МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ «БАТЫРЕВСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ» Методическая разработка урока на тему «Общие сведения об электротехнических устройствах. Виды и методы электрических измерений (прямые и косвенные). Погрешности измерений. Основные характеристики электроизмерительных приборов. Классификация электроизмерительных приборов» Выполнил: Спинов Василий Александрович, преподаватель физики, электротехники 2014 ВВЕДЕНИЕ Формирование общих и профессиональных компетенций является основой реализации федеральных государственных образовательных стандартов нового поколения для учреждений среднего профессионального образования. Общие компетенции формируются в процессе учебной и внеучебной деятельности обучающихся при изучении учебных дисциплин. При этом общая компетенция (ОК) понимается как совокупность знаний, способностей, умений и навыков, которые обусловливают познавательную активность обучающихся. Выбор приемов и методов формирования и развития общих компетенций является актуальным и важным для эффективной организации учебной и внеучебной деятельности обучающихся. ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем. ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценивать и корректировать собственную деятельность, нести ответственность за результаты своей работы. ОК 4. Осуществлять поиск и использовать информацию, необходимую для эффективного выполнения профессиональных задач. ОК 5. Использовать информационно – коммуникативные технологии в профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством и клиентами. 2 Тема урока «Общие сведения об электротехнических устройствах. Виды и методы электрических измерений (прямые и косвенные). Погрешности измерений. Основные характеристики электроизмерительных приборов. Классификация электроизмерительных приборов.» Цель урока: Обучающая: изучить понятие об электротехнических устройствах, его значение, рассмотреть виды и методы электрических измерений, изучить погрешности измерений. Основные характеристики электроизмерительных приборов. Классификация электроизмерительных приборов. Развивающая: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы. Развивать техническое мышление обучающихся, память, точность в расчётах. Воспитывающая цель: воспитывать дисциплину, аккуратность, добросовестность, ответственность за точность расчётов. Тип урока: Изучение нового материала (урок освоения новых знаний) Вид урока: Смешанный (беседа, опрос, рассказ, изучение нового материала) Методы обучения: 1. Словесные методы: объяснение, беседа. 2. Наглядно-демонстрационные методы: демонстрация наглядных пособий с использованием презентации Материально – техническое оснащение: электроизмерительные приборы Литература: Бутырин П.А., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н. «Электротехника». НПО. Ход урока 1. Организационный момент: Проверка готовности обучающихся к уроку. Сообщение темы и целевая установка на урок. 2. Сообщение нового материала 3. Обобщающее повторение. Подвести итоги урока. Домашнее задание. Объявление оценок за урок 3 Общие сведения об электротехнических устройствах Электрическая энергия широко используется в производстве и в быту, так как она хорошо транспортируется (передается на расстояние), легко преобразуется в другие виды энергии. Преобразование электрической энергии происходит в электрических устройствах, которые могут быть объединены по виду преобразованной энергии. Наиболее широкое применение находят следующие электротехнические устройства: преобразователи электрической энергии в электрическую (трансформаторы, преобразователи, выпрямители, регуляторы напряжения и тока и т.д.); устройства, преобразующие электрическую энергию в тепловую (нагреватели, дуговые электрические печи, аппараты электрической сварки, индукционные печи и т.д.); устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую (электрические двигатели, электрические аппараты, электроизмерительные приборы, электроинструменты и т.д.); устройства, преобразующие электрическую энергию в световую (лампы накаливания, люминесцентные лампы, прожекторы и другие виды осветительной аппаратуры). Существуют также устройства, позволяющие преобразовывать электрическую энергию в звуковую, химическую и другие виды энергии. Перечисленные устройства используют в различных технологических процессах, в современных информационных системах, в научных исследованиях. Виды и методы электрических измерений Трудно найти область современного производства, где бы не осуществлялись измерения. Измерение — определение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств. Устройства, позволяющие проводить измерения, называются средствами измерения. Особая роль принадлежит электроизмерительной технике, которая позволяет наиболее просто осуществить процесс измерения. Измерения в зависимости от способа получения результата подразделяются на прямые и косвенные. Прямыми называют такие измерения, при которых искомое значение находится непосредственно по показанию приборов (измерение тока амперметром, напряжения — вольтметром, электроэнергии — счетчиком). При косвенных измерениях результат определяют по формуле, включающей в себя величины, значения которых найдены с помощью прямых измерений (измерение электрического сопротивления с помощью вольтметра и амперметра — сначала измеряют напряжение и ток, а затем по закону Ома вычисляют сопротивление). 