Методическая разработка открытого урока ОП.11 Электроснабжение предприятий
методическая разработка

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного занятия «Выбор сечения жил воздушных и кабельных линий электропередачи по экономической плотности тока»

по дисциплине Электроснабжение предприятий

Специальность 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

Аннотация

Данное учебное занятие разработано для студентов 4 курса специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям). На занятии студенты повторяют материал, связанный с проверкой токоведущих жил по допустимому нагреву электрическим током, по потере напряжения, расчет тока нагрузки, а также выбор марки проводов и кабелей в целях электроснабжения установок.

Целью данного занятия является демонстрация возможностей преподавания дисциплины Электроснабжения предприятий методом обучения в сотрудничестве и демонстрация элементов творческой деятельности студентов на учебном занятии. В процессе занятия создаются проблемные ситуации, которые решаются студентами с использованием интегрированных знаний по изученным ранее темам.

ВВЕДЕНИЕ

Методическая разработка учебного занятия на тему «Выбор сечения жил воздушных и кабельных линий электропередачи по экономической плотности тока» по дисциплине Электроснабжение предприятий - это пособие, раскрывающее формы, средства, методы обучения, элементы современных педагогических технологий обучения и воспитания применительно к теме.

Данное занятие формирует знания и умения, необходимые для специалиста в производственной сфере. Приобретённые знания и умения используются студентами при дальнейшем изучении дисциплины Электроснабжение предприятий, при выполнении курсового и дипломного проектов.

В процессе групповой работы у студентов развиваются коммуникативные умения. В ходе занятия у студентов развивается познавательный интерес, логическое мышление, умение сопоставлять данные, анализировать их, делать выводы. Данное учебное занятие формирует умение самостоятельно анализировать электрические схемы, строить речевое высказывание, вести дискуссию.

В результате проводимого занятия студент должен

знать:

• условия выбора высоковольтных проводников по экономической плотности тока;

уметь:

• выбирать сечение проводников по  экономической плотности тока;
• пользоваться справочной литературой.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

Технологическая карта занятия

Дисциплина: Электроснабжение предприятий

Курс 4.

Специальность: 13.02.11.

Дата: 16.11.2017.

Группа: ЭЛ-15.

Тема «Выбор сечения жил воздушных и кабельных линий электропередачи по экономической плотности тока».

Цели урока:

1. Обучающая:

• закрепить, расширить и совершенствовать полученные знания о в области электроснабжения предприятий;
• уметь выделить основные понятия и правила из учебного материала;
• научиться ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности;
• научиться осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного использования профессиональных задач, использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

2. Развивающая:

• активизировать мыслительную деятельность студентов, развить у студентов приемов сравнения, обобщения, познавательной активности и самостоятельности;
• развивать способности организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения производственных задач, оценивать их эффективность и качество.

3. Воспитательная:

• воспитать настойчивость в достижении целей, ответственность, интерес к выбранной специальности.

Тип урока: урок – изучение нового материала.

Вид урока: практическая работа.

Метод: частично-поисковый, проблемный.

Формы организации студентов: индивидуальный опрос, презентация своей деятельности, групповая работа, контролирующая деятельность.

Формы организации преподавателя: организация опроса, ведение дискуссии, консультирование.

Формируемые компетенции: ПК 1.1 – ПК 1.4;ОК 1, ОК 2, ОК4, ОК 5, ОК 9.

Междисциплинарная связь: ПМ.01: МДК01.02, МДК01.03, МДК01.04, ПМ.04:МДК 04.01.

Обеспечение занятия:

ТСО: ПК.

Раздаточный материал: опорный конспект, методические указания к практической работе.

Литература

1. Хоружев А.А.. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине Электроснабжение предприятий для специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям).
2. Бычков А.В. Организация и выполнение работ по монтажу и наладке электрооборудования промышленных и гражданских зданий. В 2 ч. Ч .1. Внутреннее электроснабжение промышленных и гражданских зданий.

