Exemple de bun ă practic ă file2 Prezentul material a fost elaborat în cadrul PROIECTUI DE...

1

Proiect de mobilitate Erasmus+

“PRIN ERASMUS+, COMPETEN ȚE PENTRU UN VIITOR MAI BUN!” 2016-1-RO01-KA102-024343

Exemple de bun ă practic ă

Metode de predare a culturii de specialitate în practica interna țional ă

Cristian COSTE Titarela DAMINESCU Mariana FARCA Ș Lumini ța FILIP Georgetta TRIPA

Editura EUROBIT Timi șoara, 2017

2

Prezentul material a fost elaborat în cadrul PROIEC TUI DE MOBILITATE 2016-1-RO01-KA102-024343 – „ Prin Erasmus+, Competen țe pentru un Viitor mai bun!”, finan ţat de Comisia European ă prin Programul ERASMUS+ în perioada 2016-2017. Acest material reflect ă doar opinia autorilor şi nu reprezint ă în mod necesar pozi ţia oficial ă a AN sau a Comisiei Europene. Coordonare și tehnoredactare: prof. Daminescu Titarela PARTICIPANŢI: Portugalia

1. Prof. Cristian COSTE

2. Prof. Titarela DAMINESCU

3. Prof. Mariana FARCA Ș

4. Prof. Lumini ța FILIP

5. Prof. Georgetta TRIPA

Editura EUROBIT Timi șoara ISBN 978-973-132-422-7

3

CUPRINS

1. FIȘA PROIECTULUI ..................................... ........................................................................... 4

2. INTRODUCERE – MOBILITATEA CADRELOR DIDACTICE VET .. ........................................ 5

3. EXEMPLE DE BUNĂ PRACTICĂ ÎN CADRUL DISCIIPLINELOR DIN ARIA CURRICULAR Ă TEHNOLOGII .................................................................................................................................. 6

3.1 Exemplu de bun ă practic ă 1 .................................................................................................... 6

Profesor Titarela DAMINESCU .................................................................................. 6

3.2 Exemplu de bun ă practic ă 2 .................................................................................................. 23

Profesor Titarela DAMINESCU ................................................................................ 23


Profesor Mariana FARCA Ș ....................................................................................... 38


Profesor Mariana FARCA Ș ....................................................................................... 44

3.5Exemplu de bun ă practic ă 5 ................................................................................................... 49

Profesor Lumini ța FILIP ........................................................................................... 49


Profesor Lumini ța FILIP ........................................................................................... 62


Profesor Georgetta TRIPA ....................................................................................... 71


Profesor Georgetta TRIPA ....................................................................................... 80


Profesor Cristian COSTE ......................................................................................... 89

3.10 Exemplu de bun ă practic ă 10.............................................................................................. 97

Profesor Cristian COSTE ........................................................................................ 97

4

1. FIȘA PROIECTULUI Colegiul Tehnic Energetic „Regele Ferdinand I” din Timișoara, în calitate de beneficiar, a

implementat, timp de 14 luni începând cu data de 03.10.2016, proiectul intitulat „Prin Erasmus+, Competențe pentru un Viitor mai bun!”, cofinanțat din Programul Erasmus+ al Uniunii Europene. Proiectul s-a adresat unui număr de 28 de elevi și 5 cadre didactice de la Colegiul Tehnic Energetic „Regele Ferdinand I” Timișoara, profil Tehnic, domeniul Electric. El a fost aprobat pentru finanțare în contextul programului Erasmus+, Acţiunea cheie 1 (KA1) – Proiecte de mobilitate, domeniul – Formare profesională (VET), în cadrul rundei 2016, cu numărul de referință 2016-1-RO01-KA102- 024343.

Durata de implementare : 14 luni, între 3 octombrie.2016 și 02 decembrie 2017

• dezvoltarea profesională a participanților prin dobândirea competențelor tehnice specializate și a competențelor cheie specifice calificărilor în context internațional;

• dezvoltarea competențelor lingvistice, culturale și interpersonale ale participanților; • recunoașterea rezultatelor învățării dobâdite peste graniță de către cadrele didactice și

acordarea de credite profesionale transferabile pentru cadrele didactice participante • recunoasterea rezultatelor învățării dobâdite de elevi peste graniță prin ECVET și

includerea lor în calificare pentru elevii participanți

O1. Dezvoltarea competențelor și abilităților profesionale ale elevilor în domeniul electric specific energiilor regenerabile, într-un context internațional, și recunoaşterea lor peste graniță pentru dezvoltare personală și șanse sporite de inserție profesională;

O2. Dobândirea și îmbunătățirea abilităților personale și sociale, competențelor lingvistice și interculturale în vederea pregătirii elevilor pentru viață;

O3. Îmbunătățirea competențelor personalului din EFP prin activităţi de job shadowing/observare în instituţii de predare/formare din altă țară pentru folosirea noilor tehnologii și metodelor de predare actuale în pregătirea profesională a elevilor în vederea creșterii performanțelor și capacității de inserție pe piața muncii a acestora;

O4. Dezvoltarea de legături la nivel internațional a CTERF în scopul dezvoltării cooperarii între lumea muncii și a formării profesionale.

Obiectivele proiectului

Partener de primire:

CINEL – Centro de Formação Profissional da Indústria Electrónica, Energia, Telecomunicações e Tecnologias da Informação, Portugalia

Partener intermediar:

Casa da Educação, Portugalia

Profilul participan ților

STAGIARI VET , elevi ai Colegiului Tehnic Energetic ”Regele Ferdinand I” Timișoara, profil tehnic, din clasele:

• a X a – 14 participanți- domeniul Electric

• a XI a – 14 participanți – domeniul Electric/ Tehnician în instalatii electrice- nivel 4 EQF

Persoane înso țitoare : 4 cadre didactice PERSONAL VET cu specializare în Electrotehnică, Energetică, Electroenergetică: 5 cadre didactice VET

TOTAL PARTICIPAN ȚI: 37

PARTENERI INTERNAȚIONALI:

Rezultate a șteptate

5

2. INTRODUCERE – MOBILITATEA CADRELOR DIDACTICE VET

Scopul mobilităţii a fost îmbunătăţirea competenţelor personalului din Educaţie Şi Formare

Profesională prin activităţi de observare în instituţii de predare/formare din altă ţară pentru folosirea

noilor tehnologii şi metodelor de predare actuale în pregătirea profesională a elevilor în vederea

creşterii performanţelor şi capacităţii de inserţie pe piaţă muncii a acestora;

Prin activităţile desfăşurate, cadrele didactice au dobîndit cunoştinţe despre metode moderne

folosite în predarea disciplinelor tehnice, metode cooperative centrate pe elev şi bunele practici din

alte sisteme de formare, abilităţi şi competenţe de a utiliza metode noi şi mijloace inovative de

predare prin alternarea activităţilor bazate pe efortul individual (documentare, observaţie, lucrul

individual) cu muncă în echipa sau perechi, cu resurse educaţionale (documentaţie tehnică,

software educaţional) necesare pentru a eficientiza predarea culturii de specialitate.

Personalul didactic a obţinut prin job shadowing şi vizite tehnice în diferite instituţii cunoştinţe

(know-how) noi despre echipamente şi tehnologii actuale în domeniul electric, în special în

domeniul sistemelor de energii alternative dar şi despre utilizarea IT în predare, predare

colaborativă, proiectare didactică folosind metode moderne. În plan personal şi social, dascălii au

dobândit abilităţi de comunicare în limba engleză, de lucru în echipa multiculturală, şi-au

îmbunătăţit atitudinea faţă de formarea continuă.

Pe lângă oservare/asistare s-au organizat ateliere de lucru și mese rotunde în cadrul cărora au fost

abordate următoarele aspecte:

• discutarea metodelor didactice

• dezvoltarea unor planuri de lecție pe baza metodelor didactice observate

• identificarea aspectelor care pot fi aplicate la Colegiul Tehnic Energetic „Regele Ferdinand

I” Timișoara

Asistenta/Observarea activitatilor didactice s-a desfasurat în cadrul laboratoarelor de

Electrotehnică, Electricitate și Instalații industriale, Energii regenerabile, Informatică, Automatizări

și pneumatică.

În capitolul următor se prezintă exemple de bune practici preluate de la partenerii de primire în

elaborarea proiectelor de lecție la disciplinele predate.

Participan ți: 5 profesori domeniul Electric/Energetic

Durata : 2 săptămâni, 18.09.2017-29.09.2017

Activit ăți de formare - job shadowing/observare – CINEL, Portugalia

Asisten ță/Observarea activităților didactice desfășurate în cadrul laboratoarelor de

6

3. EXEMPLE DE BUNĂ PRACTICĂ ÎN CADRUL DISCIIPLINELOR DIN ARIA CURRICULARĂ TEHNOLOGII

3.1 Exemplu de bun ă practic ă 1

Profesor Titarela DAMINESCU TEMA: Fenomenul induc ției electromagnetice (Legea lui Faraday). Aplica ții practice

DISCIPLINA: : ELECTROTEHNICĂ APLICATĂ / MĂSURĂRI ELECTRICE ÎN CURENT ALTERNATIV

CLASA: a X a/ electric

OBIECTIVE:

• înţelegerea implicaţiilor dezvoltării tehnologice asupra individului, societăţii, mediului; • dezvoltarea capacităţii de proiectare, executare, evaluare, utilizare şi valorificare a

produselor; • valorificarea în comunicare a termenilor şi simbolurilor specifice tehnologiilor; • dezvoltarea spiritului de iniţiativă şi a capacităţii de orientare profesională.

REZULTATE ALE ÎNV ĂȚĂRII

Cunoștin țe: Abilit ăți: Atitudini:

• Inducţia electromagnetică • Principiul generatorului de curent alternativ monofazat

• Realizare de montaje experimentale simple pentru evidențierea fenomenului de inducție electromagnetică • Utilizarea soft-ului educațional pentru simularea funcționării generatorului de c.a • Utilizarea corectă a vocabularului de specialitate • Comunicarea rezultatelor activităților desfășurate

• Cooperarea cu colegii de echipă în scopul îndeplinirii sarcinilor de la locul de muncă • Asumarea, în cadrul echipei de la locul de muncă, a responsabilităţii pentru sarcina de lucru primită • Respectarea normelor de securitate la locul de muncă, precum şi a normelor de prevenire şi stingere a incendiilor • Asumarea inițiativei în rezolvarea problemelor

METODA: Investigația științifică

CARACTERISTICI :

• sarcina de lucru – scurtă; • timp necesar rezolvării: 6 ore • începe, se desfăşoară şi se termină în laborator; • activitatea se desfăşoară pe grupe mixte de câte 2-3 elevi

Plecând de la investigarea unui concept, „producerea curentul electric”, în termeni de „inducție

electromagnetică”, activităţile pot conduce pe elevi la „formarea capacităţii de a investiga”, respectiv, la „înţelegerea conceptului de investigaţie ştiinţifică” (elevii să devină capabili să observe fenomene, să culeagă şi să înregistreze observaţii referitoare la acestea, să realizeze aplicaţii experimentale pe baza urmăririi instrucţiunilor, să argumenteze rolul unor tehnologii în diferite ramuri de activitate - ca obiective de referinţă). În cursul lecţiilor, elevii observă indicația unor aparate de măsură conectate în circuitul unor bobine (într-un sens sau în celălalt), modificând pe rând parametrii (curentul electric, unghiul de rotire, fluxul magnetic), ca să ajungă la înţelegerea condiţiei de producere a curentului indus, plecând de la noţiuni şi priceperi considerate însuşite (câmp magnetic, inducție magnetică, flux magnetic şi

7

unităţi de măsură pentru acestea, utilizarea magneților, bobinelor în circuite electrice, lucrul în grup, cu respectarea unor reguli de protecţia muncii în timpul lucrului).

Etapele metodei: 1) Formularea întrebării şi avansarea ipotezelor – EVOCARE/ ANTICIPARE 2) Testarea ipotezelor alternative – EXPLORARE/ EXPERIMENTARE 3) Propunerea unei explicaţii – REFLECŢIE/ EXPLICARE 4) Testarea explicaţiei prin includerea altor cazuri particulare; raportarea rezultatelor – APLICARE 5) Impactul noilor cunoştiinte în diferite domenii – TRANSFER Acţiunile profesorilor se modifică în context investigativ: • evită să le spună elevilor ceea ce ei ,,trebuie să ştie”; • se adresează elevilor nu prin afirmaţii ci prin interogaţii; • nu acceptă răspunsuri scurte la întrebări; • încurajează elevii să interacţioneze direct unii cu altii; • se comportă flexibil la ore; • măsoară succesul în funcţie de achiziţia unor comportamente investigative: încredere în forţele proprii, interes pentru explorare, distincţia dintre relevant şi nerelevant, încredere în propria judecată în detrimentul celei comune, flexibilitate în gândire, evitarea răspunsului rapid, lipsa spaimei de a greşi, respectarea faptelor şi distincţia dintre fapte şi opinie. Evaluarea investiga ţiei se face pe baza unei scheme de notare care va cuprinde măsurarea separată a următoarelor elemente:

• strategia de rezolvare; • aplicarea cunoştinţelor, principiilor, regulilor; • acurateţea înregistrării şi prelucrării datelor; • claritatea argumentării şi forma prezentării; • produsul realizat; • atitudinea elevilor în faţa cerinţelor; • dezvoltarea unor deprinderi de lucru în grup/individual.

8

PLAN DESFĂȘURARE LECȚIE SCENARIUL INVESTIGAŢIEI Etapa I. Evocare/ Anticipare

„Ce ştiu sau cred eu despre asta?“ (Formularea întrebării şi avansarea ipotezelor)

PRECIZĂRI METODICE ACTIVITATEA ELEVILOR (Sarcini de lucru, organizarea activităţii, comunicarea rezultatelor)

Procesul cognitiv : ANTICIPARE-PLANIFICARE Momentele: a. Observare; b. Manifestarea curiozităţii (evocarea experienţelor personale); c. Formularea întrebărilor (pe baza cunoştinţelor anterioare); d. Selectarea întrebării de investigat; e. Avansarea ipotezelor (preliminare); f. Evaluarea ipotezelor. Scenariul lec ţiei : TEHNOLOGIC. Elevii : 1. definesc conceptul (producerea curentului electric); 2. caută mijloace de explicare (evocă fenomenul); 3. fac o primă încercare de explicare (întrebări despre cauze); 4. fac a doua încercare de explicare (avansarea legăturii între câmp magnetic și curent electric). Rolul celui ce pred ă: - înlesneşte formularea întrebărilor; - comunică prin întrebări, în special, divergente; - nu acceptă răspunsuri scurte sau simple; - se abţine să dea răspunsuri Întrebarea de investigat cere, în momentul apariţiei, o evaluare didactică necesară ajustării proiectului didactic, şi anume, dacă întrebarea de investigat este convergentă: - cu nevoile de învăţare ale elevilor? - cu tema în curs? - cu structurile noţionale propuse de programă? - cu obiective particulare? - cu formarea priceperii de a investiga?

(a). Lucrând în perechi, elevii evocă în diverse feluri (oral, în scris,, joc de rol, experimente etc.) observaţii, experienţe şi întâmplări personale privind „producerea curentului electric“. De exemplu, elevul X spune: „Am observat că dinamul de la bicicletă produce curent electric si farul luminează când roata se învârte”. Elevul Y: „Am vizitat hidrocentrala de la Porțile-de-Fier și am văzut turbine învârtite de apă. Am văzut și turbine eoliene rotite de vânt. Stiu că turbinele sunt cuplate cu generatoarele electrice. De ce trebuie să se rotească turbinele, roata bicicletei?“ (b) Lucrând în perechi, elevii - examinează întrebarea elevului Y pentru a o clarifica şi înţelege mai bine (întrebările „De ce?“ se traduc prin întrebări „Cum?“, cauzale); - evaluează întrebarea pe baza unor criterii precum: explicaţia este necunoscută (interesantă)?; exprimă fapte sau opinii (natura ştiinţifică)?; este accesibilă/ legată de temă (relevantă)?; cere activităţi variate (productivitate)?; oferă variate cauze posibile de analizat (complexitate)? etc.; - formulează răspunsuri, pe baza a ceea ce ştiu, consultând diferite surse: ” roata în mișcare învârte magnetul de la dinam”, „probabil că turbinele au un rol important în producerea energiei electrice ( curentului)“; „probabil că dacă turbinele nu s-ar învârti, nu s-ar obține curent electric“;şi altele. (c) Lucrând în perechi, elevii prezintă clasei, variantele de răspuns, compară răspunsurile lor cu cele ale colegilor de clasă, evaluând explicaţiile (testabile, simple descrieri, enuţuri de opinie) şi comunică în clasă punctele lor de vedere.

9

Etapa a II-a. Explorare/ Experimentare „Cum se potriveşte această informaţie cu ceea ce ştiu sau cred eu despre ea?“

(Testarea ipotezelor alternative)

PRECIZĂRI METODICE ACTIVITATEA ELEVILOR (Sarcini de lucru, organizarea activit ăţii, comunicarea rezultatelor)

Procesul cognitiv: ANALOGIA CU ANTICIPAREA UNUI EFECT Momentele: a. Reperarea sarcinii/ problemei; b. Analogie cu situaţiile cunoscute; c. Proiectarea investigaţiei; d. Documentare (examinarea a ceea ce se cunoaşte deja); e. Colectarea probelor (preliminare); f. Formularea concluziei (preliminare). Scenariul lec ţiei: EXPERIMENTAL. Elevii: 1. reperează o explicaţie posibilă la întrebare (pe care decid s-o verifice); 2. caută mijloace (cognitive şi materiale) care vor permite verificarea; 3. experimentează unul dintre aceste mijloace; 4. constată dacă este eficient sau nu; 5. experimentează un nou mijloc (dacă precedentul nu a fost eficient). Rolul celui ce pred ă: - înlesneşte constituirea echipelor de lucru pentru verificarea ipotezelor; - sprijină reperarea sarcinii/ problemei în cadrul grupului; - încurajează elevii să interacţioneze direct unii cu alţii; - evită să intervină, să medieze, să judece ceea ce spun elevii; - se abţine să dea definiţii şi soluţii; - nu rezumă discuţiile elevilor. Argumentarea răspunsurilor/ explicaţiilor posibile poate avea durate diferite. Colectarea probelor poate fi extinsă în afara orelor de clasă.

