно это важно делать для подготовки будущих специалистов в системе бакалавриата или магистратуры, а также в целях повышения квалификации учителей физики средней школы, руководителей подростковых и молодежных объединений технического профиля учреждений дополнительного образования (например, детских технопарков), педагогов энергетического профиля учреждений среднего
профессионального образования.
Как известно, изучение работы двигателей постоянного и переменного тока, возможностей их применения в различных областях жизнедеятельности людей, решения вопросов энергосбережения, требует от специалистов глубоких и разносторонних знаний, умений, навыков в области изучения физики, электротехники, развития энергетики.
В зависимости от рода потребляемого тока электрические машины (двигатели) делятся на две группы. Первая - это машины постоянного тока, а вторая, машины переменного тока.
Двигатели постоянного тока особо широкое применение находят на транспорте. На них работают электровозы и электрички, трамваи и троллейбусы, электрокары, а также автомобили на электрическом двигателе и другая техника. На основе специальных, безыскровых электрических двигателей, осуществляется работа нефтяных и газовых скважин, нефтеперегонных заводов, угольных шахт и других объектов мирового сообщества.
Дети и учащиеся школьного возраста, встречаются с работой двигателей постоянного тока во время занятий с электрическими игрушками, работающих от батареек или аккумуляторов. Юноши и девушки, военнослужащие другие специалисты, широко используют двигатели постоянного тока для работы различных приборов и аппаратуры, включая компьютерную технику.
В промышленности и в быту, чаще всего применяют двигатели, работающие на переменном токе. Машины переменного тока могут быть однофазными или многофазными. Наиболее широкое применение нашли трёхфазные синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного тока, которые позволяют осуществлять экономичное регулирование частоты вращения оси их двигателя в широких пределах.
Решение этих вопросов вплотную затрагивает курс разработки лабораторного практикума по дисциплине «Энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления». Здесь в качестве мотора чаще всего используется асинхронный двигатель, работающий от сети переменного тока. Разновидности таких машин можно увидеть в пылесосах мясорубках, соковыжималок, стиральных машинах, автомобилях и многих других устройствах.
Основное назначение электрических машин - это преобразование электрической энергии в механическую энергию, или, наоборот, механической в электрическую энергию. А как известно, любому школьнику или студенту, машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются генераторами, а преобразование электрической энергии, в механическую энергию, осуществляется двигателями.
Более того, теоретически, любая электрическая машина может быть использована, как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Такое их свойство в научно-технической литературе носит название обратимость машин.
К тому же электрические машины могут быть использованы для преобразования электрической энергии одного рода тока (частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока) в энергию другого тока. Такие электрические машины часто называют преобразователями.
Важен также и такой факт, что независимо от своего вида, конструктивных особенностей электрические двигатели обладают целым рядом преимуществ. Например, при одинаковой мощности все они имеют значительно меньшие размеры, чем тепловые двигатели. Во время своей работы такие машины не выделяют вредных газов, дыма или пара, а, следовательно, не загрязняют атмосферу и природную среду. Им не нужен запас топлива или воды. К тому же, их можно установить в удобном месте: на станке, под полом трамвая, троллейбуса, корпуса электрического автомобиля или любой другой современной техники.
Промышленностью разных стран мира изготовлено и успешно работают электрические двигатели любой мощности: от нескольких ватт, например, в электробритвах, до сотен и тысяч киловатт на экскаваторах, прокатных станах, кораблях. При этом их коэффициент полезного действия (КПД) один из самых высоких среди всех видов технических устройств.
Как правило, всей этой информацией должен владеть выпускник основной средней школы для того, чтобы определить планы для организации своей последующей жизни, включая сферу образования и выбора профессии.
На сегодня установлено, что коэффициент полезного действия наиболее мощных электродвигателей может достигать до 98%. Такого высокого КПД не имеет никакая другая энергетическая установка. Более того, учебно-методическая литература приводит большое количество заданий для решения задач по расчету возможностей машин переменного тока, а также разнообразных инструкций с подробным описанием проведения лабораторных практикумов по изучению их возможностей в целях энергосбережения электрической энергии, не только в учебном, но и производственном процессах [6, с.205-212]. Всё это и послужило основой для выполнения ВКР. Таким образом:
Целью нашего исследования является рассмотрение особенностей работы асинхронных (трехфазного и однофазного) двигателей переменного тока и использование методических рекомендаций для организации лабораторных работ по дисциплине «Энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления». Теоретическая и практическая значимость нашей ВКР существенно возрастает, так как она имеет ярко выраженную направленность своей целевой аудитории пользователей - учащиеся старших классов, а, главное, студенты учреждений среднего профессионального образования (СПО).
Алгоритм такой работы, с точки зрения развития современной науки, можно представить в виде дорожной карты, которая включает в себя богатый теоретический материал, подробное описание системы занятий для организации лабораторных работ (физического практикума) в учебных заведениях различного типа, что особенно важно для учреждений СПО.
В ходе выполнения этой работы были выдвинуты следующие задачи и подобраны, соответствующие им, методы и приемы исследования:
- ознакомиться с содержанием учебно-методической, справочной и технической литературы, материалами Интернет-ресурсов о специфике работы асинхронных двигателей и решения ряда вопросов энергосбережения техническими средствами;
- рассмотреть описание принципов, рабочих характеристик асинхронных двигателей различного типа (трехфазного и однофазного) переменного тока в рамках изучения ряда дисциплин, включая «Энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления»;
- провести анализ основных подходов (традиционного и инновационного) по изучению возможностей асинхронных машин при организации лабораторных практикумов в учебных заведениях различного типа (школа, политехнический колледж и вуз);
- составление методических рекомендаций начинающему учителю физики, мастерам (педагогам) производственного обучения (СПО) при организации занятий лабораторного практикума, связанных с изучением машин постоянного, переменного тока решения вопросов энергосбережения.
Методологической основой при выполнении данного исследования является анализ научных трудов выдающихся отечественных и зарубежных инженеров, физиков, ученых и конструкторов, а также учебной, психолого-педагогической, научно-технической литературы и Интернет - ресурсов по изучению возможностей работы асинхронных двигателей в образовательном процессе вуза и СПО.
На основании цели, задач, методов исследования была выстроена структура данной работы. На первом этапе её содержание было представлено в виде курсового проекта и конкурсной студенческой научно-исследовательской работы. Она включала в себя физико-технологические основы работы электрических машин переменного тока, историю их развития, описание принципов работы, классификацию асинхронных двигателей, вопросы методического характера, в частности, изучение работы асинхронных двигателей различного типа в курсе физика и электротехника.
На втором этапе структура и содержание нашего исследования было существенно, доработана. В соответствии с требованиями выпускной квалификационной работы (ВКР) изменилось оглавление, характер теоретического описания, методики проведения лабораторных практикумов по дисциплине «Энергосбережение в системах электроснабжения и электропотребления» по определению основных характеристик асинхронного двигателя и методике их использования в деятельности СПО, а также составлена презентация.
Структура ВКР состоит из введения, двух глав, выводов по ним, а также заключения, списка использованной литературы и приложения.
Купить