Предварительная работа: опережающее задание по подготовке к занятию, подготовка протокола занятия.

План урока

1. Организационный момент        2-3 мин.
2. Сообщение темы и цели урока        2-3 мин.
3. Повторение отдельных фактов и вопросов        5-9 мин.
4. Изучение нового материала        20-25 мин.
5. Выполнение, бригадами индивидуальных заданий,

ответы на контрольные вопросы        30-35 мин.

6. Повторение изученного материала        5-9 мин.
7. Подведение итогов урока        3-4 мин.
8. Домашнее задание        1-2 мин.

Порядок проведения урока

1. Организационная часть - проверка отсутствующих, готовности аудитории и студентов к уроку.

2. Сообщение темы и цели урока - преподаватель объявляет тему урока, цели урока и предлагает активно участвовать в работе.

Необходимо создать у студентов мотив, желание узнать, перевести актуальное в техническое. Это различные приемы преподавателя, все, что способствует созданию творческой атмосферы. От звуков, слов, цвета окружающей жизни - к воображаемому звуку, слову, цвету.

Например:

- Ребята, Вы хотите узнать, как при выборе проводов и кабелей сэкономить деньги, чтобы вечером сходить в кино? И можно объявлять тему занятия: «Выбор сечения жил воздушных и кабельных линий электропередачи по экономической плотности тока».

В течение урока мы должны изучить как же выбирать провод или кабель для того, чтобы затраты на его приобретение были минимальными.

По итогам изучения материала занятия должны

знать:

• условия выбора высоковольтных проводников по экономической плотности тока;

уметь:

• выбирать сечение проводников по экономической плотности тока;
• пользоваться справочной литературой.

3. Повторение отдельных фактов и вопросов.

Вопросы для повторения:

1. Как маркируются провода и кабели?
2. Объясните что такое удельное сопротивление провод и кабеля.
3. Как проверяют провода и кабели по допустимому нагреву?
4. Как проверяют провода и кабели по потере напряжения.

В: Скажите, с какими дисциплинами  тесно связана наша тема урока?      

Таким образом, Вы сумели самостоятельно выявить связь нашей дисциплины и других дисциплин, убедиться в том, что знания – это система взаимосвязанных научных фактов и вопросов.

4. Изучение нового материала

Изучается теоретическое обоснование к практической работе № 11 [1].

Методические указания к практической работе приведены в приложении А.

5. Выполнение, выполнение бригадами индивидуальных заданий, ответы на контрольные вопросы.

Задание выполняется по условиям задач № 1 и № 2 из методических указаний к практической работе № 11  (приложения А) в соответствии со своим вариантом, а также бригадам необходимо ответитьна контрольные вопросы, используя методические указания к практической работе и ресурсы сети Internet.

Задание выполняется бригадами из двух человек.

6. Повторение изученного материала.

Студенты задают друг другу вопросы по изученной теме и отвечают на них.

Первый ряд задает вопросы второму ряду, второй – третьему, третий- первому.

8. Подведение итогов урока

Оценка работы студентов на уроке преподавателем, качество самостоятельной работы, активность, стремление к знаниям, ответы на вопросы.

Преподаватель поверяет правильность решения задач и выставляет оценки, учитывая критерии оценок, указанные в методических указаниях [1], а также работу студентов на занятии.

Объявление оценок студентам.

Надеюсь, что полученные знания помогут Вам в полном объеме выполнить курсовой и дипломные проекты и успешно сдать экзамен (квалификационный).

7.  Домашнее задание

[1], с 53-58, оформление отчета по практической работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дисциплина Электроснабжение предприятий – это дисциплина, без которой невозможно подготовить специалиста конкурентоспособного на региональном рынке труда. Тема «Выбор сечения жил воздушных и кабельных линий электропередачи по экономической плотности тока» развивает знания и умения, необходимые для будущего специалиста в производственной сфере. Приобретённые на занятии знания и умения используются студентами в дальнейшем при изучении данной дисциплины, также при выполнении курсового и дипломного проектов. Занятие представляло собой урок по комплексному применению знаний, умений и навыков, поэтому цели занятия спланированы комплексно для построения целостной системы обучения.