4 Существуют два основных метода электрических измерений: непосредственной оценки и сравнения. При методе непосредственной оценки измеряемая величина определяется по показанию прибора. Шкала прибора градуируется в соответствующих единицах измеряемой величины по эталонному прибору на заводе при изготовлении прибора. В качестве примера можно привести измерения вольтметром, амперметром, фазометром, ваттметром и т.д. Основными преимуществами этого метода являются простота измерений и малые затраты времени. При методе сравнения измеряемая величина сравнивается с эталоном, образцовой или рабочей мерой. Точность измерений значительно выше, но возрастает и сложность измерений. Погрешности измерений Из-за несовершенства приборов при всяком измерении появляется погрешность Δ, которая называется абсолютной. Абсолютная погрешность измерения Δ — разность между измеренным А и действительным АД значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность имеет размерность измеряемой величины и не позволяет сравнивать метрологические характеристики различных средств и методов измерений. Поэтому вводят безразмерные формы погрешности — относительную и приведенную. Относительная погрешность δ — отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины. Как правило, ее выражают в процентах 100 . AД Истинное значение измеряемой величины не известно, поэтому A обычно пользуются выражением 100 . Величины Δ и δ характеризуют точность измерения. Чтобы оценить погрешность прибора, вводят приведенную погрешность γ. Приведенная погрешность γ — отношение абсолютной погрешности Δ к нормирующему значению Aнорм. Значение Aнорм принято выбирать равным верхнему пределу шкалы прибора, т.е. Aнорм= Amax , отсюда 100 . Amax Абсолютная погрешность Δ обусловлена систематическими и случайными погрешностями прибора, а также ошибками лица, проводящего измерения. Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону. Она возникает из-за влияния факторов, которые могут быть учтены. К ним относятся, например, температура, электромагнитные поля, радиация, несовершенство прибора и т.д. 5 Случайная погрешность возникает по случайному закону вследствие факторов, которые нельзя учесть. Оценку этой погрешности можно произвести только при большом количестве измерений, используя статистические методы. Различают также погрешности, связанные с эксплуатацией прибора — основную и дополнительную. Основная погрешность возникает при нормальных условиях эксплуатации, которые указаны в паспорте. Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий измерения от нормальных. Погрешность измерительного средства характеризуют классом точности — значением приведенной погрешности в процентах. Это значение округляют до одного из следующих чисел, установленных для электроизмерительных приборов: 4,0; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05. Класс точности является обобщенной метрологической характеристикой измерительного средства. Зная класс точности, можно найти абсолютную и относительную погрешности: Amax ; 100 Amax . A Основные характеристики электроизмерительных приборов Измерительные приборы должны обладать определенными характеристиками, основными из которых являются: погрешность, чувствительность, диапазон измерения, потребляемая мощность. Погрешность прибора, определяется его классом точности. Чувствительностью S прибора называется отношение приращения перемещения указателя измерения Δа (например, стрелки электромеханического прибора) к приращению измеряемой величины а Х S . Х Если шкала прибора равномерная, то S а . Величина, Х обратная чувствительности, называется ценой l S деления шкалы прибора с . Диапазон измерения — область значений измеряемой величины X, для которой погрешность прибора укладывается в класс точности. Потребляемая мощность — мощность, которую потребляет прибор для выполнения необходимых измерений. Чем меньше потребляемая мощность, тем выше качество прибора. Классификация электроизмерительных приборов Для удобства изучения и применения электроизмерительные приборы классифицируют по различным признакам. Все приборы подразделяются по классам точности. Класс точности указывают на циферблате прибора. 6 По виду измеряемой величины электроизмерительные приборы делятся на приборы для измерения электрических (напряжение, ток, мощность, сопротивление и др.) и неэлектрических (температура, давление, влажность и др.) величин. По способу представления измеряемой величины приборы подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговые приборы имеют шкалу со стрелкой и измеряют непрерывные электрические сигналы. Эти приборы могут быть электромеханическими или электронными. Цифровые приборы измеряемый непрерывный сигнал переводят во временные импульсы, которые затем считы-ваются цифровым устройством. По роду тока различают приборы постоянного тока, переменного тока и комбинированные. На процесс измерения также оказывает влияние расположение самого прибора, которое обозначается специальными значками на циферблате прибора. На циферблат прибора с помощью условных обозначений наносятся основные характеристики прибора, облегчающие его эксплуатацию (табл. 5.1). 7 Таблица приборов 5.1 Обозначения на 8 шкалах электроизмерительных