1. În funcţie de răspunsul dat sau de preferinţe, elevii alcătuiesc grupuri de lucru pentru verificarea ipotezelor/ variantelor de răspuns; denumesc grupurile de lucru proprii (folosind expresii sugerate de alegerile efectuate, de caracteristicile grupului de lucru etc.); 2. În grupurile de lucru alcătuite, prin discuţii între ei, respectiv, cu profesorul, elevii proiecteaz ă investigaţiile (detaliile problemei, conexiuni/ analogii cu experienţele proprii, sarcini personale, procurarea materialelor, reglarea instrumentelor de măsură, planificarea etapelor etc.), colectează probe pentru verificarea răspunsului: Grupa 1:Experiment : Se apropie și se îndepărtează un magnet de o bobină ( cu polul nord, respectiv sud). Se observă indicația ampermetrului legat la bobină. Grupa 2: Experiment : Se rotește o spiră de cupru între polii unui magnet permanent. Se observă indicația ampermetrului. Soft educațional Grupa 3: Experiment : Se rotește un magnet în apropierea unei bobine amplasate pe un miez magnetic la capetele căreia este conectat un bec. Se urmărește funcționarea becului. Se formulează observaţii preliminare a. ampermetrul indică când sunt piese în mișcare; b. becul luminează când se învârte magnetul; c. fără câmp magnetic nu apare curent electric; 3. Dacă şi-au încheiat activitatea, elevii reorganizeaz ă grupele de lucru, orientându-se către grupurile ale căror investigaţii sunt în curs de desfăşurare.

10

Etapa a III-a. Reflec ţie/ Explicare

„Cum sunt afectate convingerile mele de aceste idei?“ (Propunerea unei explicaţii)

PRECIZĂRI METODICE ACTIVITATEA ELEVILOR

(Sarcini de lucru, organizarea activit ăţii, comunicarea rezultatelor) Procesul cognitiv : INDUCŢIA Momentele : a. Sinteza datelor colectate; b. Idealizarea (simplificarea) observaţiilor; c. Distingerea unor reguli/ paternuri în datele colectate; d. Compararea explicaţiilor alternative; e. Propunerea unei explicaţii preliminare. Scenariul lec ţiei : INDUCTIV. Elevii: 1. sintetizează probele colectate; 2. elaborează o primă explicaţie (o primă regulă de producere a fenomenului); 3. observă exemple şi contraexemple ale explicaţiei; 4. a doua elaborare a regulii (ca ea să convină exemplelor şi să nu contravină contraexemplelor). Rolul celui ce pred ă: - invită elevii să sintetizeze observaţiile; - sprijină elevii să definească noţiunile noi;

1. În grupurile de lucru, prin discuţii între ei, respectiv, cu profesorul, elevii sintetizează datele obţinute, expun în faţa clasei informaţiile colectate, produsele realizate (modele experimentale, tabele, desene, copii după documente, postere etc.), disting reguli/ paternuri în datele colectate şi explicaţii preliminare. De exemplu:

• la viteze mai mari de rotație, apropiere curentul electric este mai mare;

• montajul staționar (fără piese în mișcare) nu produce curent electric;

• sensul curentului produs depinde de polul magnetului care se apropie, îndepărtează de bobină ( inducția magnetică);

• sensul curentului depinde de sensul de rotire a spirei; • sensul curentului depinde de faptul că magnetul se apropie sau

îndepărtează de bobină 2. Prin discuţii cu profesorul, elevii denumesc curentul indus în bobină, şi reformulează observaţiile anterioare: curentul indus este produs prin variația câmpului magnetic. Se determină relația de calcul a tensiunii induse și a curentului indus. Se enunță legea inducției electromagnetice.

11

Etapa a IV-a. Aplicare „Ce convingeri îmi dă această informaţie?“

(Testarea explicaţiei prin includerea altor cazuri particulare. Raportarea rezultatelor.)

PRECIZĂRI METODICE ACTIVITATEA ELEVILOR

(Sarcini de lucru, organizarea activit ăţii, comunicarea rezultatelor) Proce sul cognitiv: DEDUCŢIA Momentele: a. Includerea altor cazuri particulare în demonstrarea explicaţiei; b. O privire sceptică asupra explicaţiei (confruntarea cu noi probe, din surse diverse); c. Revizuirea şi consolidarea explicaţiei, în lumina noilor probe colectate (ce este şi ce nu este un lucru); d. Verifi carea unor previziuni pe baza explicaţiei (interpolări, extrapolări); e. Comunicarea rezultatelor (un test fi nal al explicaţiei). Scenariul lec ţiei: DEDUCTIV. Elevii: 1. observă o regulă/ o explicaţie a conceptului sau produsului de realizat; 2. creează exemple particulare care convin acestei reguli şi explicitează caracteristici ale exemplelor care sunt sau nu conforme cu regula; Rolul celui ce pred ă: - încurajează elevii să interacţioneze direct unii cu alţii; - intervine, mediază, judecă ceea ce spun elevii; - înlesneşte formularea întrebărilor; - comunică prin întrebări, în special, divergente; - se abţine să dea răspunsuri.

1. În grupurile de lucru, prin discuţii între ei, respectiv, cu profesorul, elevii analizează datele credibile (Ce date păstrăm, ce date eliminăm?), evaluează rezultatele proprii şi procedurile folosite (Ce concluzii păstrăm, ce concluzii eliminăm? Este acest model potrivit pentru această investigaţie? Ce explicaţii sunt susţinute de probe? Este o explicaţie mai bună decât alta?); 2. Lucrând în grupuri, elevii testează explicaţia pe alte cazuri particulare („Dacă asta pare să fie explicaţia, atunci trebuie mai bine aprofundată!“), realizând previziuni (interpolări, extrapolări) de felul: - unii măsoar ă valoarea curentului produs prin rotirea magnetului etc; - alţii determin ă experimental mărimile de care depide sensul curentului electric; - unii explic ă modul de producere a curentului electric cu ajutorul dinamului de la bicicletă și într-o centrală elctrică etc.; 3. În grupurile de lucru, prin discuţii între ei, respectiv, cu profesorul, elevii: - întocmesc un scurt raport (oral, scris) privind rezultatele investigaţiei proprii („Acum ştii cum se produce curentul electric: cu ajutorul câmpului magnetic variabil în timp!“); - prezint ă rapoartele de lucru în faţa clasei; - analizează noţiuni specif ce investigaţiei (explicaţii alternative, probe ce nu explică observaţiile iniţiale, probe ce susţin parţial obervaţiile, explicaţii adevărate, explicaţii corecte).

12

Etapa a V-a. Transfer „Ce anume pot face în alt fel, acum când deţin această informaţie?“

(Impactul noilor cunoştinţe în diferite domenii)

PRECIZĂRI METODICE ACTIVITATEA ELEVILOR (Sarcini de lucru, organizarea activit ăţii, comunicarea rezultatelor)

Procesul cognitiv : ANALOGIA CU ANTICIPAREA UNUI MIJLOC Momentele: a. Informarea publicului (a unor factori de decizie, cu privire la rezultatele obţinute); b. Analogie cu situaţiile cunoscute; c. Impactul rezultatelor obţinute (asupra nevoilor proprii şi ale comunităţii - învăţare, cunoaştere, protecţia mediului etc.). Scenariul lecţiei: EMPIRIC. Elevul: 1. imaginează o primă încercare a produsului pe care trebuie să-l realizeze, pentru a vedea ce anume ştie deja să facă în acest scop, 2. observă şi analizează reuşitele acestei prime încercări, făcând comparaţii cu primele încercări ale altor elevi; el elaborează astfel o primă listă a criteriilor de evaluare a produsului – prima reprezentare a produsului de realizat; 3. face a doua încercare; 4. observă şi analizează noile criterii de evaluare pe care le-a îndeplinit – a doua reprezentare a produsului de realizat; Rolul celui ce pred ă: - încurajează elevii să interacţioneze direct unii cu alţii; - intervine, mediază, judecă ceea ce spun elevii; - înlesneşte formularea întrebărilor; - comunică prin întrebări, în special, divergente; - se abţine să dea răspunsuri.

1. Lucrând în grupuri, prin discuţii între ei, respectiv, cu profesorul, elevii

investigheaz ă consecinţe ale explicaţiei găsite:

• unii evocă (prin eseuri scurte) în lumina noilor cunoştinţe,

experienţe proprii, observaţii ale unor aspecte din tehnică (

generatorul electric)

• unii determin ă tensiunea indusă și curentul indus intr-o bobină;

• unii construiesc machete: cel mai simplu generator electric

folosind o baterie, un magnet și spire de cupru;

• alţii estimeaz ă parametrii unui generator, transformator (număr

spire, miez magnetic) utilizate în laboratorul de electrotehnică;

2. Individual sau în grup, elevii:

• expun produsele realizate (machete etc.) în expoziţii şcolare, la

întâlniri cu responsabili ai administraţiei locale;

13

FIȘĂ DOCUMENTARE - LEGEA INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE

În anul 1831 Faraday descoperă experimental fenomenul inducției electromagnetice adică obținerea tensiunii și curentului electric cu ajutorul câmpului magnetic variabil.

Experimente prin care se produce tensiune și curent electric mişcarea unui magnet permanent în interiorul unei bobine

mişcarea unui conductor într-un câmp magnetic

rotirea unui cadru de sârmă într-un câmp magnetic

închiderea şi deschiderea circuitului electric primar al unui sistem de bobine cuplate magnetic

Defini ţie: Fenomenul de inducţie electromagnetică constă în apariţia unei tensiuni electromotoare într-un circuit străbătut de un flux magnetic variabil în timp.Dacă circuitul este închis în el se stabilește un curent numit curent indus.

Pentru o spir ă Pentru o bobin ă cu N spire Pentru un conductor rectiliniu

e- tensiune electromotoare ∆∅ - variația fluxului t- timp

l- lungimea conductorului v- viteza conductorului B- inducția magnetică

Regula lui LENZ : Curentul indus are un astfel de sens, încât prin câmpul magnetic produs se opune variaţiei în timp a fluxului magnetic inductor. Sensul t.e.m induse coincide cu sensul curentului indus.

AUTOINDUCȚIA

Autoinducţia este fenomenul de inducţie electromagnetică produs într-un circuit datorită variaţiei intensităţii curentului electric din acel circuit. Circuitul inductor este în acelați timp și circuit indus. La trecerea curentului electric variabil printr-o bobină, apare o tensiune autoindusă egală cu:

unde L este constanta bobinei numită inductan ță

L se măsoară în [H] Henry Experiment

La închiderea circuitului se constată că becul B2 se aprinde mai târziu decât becul B1 deoarece curentul autoindus în bobină este opus curentului principal, opunându-se creşterii acestuia. B1 se aprinde instantaneu. La deschidere, becul B2 se stinge mai târziu, deoarece prin bec datorită autoinducției mai circulă curentul indus care se opune scăderii curentului în circuit.

14

APLICAȚII ALE FENOMENULUI INDUCȚIEI ELECTROMAGNETICE

GENERATOR ELECTRIC Prin rotirea spirei în câmpul magnetic creat de magnetul permanent, în aceasta se induce tensiune (datorită câmpului variabil) și curent prin circuitul închis de bec. Când spira stă pe loc, becul nu luminează. Cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât luminozitatea becului va fi mai puternică.

DINAM BICICLETĂ Dinamul conține un magnet si o bobină conectată la un bec. Magnetul este pus în mișcare de rotație atunci când pedalăm; câmpul magnetic variabil produs de magnet induce curent electric în bobină, curent care va aprinde farul de bicicletă; când bicicleta este oprită, becul nu luminează.

TRANSFORMATOR Un curent electric alternativ care străbate înfășurarea primară produce un câmp magnetic variabil în miezul magnetic al transformatorului, acesta la rândul lui producând o tensiune electrică alternativă în înfășurarea secundară.

1.Cele două bucle de inducție sunt utilizate , de exemplu , ca un generator de semnal pentru deschiderea și închiderea ulterioară a unei bariere pentru un loc de parcare . 2. Bucla de inducție comandă deschiderea ușii garajului în momentul în care mașina se îndreaptă spre intrare ( de asemenea, inchiderea). 3. Bucla de inducție poate prelungi culoarea verde a semaforului când este detectat un volum mare de trafic

DETECTOR DE METALE Detectorul emite un câmp magnetic variabil care duce la apariția curentului indus în metalul detectat. Acest curent indus produce la rândul său un câmp magnetic cu sensul spre detector care semnalizează printr-un semnal sonor prezența metalului

PLITA DE INDUCȚIE Elementul de inductie este un puternic electromagnet, de inalta frecventa, care genereaza un camp magnetic sub suprafata de ceramica a plitei. Atunci cand o bucata de material – de exemplu o tigae din fier este pusa in campul magnetic , acesta induce tensiune in metal. Apar curenti indusi (turbionari) care produc incalzirea vasului. Acesta tehnologie cere ca toate fundurile vaselor de gatit sa fie dintr-un material care poate sustine un camp magnetic – ca de exemplu fierul .

BOBINA DE INDUCȚIE este un transformator de curent, care transforma curentul de joasa tensiune de 6V sau 12V in curent de inalta tensiune, de 15.000 … 20.000V. Functionarea bobinei de inductie se bazeaza pe fenomenul inductiei electromagnetice, potrivit caruia, prin intreruperea curentului de joasa tensiune din infasurarea primara, ia nastere in infasurarea secundara un curent de inalta tensiune care se aplica intre electrozii bujiei si provoaca aprinderea combustibilului.

1

2

15

EXPERIMENT 1

FIȘĂ DE LUCRU

GENERAREA TENSIUNII INDUSE CU MAGNETUL PERMANENT

Scopul lucr ării

Studiul fenomenului inducției electromagnetice prin varierea câmpului magnetic al unei bobine cu ajutorul unui magnet. Materiale necesare

• Bobină 400 spire • Miez magnetic • Magnet permanent bară • Galvanometru: bobina 400 spire, scară gradată, ac indicator • Conductoare de legătură

Mod de lucru

Realizați circuitul din figura 1; poziționați bobina cât mai

departe posibil de galvanometru pentru ca magnetul să nu

influențeze indicația acestuia.

Realizați succesiv următoarele etape ale experimentului și pentru fiecare pas observați devierea acului galvanometrului și notați observațiile în tabelul 1.

1. introduceți magnetul cu polul nord în bobină. 2. Scoateți magnetul din bobină 3. introduceți magnetul cu polul sud în bobină. 4. Scoateți magnetul din bobină 5. Mișcați magnetul repede în bobină 6. Introduceți bobina pe magnet (magnetul fiind fix) 7. Scoateți bobina de pe magnet 8. Lăsați magnetul în bobină 9. Învârtiți magnetul (în bobină) în jurul axei sale longitudinale.

Notă: Mișcările de la etapele 1-4 și 6-7 se execută cât mai rapid posibil.

Fig. 1

16

REZULTATE

Tabelul 1

Mișcare Deplasare ac indicator

(la stânga/dreapta; mult/pu țin)

1.polul nord în bobină

2.polul nord afară din bobină

3.polul sud în bobină

4.polul sud afară din bobină

5.mișcare rapidă a magnetului

6.bobina introdusă pe magnet

7.bobina scoasă de pe magnet

8.magnetul nemișcat bobină

9.magnetul învârtit în bobină în jurul axei sale longitudinale

EVALUARE 1. Tensiunea indicată de galvanometru în acest experiment se numește tensiune indusă.

Procesul prin care e generată se numește inducție electromagnetică.

a) De cine depinde direcția tensiunii induse (se referă la rezultatele de la pașii 1-4)?

______________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

b) De cine depinde mărimea tensiunii induse (se referă la rezultatele de la pasul 5)?

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2. Ce concluzie puteți trage prin compararea pașilor 1-4 cu 6 și 7?

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3. În timpul mișcării relative a magnetului și a bobinei unul față de celălalt, câmpul magnetic în jurul bobinei se modifică. În pașii 8 și 9 câmpul nu pare să se schimbe. Care este condiția să se inducă tensiune?

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

17

GENERAREA TENSIUNII INDUSE CU MAGNETUL PERMANENT – FIȘĂ PROFESOR

REZULTATE

Tabelul 1

Mișcare Deplasare ac indicator

(la stânga/dreapta; mult/pu țin)

1.polul nord în bobină la dreapta

2.polul nord afară din bobină la stânga

3.polul sud în bobină la stânga

4.polul sud afară din bobină la dreapta

5.mișcare rapidă a magnetului mult

6.bobina introdusă pe magnet la stânga

7.bobina scoasă de pe magnet la dreapta

8.magnetul nemișcat bobină nu se deplasează

9.magnetul învârtit în bobină în

jurul axei sale longitudinale nu se deplasează

Obs. Mențiunile referitoare la direcția de deplasare a indicatorului sunt doar ca exemple. Deplasarea la

stânga sau dreapta depinde de modul de interconectarea a celor două bobine.