В ходе занятия были использованы как познавательные методы обучения, так и продуктивная деятельность, которые направлены на исследование проблемных ситуаций.

Личностно ориентированный подход на данном занятии был реализован в том, что педагог выступал в роли организатора образовательной деятельности, давал задания, консультировал, помогал, старался, чтобы отношения студентов на занятии были основаны на взаимоуважении.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11

Выбор сечения жил высоковольтного кабеля по экономической плотности тока

Цель: научиться выбирать сечения проводов и кабелей напряжением выше 1000 В по экономической плотности тока, работать с нормативной и справочной литературой.

Студент должен

знать:

• условия выбора высоковольтных проводников по экономической плотности тока;

уметь:

• выбирать сечение проводников по экономической плотности тока;
• пользоваться справочной литературой.

Теоретическое обоснование

Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые в свою очередь определяются сечением провода: чем больше сечение провода, тем меньше потери. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии. Чтобы выбрать экономически наиболее целесообразную линию, следует сравнить капитальные затраты и ежегодные эксплуатационные расходы для нескольких вариантов линий (не менее двух).

Потери, а следовательно, и стоимость потерь уменьшаются при увеличении сечения провода; величины же отчисления на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание возрастают с увеличением сечения проводов и кабелей, так как при этом увеличиваются капитальные затраты. Сумма указанных составляющих годовых затрат З будет иметь минимум (рисунок 11.1) при так называемом экономически целесообразном сечении провода sэк.

Рисунок 11.1 – График зависимости годовых затрат от сечения провода

ПУЭ установлены величины экономических плотностей тока jэк, зависящие только от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Ти (приложение А). При этом не учитывают такие факторы, как стоимость электроэнергии и величину напряжения линии. Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии Iр и экономической плотности jэк:

sэк = Iр/ jэк                                                   (11.1)

Следует отметить, что в сетях напряжением до 1000 В сечение, выбранное по экономической плотности тока, в 2-3 раза превышает сечение, выбранное по техническим требованиям (нагреву, потере напряжения, механической прочности). Для устранения такого несоответствия, ведущего к перерасходу цветного металла, допускается: а) повышать для изолированных проводов сечением 16 мм2 и менее экономическую плотность тока на 40 %; б) не проверять на экономическую плотность электрические сети напряжением до 1000 В при продолжительности использования максимума менее 4000-5000 ч, все ответвления к отдельным токоприемникам до 1000 В, осветительные сети и сети временных сооружений, а также шины распределительных устройств и подстанций.

Учитывая указанные отступления от величины экономической плотности, более правильным считают выбор экономически целесообразного сечения. Последнее находят путем экономического сопоставления двух сечений, из которых одно больше, а другое меньше сечения sэк, При этом сравнивают для намеченных сечений годовые затраты

З = С + 0,125 К                                             (11.2)

где С - годовые эксплуатационные расходы: суммарная стоимость потерь электроэнергии, стоимость амортизационных отчислений и стоимость ремонта и эксплуатации;

0,125К - годовые капитальные затраты с учетом нормативного коэффициента, равного 0,125 - величина, обратная сроку окупаемости в 8 лет.

При расчете сети внутрицехового электроснабжения условно принимают, что питательные сети выполняются магистральными шинопроводами (ШМА), подключенными к трансформатору. От ШМА питаются распределительные шинопроводы (ШРА), проложенные вдоль пролета цеха. Расчетный ток ШМА принимается по номинальному току силового трансформатора.

Ток участка распределительной сети

                                                    (11.3)

где iн - ток нагрузки на 1 м, А/м;

       l - длина расчетного участка сети распределительного шинопровода, м;

 kмаксS - суммарная расчетная максимальная нагрузка цеха без электрического освещения с учетом коэффициента максимума kмакс, кВ·А;

      Uл - напряжение линии, кВ;

      Σl - длина всех распределительных шинопроводов цеха, м.

