Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Уфимский колледж отраслевых технологий

 

 

 

 

 

Методическая разработка

открытого урока

 

Дисциплина : Электротехника

Тема занятия: Системы заземления и последствия обрыва нулевых проводников

 

 

 

 

 

 

 

Разработал преподаватель:

Прокофьев П.Ф.  ___________

СОГЛАСОВАНО: Методист _______________ «___»___________ 20__ г.

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии Протокол № ____ от ________ 20     г. Председатель __________________

 

Содержание

 

Методическое обоснование....................................................................................................... 3

 

План занятия................................................................................................................................ 5

 

Лекция.......................................................................................................................................... 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методическое обоснование занятия

Тема занятия: Системы заземления и последствия обрыва нулевых проводников

Группа: Тэм-12

Дата проведения: 20.12. 2019

Тип занятия: комбинированный урок

Вид занятия: лекция

Предметные результаты:

- сформированность представлений о роли защитного заземления и нулевого рабочего проводника;

- владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями;

- уверенное использование терминологии и символики.

Метапредметные результаты:

- умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;

- умение использовать различные источники для получения информации, оценивать ее достоверность;

- умение анализировать и представлять информацию в различных видах.

Личностные результаты:

- умение использовать достижения современной науки и технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;

- умение самостоятельно добывать новые для себя физические знания, используя для этого доступные источники информации.

Цели урока:

-дидактические

знать/понимать:

смысл понятий:

физическое явление, заземление, закон, нулевые проводники, взаимодействие

уметь:

- собирать электрические схемы;

-читать принципиальные, электрические и монтажные схемы;

- развивающие

- развитие аналитического мышления;

- развитие познавательных умений;

- развитие умений учебного труда

- воспитательные

- формирование ответственности;

- воспитание мотивов учения, положительного отношения к знаниям

Планируемые результаты обучения:

ОК 04 Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами.

ОК 05 Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке Российской Федерации с учетом особенностей социального и культурного контекста.

ОК 09 Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности

ОК 10 Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языках

Обеспечение занятия: мультимедиа проектор, презентация, указка, стенд.

Межпредметные связи: математика, физика,

Предметные связи: электробезопасность

Методы, приёмы, технологии, применяемые на занятии:

- словесный метод (рассказ, объяснение, беседа);

- наглядный метод обучения (метод иллюстраций – слайды презентации);

- методы практического обучения (задачи).

Самостоятельная работа:

1). Решение задач.

План занятия

I.                   Организационный момент.

II.                Основной этап

1.        Актуализация знаний.

2.        Изучение нового материала.

3.        Закрепление нового материала, контроль усвоения.

4.        Подведение итогов урока.

III.             Заключительный этап

1.        Рефлексия.

2.        Домашнее задание.

3.        Оценивание.

 

Регламент занятия

 

Ход занятия

I. Организационный момент.

Здравствуйте! Достаньте тетрадь, линейку.

Перекличка…

II.Основной этап

1.        Актуализация знаний.

Беседа

Вопросы обучающимся:

1) Что такое Заземление?

2) Для чего применяется «Защитное заземление»?

Сегодняшняя тема: «Системы заземления и последствия обрыва нулевых проводников»

2.        Изучение нового материала.

Лекция: Системы заземления и последствия обрыва нулевых проводников

Здравствуйте, уважаемые господа студенты. Само слово студент определяет отношение Вас к получению информации. В Древнем Риме и в Средние века студентами назывались любые лица, занятые процессом познания. Вы современные студенты, и должны обладать умениями и навыками работы с различными видами информации. Мы используем элементы лекции, компьютерную презентацию и конечно наглядный пример.

В современных многоквартирных домах системы ввода и распределения энергии в целом зависят от самого дома (количества находящегося в нем электрооборудования для обеспечения его жизнедеятельности). Попробуем разобраться в устройствах таких систем.

Для питания многоквартирных домов применяют в основном:

системы TN-C; TN-C-S; TN-S; TT; IT.