EVALUARE

1. Tensiunea indicată de galvanometru în acest experiment se numește tensiune indusă.

Procesul prin care e generată se numește inducție electromagnetică.

a. De cine depinde direcția tensiunii induse (se referă la rezultatele de la pașii 1-4)?

Direcția tensiunii induse depinde de faptul că mișcarea magnetului este în sau din bobină și de

polul cu care este orientat spre bobină.

b. De cine depinde mărimea tensiunii induse (se referă la rezultatele de la pasul 5)?

Mărimea tensiunii induse depinde de viteza mișcării. Viteză mare- tensiune indusă mare.

2. Ce concluzie puteți trage prin compararea pașilor 1-4 cu 6 și 7?

Pentru a genera tensiune indusă nu are importanță dacă introducem magnetul în bobină sau

bobina pe magnet.

3. În timpul mișcării relative a magnetului și a bobinei unul față de celălalt, câmpul magnetic în

jurul bobinei se modifică. În pașii 8 și 9 câmpul nu pare să se schimbe. Care este condiția

să se inducă tensiune?

Se poate obține tensiune indusă numai dacă câmpul magnetic ce conține bobina variază. Doar un

camp magnetic variabil poate genera tensiune indusă.

18

Experiment 2

PRINCIPIUL GENERATORULUI DE CURENT ALTERNATIV MONOF AZAT

METODA: utilizarea softului educational/ simulare •

Scop : Utilizarea soft-ului educațional pentru simularea funcționării generatorului de c.a

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/versuche/generator-

simulation

https://phet.colorado.edu/en/simulation/generator

AEL

În câmpul magnetic uniform, produs într-un magnet se roteşte uniform un cadru cu spire, ale cărui capete sunt conectate la două inele metalice care alunecă în timpul rotaţiei sub două lame metalice elastice.

Circuitul dintre cele două lame elastice se închide printr-un miliampermetru. Se constată devierea acului miliampermetrului de o parte şi de alta a punctului zero.

Concluzie: În acest experiment, inducţia magnetică este constantă în timpul rotaţiei spirei, dar variază unghiul dintre suprafaţa spirei şi inducţia magnetică, deci variază fluxul magnetic prin suprafaţa spirei.

Dacă repetăm experimentele şi intercalăm un voltmetru (în urma întreruperii circuitului) între capetele întrerupte, se constată existenţa unei tensiuni, atât timp cât variază fluxul magnetic.

TEST

Cum trebuie să se polarizeze sursa de tensiune astfel încât să rezulte polii magnetici evidențiați. Justificați răspunsul lor. _______________________________________________________

_______________________________________________________

______________________________________________________

Care este polaritatea terminalelor A și B atunci când spira este în poziția prezentată în timpul rotirii? ______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Completați desenul! Schița inferioară indică poziția spirei la momente diferite. Desenați profilul de tensiune corespunzător în diagrama U -t.

19

FIȘĂ PROFESOR Determinarea polarității sursei de tensiune se face utilizand: Pentru ca câmpul magnetic din centrul bobinei să aibă direcția indicată, curentul trebuie să aibă direcția schițată. Polul pozitiv al sursei este la stânga. Partea din stânga a buclei se mișcă în jos. Ori de câte ori componenta de viteză este perpendiculară pe câmpul magnetic, forța Lorentz este maximă. În acest moment, există un maxim de tensiune. În cazul în care planul bobinei este perpendicular pe câmpul magnetic, componenta de viteză perpendiculară pe câmpul magnetic este zero și astfel tensiunea este zero.

20

Experiment 3

FIȘĂ DE LUCRU ELEVI

GENERAREA CURENTULUI ALTERNATIV

Scopul lucr ării

Producerea curentului alternativ prin câmp magnetic variabil în timp. Materiale necesare

• Bobină 400 spire – 2 buc • Boină 1600 spire • Miez magnetic U, I • Magnet permanent bară • Bec 4V/0,04 A • Multimetru • Conductoare de legătură

Mod de lucru

Realizați circuitul din figura 1; poziționați magnetul între cele 2 bobine cam la aproximativ 1 cm distanțăo

Se Seletați domeniul 100mV/50µA. Rotiți magnetul cu viteze diferite și observați multimetrul. Notați observațiile la (1).

Introduceți miezul I în bobină (fig. 2) și rotiți din nou magnetul și observați multimetrul. Notați observațiile la (2). .

Rotiți magnetul încet și observați cât de des se deplasează acul indicator al multimetrului la stânga și la dreapta. Notați observațiile la (3). Rotiți magnetul rapid și observați cât de des se deplasează acul indictaor al multimetrului la stânga și la dreapta. Notați observațiile la (4).

Înlocuiți cele două bobine de 400 spire cu bobina de 1600 spire.și conectați-o la multimetru (fig. 3). Introduceți miezul magnetic I în bobină. Rotiți magnetul în apropiere și comparați deviația acului indicator cu sutuația de la punctual 2. Notați observațiile la (5).

Plasați bobina de 1600 spire pe miezul magnetic U. Conectați becul la bobină. Rotiți magnetul ca în fig. 4 (distanță 5 mm între magnet și miezul magnetic). Rotiți magnetul foarte repede, observați becul și notați rezultatele la (6).

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

21

REZULTATE

(1)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(2)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(3)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(4)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(5)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(6)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EVALUARE

1. Ce concluzie se poate trage din observația că acul indicator al multimetrului deviază de o parte și de alta a punctului zero?

______________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

2. Explicați observația notată la punctual (2) de la rezultate.

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3. Explicați observația notată la punctual (2) de la rezultate și precizați de ce un instrument de măsură proiectat să măaoare current continuu (tensiune continuă) nu poate fi utilizat în current alternativ.

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

22

GENERAREA CURENTULUI ALTERNATIV – FI ȘĂ PROFESOR

REZULTATE

(1) Când magnetul se rotește, acul indicator al aparatului de măsură oscilează în jurul poziției de repaus (înainte și înapoi) în ritm cu viteza de rotație.

(2) Devierea acului indicator este mai mare decât în cazul anterior.

(3) Acul indicator deviază o data spre stânga și o data spre dreapta în timpul unei rotații complete a magnetului.

(4) Când magnetul se rotește mai repede devierile acului indicator sunt mai mici.

(5) Devierea acului indicator este mai mare decît în cazul menționat la punctual (2).

(6) Când magnetul se rotește foarte repede, becul luminează mai intens.

EVALUARE

1. Ce concluzie se poate trage din observația că acul indicator al multimetrului deviază de o parte și de alta a punctului zero?

Se induce o tensiune alternativă.


Miezul magnetic I introdus în bobină crează un camp magnetic mult mai puternic iar tensiunea indusă crește corespunzător.

3. Explicați observația notată la punctual (2) de la rezultate și precizați de ce un instrument de măsură proiectat să măsoare current continuu (tensiune continuă) nu poate fi utilizat în current alternativ.

Acul indicator nu poate urmări mult timp schimbările rapide de direcție ale curentului electric din cauza inerției. În cazul curentului alternativ, direcția acestuia se schimbă cu o frecvență foarte mare astfel ca acul indicator al aparatului de curent continuu rămâne în punctul zero.

4. Explicați observația notată la punctual (5) de la rezultate. Tensiunea indusă este mai mare când bobina are mai multe spire.

23


Profesor Titarela DAMINESCU

TEMA: DEPENDENȚA DE ILUMINARE A CELULEI SOLARE

DETERMINAREA PUNCTULUI MAXIM DE PUTERE (MPP)

DISCIPLINA: Exploatarea surselor de energie fotovoltaice (cdl)

CLASA : a X a/ electric

1. Obiective : - Cunoasterea de către elevi a modului de utilizare a panourilor fotovoltaice în cadrul

sistemelor de conversie a energiei solare în energie electrică - Realizare de experimente pentru analizarea modului de obținere a radiației maxime; - Monitorizarea valorilor diferiților parametri; - Activități de determinare a eficienței energetice

2. Echipamente utilizate : - Celule fotovoltaice - Multimetru, conductoare - Luxmetru - Reflector cu halogen sau bec - Rezistențe (potențiometru)

3. Metoda folosită pentru lucrarea de laborator : - Se anunță sarcina de lucru : dependența de iluminare a celulei fotovoltaice - Metoda folosită : Think-pair-share : elevii au acces la informatii prin fișe de lucru

oferite, documentație tehnică privind caracteristicile unei celule fotovoltaice, internet - Elevii se informează individual ( 5 min ) - Se formeaza perechi și se discută pe marginea temei si a rezolvării corecte (10

min) - Perechile formate prezintă în fața clasei soluția găsită pentru obținerea tensiunii

cerute

4. Se desfășoara lucrările de laborator: • Influența iluminării asupra celulelor fotovoltaice

(variația distanței) • Caracteristica curent-tensiune a unei celule solare

24

FIȘĂ DE DOCUMENTARE

Tipuri de fotoelectricitate

Fotoelectricitate înseamnă transformarea energiei luminoase în energie electrică, transformare care se produce în trei moduri diferite (deși, destul de asemănătoare). Ele sunt cunoscute ca efectele fotoconductive, fotoelectrice și fotovoltaice.

Lumina mărește fluxul de electroni și reduce rezistența.

Lumina face ca electronii să se deplaseze între straturi, producând o tensiune și un curent într-un circuit extern.

Lumina lovește electronii și îi deplasează de la un catod la un anod, producând curent electric printr-un circuit extern.

Fotorezistorul (LDR) Celula solar ă LED photovoltaic (PV): "photo" – lumină (greacă), voltaic de la numele fizicianului Alessandro Volta lumina produce tensiune - efectul fotoelectric O celulă solară este alcatuită din două sau mai multe straturi de material semiconductor, cel mai întâlnit fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprinsă între 0,001 și 0,2 mm și sunt dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma joncțiuni „p” și „n”. Această structură e similară cu a unei diode. Când stratul de siliciu este expus la lumină se va produce o „agitație” a electronilor din material și va fi generat un curent electric.

Atunci când plasăm un strat de siliciu de tip n pe un strat de siliciu de tip p, se creează o barieră la intersecția celor două materiale (granița foarte importantă unde se întâlnesc cele două tipuri de siliciu). Nici un electron nu poate traversa bariera astfel încât, chiar dacă conectăm acest sandwich de siliciu la o lanternă, nu va circula curentul: becul nu se va aprinde. Dar dacă ajunge lumina pe sandwich, se întâmplă ceva remarcabil:

1. Când lumina soarelui ajunge pe celulă, fotonii (particulele de lumină) bombardează suprafața superioară. 2. Energia fotonilor (sfere galbene) este transportată în jos prin celulă. 3. Fotonii cedează energia electronilor (sfere verzi) din stratul inferior, de tip p. 4. Electronii folosesc această energie pentru a trece peste barieră în stratul superior de tip n și a ieși în circuitul exterior.

25

5. Mișcarea electronilor (curentul electric) prin circuit fac ca lampa să lumineze. Cu cat mai multa lumina straluceste, cu atat mai multi electroni ajung în circuitul exterior si curentul electric este mai mare.

Tip Iluminarea [lux] Energie/m 2

Soare neacoperit pe timp de vară cca 100 000 1000 W/m2 Ușor înnorat cca. 20 000 600 W/m2 Puternic înnorat cca. 5 000 300 W/m2

În concluzie, când fotonii avand o cantitate suficienta de energie ciocnesc o celula solara, acestia elibereaza electroni in structura cristalina si îi forțează printr-un circuit extern (baterie sau sarcina de curent continuu). Electronii revin la polul opus al celulei solare si intregul proces se repeta.

Structura celulelor solare se realizează în aşa mod încât să absoarbă cât mai multă lumină şi să apară cât mai multe sarcini în joncţiune. Pentru aceasta, electrodul de suprafaţă trebuie să fie transparent, contactele la acest strat să fie pe cât posibil de subţiri, pe suprafaţă se va aplica un strat antireflectorizant pentru a micşora gradul de reflexie a luminii incidente.

• Tensiunea de iesire a unei singure celule solare cristaline este în jur de 0,5V la un curent direct proportional cu suprafata celulei (aproximativ 7A la o suprafata de aproximativ 39 cm2). Panourile solare pot fi conectate in serie sau in paralel, obținându-se astfel matrici solare pentru încarcarea bateriilor de 12V, 24V sau 48V.

• Energia astfel obtinuta (12...48 V curent continuu) este înmagazinata în acumulatori de mare capacitate, acumulatori ce rezista la un numar mare de cicluri incarcare - descărcare si care pot stoca energie pentru a acoperi - spre exemplu - 2-3 zile innorate sau ploioase. De aici se pot alimenta oricare consumatori electrici ce functioneaza la aceste tensiuni in curent continuu (radio, CD player, tv sport, becuri economice, multe altele).

• Separat de acest circuit avem un altul care - prin intermediul unui invertor de tensiune sinusoidal va transforma curentul continuu 12 / 24 / 48 V in curent alternativ 220 V / 50Hz , tensiunea la care functioneaza cele mai multe dintre echipamentele electronice, casnice si electrocasnice prezente intr-o locuinta.

26

Care este orientarea optima a unui panou solar? Puterea generată de panourile solare nu depinde doar de nivelul de iluminare ci și de unghiul de iradiere a soarelui. Panourile solare operează cel mai eficient când razele soarelui cad perpendicular pe panou, caz în care pierderile prin reflectarea razelor de soare sunt cele mai mici și densitatea radiației este mai mare. Cantitatea de energie radiantă transmisă de soare variază în spaţiu şi timp (odată cu schimbarea anotimpurilor). Cantitatea de energie captată la orice locaţie dată depinde de unghiul de elevaţie (α) şi de unghiul de azimut (Φ) din acel loc şi din acel moment, vezi Figura 1. Unghiul de elevaţie este cel mai ridicat în timpul solstiţiului de vară şi cel mai scăzut în timpul solstiţiului de iarnă. Aceasta înseamnă că un panou ar trebui repoziționat constant dar acest lucru e foarte costisitor. Pentru a evita o repoziționare costisitoare, se orientează modulele fotovoltaice cât se poate de exact înspre sudul geografic (azimut 00) cu unghiul de înclinație de aproximativ 300.

Azimutul optim e în mod evident spre sudul geografic, din motive de simetrie Asta înseamnă că la echinocții, de exemplu, panoul vede soarele pe toată durata zilei, sub un unghi mai bun sau mai rău, dar niciodată soarele nu bate în spatele panoului.

În România, cele mai bune locații din punct de vedere al iradierii solare sunt în zona de sud-est.

Vârfurile din regiunea Dobrogea cu o iradiere globală de 1650 kWh / m2.

Zona Bucureștiului (mai mult de 1500 kWh / m2) este, de asemenea, una dintre cele mai promițătoare, datorită infrastructurii de energie electrică mai bine dezvoltată.

27

Pentru România, Timișoara se calculează automat poziția otimă accesând link:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#

Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generation

Location: 45°37'8" North, 21°13'32" East, Elevation: 82 m a.s.l.,

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh) Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh) Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2) Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

PVGIS © European Communities, 2001-2012 Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged

28

EXPERIMENT 1 - Dependen ța de iluminare a celulei solare

INFLUENȚA ILUMINĂRII ASUPRA CELULELOR FOTOVOLTAICE ( VARIA ȚIA DISTANȚEI)

Scopul lucrarii

Studiul influenței iluminării asupra tensiunii de mers în gol U0 si a curentului de scurtcircuit Isc al unei celule solare

Mersul lucr ării

Se poziționează celula solară în punctul 1 astfel încât să fie luminată central de bec. Rotiți celula solară astfel încât să se schimbe unghiul de iluminare. Observați curentul de scurtcircuit și descrieți la (1).

Se poziționează celula solară pe rând în punctele 1-7 și se măsoară curentul de scurtcircuit. Rezultatele se trec în Tabelul 1.

Pentru a măsura tensiunea de mers în gol realizați schema din figura 4.

Se poziționează celula solară pe rând în punctele 1-7 și se măsoară U0. Rezultatele se trec în Tabelul 1.

Se măsoară distanțele d dintre celule solară și bec.

29

REZULTATE

(1)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Tabelul 1

Nr. crt Isc [mA] U0 [V] d [mm] R[Ω] 1 2 3 4 5 6 7

Isc [mA] I(d)

30

EVALUARE

1. Cum variază Isc și U0 cu distanța? ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

2. Explicați relația dintre unghiul de iluminare și curentul de scurtcircuit Isc . ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Concluzii

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

31

FIȘĂ PROFESOR - RASPUNSURI

REZULTATE

(1) Isc e maxim dacă celula solară este iluminată perpendicular. Nr. crt Isc [mA] U0 [V] d [mm] R[Ω] 1 26 0,52 40 20 2 11 0,49 68 44,5 3 6 0,46 95 76,6 4 4 0,44 123 110 5 2,6 0,42 150 161 6 2 0,41 178 205 7 1,6 0,40 205 250

32

EVALUARE

1. Cum variază Isc și U0 cu distanța? Când iluminarea variază curentul de scurtcircuit se schimbă rapid (aprox 200%) dar o lege patratică a distanței nu poate fi dovedită atâta timp cât celula solară nu este iluminată uniform la distanțe mici.

U0 variază foarte puțin (aprox 20%).

2. Explicați relația dintre unghiul de iluminare și curentul de scurtcircuit Isc . Când unghiul de incidență este schimbat, aria efectivă a celulei solare se micșorează iar celula captează puțină lumină. Isc scade cu creșterea unghiului de incidență.

