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1、高等教育出版社,电工与电子技术,安岳五星中等职业技术学校 电子教研究组 刘江,提高功率因数的意义和方法,一、教材分析 二、学情分析 三、教法分析 四、教学过程 五、板书设计,一、教材分析,1.该内容在电工与电子技术教学中的位置、意义,2.教学目标确定,提高功率因数的意义和方法选自中等职业教育国家规划教材电工与电子技术第三单元的第三、第四节。该节内容用2学时完成。此节内容是在学生已经学习了直流电路、交流电路的基础知识，并对视在功率、有功功率、无功功率、功率因数理解、掌握的情况下，学习提高功率因数的意义及方法。能源问题是我国现在最重要的问题，提高能源利用率、节约能源是解决能源问题有效途径。学生掌握
2、提高能源利用率方法，并培养学生节约能源意识有着重要的现实意义。,1.该节在教材中的位置及意义,根据教学大纲及该内容的现实意义，我对原教材作了一些处理，现确定教学目标如下：,2.教学目标确定,认知目标：深刻地理解提高功率因数的意义；掌握提高感 性负载功率因数的方法。,能力目标：把所学知识运用到生产实践中去。,德育目标：培养学生节约能源意识。,教学重点：感性负载并联电容提高功率因数的方法 。,教学难点：并联电容器的电容值与功率因数的关系。,中等职业学校学生的文化基础比较差，在初中没有养成良好的学习习惯。因此在教学过程中，学生普遍感到电工电子原理枯燥难懂，学习情趣低。以往的教学方式忽略学生的主体作用
3、，忽视学生能力培养。因此教师要更新头脑，运用教学智慧，研究新的教学方法，来激发学生的学习兴趣。,二、学情分析,根据教学目标的要求，结合现有学生的学习情况，充分贯彻因材施教的原则，让学生的主体地位充分体现。为此，这节课的教学中采用以下教学方法:,2.分组讨论法,3.实验演示法,4.辅助教学法,1.比较发现法,三、教法分析,1.比较发现法,好的导入能营造良好的课堂气氛，集中学生注意力，激发起学生的学习兴趣。本节导入采用一例实际问题，让学生通过观看录像，自主思考，自主比较，发现无功功率补偿前后的不同点，功率因数的高低是电源设备利用率高低的关键，进而引入新课。,2.分组讨论法,现代教育注重“以人为本”
4、，注重培养学生能力，开发学生思维。针对这节内容的重点、难点提出四个问题，学生四人一组，先对每个问题自主思考，然后组内展开讨论，最后每组都说出自己的结论。在学生讨论过程中，教师注意倾听，抓住集中问题，适时点拨，恰当引导，最后对每个组的结论作出评价，并总结出正确结论。适当设置讨论问题，会使课堂显得生动，调动学生学习兴趣，将由被动学习变为主动学习。真正体现学生的主体地位和教师主导地位相结合的教学原则。,3.实验演示法,理论知识通过实验更容易被学生接受，改变以往的理论教学方式，有针对性的加入实验，让理性变为感观认识，并且分组实验，让每个人都亲自参与到实验中，即调动了学习热情，又提高了动手能力。基于这种
5、教学设计，授课地点定在电工实验室。,4.辅助教学法,课件是现代教育极好的辅助手段，能让抽象理论变为直观，易被学生接受。,四、教学过程,1. 复习提问,2.导入新课,3.讲授新课,4.演示实验,6.布置作业,5.教学总结,（一）通过提问来检测学生预习情况,问题：对视在功率、有功功率、无功 功率、功率因数的理解。,问题设定的目的是：让学生通过此题对以前内容进行回忆，为学习这节新内容奠定基础。,有功功率的概念,有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；
6、各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。,无功功率的概念,无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。,什么是视在功率,视在功率:在具有阻抗
7、的交流电路中，电压有效值与电流有效值的乘积值，称为视在功率，它不是实际做功的平均值，也不是交换能量的最大速率，只是在电机或电气设备设计计算较简便的方法。 关系:视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方,什么是功率因数,在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S,（二）导入新课,1.介绍提高功率因数的意义,（三）讲授新课,(1)提高发电、配电设备的利用率,(2)减少输电线路的压降及功率损耗,2.介绍感性负载提高功率因数的方法设置四个问题来展开讲解。,(1)利用功率三角形说明视在功率、有功功率、
8、无功功率三者之间的关系及实际意义。,S:视在功率,P:有功功率,Q:无功功率,:功率因数,(2)根据功率三角形,讨论如何提高电能利用率,结论:有功功率不变,减少无功功率，减少视在功率,结论:视要功率不变,减少无功功率，增加有功功率,(3)如何做到减少无功功率？,让学生分析,得出结论:并联电容能做到减少无功功率。,(4)并联电容后,电路会有何变化?,结论：电路中总电流减少，电路中功率损耗减少。,3.介绍并联电容值与功率因数角的关系。,处理该节教学难点，要体现出中等职业教育的特殊性，从实际需要出发，公式C= (tg1-tg 2)直接给出。利用矢量图，定性说明电容器电容值与功率因数的大小有直接关系。
9、并在演示实验中进一步说明容量值的选取要适当。,（四）演示实验,日光灯电路及功率因数的提高,1、日光灯各元件的联接及其工作过程 日光灯结构如图1-1所示，K闭合时，日光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管的灯丝和镇流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中的电流突然减小；根据电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定的感应电动势，使日光灯管两端电压产生 400至 500V高压，灯管气体电离，产生放电，日光灯点燃发亮。日光灯点燃后，灯管两端的电压降为100V左右，这时由于镇流器的限流
10、作用，灯管中电流不会过大。同时并联在灯管两端的启辉器，也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。,日光灯电路图,二、实验原理说明,功率因数提高的意义和方法,对于一个无源一端口网络，如图所示，其所吸收的有功功率P=UIcos其中 cos 称为功率因数。要提高感性负载的功率因数，可以用并联电容器的办法，使流过电容器中的无功电流分量与感性负载中的无功电流分量互相补偿，以减小电压和电流之间的相位差，从而提高了功率因数。提高负载的功率因数有很大的经济意义，一方面它可以充分发挥电源设备的利用率，另一方面又可以减少输电线路上的功率损失，提高电能的传输效率。,(五) 教学内容总结,(3)实际生产中不求电容值
11、，而是利用无功功率补偿的概念。根据QN=P(tg1-tg2)的值，从有关手册中选取满足此容量的电容器或电容组。,(1)对感性负载来说，其消耗的功率及流过感性负载的电流都保持不变。但线路的电流减少线路中的功率损耗减少，同时整个电路的无功功率减少。,(2)感性负载功率因数的提高，并不是指提高负载的功率因数，而是提高了线路的功率因数。感性负载自身的功率因数不变。,（六）布置作业,为巩固课堂所学，进一步提高学生的思维能力，针对性布置作业题目。,1.一发电站以22KV的高压输给负载4.4104KW的电力，若输电线路的总电阻为10，试计算电路的功率因数由0.5提高到0.8时,输电线上一天少损失多少电能?,2.思考题:日光灯电路(功率因数提高)的演示实验中,并联电容后，功率因数反而更低的原因?功率因数能否提高到1?,3.拓展题:鼓励学生上网查找实际生产中采用无功补偿的例子,以及其它提高功率因数的方法。,谢谢大家,