Что же такое система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении

Давайте рассмотрим варианты подключения квартир к стоякам в домах многоквартирных с системой TN-C. У стояка имеется четыре провода – три фазы и один PEN проводник, обозначенные на схеме как А, В, С и PEN: Схема распределения потребителей по фазам может быть различной, но всегда преследует одну цель - как можно равномернее распределить потребителей по трем фазам. Таким образом в каждой квартире имеется два провода, напряжение между которыми составляет 220 вольт. А про напряжение в 380 вольт многие потребители вообще ничего не знают.

 

 

Система TN-C-S – это усовершенствованная версия системы TN-C.

Защитное заземление этого типа устроено аналогично системе TN-C. Питающий трансформатор имеет глухозаземлённую нейтраль, а заземляющие провода соединяются с ней нулевым проводом PEN, который на входе в дом разделяется на нулевой проводник - N и заземляющий - PE.

Такое разделение производится только на вводе кабеля в многоквартирный дом, как правило в ВРУ (вводном распределительном устройстве). В вводном щитке эти кабеля присоединяются к общей шине или клемме. Допускается применение такой системы в частных домах, питание которых осуществляется воздушными линиями при подключении к трёхфазной сети.

 

Теперь переходим к системе TN-S

Это самые дорогостоящие в реализации, но самые удобные и надёжные системы заземления –  это системы TN-S, которые монтируются вместе с трансформаторами с глухозаземлённой нейтралью.

Для системы TN-S заземляющий и нулевой провода соединяются в трансформаторной подстанции. На всем протяжении больше эти проводники не связаны между собой. К потребителю, будь то квартира или дом, приходит два независимых друг от друга проводника нулевой рабочий N и нулевой защитный PE.

Для большей надёжности заземляющий провод РЕ может соединяться с контуром заземления на вводе в здание.

Система TT

Это такая система защитного заземления, которая выполняется при невозможности смонтировать заземление другого типа. В этом случае нейтраль трансформатора не имеет связи с заземляющими проводами электропроводки, и они подключаются к собственному контуру заземления дома.

То есть в системе TT нулевой провод сети никак не связан с заземляющим контуром потребителя.

Система IT

Применяется с трансформаторами с изолированной нейтралью. Обычно она соединяется с заземлением через разрядник, обладающий высоким сопротивлением при низком напряжении и низким при повышении напряжения выше допустимого предела. Это защищает потребителей от попадания первичного напряжения во вторичную обмотку.

В этой питающей сети отсутствует нулевой провод N, заземляющий РЕ и однофазное напряжение как таковое. Потребители подключаются на линейное напряжение 380 Вольт. В настоящее время система заземления IT применяется при электроснабжении сооружений, требующих повышенной безопасности и надежности. Например, это относится к шахтным электроустановкам. В условиях подземных разработок очень часто происходит скопление взрывоопасных рудничных газов, и система с изолированной нейтралью, принцип работы которой обеспечивает отсутствие искр при однофазном замыкании, в этом случае наименее опасна.

Теперь с вами мы вспомним основы Электротехники и Физики, а именно параллельное и последовательное соединение проводников.

При параллельном подключении, фазный и нулевой проводники одновременно приходят ко всем потребителям в цепи. Нарисуем такую схему, где этими потребителями будут обыкновенные лампочки накаливания.

Схема последовательного подключения несет в себе уже существенные изменения. Здесь питающий проводник (это может быть фаза или ноль), сначала приходит на первую лампочку, а далее от нее уходит на следующую.

Только после этого он возвращается на вводной автомат или в общую сеть.

Данная ситуация справедлива для ламп одинаковой мощности, но что будет если вместо одной 100Вт лампы вкрутить 200 ваттную.!

На лампочке 100Вт будет напряжение 146В и она будет гореть довольно ярко. В то же время более мощная 200 ваттная будет еле светиться.

Связано это с тем, что падение напряжения напрямую зависит от сопротивления потребителя. На более мощных приборах сопротивление маленькое.

Вот примерные данные по стандартным лампочкам, предназначенным для работы в сети 220В: 40Вт - 1210 Ом; 60Вт - 806 Ом; 100Вт - 485 Ом; 200Вт - 242 Ом

Стандартная схема питания квартир: Можно подключать разную нагрузку, разного номинала, это никак не будет вызывать перенапряжение. Ток в данной схеме течет по каждой фазе, проходит через своего потребителя и уходит через ноль.