Tensiunea de mers în gol este în mare parte independență de unghiul de incidență

Concluzii

Curentul variază proporțional cu nivelul de iluminare. Tensiunea crește la valoarea maximă încă de la un nivel de iluminare redus. Cu cât nivelul de iluminare este mai mare cu atât mai mică devine rezistența internă a celulei solare. Până la o deviere de 150 de la unghiul optim de incidență nu există efecte adverse.

33

EXPERIMENT 2 - CARACTERISTICA CURENT-TENSIUNE A UNE I CELULE SOLARE

DETERMINAREA PUNCTULUI MAXIM DE PUTERE (MPP)

Fișă de documentare

Celula solară produce tensiune continuă pe care invertorul o transformă în tensiune altenativă.

Punctul de putere maximă este punctul pe curba caracteristică, la care celula solară livrează prin invertor puterea maximă în rețea.

Cum s-a arătat la experimentul 1, rezistența internă a celulei solare variază în funcție de nivelul de radiație solară.

Pentru ca invertorul să livreze puterea maximă în rețea, e necesar ca rezistența internă a instalației fotovoltaice și rezistența internă a invertorului să fie tot timpul egale (procedeu denumit adaptarea rezistenței). Invertorul trebuie să opereze în punctul de putere maximă (MPP). Controlarea MPP este integrată în invertor și asigurată automat.

În experimentul de față, puteți afla valoarea MPP a unei celule solare prin măsurarea tensiunii și curentului la două nivele diferite de iluminare.

Schimbarea rezistenței interne a invertorului se simulează prin diversele rezistențe introduse direct sau cu ajutorul unui potențiometru.

Desfășurarea experimentului

- Iluminați celula solară amplasată în punctul 1 (d=40mm) de la becul de 6V/0,5A și controlați iluminarea cu luxmetrul

- Conectați pe rînd rezistențele R1 – R7, sau variați potențiometrul de 250 Ω astfel:

• Poziția stânga minim • Rotiți potențiometrul încet spre dreapta și măsurați 2

perechi U, I pâna la valoarea 0,4 V, apoi creșteți tensiunea cu câte 0,02V până la capătul din dreapta.

- Măsurați de fiecare dată tensiunea și curentul (domeniul de măsurare curent 30mA/DC). Se notează rezultatele în Tabelul 1.

- Se repetă măsurătorile pentru poziționarea în punctul 2 a celulei solare (d=68 mm). Se notează rezultatele în Tabelul 2.

- Calculați puterea rezultată din valorile U și I măsurate - Marcați coloana cu puterea maximă - Ridicați graficul I = f(U) pentru cele 2 cazuri studiate.

34

REZULTATE

Tabelul 1 1. d=40 mm

Rezistențe [Ω]

R1 0 Ω

R2 21 Ω

R3 32 Ω

R4 40 Ω

R5 55 Ω

R6 88 Ω

R7 250 Ω

U[V] I[mA] Calculați P [mW]

Tabelul 2

2. d=68 mm Rezistențe [Ω]

R1 0 Ω

R2 42 Ω

R3 55 Ω

R4 72 Ω

R5 100 Ω

R6 146 Ω

R7 250 Ω

U[V] I[mA] Calculați P [mW]

35

EVALUARE

(1) Cum se modifică puterea maximă cu sarcina? O iluminare mare produce o putere maximă mai mare. Puterea maximă crește cu iluminarea.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

(2) Cum se modifică I și U cu creșterea rezistenței? ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

(3) Priviți caracteristica tensiune-curent și observați în ce punct și pe ce curbă obținem puterea maximă

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

(4) Ce concluzii rezultă în urma acestui experiment? ___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

36

FIȘĂ PROFESOR - RĂSPUNS

Tabelul 1 d=40 mm

Rezistențe [Ω]

R1 0 Ω

R2 21 Ω

R3 32 Ω

R4 40 Ω

R5 55 Ω

R6 88 Ω

R7 250 Ω

U[V] 0,14 0,25 0,37 0,41 0,44 0,46 0,48 I[mA] 12 11,9 11,5 10,2 8,0 5,2 0 Calculați P [mW]

1,68 2,98 4,26 4,18 3,52 2,39 0

Tabelul 2 d = 68 mm

Rezistențe [Ω]

R1 0 Ω

R2 42 Ω

R3 55 Ω

R4 72 Ω

R5 100 Ω

R6 146 Ω

R7 250 Ω

U[V] 0,1 0,3 0,36 0,4 0,42 0,44 0,46 I[mA] 7 7 6,5 5,5 4,2 3,0 0 Calculați P [mW]

0,7 2,10 2,34 2,20 1,76 1,32 0

37

EVALUARE

(1) O iluminare mare produce o putere maximă mai mare. Puterea maximă crește cu iluminarea.

(2) Când rezistența e mare, curentul rămâne la început constant, în timp ce tensiunea crește. Pentru o tensiune de cca 0,4 V tensiunea crește foarte lent, în timp ce curentul scade la I = 0A

(3) Puterea maximă se află pe cotul caracteristicii pentru fiecare curbă adică în punctul în care curentul aproximativ constant scade brusc și tensiunea nu mai crește dar rămâne aproape constantă.

(4) Pentru fiecare nivel de iluminare există o anumită rezistență la care se va furniza puterea maximă.

Din acest motiv invertorul trebuie să își adapteze tot timpul rezistența internă la rezistența internă a instalațiilor fotovoltaice (Tracker MPP).

38


Profesor Mariana FARCA Ș Tema : RELEE DE TIMP Clasa : a X a, a XI a Disciplina: Aparate electrice/ Echipamente electric e/ Mașini,aparate și elemente de automatizare Desfășurarea lec ției : Experiment de laborator cu lucru pe grupe de câte trei elevi. Planul lec ției :

- Recapitularea noțiunilor necesare desfășurării experimentului: butoane de comandă, contactor

- Studiul releelor de timp ( clasificare, funcționare, reglare ); - Discutarea sarcinilor de lucru - Realizarea practică - Punerea în funcțiune - Analiza modului de funcționare - Test de evaluare

Scopul lec ției : - Utilizarea corectă a vocabularului de specialitate - Comunicarea rezultatelor activității desfășurate - Decodificarea semnelor convenționale - Asumarea în cadrul echipei a responsabilităților pentru sarcina de lucru primită - Cooperarea cu colegii - Respectarea normelor de securitate la locul de muncă

Abilit ăți : - Asocierea fiecărui tip de aparat electric cu rolul funcțional și domeniul de utilizare - Alegerea materialelor, SDV-urilor și aparatelor necesare conform schemei primite - Executarea conexiunilor electrice la bornele aparatelor folosite - Verificarea funcționării aparatelor electrice de j.t. după finalizarea oprațiilor de montare

Mijloaca folosite :

- Tabla - Videoproiector - Fise de lucru pentru elevi - Echipamente, module de laborator pentru acționări:contactoare, aparate de protecție,

butoane de comandă, cabluri de legătură, relee,lămpi semnalizare, surse de alimentare cu energie electrica curent continuu, 24V

Metode folosite : experimentul aplicativ. Experimentul aplicativ se utilizeaza in scopul aprofundarii cunostintelor; el stimuleaza participarea activa a elevilor pentru formarea deprinderilor practice, dezvolta creativitatea si dorinta de a lucra independent sau in grup.

stimuleaza invatarea activa imbinand lectura cu actiunea orientata si concreta; poate crea studiul interdisciplinar al unor teme; dezvolta capacitatea de transfer si creativitatea; formeaza si dezvolta rabdarea, spiritul de cooperare; poate fi utilizat in invatarea diferentiata pentru toate stilurile de invatare.

Etapele lec ției : a. Profesorul - organizează grupele de elevi. - Prezintă releele de timp ( clasificare, rol, funcționare, reglare ) - Prezintă aparatele, instrumentele, ustensilele necesare experimentului propus - Prezintă fișa de activitate b. Elevul – analizează funcționarea releelor de timp - Analizează fișa primită - Efectuează experimentul - Colectează datele și completează fișa - Discută rezultatul experimentului ( ințelege funcționarea releelor de timp ).

39

FIȘA DE DOCUMENTARE Releele de timp nu au rol de protecție propiu-zis, dar sunt folosite în schemele electrice de protecție, acționare și automatizări alături de aparatele electrice de comutație și protecție. Aceste relee determină un semnal în circuitul de ieșire după un anumit interval de timp din momentul aplicării sau întreruperii tensiunii din circuitul lor de intrare. Există relee de timp cu temporizare la acționare, care determină un semnal în circuitul de ieșire după un anumit interval de timp (reglabil) din momentul aplicării semnalului de intrare ți relee de timp cu temporizare la revenire, care determină un semnal în circuitul de ieșire după un anumit interval de timp din momentul întreruperii semnalului de intrare.

K1T este un releu de timp cu temporizare la acționare având un contact normal deschis (12-14) ce se închide după un anumit timp din momentul aplicării semnalului de intrare la bornele (0-1); K2T este un releu de timp cu temporizare la acționare având un contact normal închis (11-13) care se deschide dupa un anumit timp din momentul aplicării semnalului de intrare la bornele (0-1); K3T este un releu de timp cu temporizare la revenire având un contact normal deschis (12-14) care se deschide după un anumit timp din momentul dispariției semnalului de intrare (0-1) K4T este un releu de timp cu temporizare la revenire având un contact normal închis (11-13) care se închide dupăun anumit interval de timp din momentul dispariției semnalului de intrare.

40

FIȘA DE LUCRU LUCRARE DE LABORATOR STUDIUL RELEELOR DE TIMP Releu de timp cu temporizare la anclan șare – este un echipament care întârzie sau limitează transmiterea semnalului.

1. Simbol :

2. Experiment funcționare : a. Completați schema astfel încât lampa P2 sa fie aprinsă prin apăsarea butonului S4 și a

releului de timp. Apăsarea butonului alimentează releul de timp și lampa indicatoare se aprinde cu întârziere.

b. Setați releul de timp la 3 secunde. Realizați montajul și observați funcționarea releului de timp cu temporizare la anclanșare

c. Completați diagrama funcțională d. Modificați diagrama circuitului ca în figura de mai jos e. Notați contactele folosite f. Apăsați butonul S4 g. Observați funcționarea releului și a lămpii indicatoare h. Completați diagrama de funcționare i. Descrieți funcționarea circuitului schimbat

41

Releu de timp cu temporizare la declan șare – este un echipament care întârzie sau limitează transmiterea semnalului.

1. Simbol

2. Experiment de funcționare :

a. Completați schema astfel încât lampa indicatoare P2 să fie aprinsă prin apăsarea butonului S4 și a releeului de timp cu temporizare la declanșare K6. Releul de timp este activat prin apăsarea butonului. Dacă butonul este eliberat, lampa nu se stinge decât după intervalul de timp la care este setat releul.

b.

c. Setați releul de timp la 3 secunde. Realizați montajul și observați funcționarea releului de timp cu temporizare la declanșare.

d. Completați diagrama funcțională. e. Modificați diagrama circuitului ca în figura de mai jos f. Notați contactele folosite g. Apăsați butonul S4 h. Observați funcționarea releului și a lămpii indicatoare i. Completați diagrama de funcționare j. Descrieți funcționarea circuitului schimbat

42

FIȘA DE EVALUARE CIRCUIT CU SEMNALIZARE INTERMITENTĂ Funcționarea circuitului de semnalizare cu intermitență începe atunci când se apasă butonul S2. Contactorul K1 se automenține și asigură alimentarea celor două relee de timp. Contactorul K4 asigură alimentarea lămpii indicatoare P3 care va lumina intermitent în ritmul setat de releul de timp. Butonul S6 este buton de urgență, întrerupe alimentarea întregului circuit.

1. Completați schema de mai jos, notând corespunzător contactele; 2. Realizați practic circuitul pe machetă; Verificați funcționarea circuitului realizat; 3. Care din cele două relee de timp controlează timpul de aprindere al lămpii indicatoare ?

43

BAREM DE CORECTARE Se acordă 10 puncte din oficiu.

1. – 40p

Se acordă câte 5p pentru fiecare circuit (1...6) reprezentat corect a schemei..... ..total 30p Se acordă câte 1p pentru notare corectă borne bobină contactor.....................................2p Se acordă câte 1p pentru notare corectă borne bobină releu............................................2p Se acordă câte 1p pentru notare corectă borne contact K1..............................................1p Se acordă câte 1p pentru notare corectă borne contact K4..............................................1p Se acordă câte 1p pentru notare corectă specificații NCC/NOC......................................4p

2. - 30p Se acordă câte 5p pentru fiecare circuit (1...6) realizat corect a schemei..... total 30p

3. – 10p Se acordă 10 p pentru funcționare corectă în urma realizării practice ( calitatea contactelor )

4. – 10p Durată de timp pentru care lampa de semnalizare luminează depinde de timpul la care a fost setat releul K5. Se acordă 10 p pentru răspuns corect.

44


Profesor Mariana FARCA Ș Tema : MĂSURAREA REZISTENȚELOR ELECTRICE Clasa : a XI a Desfășurarea activit ății : Experiment de laborator cu lucrul pe grupe de câte doi elevi Planul lec ției :

- Recapitularea noțiunilor necesare desfășurării experimentului: definirea rezistenței, moduri de conectare a rezistențelor ( serie / paralel );legea lui Ohm

- Analiza ohmetrului analogic ( serie ) și a celui digital; - Discutarea sarcinilor de lucru; - Realizarea practică - Verificarea noțiunilor teoretice prin realizarea de montaje mixte și efectuare de măsurători; - Test evaluare

Scopul lec ției : - Utilizarea corectă a vocabularului de specialitate - Realizarea montajelor de măsurare a rezistențelor - Efectuarea reglajelor pregătitoare ale aparatelor de măsură - Citirea aparatelor de măsură - Prelucrarea matematică și interpretarea rezultatelor obținute - Cooperarea cu membri echipei - Asumarea inițiativei - Respectarea normelor de securitate la locul de muncă

Metoda folosit ă : lucrare de laborator Prin desfăşurarea de lucrări practice de laborator, elevii îşi formează priceperi şi deprinderi de lucru necesare pentru viaţă şi pentru activitatea profesională, îşi dezvoltă abilităţile de cooperare şi de lucru în echipă Lucrările de laborator se execută prin parcurgerea următoarelor etape: 1. Instructajul privind normele de protecţia muncii specifice lucrării, realizat de către profesor, la începutul orei. Instalaţiile şi aparatele din laborator trebuie să aibă instrucţiuni de folosire cu măsurile de protecţia muncii necesare. Nu se permite realizarea de lucrări cu aparate sau instalaţii defecte ori care au defecte de izolaţie a cablurilor sau a altor elemente de alimentare cu energie electrică. 2. Planificarea individuală a muncii, prin prezentarea de către profesor a obiectivelor lecţiei şi distribuirea sarcinilor şi a responsabilităţilor, respectiv cunoaşterea de către elevi a scopului lucrării, a produsului sau a instalaţiei ce urmează a fi realizată şi a paşilor ce urmează a fi parcurşi. În acest sens, se recomandă ca elevii să primească o fişă de lucru cu toate informaţiile necesare realizării lucrării de laborator. 3. Efectuarea propriu-zisă a lucrării de laborator. Elevii îşi aleg materialele şi mijloacele potrivite scopului propus şi ţinând cont de recomandările din fişa de lucru primită, realizează lucrarea practică. Pentru obţinerea unor rezultate corespunzătoare, în timpul desfăşurării lucrării de laborator, elevii trebuie să ţină cont de următoarele reguli: - citirea aparatelor să se facă cu multă atenţie, pentru a se evita erorile de citire; - datelor obţinute să fie înregistrate corect; - variaţia anumitor parametri (curent, tensiune, rezistenţă etc.) să se facă încet şi cu atenţie asupra sensului de variaţie; - contactele legăturilor electrice în montaj să fie corect făcute şi bine strânse, pentru a nu se introduce erori la măsurări şi pentru a evita încălzirile locale; - evitarea zgomotelor şi trepidaţiilor. 4. Controlul şi autocontrolul execuţiei propriu-zise a lucrării de laborator, avându-se grijă să se corecteze eventualele greşeli.

45

FIȘA DE DOCUMENTARE

1. OHMETRUL ANALOGIC Ohmmetrul serie

Ohmmetrul serie se caracterizează prin faptul că toate elementele sale sunt conectate în

serie. • Schema unui astfel de aparat este reprezentată în figura 3.9, în care: E este o baterie de curent continuu (1,5...18) V, cu rezistența ri; R – rezistență fixă, pentru limitarea curentului; R1 – rezistență variabilă; mA – miliampermetru magnetoelectric, cu rezistența ra; A, B sunt bornele la care se montează rezistența de măsurat Rx. • Func ționarea . La montarea unei rezistențe Rx între bornele A B, intensitatea curentului

în circuitul ohmmetrului va fi:

x1ai RRRrrE

I++++

= (1)

Fig .1Ohmmetre serie

• Reglarea ohmmetrelor serie. O problemă deosebită pe care o prezintă ohmmetrele este determinată de alimentarea lor de la baterii chimice. Acestea cu timpul îmbătrânesc (își măresc rezistența internă) ceea ce duce la indicații eronate. Pentru a evita înrăutățirea preciziei măsurării, înaintea de utilizare este necesar să se regleze indicația corespunzătoare pentru Rx = 0, făcând scurtcircuit între bornele A, B. Dacă acul indicator nu indică 0 Ω, se va regla rezistența până când se obține indicația corectă (variația rezistenței ri).

Indicația corespunzătoare valorii Rx = (bornele A, B în gol) se reglează cu ajutorul corectorului de zero al aparatului magnetoelectric.