Потеря напряжения в питающем магистральном шинопроводе не должна превышать 1,5…1,8 % и определяется по формуле

                              (11.4)

где ΣIрасч l - сумма моментов токовых нагрузок линии (шинопровода), А· км.

Для распределительных шинопроводов с равномерной нагрузкой потеря напряжения не должна превышать 2…2,5 % и определяется по формуле

                              (11.5)

Следует учитывать, что изменение местоположения цеховых подстанций связано в ряде случаев с изменением сечения и протяженности высоковольтной линии, а также с заменой выключателя, установленного па ГПП или ЦРП завода.

Для окончательного выбора схемы электроснабжения цеха или группы цехов необходимо выявить технико-экономические показатели каждого из намеченных вариантов.

Капитальные затраты определяют по укрупненным показателям стоимости оборудования, строительства и монтажа одного элемента схемы (камеры трансформатора, ячейки высоковольтного выключателя, 1 км кабеля) и др. Принимаем в (11.2) переменной только стоимость потерь. Чтобы определить стоимость потерь электроэнергии, подсчитаем потери (кВт·ч/год) для:

а) магистрального шинопровода при нескольких распределенных
нагрузках

                                            (11.6)

б) распределительного шинопровода при равномерно распределенной нагрузке:

                                               (11.7)

В формулах (11.6) и (11.7) Iрасч, I - соответственно расчетный ток линии и ток участка линии (шинопровода), А;

R, r - соответственно сопротивления линии и участка линии (шинопровода),

τ - время потерь, зависящее от числа часов использования максимума нагрузки Ти и коэффициента мощности.

Число часов использования максимума нагрузки Ти определяется характером нагрузки отраслей промышленности.

Стоимость годовых потерь электроэнергии

С = с (ΔWШМА   + ΔWШРА)                                    (11.8)

С - стоимость электроэнергии

На основании полученных данных о стоимости капитальных затрат годовых потерь сравниваемых вариантов определяют годовые затраты и строят зависимости З = f (s), по которым выбирают сечение s с минимумом годовых затрат.

Ход работы

1. Прочитать теоретическое обоснование.
2. Решить задачу № 1 и 2 согласно своему варианту.
3. Ответить на контрольные вопросы.

Задача 1

Определить по экономической плотности тока сечение воздушной линии напряжением Uн, кВ при питании предприятия первой категории надежности с максимальной нагрузкой Sмах, КВА и временем ее использования t часов. Проверить выбранное сечение проводника по допустимому нагреву и на потерю напряжения. Данные взять из таблицы 11.1.

Таблица 11.1 – Исходные данные

Задача 2

Определить по экономической плотности тока сечение и выбрать марку кабеля напряжением Uн, кВ при питании высоковольтного электродвигателя мощностью Рн, кВт и временем работы t часов. Проверить выбранное сечение кабеля по допустимому нагреву и на потерю напряжения. Данные взять из таблицы 11.2.

Таблица 11.2 – Исходные данные

 Контрольные вопросы

1. Как зависят потери энергии от сечения провода, почему?
2. Что допускается для устранения несоответствия выбора сечения по техническим требованиям и экономической плотности?
3. Какие потери напряжение допускаются в питающих и распределительных шинопроводах?
4. Какие линии не выбираются по экономической плотности тока?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Данные к задачам.
3. Решение задач с пояснениями.
4. Ответы к решению задач.
5. Ответы на контрольные вопросы.

   ---

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица 1 – Экономическая плотность тока, А/мм2

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица 1 – Активные и индуктивные сопротивления для проводов и кабелей с медными и алюминиевыми жилами

Значения с точностью до 3-5% применимы для кабелей с резиновой изоляцией

Таблица 2 – Активное сопротивление проводов и кабелей