Рассмотрим, что происходит при обрыве нулевого проводника на участке от электрощита до поставщика электроэнергии. В каждой из квартир имеется какое-то количество электроприборов включенных в сеть. Все электроприборы внутри квартиры соединены параллельно друг другу и их можно считать одной общей нагрузкой. Эта общая нагрузка подключена к какой-то из фаз, и нулевому проводу. Т.е. в квартире, подключенной к фазе A имеется нагрузка A, в квартире, подключенной к фазе B – нагрузка B, а в квартире, подключенной к фазе С – нагрузка С. Все эти нагрузки подключены к нулевому проводнику в щитке, который из-за обрыва в линии не подключен более никуда, и является в этом случае исключительно местом соединения нагрузок между собой. Теперь представим себе, что в квартире C хозяева предусмотрительно ушли из дома, отключив от сети все электроприборы. В квартире B кто-то работает с маломощным ноутбуком, а в квартире A – кто-то включил мощный электрический чайник.

Теперь получилось, что ноутбук подсоединен к фазе B и нулевому проводу, а чайник – к тому же нулевому проводу и фазе A. Но нулевой провод за щитком оборван, и более никуда не подключен, т.е. только соединяет ноутбук с чайником. Получается, что ноутбук соединен последовательно с чайником и они вместе подключены к двум разным фазам A и B. Но мы знаем, что между фазами A и B напряжение 380 вольт! Как распределится напряжение между ноутбуком и чайником?

Если бы мощность чайника была бы равна мощности ноутбука, то напряжение поделилось бы между ними поровну и составило половину от 380 вольт на каждом из них. Но чайник в десятки раз мощнее ноутбука, т.е. один чайник равен двум десяткам параллельно соединенных ноутбуков. А с точки зрения одного ноутбука, чайник – это почти то же самое, что просто кусок провода. Таким образом, напряжение на этих двух приборах поделится обратно пропорционально их мощности – на мощном приборе напряжение будет маленьким, а на маломощном – наоборот большим. В данном случае напряжение на ноутбуке будет в десятки раз больше чем на чайнике, и составит значение, очень близкое к 380 вольтам. Понятно, что в этом случае блок питания почти гарантированно выйдет из строя.

Как решать данные проблемы.  Для этого можно предложить несколько способов. Первый из них хоть и не всегда сможет защитить ваш дом и ваши электроприборы, но зато не стоит практически ничего - уходя из дома физически отключайте как можно больше электроприборов от электросети. Второй установка Реле напряжения

А теперь мы с Вами попробуем решить теоретическую задачу.

Четыре лампы разной мощности подключены в сеть по паре последовательно в параллель (см. рис.). Вопрос: какая из этих ламп будет гореть ярче?

Очевидно, ярче будет гореть та лампа, у которой мощность при включении данной схемы будет наибольшей. Тут нужно отметить: не паспортная мощность ламп, которая написана на лампах, а реальная мощность при их включении таким образом, как в данном варианте.

Итак, напишем «Дано».

Дано:

Р­L1=200 Wt;

PL2=100 Wt;

PL3= PL4=60 Wt;

U=220 V.

____________

P*max -?

 

Решение

Для начала найдем сопротивления ламп исходя из их паспортных данных. Будем считать, что паспортные данные напряжений всех ламп одинаковы и равны напряжению сети. Тогда:

R2= R1∙2= 242∙2=484 Om;

Теперь найдем токи в каждой линии цепи.

Далее находим мощность, потребляемой каждой лампой цепи.

P*1 = U R1R2∙ IR1R2 = I2R1R2 ∙ R1 = 0,32∙242 = 21,8 Wt;

P*2 = P*1∙2 = 21,8 ∙ 2 = 43,6 Wt;

P*3 = P*4 = 0,142 ∙ 806,7 = 15,8 Wt.

Как видим, самая высокая мощность у второй лампы L2 – 43,6 Wt, стало быть, она и будет гореть ярче других.

 

1.        Домашнее задание.

1) Выучить лекцию

2) Решить задачу. Какая лампа будет гореть ярче при включении последовательно 100w, 200w, 300w?

 

2.        Оценивание.

Выставление оценок за тест (5 правильных ответов – отлично, 4 правильных ответа – хорошо, 3 правильных ответа – удовлетворительно).

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru