Выбор силовых трансформаторов

     Взаимная  связь между электроснабжением отрасли и другими дисциплинами профессионального и общеобразовательного циклов имеет принципиальное педагогическое значение и от степени ее осуществления зависят усвоение учащимися всего комплекса изучаемых материалов и прочность знаний, которые они должны приобрести.

     Последовательная  реализация межпредметных связей в  процессе преподавания электроснабжения является одним из важных условий повышения качества обучения, формирования у учащихся прочных знаний, умений и навыков, что должен учитывать преподаватель в своей деятельности.

     Осуществление межпредметных связей особенно необходимо в средних профессионально-технических училищах, в которых учебно-воспитательный процесс строится на основе органического соединения профессионально-технического и общего среднего образования.

     Взаимная  связь учебных предметов обеспечивает формирование цельного представления у учащихся об профессии, делает их знания более глубокими и действенными.

     Например, связь курса электроснабжения с курсом электротехники позволяет учащимся лучше усвоить устройство электрооборудования и сетей. Учебный курс электротехники занимает особое место в образовании учащихся, так как базой для него являются такие предметы, как математика, физика, химия.

     Межпредметная связь курса электроснабжения с  курсом электрические машины позволяет  понять принцип действия и конструкции аппаратов, рассматриваемых в курсе электроснабжение.

     Межпредметная связь курса электроснабжения с курсом электроматериаловедения обеспечивает правильный выбор проводниковых и других электротехнических материалов при проектировании электрических сетей. 

     Тесная  межпредметная связь необходима также между курсами электроснабжения и черчения: электрические схемы, чертежи, проекты, используемые в курсе электроснабжения, вызывают постоянную необходимость применения учащимися знаний основ технического черчения.

     Необходима  постоянная связь курса электроснабжения объектов с математикой, физикой, химией, что крайне важно для успешного изучения этого курса, особенно в период выполнения расчетных и лабораторных работ.

     Между учебными предметами различают два  типа межпредметных связей – связь временную (хронологическую) и понятийную (идейную).

     Временная межпредметная связь предполагает согласование во времени прохождения учебных программ различных предметов: электоснабжение, электротехники, электроматериаловедения. Реализация временной связи как отдельных тем учебной программы, так и целых предметов осуществляется в учебном плане. Преподаватель получает возможность использовать полученные учащимися знания ранее изученного материала (например, по электротехнике) при изучении нового материала отдельных тем курса электроснабжения.

     Например, при изучении темы «Компенсация Реактивных мощностей в системе электроснабжения» преподаватель имеет возможность опереться на знания учащихся, приобретенные ранее по физике, электротехнике и другим предметам. Вместе с тем преподавателю электроснабжения отрасли необходимо иметь в виду, что возможны отдельные случаи, когда накопление определенных знаний по электроснабжению осуществляется учащимися параллельно или до изучения учебного материала на уроках общеобразовательного цикла.

     Понятийная межпредметная связь предполагает одинаковость трактовки научных понятий, терминов на основе общих методологических положений.

     Необходимость единой трактовки научных понятий  и терминов не требует особых пояснений, но преподаватель должен учитывать, что технические или физические термины, впервые введенные на уроках общетехнических предметов или на уроках физики, должны быть теми единственно верными терминами, которыми обозначают соответствующие понятия в электроснабжении оборудования. Глубина раскрытия сущности одних и тех же понятий увеличивается при дальнейшем обучении учащихся, но правильный термин должен быть введен при первом же упоминании в курсе электроснабжения предприятий. Преподавателю следует пользоваться только терминологией по ГОСТам, инструктировать учащихся об использовании правильных терминов при ответах на уроках и подготовке домашних заданий.

     Существуют  разнообразные приемы, способы и  методы реализации межпредметных связей, которые преподаватель должен использовать в учебном процессе.

     Объективно  существующие связи между курсами  электроснабжения, электротехники, электроматериаловедения и других научных предметов, которые заложены в учебных программах, должны непрерывно раскрываться преподавателем перед учащимися в процессе обучения и совершенствоваться.

     Практика  учебной работы показывает, что преподаватель, используя целенаправленные приемы, способы или методы, может включать в контекст уроков определенные сведения об изучаемых технологических процессах при электроснабжении объектов, опираясь на межпредметные связи. Благодаря этим связям повышаются эффективность усвоения учащимися знаний различных предметов и умение их использовать. 
 
 
 
 
 

     К приемам, способам и методам реализации межпредметных связей относятся:

• разнообразные типы задач (технологические, расчетные, диагностические и др.);
• лабораторные работы, исследовательский метод;
• напоминание или повторение; иллюстрация; демонстрация; инструктаж; сравнение; перенос метода изучения материала из одной учебной дисциплины в другую; проблемные вопросы; исторический экскурс и др.

     Для того чтобы задача способствовала эффективной реализации межпредметных связей, необходимо обоснованно и целенаправленно подчеркнуть значение основного и смежного предмета в условии задачи.

     Постановка  задач с межпредметным содержанием  может осуществляться на всех этапах усвоения знаний (приобретения новых знаний), на этапах восприятия и осмысления, на этапах закрепления знаний и при повторении, при проверке усвоения знаний.

     Предлагая учащимся задачи с межпредметным  содержанием, преподавателю следует обращать внимание на необходимость конкретизации условия задач, учитывая при этом отрасль промышленности, профессию, специальность учащихся, специфику базового предприятия. Например, целесообразно при постановке условия задачи называть марки проводов и кабелей, типы электрических аппаратов и машин, трансформаторов, электроизмерительных приборов и т. д.

     При решении ряда задач по электроснабжению объектов учащимся необходимо использовать знания и навыки по электротехнике, электротехническому черчению, математике, физике и другим предметам.

     Знания  и навыки по электротехническому  черчению необходимы учащимся для тех задач, где требуется составить принципиальные электрические схемы. 
2.3. Задача с межпредметным содержанием по теме

     «ВЫБОР СИЛИВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ» 

     Рассмотрим  задачу по теме «Выбор силовых трансформаторов».

Задача 

Выбрать силовые  трансформаторы для подстанции U=10/0,4 кВ, Sр=500 кВА.

Решение:

1) Учащиеся выбирают  число трансформаторов  с учетом категории.

1 категория n   2

2 категория n   2

3 категория n = 1

Данная подстанция относится к 1 категории. 

2) Учащиеся определяют  номинальную мощность  трансформаторной  подстанции.

Sном = Sрасч/Кд.п = 500/1,18 = 417кВА

Где Sрасч – расчетная мощность подстанции

       Кд.п – допустимые перегрузки. 

3) На полученное значение Sном подстанции выбирают по справочнику силовые трансформаторы по 2 вариантам. Варианты могут отличаться мощностью, количеством или типом трансформатора.

1 вариант –  2*250 кВА

2 вариант –  3*160 кВА 
 
 

4) Проверяют выбранные  трансформаторы на аварийные перегрузки.

500   417 кВА

480   417 кВА

1вариант n=2

1,4 * Sном.тр    S1+S2

1,4 * 250   0,5*500 кВА

350   250

2вариант n=3

1,4*2*Sном.тр   S1+S2

1,4*2*160    250

448   250 кВА.

Оба варианта прошли проверку на аварийные перегрузки, значит далее происходит их экономическое сравнение. 

5) Учащиеся выписывают  технические данные  трансформатора в  таблицу.

 
 
 
 
 
 

6) Определяют потери электроэнергии силовых трасформаторов.

Где   Pxx – потери xx; кВт.

         Pк.з – потери кз; кВт.

Ки.п - коэффициент  изменения потерь (0,02……0,12) Чаще используют 0,1

Sном.тр – номинальная мощность трансформатора; кВА.

Ixx – ток xx; %.

Тв – время  включения трансформатора; часы.

1смена Тв = 4000ч

2смена Тв = 6000ч

3смена Тв = 8000ч

Кз – коэффициент  загрузки

Uк – напряжение кз.

     - время потерь.

N – число трансформаторов.

1 вариант

= 66540

Кз = Sp/n*Sном.тр     Кд.п

Кз = 500/2*250     Кд.п

Кз = 1    Кд.п = 1,18 
 
 
 

2 вариант

 =   68476

Кз = Sp/n*Sном.тр = 500/3*160 = 1.04     Kд.п 

7) Определяют стоимость  потерь.

Сп = Со*   W; т.руб.

Где Со – себестоимомость  электроэнергии

Со = 1 руб/ кВт*ч  

1 вариант 

Сп = 1*66540 = 66,5 т.руб. 

2вариант

Сп = 1*68476 = 68,4 т.руб. 

8) Определяют стоимость  амортизационных  отчислений.

Са = Ра*k*n/100; т.руб

Где  Ра –  процент амортизационных отчислений. 

Ра = 6,3

K -  стоимость трансформатора; т.руб.

N – число трансформаторов 

1вариант

Са = 6,3*75*2/100 = 9,45 т.руб. 

2вариант

Са = 6,3*55*3/100 = 10,4 т.руб. 
 

9) Определяют общие  затраты по вариантам.

З = Са+Сп+0,15К*n 

1 вариант

З = 9,45+66,5+0,15*75*2=98,4 т.руб.

2 вариант

З = 68,5+10,4+0,15*55*3 = 103,6 

10) Выбирают вариант  с наименьшими  затратами.

Выбираем трансформатор  типа 2*250ТМ, так как количество трансформаторов меньше. 

Можно сделать  вывод, что при решении данной задачи по выбору силовых трансформаторов  преподаватель подчеркивает необходимость связи курса электроснабжения , с курсом математики, электротехники, экономики и электрических машин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.4 Примеры условий задач с межпредметным содержанием 

     Задача  1.

 В жилом  доме к групповому щитку освещения  напряжением 220 В подключены четыре квартиры, потребляемая мощность осветительных и нагревательных токоприемников которых соответственно равна 2,4; 1,2; 2,8; 8 кВт. Необходимо рассчитать ток плавкой вставки предохранителя для защиты электрической сети.