Fig. 2. Scara gradată a unui ohmmetru serie

46

2. Ohmetrul digital

Pentru rezistenţe care au valori mari de ordinul sutelor de kiloohmi, comutatorul de funcţii va fi poziţionat pe domeniile: 200 k; 2 M; respectiv 20 M.

Fig. 3. Conectarea rezisten ţei Fig. 4. Măsurarea rezisten ţei de valoare mare

Un exemplu de măsurare a aceleiaşi rezistenţe electrice, folosind domenii de măsură diferite

2 k 20 k 200 k

Fig. 5. Măsurare a rezisten ţei electrice utilizând domenii de m ăsur ă diferite

Metoda voltampermetric ă

Este o metodă indirectă : se măsoară tensiunea la bornele rezistenţei cu voltmetrul şi intensitatea curentului ce trece prin rezistenţă, cu ampermetrul. Valoarea rezistenţei de măsurat se obţine aplicând legea lui Ohm R = U/I. Deoarece se folosesc două aparate de măsurat, se pune problema poziţionării lor reciproce. Este posibil să se realizeze două variante care diferă între ele prin poziţia voltmetrului faţă de ampermetru şi sursa de alimentare. Cele două montaje sunt aval şi amonte.

47

La montajul aval voltmetrul se conectează în urma ampermetrului faţă de sursa de alimentare

Deoarece voltmetrul este conectat în paralel cu Rx , tensiunea la bornele lor va fi aceeaşi : U=Ux . Conform legii I a lui Kirchhoff, în nodul de reţea :

I = Iv + Ix .

Conform legii lui Ohm :

xx R

UI =

La montajul amonte voltmetrul se conectează înaintea ampermetrului faţă de sursa de alimentare Deoarece ampermetrul este conectat în serie cu Rx , curentul care le străbate este acelaşi :

I = Ix Ambele montaje introduc o eroare sistematică de metodă prin faptul că aparatele au rezistenţe proprii deci au un consum propriu de curent sau tensiune . Pentru ca erorile făcute în măsurări să fie cât mai mici, trebuie ca la ambele montaje să se facă o corecţie astfel : la montajul aval se va scădea consumul de curent al voltmetrului, iar la montajul amonte se va scădea căderea de tensiune pe ampermetru.

Corecţia la montajul aval :

v

vx

xx

R

UI

U

II

U

I

UR

−=

−==

Corecţia la montajul amonte : AAA

x

xx r

I

U

I

Ir

I

U

I

UU

I

UR −=−=−==

Concluzii : Pentru ca erorile făcute în măsurări să fie cât mai mici, trebuie ca la montajul aval Rv să fie cât mai mare (Rv – rezistenţa internă a voltmetrului este de ordinul kiloohmilor - sute de kiloohmi), iar la montajul amonte rA să fie cât mai mică (rA – rezistenţa internă a ampermetrului este de ordinul ohmilor - zeci de ohmi). Cu montajul aval se măsoară rezistenţe mici de ordinul ohmilor, iar cu montajul amonte se măsoară rezistenţe mari de ordinul kiloohmilor.

a

RV

Rx

U K

E

A I

V

Rh Ix

Ux IV

b

rA

Rx

U K

E

A I

V

Rh Ix

Ux

UA

Fig. 6 Măsurarea rezistenţelor prin metoda ampermetrului şi voltmetrului

a – varianta aval b – varianta amonte

48

FIȘĂ DE LUCRU LUCRARE LABORATOR

TEMA :Măsurarea rezisten ței electrice .

1. Pentru măsurarea unei rezistenţe se foloseşte metoda AMONTE. Aparatele de măsură indică următoarele valori : I = 2 A, U = 24 V, iar rezistenţele interne ale aparatelor sunt : rA =0,012 Ω, rV = 1000Ω. Se cere : a. Desenaţi schema de montaj...................................................................................10p b. Calculaţi rezistenţa necunoscută, eliminând eroarea introdusă de aparatul de

măsură....................................................................................................................10p c. Realizați montajul folosind aparatele de măsură și rezistorul existente în

laborator.................................................................................................................15p. d. Verificați prin măsurare directă și indirectă valoarea obținută prin calcul ( folosiți aparate

analogice pentru metoda indirecta și digitale pentru metoda directă ) ...... ............35p e. Concluzionați asupra metodelor folosite, referindu-va la modul de construcție a

ampermetrelor analogice, carecteristicile metodei voltampermetrice folosite, utilizarea metodei directe și a aparatelor digitale.....................................................................20p

BAREM DE NOTARE

Se acordă 10 puncte din oficiu.

a – 10 puncte Schema AMONTE:

Pentru schemă corect reprezentată se acordă 10p. Pentru răspuns greșit sau lipsa acestuia, 0p.

b -10 puncte

Ω

Pentru calcul corect se acordă 10p. Pentru calcul incorect, incomplet sau lipsă alcul, se acordă 0p. c – 15 puncte Realizare montaj

- Legare corectă voltmetru ..................................5p - Legare corectă ampermetru .............................5p - Ergonomie loc de muncă .................................5p

d – 35 puncte - Măsurarea indirectă – alegere domeniu potrivit voltmetru...................5p - - alegere domeniu potrivit ampermetru...............5p. - - calcul corect eroare .........................................10p - Măsurarea directă – alegere domeniu ................................................10p - - citire corectă..........................................................5p

e - 20 puncte Concluziile trebuie să puncteze

- modul de realizare a ampermetrelor cu rezistență internă mica - metoda voltampermetrică introduce erori cauzate de poziționarea aparatelor de

măsură ; se folosește în industrie - metoda directă se folosește când avem acces la bornele rezistorului - ohmetrele digitale sunt mai ușor de folosit și indicașia este mai precisă

Pentru fiecare concluzie corect formulată se acordă câte 5p. Pentru concluzii incorecte, lipsă concluzie , se acordă 0p.

49


Profesor Lumini ța FILIP

TEMA : APLICA ȚII CU PORȚI LOGICE Clasa: a XI-a Disciplina: Modulul IX-Circuite electronice Desfășurarea activit ății: activitate experimentală/de laborator Scopul temei dobândirea de catre elevi a următoarelor competențe specifice:

elevii vor putea lucra cu circuite integrate, familiarizându-se cu configurațiile, simbolurile, modul de conectare a porților logice,tabelele de adevăr, tensiunile uzuale și precauțiile specifice în manipularea acestora;

elevii vor putea verifica funcționarea circuitelor integrate logice în practică, prin completarea tabelelor de adevăr pentru toate tipurile de porți logice;

Portile logice au un rol important in realizarea cirucitelor complexe. Ele reprezinta practic, elementele de baza in constructia unor componente electronice moderne. circuitele NMOS, respectiv PMOS.

SI SAU NU

Functia logica SI

50

În acest caz, lampa se va aprinde doar daca cele doua contacte sunt acționate simultan. Curentul va putea trece de la L1 la L2 doar daca ambele contacte sunt închise .

Functia logica SAU

Dacă folosim notația binara standard pentru starea comutatoarelor și a lămpii (0 pentru ne-acționat, 1 pentru acționat), putem utiliza un tabel de adevar pentru reprezentarea logicii circuitului.

După cum se poate observa din diagrama, lampa se va aprinde (energiza) în cazul în care contactul A sau contactul B este acționat. Electronii nu au nevoie decât de o singură cale (de la L1 spre 1) pentru a ajunge spre lampa. Prin urmare, indiferent care contact se închide, A sau B, lampa se va aprinde. Functia logica NU

Funcția logica de inversare poate fi obținuta prin simpla utilizare a unui contact normal-închis, față de un contact normal-deschis precum cele folosite mai sus

51

Functia logica SI-NU

Daca luam funcția SAU prezentata mai sus și inversăm fiecare intrare vom obține funcția SI-NU. Intrările se inversează prin utilizarea contactelor normal-închise în loc de contacte normal-deschise.

Functia logica SAU-NU

52

Daca luam funcția SI implementată mai sus, și inversăm intrările, obținem funcția logica SAU-negat. Inversarea intrărilor se realizează și în acest caz prin utilizarea contactelor normal-închise în loc de contacte normal-deschise. Reprezentarea func ţiilor logice prin tabela de adev ăr tabela de adev ăr - stabileşte corespondenţa dintre valorile de adevăr ale variabilelor de intrare şi valoarea de adevăr a funcţiei în fiecare punct al domeniului de definiţie.

tabelul de adevăr al funcţiei NU (NOT)

tabelul de adevăr al funcţiei SAU (OR)

tabelul de adevăr al funcţiei ŞI (AND)

tabelul de adevăr al funcţiei SAU - NU (NOR)

tabelul de adevăr al funcţiei ŞI - NU (NAND)

A

0 1

1 0

A B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

A B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A B

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

A B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

53

Fisa de lucru -APLICA ȚII PRACTICE CU PORȚI LOGICE Poarta SI/SAU/Poart ă inversoare POARTA ȘI CU POARTĂ INVERSOARE (ȘI-NU/NAND) 1. Schema compozițională : 2. Completați următoarea schema 3. Completați tabelul de adevăr pentru această funcție și formulați concluziile 4. Aplicați frecvențele specificate la intrările A și B, respectiv 0,5Hz și 1HZ și completați diagrama de timp

Combinația dintre poarta ȘI și cea inversoare compune poarta ȘI-NU 5.Simbolul porții ȘI-NU este: 6.Funcția atribuită porții ȘI-NU este:

54

Poarta SAU cu poart ă inversoare Schema compozițională: 7..Adăugați schema la diagrama circuitului 8..Creați tabelul de adevăr 9. Desenați simbolul porții SAU-NU: 10. Specificați funcția atribuită porții SAU-NU: 11. Aplicați frecvențele specificate la intrările A și B pentru poarta SAU și urmăriți diagrama de timp

EXERCIȚII Exerci țiul 1 .

-Se dă urm ătoarea schem ă

12.Completați cu schema:

55

Conectați câte un buton la fiecare dintre intrări (A și B) și un LED H la ieșire 13-Realizați tabelul de adevăr: 14.-Formulați concluziile: 15.-Aplicați frecvențele specificate la intrările A și B și desenați diagramele de timp 16.Completați tabelul de adevăr:

A B A ^ B A ^ B (A ^ B)^ (A ^ B)

0 0

0 1

1 0

1 1

17.Întregul circuit poate fi comprimat într-un singur element. Determinați simbolul Exerci țiul 2 Se dă următoarea schemă 18.Completați legăturile în următoarea schemă

56

-Conectați câte un buton la fiecare dintre intrări (A și B)și un LED H la ieșire 19.Realizați tabelul de adevăr 20.Formulați concluziile 21.Aplicați frecvențele specificate la intrările A și B și desenați diagramele de timp 22.Completați tabelul de adevăr :

A B A ^ B A ^ B (A ^ B)v (A ^ B)

0 0

0 1

1 0

1 1

23.Întregul circuit poate fi comprimat într-un singur element,determinați simbolul și designul acestuia

Fișă răspunsuri 2. 3. 4.

A B Q1 Q 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0

57

5. 6.Funcția atribuită porții ȘI-NU este:Q=AB 7. 8. 9. simbolul porții SAU-NU 10.funcția atribuită porții SAU-NU:Q=AVB

A B Q1 Q 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

58

11. 12. 13.Tabelul de adevăr

A B Q

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

59

14.Rezultatul Q este H dacă una din intrări este H.Dacă ambele intrări sunt H sau ambele L, atunci ieșirea va fi L. 15.

16. 17.Întregul circuit poate fi comprimat într-un singur element echivalent fără a se modifica rezultatul A Q

B

A B A ^ B A ^ B (A ^ B)^ (A ^ B)

0 0 0 0 0

0 1 0 1 1

1 0 0 1 1

1 1 0 0 0

=1

60

18. 19. Tabelul de adevăr: 20.Ieșirea Q este 1dacă intrările au aceeași valoare, și 0 când intrările au valori diferite.Circuitul se comport ca o poartă SAU-EXCLUSIV 21.

A B Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

61

22.

A B A ^ B A ^ B (A ^ B)v (A ^ B)

0 0 0 1 1

0 1 0 0 0

1 0 0 0 0

1 1 1 0 1

23. A Q

B

=

62


Profesor Lumini ța FILIP TEMA: SIMULAREA CU AJUTORUL CALCULATORULUI A CIRCUI TELOR DE REDRESARE Clasa: a XI-a Disciplina:Modulul IX-Circuite electronice Desfășurarea activit ății: activitate experimentală/de laborator Scopul temei: Lucrarea are ca sop fixarea cunoștințelor despre aplicațiile practice ale diodelor-circuite redresoare:studiul funcționării lor, vizualizarea formelor de undă utilizând osciloscopul, dar și programul de simulare Electronic Workbensh, analiza acestor circuite.

Materiale și echipamente de laborator: echipamente multimedia(calculator,videoproiector, tablă smart)platforme de învățare și platforme de laborator, soft educațional specializat(programul de simulare Electronic Workbench),echipamente de măsură și control/surse de alimentare, componente electronice, aparate de măsură, osciloscop.

Noutatea temei abordate: realizarea practică și simularea funcționării circuitelor redresoare crește capacitatea elevilor de a înțelege fenomenele care stau la baza circuitelor redresoare Între competențe și conținuturi există o relașie biunivocă(competențele determină parcurgerea conținuturilor tematice, iar parcurgerea conținuturilor tematice asigură dobândirea de către elevi a competențelor dorite.Este motivul pentru care se recomandă ca pregătirea teoretică și laboratorul tehnologic să se desfășoare în cabinet de specialitate.

Transferabilitatea temei în propria activitate dida ctic ă:Tema poate fi utilizată, prin adaptarea ei la modulul M IX-Circuite electronice, clasa a XI-a Considera ții teoretice:

Circuite de redresare

Redresorul mono-alternan ţă

Schema electronic ă a redresorului mono-alternan ţă

Schema bloc a redresorului mono-alternan ţă

63

Transformatorul - reduce tensiunea de alimentare alternativă de la 220 V la o tensiune necesară funcţionării montajului. Redresorul - transform ă tensiunea de intrare de curent alternativ într-o tensiune pulsatorie de curent continuu. Filtrul - elimin ă fluctua ţiile tensiunii redresate, furnizând la ieşirea sa o tensiune de c.c. relativ constantă. Tensiunea de vârf (maxim ă) - Uv - reprezintă valoarea tensiunii alternative indicată de un osciloscop. Tensiunea de vârf din secundar - Uv(sec) - reprezintă valoarea tensiunii indicată de un osciloscop în secundarul transformatorului. Tensiunea de vârf la ie şire - Uv(out) - reprezintă valoarea tensiunii redresate indicată de un osciloscop. Tensiunea efectiv ă - Uef - reprezintă valoarea tensiunii alternative indicată de un voltmetru de c.a. Tensiunea medie redresat ă - Umed - reprezintă valoarea tensiunii redresate indicată de un voltmetru de c.c. Redresorul dubl ă-alternan ţă cu priz ă median ă

Schema electronic ă a redresorului dubl ă alternan ţă cu priz ă median ă

Schema bloc a redresorului dubl ă alternan ţă cu priz ă median ă Transformatorul cu priză mediană - are în secundar 2 înfăşurări identice are au câte un capăt conectat la priza mediană. Între priza mediană a secundarului şi fiecare dintre capetele acestuia se regăseşte câte o jumătate din tensiunea totală din secundar. Când în primar este semialternanţa pozitivă în secundar pe înfăşurarea conectată la dioda D1 este semialternanţă pozitivă iar pe înfăşurarea conectată la dioda D2 este semialternanţă negativă. În această situaţie dioda D1 conduce iar dioda D2 este blocată.

64

Când în primar este semialternanţa negativă în secundar pe înfăşurarea conectată la dioda D1 este semialternanţă negativă iar pe înfăşurarea conectată la dioda D2 este semialternanţă pozitivă. În această situaţie dioda D1 este blocată iar dioda D2 conduce. Redresorul dubl ă-alternan ţă în punte puntea redresoare Puntea redresoare are 2 porţi cu câte 2 terminale fiecare poartă. Terminalele opuse reprezintă o poartă. Poarta de intrare (notată cu ≈ şi ≈) este conectată la sursa de tensiune alternativă iar poarta de ieşire (notată cu + şi -) este conectată la montaj. Puntea redresoare poate fi monobloc sau poate fi construită utilizând 4 diode redresoare.

Pun ţi redresoare monobloc

Schema electronic ă a redresorului dubl ă alternan ţă în punte Redresorul dubă alternanţă în punte utilizează 4 diode dispuse ca în figura şi funcţionează astfel:

• pentru semialternanţa pozitivă a tensiunii de intrare diodele D1 şi D2 sunt polarizate direct, prin D1 trece (+) iar prin D2 trece (-). Diodele D3 şi D4 sunt polarizate invers;

• pentru semialternanţa negativă a tensiunii de intrare diodele D3 şi D4 sunt polarizate direct, prin D3 trece (-) iar prin D4 trece (+). Diodele D1 şi D2 sunt polarizate invers.

Forma tensiunii de ieşire este ca la redresorul dublă alternanţă cu priză mediană. La redresorul dublă alternanţă valoarea tensiunii de ieşire este dublă faţă de valoarea tensiunii de ieşire de la redresorul mono-alternanţă. Construirea unei pun ţi redresoare utilizând 4 diode.

• se desenează un romb şi se stabileşte poarta de intrare şi poarta de ieşire pe câte 2 vârfuri opuse ale rombului;

65

• pe fiecare latură a rombului se stabileşte ce semialternanţă trebuie să treacă şi sensul de parcurgere al laturii (de la intrare spre ieşire);

• pe fiecare latură se plasează o diodă astfel încât să permită trecerea semialternanţei

stabilite la punctul precedent. În figura sunt reprezentate de la stânga la dreapta etapele de realizare a unei punţi redresoare.

Etapele de realizare a pun ţii redresoare cu 4 diode

a. Identificarea por ţilor şi terminalelor unei pun ţi redresoare monobloc. O poartă este formată din 2 terminale opuse ale punţii. Dacă puntea are terminalele liniare, cele de pe margini reprezintă o poartă iar cele din interior altă poartă. Pe poarta de intrare ( ≈ ) multimetrul indică în ambele sensuri rezisten ţă foarte mare Pe poarte de ieşire (+ - ) multimetrul indică într-un sens rezisten ţă foarte mare iar în celălalt sens rezisten ţă mică. Pentru a identifica terminalul ( + ) şi terminalul ( - ) al porţii de ieşire , se conectează multimetrul la poarta de ieşire în sensul în care indică rezisten ţă mică. În această situaţie tasta (+) a multimetrului se află pe terminalul (-) al por ţii de ieşire iar tasta (-) a multimetrului se află pe terminalul (+) al por ţii de ie şire. OBSERVAŢIE: pentru m ăsur ătorile explicate mai sus s-a utilizat un multimetru digital. b. Marcarea pun ții redresoare monobloc.

3 PM 4 curentul maxim [A] tensiunea inversă maximă [sute de volți] Puntea marcată cu 3PM4 suportă un curent maxim de 3 A și o tensiune inversă de 400 V.

66

FISA DE LUCRU Simularea cu ajutorul calculatorului a circuitelor de redresare OBIECTIVE:

Realizarea cu ajutorul programului de simulare a circuitelor de redresare; Măsurarea unor mărimi electrice în diferite puncte a circuitelor de redresare; Vizualizarea cu ajutorul osciloscopului a formelor de undă în diferite puncte a circuitelor de

redresare .

RESURSE: calculator;Program de simulare scheme electronice

DESFĂȘURAREA LUCRĂRII

a. Redresorul mono-alternan ță.

1. Realizează cu simulatorul schema redresorului mono-alternanță din figura Schema redresorului mono-alternan ță realizat ă cu simulatorul La generatorul de semnal sinusoidal (XFG1) se setează:

• frecvența = 50 Hz; • amplitudinea = 20Vp

-Transformatorul Tr se setează la raportul 1:1. Nu este obligatoriu să se utilizeze transformator, generatorul poate fi conectat direct în circuit; -Se conectează în circuit osciloscopul, cu canalul A la intrarea în redresor și cu canalul B la ieșirea din redresor;

2. Simulați funcționarea cu K deschis și se notați în tabel valorile Uef și Umed indicate de voltmetrele din circuit și Uv indicată de osciloscop .Osciloscopul este reglat la 10 V/div și 10 ms/div; 3.-Desenati oscilograma ce apare pe osciloscop!

4. Simulați funcționarea cu K inchis și se notați în tabel valorile Uef și Umed indicate de voltmetrele din circuit și Uv indicată de osciloscop .Osciloscopul este reglat la 10 V/div și 10 ms/div;

67

5. Desenați oscilograma pe osciloscop! 6.Calculați Uef și Umed cu ajutorul formulelor prezentate la redresorul mono-alternanță

K deschis K închis

Uv Uef Umed Uv Uef Umed

7.Ce observați în cele două cazuri? b.Redresorul dubl ă-alternan ță cu priz ă median ă. 8. Realizează cu simulatorul schema redresorului dublă-alternanță folosind fișa de

documentare,și ajutându-te de schema utilizată la redresorul monoalternanță. La generatorul de semnal sinusoidal (XFG1) se setează: • frecvența = 50 Hz; • amplitudinea = 17Vp; Se conectează în circuit osciloscopul, cu canalul A la intrarea în redresor și cu canalul B la ieșirea din redresor; 9.Simulați funcționarea cu întrerupătorul K în poziția deschis și notați în tabel valorile Uef și Umed indicate de voltmetrele din circuit și Uv indicată de osciloscop Osciloscopul este reglat la 10 V/div și 10 ms/div; 10. Desenați oscilograma pe osciloscop! 11. Simulați funcționarea cu întrerupătorul K în poziția inchis și notați în tabel valorile Uef și Umed indicate de voltmetrele din circuit și Uv indicată de osciloscop Osciloscopul este reglat la 10 V/div și 10 ms/div;

68

12. Completează în oscilograma de mai jos (cu albastru) forma semnalului de pe osciloscop cu întrerupătorul K închis

13.Calculați Uef și Umed cu ajutorul formulelor prezentate la redresorul dublă-alternanță în fișa de documentare

c.Redresorul dubl ă-alternan ță în punte. 14. Să se realizeze cu simulatorul schema redresorului dublă alternanță în punte, complatându-se ce lipsește: în secundarul transformatorului puntea, osciloscop,voltmetru,filtru capacitiv

K deschis K închis

Uv Uef Umed Uv Uef Umed

69

Fișă răspunsuri: 3. 5 . 6. 7. Când in circuit se introduce filtrul capacitiv, prin închiderea întrerupătorului apare o netezire a formei de tensiune 8.Apare în circuit o a doua diodă

70

10. 12. 13 14.

71


Profesor Georgetta TRIPA Tema: PORNIREA UNUI MOTOR ASINCRON TRIFAZAT

Clasa (nivelul): a XI-a

Desfășurarea activit ății: Experimentul de laborator cu lucrul în grupe de câte trei elevi

Planul lec ției:

- Recapitularea notiunilor necesare desfășurării experimentului : comanda unui contactor, alcatuirea circuitului electric principal,

- Analiza circuitului principal : schema de actionare , rolul aparatelor - Analiza circuitului de comanda:schema de acționare, rolul aparatelor - Discutarea sarcinilor de lucru - Realizarea practica - Punerea in funcțiune - Analiza modului de funcționare - Test de evaluare

Scopul lec ției : Scopuri generale :

- dezvoltarea competențelor de citire a unei scheme electrice ( să înțeleaga texte de specialitate, să lucreze cu texte de specialitate, să înțeleaga funcționarea unei scheme electrice)

-promovarea colaborării active – lucru în echipă - promovarea comunicării profesor elev ( o atmosfera relaxanta, placută) -participarea activa a elevului prin întrbări și răspunsuri - rezolvarea în echipă a problemelor Obiective

-recapitularea circuitului unui contactor - modul de functionare a unui întrerupător - diferența între contacte normal deschide /normal închise - necesitatea circuitului auxiliar -completarea documentelor legate de schema electrică -conectarea corecta după planul schemei de acționare și după indicații

Elevul poate: - Desena schema electrica a unei scheme de conectare a unui contactor - Descrie modul de funcționare a aparatelor din circuit - Să foloseasca corect un voltmetru - Să realizeze un circuit după schema de acționare - Să pună în funcțiune un circuit

Elevul învață: - Dezvoltarea planului de montaj pentru conexiune - Implementarea circuitului pentru cuplarea în mod practic - Poziția contactelor - Realizarea schemei de forță - Realizarea schemei de comandă - Punerea în funcțiune a schemei - Evaluarea modului de funcționare cerut

Elevul recunoște: - Diferența între circuitul principal ( de forță) și circuitul auxiliar ( de comandă) - Necesitatea circuitului auxiliar de automenținere - Tipurile de aparate necesare realizării practice

72

Mijloace folosite - Tabla - Videoproiector - Fise de lucru pentru elevi - Echipamente, module de laborator pentru acționări:contactoare, disjunctoare,

aparate de protecție, butoane de comandă, cabluri de legătură, motor, surse de alimentare cu energie electrica curent alternativ trifazat 380 Vsi curent alternativ 24V

Metode folosite: metoda celor 6 pași 1.Faza de informare:

• elevii sunt informați asupra temei .Se analizează cerințele și au loc discuții asupra temei.Ca suport , în fișa de lucru sunt înscriși pașii importanți care trebuie urmăriți

2.Faza de planificare: • se deseneza o parte a schemei de acționare ( circuitul principal).Sunt desenate pe

tabla comenzile unui contactor și apoi este dezvoltat circuitul de comandă. 3.Faza de decizie :

• se evaluează soluțiile propuse de elevi și se decide care este cea mai bună variantă. Pentru elevi automenținerea este un conținut nou și trebuie aprofundat.

4.Execuția: • este realizat practic circuitul de pornire a motorului.Elevii pun în practică schema

desenata .Isi stabilesc singuri sarcinile fiecăruia ( sunt 3 în echipă). Profesorul acționează ca moderator, el ceează mediul potrivitcu ajutorul posibilităților de informare necesare și ajută elevii doar când este solicitat.

La sfârșitul acestei etape profesorul împreună cu elevii pun în funcțiune instalația 5.Controlul scopurilor de învățare :

• se reia principalul aspect al cuprinsurilor de învăț. Se reia discuția despre necesitatea circuitului auxiliar, a contactelor de automenținere.

6.Evaluarea: • la final se discută rezultatele muncii fiecărei echipe. Sunt explicate formularele

de evaluare. Elevii completeaza aceste fișe .Se discuta aceste formulare completate în scopul fixării experiențelor acumulate și a minimalizării probabilităților de a apărea viitoare grșeli

• evaluarea se face atât oral, prin discuții și aprecierea corectitudinii realizării circuitului, cît si în scris prin completarea unei fișe de evaluare

Noutatea metodei abordate: Metoda celor 6 pasi este o metoda inovativa fiind centrată pe elev. Aceasta metoda

dezvoltă cunoștințe și capacitați prin sarcini de lucru extensive care stimuleaza investigația și confirmă învățarea prin rezultate și performanțe. Transferabilitatea temei în propria activitate dida ctic ă : Tema poate fi utilizată, prin adaptarea ei, la modulele:

• Modulul V Acționări electrice • Modulul X Mașini electrice • M III Mașini,aparate și elemente de automatizare –

73

FIȘĂ DE LUCRU DOCUMENTAȚIA .CONSIDERAȚII TEORETICE Pornirea unui motor asincron trifazat presupune alimentarea cu energie electrica 380V. Pentru aceasta avem nevoie de o sursă de tensiune altenativa trifazata 380V, L1,L2, L3, N pentru circuitul principal ( de forță) si o sursa de tensiune alternativă 24 V pentru circuitul de comanda. Pentru buna funcționare în circuitul de forță se înseriaza : un comutator general, un sistem de protecție la scurtcircuit, protecția motorului , contactor automat. Aparate necesare CONTACTORUL Acționarea se face cu contactor automat ( se află pe panoplia moduluilui de acționare)

PROTECȚIE GENERALĂ

CONECTARE SI

DECONECTARE AUTOMATĂ

PROTECȚIA MOTORULUI

74

Bornele bobinei sunt notate A1-A2 Contactele care stabilesc circuitul între bornele 1L1,3L2, 5L3 şi 2T1,4T2, 6T3 sunt contactede forţă, pentru curenţi intenşi ( din circuitul motorului) Contactele de comanda sunt normal deschise ( NO) si normal închise ( NC). Notatia contactelor:

• prima cifră se referă numărul de ordine 1, 2, 3..... • a doua cifră se referă la tipul contactului: 1 pentru

contacte NO și 2 pentru contacte NC DISJUNCTORUL Funcțiile unui disjunctor sunt:

• Stabilire,întrerupere și comandă a unui circuit • Protecție împotriva suprasarcinilor și a curenților de

scurtcircuit prin intermediul releelor termice și electromagnetice integrate

SIGURANȚE AUTOMATE Siguranță automată este un comutator electric automat destinat să protejeze circuitele electrice împotriva scurtcircuitelor, astfel încât circuitul protejat să nu sufere stricăciuni din cauza efectelor termice provocate de un curent mai mare decât cel nominal.

BUTOANELE DE COMAND Ă

• se utilizează în instalaţiile electrice pentru comanda aparatelor de acţionare

• se regăsesc doar în circuitele de comandă Schema electricǎ este un desen pe care sunt reprezentate în mod convenţional aparatele electrice şi legǎturile electrice dintre aceste aparate, astfel ca, pe de-o parte sǎ se poatǎ citi modul de funcţionare, iar pe de altǎ parte sǎ se poatǎ realiza echiparea electricǎ. Pentru a descifra o schema electrică este necesar sa știm care este reprezentarea simbolica a aparatelor electrice. Simbolul Semnifica ţia

Conductor, circuit electric

Conductori, reprezentare multifilară (reprezentare desfaşurată) (circuit de curent alternativ trifazat, 50Hz, 3 conductoare de 120mm2 şi unul de 50mm2)

Siguranţă automată tripolară

Disjunctor Întreruptor automat tripolar cu mecanism de comutare, cu trei declanşatoare (relee) termice si trei declanşatoare(relee) electromagnetice de protecţie. Intreruptor pentru protecţia motoarelor

Contacte de forta Contacte auxiliare

Bornele

75

Bobina

Contact normal deschis

Contact normal închis

Buton de comandă fără reţinere(cu revenire), cu contact normal deschis

Buton de comandă cu reţinere, cu contact normal deschis

Buton-ciupercă(cu reţinere), cu contact normal închis

Pentru pornire se energizează bobina contactorului , prin acționarea unui buton S1. Automentinerea energizării se face cu ajutorul uni contact de automenținere legat în paralel cu butonul de pornire SARCINI DE LUCRU Schema de for ță 1.Studiați schema alăturată si identificați aparatele prezentate! Simbol Denumire L1,L2, L3 N PE F0 KM1 QM1 PE M1 2.Completati schema de mai sus astfel încât să reprezinte alimentarea motorului M1

76

Schema de comand ă 3.Completați circuitul de comandă pentru pornirea unui motor , alimentarea bobinei KM1, folosind notațiile din schema de mai jos: 4. Analizați schema de mai sus si identificați fiecare aparat. Simbol Denumire

L2

N

F1

QM1 33-34

SO

S2

S1

KM1 43-44

KM1 A1-A2

Verificați corectitudinea schemei analizînd funcționarea ei. 5. Precizați rolul funcțional al contactelor KM1 43-44 . Analizați funcționarea schemei în lipsa acestUI contact 6.Folosind platformele de lucru din laboratorul de acționări, realizați conexiunea aparatelor folosind schemele de acționare realizate 7.Analizați funcționarea circuitului

77

FIȘĂ DE EVALUARE Pornirea şi inversarea sensului de rota ţie a unui motorasincron trifazat

Sarcini de lucru: 1.Completeaza schema de forță 2.Completeaza schema de comandă 3.Identifica denumirea aparatelor cuprinse în scheme 4.Indică rolul funcțional aparatelor folosit 5.Explică funcționarea schemei 1. Completați desenul de mai jos astfel încât să reprezinte schema de pornire și inversare a

sensului de rotație pentru un motor asincron trifazat.......................................................3p 2. Completați tabelul de mai jos specificând denumirea aparatelor din schemă și rolul funcțional

(3p)

Denumirea în schemă

Denumirea aparatului

Rolul funcțional

FO KM1 QM1 M1 F1 S1 S2 S0

3.Explicați în scris funcționarea schemei........................................................................................3p

78

BAREM DE CORECTARE Pornirea unui motor asincron trifazat

1. Completarea schemei de for ță Pentru fiecare legătură corect realizată se acordă 0,25 puncte 4X0,25= 1punct 2.Completarea schemei de comand ă Pentru fiecare legătură corect realizată se acordă 0,2 puncte 3.Identificarea denumirii aparatelor din schem ă 8x0,125 = 1 punct

79



FO Siguranţǎ automatǎ tripolarǎ KM1 Contactor tripolar de forţǎ pentru primul sens de rotaţie QM1 Întreruptor automat tripolar pentru protecţia motorului M1 Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit F1 Siguranţǎ automatǎ S1 Buton de comandǎ de pornire într-un sens, fǎrǎ reţinere(verde) S2 Buton de comandǎ de oprire, fǎrǎ reţinere (roşu) S0 Buton de oprire de avarie (buton-ciupercǎ) (roşu)

4. Rolul func țional al aparatelor 8 x 0,25 = 2puncte


Denumirea aparatului Rolul funcțional

FO Siguranţǎ automatǎ tripolarǎ Protecția la scurtcircuit si suprasarcina a circuitului de forță

KM1 Contactor tripolar de forţǎ pentru pornire

Conectarea și deconectarea alimentării motorului

QM1 Întreruptor automat tripolar pentru protecţia motorului

Conectarea ,deconectarea alimentării motorului, protecția motorului

M1 Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit

Acționarea mașinii de lucru

F1 Siguranţǎ automatǎ Protecția la scurtcircuit si suprasarcina a circuitului de comandă

S1 Buton de comandǎ de pornire , fǎrǎ reţinere(verde)

Pornirea motor

S2 Buton de comandǎ de oprire, fǎrǎ reţinere (roşu)

Oprire motor

S0 Buton de oprire de avarie (buton-ciupercǎ) (roşu)

Oprirea de avarie

5. Descrierea starilor functionale 5x 0,6 =3 pu ncte

• Se pornește motorul : se apasă pe butonul de pornire S1, se energizează bobina KM1 șă implicit la pornirea motorului prin închidera contactelor de foră KM1

• Automenţinerea comenzii de pornire se face cu ajutorului contactului auxiliar KM1 43-44.

• Oprirea de urgenţǎ se poate face prin apǎsarea butonului-ciupercǎ S0. Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0.6 puncte Nr.crt

Criterii de evaluare Indicatori de realizare Punctaj maxim

1 Completează schema de forță

Pentru fiecare legătură corect realizată se acordă 0,25 puncte

1punct

2.

Completează schema de comandă


2 puncte

3. Identifică denumirea aparatelor din schemă

Pentru fiecare denumire corectă r se acordă 0,125 puncte

1 punct

4. Precizeză rolul funcțional al aparatelor

Pentru fiecare prezizare corectă a rolului aparatului corect realizată se acordă 0,25 puncte

2 puncte

5. Explica funcționarea schemei

Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0.6 puncte

3 puncte

Se acordă 1 punct din oficiu Total 10

puncte

80


Profesor Georgetta TRIPA Tema: SCHEMA DE INVERSARE DE SENS LA UN MOTOR ASINC RON TRIFAZAT Clasa (nivelul): a XI-a Tema poate fi utilizată, prin adaptarea ei, la modulele: • Modulul V Acționări electrice • Modulul X Mașini electrice • M III Mașini,aparate și elemente de automatizare Desfășurarea activit ății: Experimentul de laborator cu lucrul în grupe de câte trei elevi

FIȘĂ DE LUCRU DOCUMENTAȚIA .CONSIDERAȚII TEORETICE Inversarea sensului de rotație a unui motor asincron trifazat se face prin inversarea succesiunii a 2 faze. Pornind de la schema de pornire se precizeaza ca pentru inversarea sensului de rotație sunt necesari 2 contactori. CONTACTORUL Acționarea se face cu contactori automați ( se află pe panoplia moduluilui de acționare) Bornele bobinei sunt notate A1-A2 Contactele care stabilesc circuitul între bornele 1L1,3L2, 5L3 şi 2T1,4T2, 6T3 sunt contactede forţă, pentru curenţi intenşi ( din circuitul motorului)

Contactele de comanda sunt normal deschise ( NO) si normal închise ( NC).

Schimbarea sensului de rotaţie la motorul asincron trifazat:

Contacte de forta Contacte auxiliare

81

Notatia contactelor: - prima cifră se referă numărul de ordine 1, 2, 3..... - a doua cifră se referă la tipul contactului: 1 pentru contacte NO și 2 pentru contacte NC DISJUNCTORUL Funcțiile unui disjunctor sunt: -Stabilire,întrerupere și comandă a unui circuit - Protecție împotriva suprasarcinilor și a curenților de scurtcircuit prin intermediul releelor termice și electromagnetice integrate SIGURANȚE AUTOMATE Siguranță automată este un comutator electric automat destinat să protejeze circuitele electrice împotriva scurtcircuitelor, astfel încât circuitul protejat să nu sufere stricăciuni din cauza efectelor termice provocate de un curent mai mare decât cel nominal. BUTOANELE DE COMANDĂ -se utilizează în instalaţiile electrice pentru comanda aparatelor de acţionare - se regăsesc doar în circuitele de comandă Schema electricǎ este un desen pe care sunt reprezentate în mod convenţional aparatele electrice şi legǎturile electrice dintre aceste aparate, astfel ca, pe de-o parte sǎ se poatǎ citi modul de funcţionare, iar pe de altǎ parte sǎ se poatǎ realiza echiparea electricǎ. Pentru a descifra o schema electrică este necesar sa știm care este reprezentarea simbolica a aparatelor electrice. Simbolul Semnifica ţia

Conductor, circuit electric

Conductori, reprezentare multifilară (reprezentare desfaşurată) (circuit de curent alternativ trifazat, 50Hz, 3 conductoare de 120mm2 şi unul de 50mm2)

Siguranţă automată tripolară

Disjunctor Întreruptor automat tripolar cu mecanism de comutare, cu trei declanşatoare (relee) termice si trei declanşatoare(relee) electromagnetice de protecţie. Intreruptor pentru protecţia motoarelor

Bobina

Contact normal deschis

Contact normal închis

Buton de comandă fără reţinere(cu revenire), cu contact normal deschis

Buton de comandă cu reţinere, cu contact normal deschis

Buton-ciupercă(cu reţinere), cu contact normal închis

82

Realizarea interblocajului se face prin înserierea în circuitul bobinei unui contactor ( KM1) a unui contact normal închis a contactorului 2 ( KM2) SARCINI DE LUCRU Schema de for ță 1.Studiați schema alăturată si identificați aparatele prezentate! Simbol Denumire L1,L2, L3

F0

KM1

KM2

QM1

PE

M1

83

2.Completati schema de mai sus astfel încât să reprezinte pornirea motorului M1 3.Pornind de la schema de pornire a unui motor trifazat stabiliti care sunt aparatele necesare pentru pornirea si inversarea de sens . Ce aparate sunt necesare in plus față de schema de pornire? 4.Legați contactorul KM2 astfel încât să se realizeze inversarea sensului de rotație.Verificați funcționarea acestei scheme. Schema de comand ă 5.Desenați circuitul de comandă pentru pornirea unui motor folosind notațiile din schema de mai jos

84

6. Analizați schema de mai sus si identificați fiecare aparat.

Simbol Denumire

L.N

F1

QM1 33-34

SO

S2

S1

S5

KM1 43-44

KM2 21-22

KM2 43-44

KM1 21-22

KM1 A1-A2

KM2 A1-A2

7. Completați desenul astfel încât să se realizeze acționarea contactorelor KM1 și KM2 Verificați corectitudinea schemei analizînd funcționarea ei. 8. Precizați rolul funcțional al contactelor KM1 43-44 , KM1 21-22, KM2 43-44, KM2 21-22. Analizați funcționarea schemei în lipsa acestor contacte 9.Folosind platformele de lucru din laboratorul de acționări , realizați conexiunea aparatelor folosind schemele de acționare realizate 10.Analizați funcționarea circuitului

85

FIȘĂ DE EVALUARE Pornirea şi inversarea sensului de rota ţie a unui motor asincron trifazat

Sarcini de lucru : 1.Completeaza schema de forță 2.Completeaza schema de comandă 3.Identifica denumirea aparatelor cuprinse în scheme 4.Indică rolul funcțional aparatelor folosit 5.Explică funcționarea schemei

1. Completați desenul de mai jos astfel încât să reprezinte schema de pornire și inversare a

sensului de rotație pentru un motor asincron trifazat.......................................................3p

2. Completați tabelul de mai jos specificând denumirea aparatelor din schemă și rolul

funcțional 3p Denumirea în schemă


FO

KM1

KM2

QM1

M1

86

F1

S1

S2

S5

S0

3.Explicați în scris funcționarea schemei...................................................................................3p

BAREM DE CORECTARE Pornirea şi inversarea sensului de rota ţie a unui motor asincron trifazat

1. Completarea schemei de for ță


2. Completarea schemei de comand ă Pentru fiecare legătură corect realizată se acordă 0,2 puncte

87

3. Identificarea denumirii aparatelor din schem ă



FO Siguranţǎ automatǎ tripolarǎ KM1 Contactor tripolar de forţǎ pentru primul sens de rotaţie KM2 Contactor tripolar de forţǎ pentru al doilea sens de rotaţie QM1 Întreruptor automat tripolar pentru protecţia motorului M1 Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit F1 Siguranţǎ automatǎ S1 Buton de comandǎ de pornire într-un sens, fǎrǎ reţinere(verde) S2 Buton de comandǎ de oprire, fǎrǎ reţinere (roşu) S5 Buton de comandǎ de pornire în sens invers, fǎrǎ reţinere (verde) S0 Buton de oprire de avarie (buton-ciupercǎ) (roşu)

4. Rolul func țional al aparatelor Denumirea în schemă


FO Siguranţǎ automatǎ tripolarǎ Protecția la scurtcircuit si suprasarcina a circuitului de forță

KM1 Contactor tripolar de forţǎ pentru primul sens de rotaţie

Conectarea și deconectarea în primul sens de rotație

KM2 Contactor tripolar de forţǎ pentru al doilea sens de rotaţie

Conectarea și deconectarea în sensul doi de rotație

QM1 Întreruptor automat tripolar pentru protecţia motorului

Conectarea ,deconectarea alimentării motorului, protecția motorului

M1 Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit

Acționarea mașinii de lucru

F1 Siguranţǎ automatǎ Protecția la scurtcircuit si suprasarcina a circuitului de comandă

S1 Buton de comandǎ de pornire într-un sens, fǎrǎ reţinere(verde)

Pornirea în primul sens de rotație

S2 Buton de comandǎ de oprire, fǎrǎ reţinere (roşu)

Oprire motor

S5 Buton de comandǎ de pornire în sens invers, fǎrǎ reţinere (verde)

Pornirea în sensul doi de rotație

S0 Buton de oprire de avarie (buton-ciupercǎ) (roşu)

Oprirea de avarie

5. Descrierea starilor functionale

• Se pornește motorul în primul sens: se apasă pe butonul de pornire S1, se energizează bobina KM1 șă implicit la pornirea motorului prin închidera contactelor de foră KM1


• Interblocarea comenzii de pornire în celalalt sens se face cu contactul normal închis KM2 21-22

• Pentru pornirea în sendul al doilea se opreşte motorul: se apasǎ butonul de comandǎ S2, ceea ce duce la dezenergizarea bobinei lui KM1 şi implicit la deschiderea contactelor de forţǎ ale acestuia. Motorul nu mai este alimentat şi se opreşte;

• se apasǎ butonul de comandǎ S5, bobina lui KM2 se energizeazǎ şi motorul porneşte în celǎlalt sens.


• Interblocarea comenzilor de rotaţie în celalat sens se face cu ajutorul contactelor auxiliare normal închise 21-22 ale lui KM1,

88

• Oprirea de urgenţǎ se poate face prin apǎsarea butonului-ciupercǎ S0. Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0.2 puncte Nr.crt Criterii de evaluare Indicatori de realizare Punctaj

maxim 1 Completează schema de

forță Pentru fiecare legătură corect realizată se acordă 0,2 puncte

1punct

2. Completează schema de comandă


3 puncte

3. Identifică denumirea aparatelor din schemă


1 punct

4. Precizeză rolul funcțional al aparatelor


2 puncte

5. Explica funcționarea schemei Pentru fiecare răspuns corect se acordă 0.2 puncte

3 puncte

Se acordă 1 punct din oficiu Total 10 puncte

89


Profesor Cristian COSTE Tema: COMANDA UNUI CILINDRU CU DUBLU EFECT

Disciplina: Acționări electro, hidro – pneumatice

Clasa: X / electromecanic

FIȘA DE DOCUMENTARE

1. Semne conven ționale utilizate.

Sursă de aer Cilindru cu dublă acține

Sursă de

tensiune

Clindru 4/2 cu două

poziții de lucru

Contacte NO și NC Butoane NO și NC fără și cu reținere

Electroventil Bobină releu

intermediar

Cu acționare prin

apăsare şi revenire

cu arc

Cu acționare

mecanică şi revenire

cu arc

Cu acționare

electrică şi revenire

cu arc

Cu acționare

pneumatică şi

revenire cu arc

Cu acționare

electrică

bidirecțională

Cu acționare

pneumatică

bidirecțională

90

2. Comanda unui cilindru cu dublu efect

Se poate face, direct sau indirect, iar deosebirea fata de cazul cilindrului cu simplu efect cu revenire cu arc este doar în circuitul pneumatic: în cazul de fata schema de comutare a distribuitorului monostabil este 4/2 sau 5/2; (Fig1, Fig2). Se poate observa ca circuitele electrice sunt aceleasi.

a) Utilizarea functiei SI

În practica, exista nume-roase situatii când este necesara efectuarea unei comenzi utilizând ambele mâini (în general, daca avem doua semnale de comanda.

Utilizarea acestui tip de comanda este dictat de masuri de securitate a personalului operator, mai ales în cazul utilajelor de taiere, presare, poansonare, injec-tare mase plastice, etc. unde exista un real pericol de accidentare sau este o necesitate impusa de functionarea instalatiei.

Acest tip de comanda, utilizând functia sI poate fi directa (Fig. 3) sau indirecta (Fig 4) prin releu si se poate aplica cilindrului cu simplu sau dublu efect, în fiecare caz utilizând distribuitorul corespunzator.

Apasând tasta S1 sau tasta S2 circuitul de alimentare al solenoidului Y1 sau al releului K1 nu se închide, deci instalatia nu porneste.Doar apasarea ambelor taste permite actionarea circuitului de comanda.

Se poate observa ca, în schemele de mai jos, daca apasam, de exemplu, tasta S1 la momentul t0, iar la momentul t1 apasam tasta S2 circuitul va fi activat. Asta înseamna ca nu exista o conditionare dependenta de timp a activarii functiei SI. Acest lucru, în unele situatii, permite operatorului sa evite utilizarea functiei sI, de exemplu prin blocarea, într-un fel sau altul, a tastei S1 sau a tastei S2 si activarea utilajului apasând o singura tasta, deci utilizând o singura mâna.

În aceasta situatie se iau masuri speciale care sa ofere siguranta functionarii modului de comanda sI, masuri ce complica într-o anumita masura circuitul: de exemplu, daca între apasarea tastelor S1 si S2 se scurge un timp mai mare decât timpul stabilit de producatorul utilajului, de exemplu 0,3 sec., utilajul nu porneste

Fig. 1 Fig. 2

91

b) Utilizarea functiei SAU

De multe ori este necesar sa putem comanda o instalatie din doua puncte diferite: în cazul unui utilaj (linie) de gabarit mare, sau în cazul în care comanda aflata pe utilaj trebuie dublata cu o comanda aflata într-un panou central, aflat mai departe de utilaj.

Comanda se poate aplica oricarui tip de cilindru, direct (Fig.5) sau indirect (Fig.6).

Se observa ca, apasând tasta S1 sau tasta S2, circuitul de alimentare a solenoidului Y1 (în cazul comenzii directe) sau circuitul de alimentare a releului (comanda indirecta) se închide si instalatia este activata.

Fig. 5 Fig. 6

Fig. 3 Fig. 4

92

FIȘA DE LUCRU Tema: Comanda unui cilindru cu dublu efect. Ac ționare u șii unui cuptor Clasa: X, XI electric/electromecanic Desfășurarea activit ății: Lucrare de laborator Scopul lucr ării: Elevii vor lucra pe grupe și vor concepe configurația instalației electropneumatice,

schemele electrică și logică aferente, vor programa AP utlizând limbajul Simatic Step 7, vor realiza fizic și vor testa montajul.

Problema: O ușă a cuptorului este acționată prin intermediul unui cilindru cu dublă acțiune. Cilindrul trebuie să se extindă atunci când este apăsat butonul S1 sau butonul S2. Pentru siguranță, trebuie apăsat un buton S3 astfel încât cilindrul să poată fi extins. Dacă condițiile de pornire nu mai sunt îndeplinite, cilindrul trebuie să se retragă imediat. Sarcini de lucru:

1. Concepeți ordinograma logică de funcționare. 1.1. Finalizați planul de funcționare introducând stările corespunzătoare și logica

pentru a activa pașii respectivi în zonele libere. 1.2. Creați un plan logic pentru etapa 1.

2. Finalizați testul de adevăr pentru pasul 1 (1A1+) 3. Completați diagrama electrică. 4. Completați schema de flux. 5. Simulați schema de circuit, precum și schema de flux (punctele 3 și 4) pe PC folosind

aplicația Fluid Sim 6. Folosind aplicația Simatic Step 7, generați un program care va fi încărcat in Automatul

programabil. 7. Realizați schema de montaj în laborator și verificați funcționarea ei.

1. Concepeți ordinograma logică de funcționare.

1.1. Introduceți stările corespunzătoare și logica asociată pentru activarea pașilor respectivi în câmpurile libere.

Starea inițială Pas 1 Pas 2

1.2. Creați un plan logic pentru etapa 1.

Logică pentru activare


93

2. Tabel de adevăr

Finalizați testul de adevăr pentru pasul 1 (1A1+)

3. Completați diagrama electrică.

1A1

1M1

1V1

94

4. Completați schema de flux.

5. Simulați schema de circuit, precum și schema de flux (punctele 3 și 4) pe PC folosind

aplicația Fluid Sim

6. Realizați schema de montaj în laborator și verificați funcționarea ei.

95

FIȘA PROFESORULUI - . Comanda unui cilindru cu dublu efect .Ac ționarea u șii unui cuptor

1. Concepeți ordinograma logică de funcționare.

1.1. Introduceți stările corespunzătoare și logica asociată pentru activarea pașilor

respectivi în câmpurile libere.

Starea inițială Pas 1 Pas 2

1.2. Creați un plan logic pentru etapa 1.

2. Tabel de adevăr

Finalizați testul de adevăr pentru pasul 1 (1A1+)

S1 S2 S3 1M1

0 0 0 0

1 0 0 0

0 1 0 0

1 1 0 0

0 0 1 0

1 0 1 1

0 1 1 1

1 1 1 1

1A1



1A1+

1A1-

≥ 1

S1

S2

& S3 1M1

≥ 1

S1

S2

& S3 1M1

≥ 1

S1

S2

& S3 1M1

96

2. Diagrama electrică.

3. Schema de flux.

4. Simularea folosind aplicația Fluid Sim.

1A1

1M1

1V1

X2

X1

1

2

(1) (S1 + S2) * S3

_ _ _ (2) (S1 + S2) + S3

1M1

97


Profesor Cristian COSTE

Tema: Generarea unui program pentru Automatul programabil Siemens LOGO utilizând aplicația

LOGO Soft Confor care să asigure automatizarea iluminatului într-o sală de sport.

FIȘA DE DOCUMENTARE 1. Panoul Didactic LOGO Panoul Didactic LOGO este un echipament creat pentru învăţarea şi exersarea programării şi a utilizării modulului logic LOGO produs Generarea unui progran pentru Automatului programail Siemens LOGO utilizând aplicația LOGO Soft Confort. Realizarea schemei electreice de automatizare comandată prin intermediul panoului didactic LOGO.de firma Siemens. Cu ajutorul acestui modul este posibilă realizarea prin program a unor funcţii de circuite logice secvenţiale şi combinaţionale aferente echipamentelor şi proceselor industriale, instalaţiior şi sistemelor de comandă electrice. Avantajele utilizării panoului Didactic LOGO sunt:

Elementul principal al Panoului Didactic LOGO este un modul logic de bază LOGO! 12/24RCE, dotat cu 8 intrări numerice de 24 V c.c. şi 4 ieşiri numerice pe relee. Porgramarea modulului se poate face local folosind butoanele şi afişajul inclus, sau se poate face mai comod cu ajutorul programului LOGO! Soft Comfort instalat pe un calculator care se conectează la modul printr-un cablu Ehternet. Toate semnalele de intrări şi ieşiri ale modulului logic LOGO sunt accesibile pe panou prin socluri de conectare de 4mm grupate intuitiv, care permit cuplarea prin fire cu mufe-banană a echipamentelor externe comandate de LOGO: • Panoul Didactic LOGO include o sursă LOGO! Power de 24 V c.c. / 1,3 A, care alimentează modulul LOGO şi toate circuitele panoului. Sursa primeşte tensiunea de reţea de 230 V c.a. printr-un comutator de alimentare. De la această sursă se pot alimenta opţional şi dispozitivele externe, prin 2 perechi de socluri de (roşu + albastru) care furnizează o tensiune de 24 V c.c. şi un curent e peste 1 A.

98

• Pentru intrări numerice există 8 socluri verzi notate I1...I8, la care se pot conecta prin fire semnalele generate de dispozitivul extern comandat. Semnalele sunt tensiuni de 24 V c.c. faţă de masa panoului LOGO (conectată la soclurile albastre). Fiecare intrare este prevăzută cu un comutator cu 3 poziţii, care permite generarea manuală a semnalelor numerice astfel: pe poziţia din stânga - cu revenire - se generează impulsuri pe durata apăsării, iar pe poziţia din dreapta - fără revenire - se generează un nivel logic "1" stabil. Când comutatorul este pe poziţia din centru, LOGO poate primi semnalul de la un dispozitiv extern conectat prin fir la soclul verde de intrare. • Pentru ieşiri numerice există 4 perechi de socluri galbene notate Q1...Q4, la care se pot conecta fire cu mufe-banană. Semnalele sunt contacte de releu normal-deschis. Contactele fiind izolate, pot fi cablate fără restricţii, dar nu sunt protejate la scurtcircuit. • Pentru intrări analogice pot fi folosite ultimele 2 intrări numerice ale modulului LOGO. Pentru aceasta, pe panou există 2 comutatoare cu 2 poziţii, care permit să se selecteze sursa semnalului: pe poziţia de jos se lucrează cu semnale numerice, iar pe poziţia de sus se conectează la intrările modulului semnale analogice de 0...10 V generate pe panou cu ajutorul a 2 potenţiometri. Panoul Didactic LOGO este construit în format cu dimensiunea verticală A4, care permite aşezarea panourilor în rame standard pentru echipamente didactice.

2. Modulul logic LOGO - Prezentare General ă

Modulul LOGO este un sistem programabil de comandă de dimensiuni mici. Acest echipament înlocuieşte numeroase echipamente convenţionale precum: relee, contacte auxiliare, mecanisme de tip ceasornic, numărătoare şi comparatoare analogice. Aceasta se realizează prin executarea unui program format din blocuri funcţionale predefinite. Din punct de vedere al complexităţii, modulul logic LOGO se situează între dispozitivele convenţionale pentru automatizări şi dispozitivele tip PLC, fiind folosit în rezolvarea problemelor simple de comandă. LOGO oferă soluţii pentru automatizări de dimensiuni reduse cum ar fi:

• acţionarea storurilor, uşilor, porţilor şi a barierelor • comanda sistemelor de încălzire, ventilare şi răcire din clădiri • comanda sistemelor de iluminat interior şi exterior • sisteme de alarmă • comanda semafoarelor • acţionarea dispozitivelor de ridicat şi a benzilor transportoare • comanda diferitelor echipamente şi instalaţii electromecanice

Exemple de aplicaţii: • Sistem de avertizare sonoră în şcoală • Comanda secvenţială pentru un sistem de boilere • Dispozitiv de tăiere • Iluminatul interior şi exterior al unei case • Sistem inteligent de comandă al pedalelor • Iluminatul într-o sala de sport • Iluminatul exterior • Iluminatul vitrinei unui magazin • Sistem de irigaţie pentru o seră

99

3. Func ții de baz ă utilizate:

AND (ŞI) Diagrama circuitului este reprezentată printr-un ircuit serie cu multiple contacte normal-deschis

Simbolul LOGO Ieşirea funcţiei AND este 1 dacă toate intrările sunt 1, deci toate contactele sunt închise. Tabelul de adev ăr al funcţiei AND:

NAND (ŞI Negat) Diagrama circuitului este reprezentată printr-un circuit paralel cu multiple contacte normal-închise

Simbolul LOGO

Ieşirea blocului NAND este 0 dacă toate intrările sunt 1, adică dacă toate contactele sunt deschise. Tabelul de adev ăr al funcţiei NAND:

OR (SAU) Diagrama circuitului este reprezentată printr-un circuit paralel cu multiple contacte normal-deschis

Simbolul LOGO

Ieşirea blocului OR este 1 dacă cel puţin o intrare este 1, adică cel puţin un contact este închis.

1

2 Q

&

1

2 Q

&

1

2 Q

≥1

100

Tabelul de adev ăr al funcţiei NAND:

NOR (SAU Negat) Diagrama circuitului este reprezentată printr-un circuit serie cu multiple contacte normal-închis

Simbolul LOGO

Ieşirea blocului NOR este 1 dacă toate intrările sunt 0, adică întrerupătoarele sunt închise. Ieşirea blocului NOR este 0 atunci când o intrare este 1. Tabelul de adev ăr al funcţiei NAND:

XOR (SAU Exclusiv) Diagrama circuitului este reprezentată printr-un circuit cu un contact comutator dublu

Simbolul LOGO

Ieşirea blocului XOR este 1 dacă o singură intrare este 1. Tabelul de adev ăr al funcţiei NAND:

1

2 Q

≥1

1

2 Q

=1

101

Pulse relay Releu de impuls (Circuit basculant cu i nversare)

Descriere: Un impuls aplicat intrării va comuta ieşirea Q. Diagrama de timp:

Descriere func ţional ă: Starea ieşirii se modifică la fiecare tranziţie din 0 în 1 a semnalului aplicat intrării Trg, dacă semnalele aplicate intrărilor S şi R sunt 0. Starea ieşirii nu se modifică dacă S sau R sunt 1. Următorul tabel va prezenta logica de calcul a stării ieşirii Q:

Simbol LOGO Conexiuni Descriere

Intrarea Trg Un semnal aplicat intrării Trg inversează starea ieşirii Q.

ieşirii Q. Intrarea S Un semnal aplicat intrării S setează ieşirea.

Intrarea S Intrarea S Un semnal aplicat intrării Rsetează ieşirea.

Parametri Selecţie: Parametri Selecţie:

RS (intrarea R prioritară) RS (intrarea R prioritară)


Parametri de camă 1, 2 şi 3 (Cam)

Cu ajutorul parametrilor de camă se stabilesc perioadele de activare şi dezactivare generate de funcţia Weekly timer pentru fiecare comutator de camă. Aici se configurează zilele şi perioada din timpul zilei. Deasemenea se poate specifica dacă temporizatorul funcţionează pentru un sigur ciclu când este declanşat iar apoi se resetează. Configurarea impulsului se aplică pentru toate cele 3 came

Ieşirea Q Ieşirea Q este setată atunci când o camă configurată este acţionată.

102

Weekly timer (Temporizator s ăptămânal) Descriere: Ieşirea este comandată cu ajutorul unor date configurabile de activare şi dezactivare. Funcţia suportă orice combinaţie de zile. Se selectează zilele active prin ascunderea celor inactive. Diagrama de timp:

Parametrul de camă 1: În fiecare zi: 06:30h - 08:00h Parametrul de camă 2: Marti: 03:10h - 04:15h Parametrul de camă 3: Sâmbătă, Duminică: 16:30h - 23:10h On-delay (Întârzierea frontului cresc ător) Descriere: Ieşirea este setată după ce timpul on-delay a expirat.


Intrarea Trg Un semnal aplicat intrării Trg declanşează

Parametru T reprezintă timpul după care ieşirea este setată (trece

Ieşirea Q Ieşirea Q trece în 1 dupa ce timpul T a expirat, cu

Diagrama de timp:

103

FIȘA DE LUCRU Tema: Generarea unui program pentru Automatul programabil Siemens LOGO utilizând aplicația

LOGO Soft Confor care să asigure automatizarea iluminatului într-o sală de sport. Clasa: XI,XII electric/ mecatronică

Desfășurarea activit ății: Lucrare de laborator

Scopul lucr ării: Realizarea programului, a schemei electrice de automatizare comandată prin

intermediul panoului didactic LOGO și verificarea funcționării.

Problema: Iluminatul în sala de sport şi în vestiarele unei şcoli poate fi comandat cu ajutorul LOGO. Având în vedere faptul că sala de sport este închiriată diverselor cluburi sportive în timpul serii, LOGO a fost programat să întrerupă iluminatul la o anumită oră, astfel încât cluburile să nu poată utiliza sala mai mult decât este permis. Cu ajutorul unui întrerupător principal, iluminatul poate fi întrerupt sau pornit în mod independent. Solu ţie: Iluminatul în sala de sport (conectat la ieşirile Q1 _i Q2) poate fi pornit sau oprit cu ajutorul butonului I1. Iluminatul în vestiare poate fi oprit sau pornit cu ajutorul butonului I2. Iluminatul este întrerupt seara cu ajutorul temporizatorului integrat. La 21:45 seara, o sirenă sună timp de 5 secunde pentru a anunţă terminarea programului. În acest moment este timp suficient pentru a părasi sala şi a stinge lumina. La ora 22 este deconectat primul grup de iluminat (Q1), iar la 22:15 este deconectat al doilea grup de iluminat (Q2). Iluminatul din vestiare este întreurpt la ora 22:25. După acest moment nu mai este posibilă reaprinderea. Cu ajutorul întrerupătorului central, iluminatul poate fi pornit sau oprit independent (de exemplu de către responsabilul de sală). Perioada vacanţelor poate fi exclusă manual de la contactul I4. Sunt necesare mult mai puţine componente decât în cazul unei soluţii convenţionale. Sarcina de lucru: 1. Concepeți ordinograma logică de funcționare folosind aplicația LOGOSoft Confort.

1.1. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 1 de iluminat din sala de sport (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită)

1.2. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 2 de iluminat din sala de sport iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită)

1.3. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată iluminatului din vestiare (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită).

1.4. Folosind LOGOSoft confort transferați ordinogramele de la punctele 1.1./1.2./1.3 1.5. Avănd complet structurat iluminatul în întreaga sală de sport, completați secțiunea

ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru întreruptorul principal și cel de vacanțe (cele două întreruptoare funcționează independent, cel de vacanță blocează orice acțiune).

1.6. Folosind LOGOSoft confort completați ordinograma de la punctul 1.4. cu cea de la punctul 1.5.

1.7. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru alarma (în fiecare seară la 21,45 alarma sună 5 minute doar dacă sunt pornite grupele de iluminat 1 și 2).

1.8. Folosind LOGOSoft confort completați orgdinograma de la punctul 1.6. cu cea de la punctul 1.7. obținănd forma finală.

2. Verificați funcționarea programului

104

3. Convertiți programul folosind sistemul de contacte ( LAD). 4. Realizați schema electrică de montaj și verificați funcționarea ei. 1. Concepeți ordinograma logică de funcționare folosind aplicația LOGOSoft Confort. 1.1. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 1 de iluminat din sala de sport (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită) 1.2. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 2 de iluminat din sala de sport iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită)

1.3. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată iluminatului din vestiare (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită). 1.4. Folosind LOGOSoft confort transferați ordinogramele de la punctele 1.1./1.2./1.3 1.5. Avănd complet structurat iluminatul în întreaga sală de sport, completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru întreruptorul principal și cel de vacanțe

I1 Q1

BO2

BO5

I1 Q1

BO1

BO4

?

?

?

I2

Q2

BO3

BO6

105

(cele două întreruptoare funcționează independent unul față de celălaltiar cel de vacanță blocează orice acțiune).

1.6. Folosind LOGOSoft confort completați ordinograma de la punctul 1.4. cu cea de la punctul 1.5. 1.7. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru alarma (în fiecare seară la 21,45 alarma sună 5 minute doar dacă sunt pornite grupele de iluminat 1 și 2). 1.8. Folosind LOGOSoft confort completați orgdinograma de la punctul 1.6. cu cea de la punctul 1.7. obținănd forma finală.

2. Verificați funcționarea programului 3. Realizați schema electrică de montaj și verificați funcționarea ei.

Q1

Q1

≥1

≥1

&

De la BO4

&

De la BO5

Q2 ≥1

&

De la BO6

I3

Intreruptor principal I4

Intreruptor vacante

Q4 ? &

Q1 Q2

?

106

FIȘA PROFESOR Tema: Generarea unui program pentru Automatul programabil Siemens LOGO utilizând aplicația

LOGO Soft Confor care să asigure automatizarea iluminatului intr-o sală de sportt.

Clasa: XI profesională

Desfășurarea activit ății: Lucrare de laborator

Scopul lucr ării: Realizarea programuui, a schemei electrice de automatizare comandată prin

intermediul panoului didactic LOGO și verificarea funcționării.

Problema: Iluminatul în sala de sport şi în vestiarele unei şcoli poate fi comandat cu ajutorul LOGO. Având în vedere faptul că sala de sport este închiriată diverselor cluburi sportive în timpul serii, LOGO a fost programat să întrerupă iluminatul la o anumită oră, astfel încât cluburile să nu poată utiliza sala mai mult decât este permis. Cu ajutorul unui întrerupător principal, iluminatul poate fi întrerupt sau pornit în mod independent. Solu ţie: Iluminatul în sala de sport (conectat la ieşirile Q1 _i Q2) poate fi pornit sau oprit cu ajutorul butonului I1. Iluminatul în vestiare poate fi oprit sau pornit cu ajutorul butonului I2. Iluminatul este întrerupt seara cu ajutorul temporizatorului integrat. La 21:45 seara, o sirenă sună timp de 5 secunde pentru a anunţă terminarea programului. În acest moment este timp suficient pentru a părasi sala şi a stinge lumina. La ora 22 este deconectat primul grup de iluminat (Q1), iar la 22:15 este deconectat al doilea grup de iluminat (Q2). Iluminatul din vestiare este întreurpt la ora 22:25. După acest moment nu mai este posibilă reaprinderea. Cu ajutorul întrerupătorului central, iluminatul poate fi pornit sau oprit independent (de exemplu de către responsabilul de sală). Perioada vacanţelor poate fi exclusă manual de la contactul I4. Sunt necesare mult mai puţine componente decât în cazul unei soluţii convenţionale. Sarcina de lucru: 1. Concepeți ordinograma logică de funcționare folosind aplicația LOGOSoft Confort.

1.1. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 1 de iluminat din sala de sport (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită)

1.2. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările pentru aprinderea manuală și stingerea automată a grupului 2 de iluminat din sala de sport iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită)

BO4

I1 Q1

BO1

RS Grup 1

iluminat sala

107

1.3. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru

aprinderea manuală și stingerea automată iluminatului din vestiare (iluminatul este pornit/oprit independent de la intreruptorul I1, sau automat la ora prestabilită).

1.4. Folosind LOGOSoft confort transferați ordinogramele de la punctele 1.1./1.2./1.3

1.5. Avănd complet structurat iluminatul în întreaga sală de sport, completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru întreruptorul principal și cel de vacanțe (cele două întreruptoare funcționează independent unul față de celălaltiar cel de vacanță blocează orice acțiune).

BO5

RS

Q1 I1

BO2 Grup 2

iluminat sala

BO6

RS

Q2 I2

BO3 Iluminat

vestiare

108

1.6. Folosind LOGOSoft confort completați ordinograma de la punctul 1.4. cu cea de la

punctul 1.5.

Q1

Q1

Q2

≥1

≥1

≥1

&

De la BO4

&

De la BO5

&

De la BO6

Intreruptor vacante

I4

I3

Intreruptor principal

109

1.7. Completați secțiunea ordinogramei cu condiționările și tipul blcurilor logice pentru alarma (în fiecare seară la 21,45 alarma sună 5 minute doar dacă sunt pornite grupele de iluminat 1 și 2).

1.8. Folosind LOGOSoft confort completați orgdinograma de la punctul 1.6. cu cea de la punctul 1.7. obținănd forma finală.

2. Verificați funcționarea programului 3. Realizați schema electrică de montaj și verificați funcționarea ei.

Q4 &

?

Q1 Q2

?

110

COLEGIUL TEHNIC ENERGETIC „REGELE FERDINAND I” TIMI ȘOARA

Strada Renaşterii 24A, Timișoara 300310

Tel 0256225905

[email protected]

http://www.liceulenergetic.ro/

*

Editura EUROBIT

Timişoara - Str. Martir Herman Sporer Bl. 38, Sc. D, Ap. 8; Tel./Fax: 0256-290.654

e-mail: [email protected] www.edituraeurobit.ro

Exemple de bun ă practic ă file2 Prezentul material a fost elaborat în cadrul PROIECTUI DE...

Documents

Transcript of Exemple de bun ă practic ă file2 Prezentul material a fost elaborat în cadrul PROIECTUI DE...