供电技术课程设计，课程供电技术设计心得体会，课程供电技术设计论文

hwyzw

    科学供电—变压器的外

    特性和电压调整率分析

    []

    马克思主义学院 许月

    一、课程基本信息

    01

    课程目标

    知识目标

    熟悉变压器等电机的结构与工作原理；能恰当选择电机，分析其在实际运行中的电磁关系，学会剖析典型电机的运行特性及各种状态；理解电机中磁场的重要性以及三大能量转换关系；掌握电机磁场、等效电路、基本方程和相量图的分析方法，并能对电机的等效电路进行计算；理解电动势等的推导过程及公式，在对称稳态运行时对相关参数进行计算和分析。

    能力目标

    (1)独立分析问题的能力

    (2)理论联系实践的能力

    (3)探究科学问题的能力和严密的逻辑思维能力

    (4)表达和处理电气工程领域复杂工程问题的能力

    价值目标

    (1)强烈的社会责任感和家国情怀，良好的人文素养和国际视野

    (2)诚实公正、诚信守则的工程伦理和职业道德

    (3)精益求精的科学精神和科技报国的使命担当

    (4)严密的思辨能力和OBE实践能力

    02

    学情分析

    本课程是电磁机械多学科的综合。它的特点是知识点抽象且难懂。学生在课前已经拥有电路原理、大学物理等本课程相关的基础知识。然而，他们在实践与理论结合方面的能力并不强。学生作为当前的“互联网原住民”，在课程学习方面非常依赖网络路径，同时又缺乏质量甄别能力。这就要求教师在教学时采用生动、活泼且接地气的方式和案例，以吸引学生的注意力。教师要将理论与实践有机结合，借助多样化的教学手段以及贴近生产生活的真实案例，激发学生学习的原动力，帮助学生加深对知识的理解与掌握，最终实现知识、能力、价值的教学目的。

    二、教学案例设计

    01/案例名称

    科学供电——变压器的外特性和电压调整率分析

    02/授课章节及名称

    变压器的运行特性——外特性和电压调整率

    03/课时

    一课时

    本节课教学目标

    1. 知识目标：

    (1)掌握变压器带三类不同性质负载时的外特性及区别原因

    (2)掌握变压器的电压调整率及其分析计算方法

    2. 能力目标：

    (1)独立分析问题的能力

    (2)理论联系实践的能力

    (3)探究科学问题的能力

    3. 价值目标：

    (1)增强民族自豪感

    (2)培养行业精神、电力铁军精神

    (3)培养科学探究精神、辩证思维能力

    本节课教学案例设计

    教学导入

    课前一天在雨课堂发布问题讨论：

    观察一天中的某些时段，会发现照明灯光会变暗。思考一下这究竟是为何呢？（旨在培养科学探究精神）

    （2）回顾变压器分接开关的作用是什么？

    雨课堂发布课前思考

    教学展开

    在课堂上，通过 PPT 进行演示，通过视频进行展示，并且运用启发式提问的教学方式，以此来激发学生的好奇心和学习兴趣，提升学生的民族自豪感和行业精神；采用师生互动的教学手段，进行板书，开展讨论等，从而培养学生的科学探究精神和辩证思维能力。课堂教学被分为以下 6 个步骤。

    通过我国特高压变压器的科技创新这一素材，能够吸引学生的注意力和学习兴趣，并且隐含思政元素，以此达到激发学生民族自豪感和爱国精神的目的。通过重庆电力公司抗火保电这一素材，同样可以吸引学生的注意力和学习兴趣，也隐含思政元素，进而增强学生本专业的行业精神。

    素材一：增强民族自豪感、爱国精神（图片展示）

    在特高压这个领域，过去我们相较于西方落后了 40 年，而现在我们在全球范围内处于领先地位。中国的制造技术当前在特高压输电方面处在国际领先的状况，毫不夸张地来讲，特高压技术使得中国标准变成了国际标准，成为了我国又一个极为重要的“国之重器”。特高压输电的核心设备当中，换流变压器是整个直流输电系统的关键部分，就如同“心脏”一般。我国自主研制的±800kV 特高压直流换流变压器，它创造了世界纪录。世界首台双柱结构特高压自耦变压器，也创造了世界纪录。这两个变压器创造的世界纪录是世界单体容量最大、技术难度最高、产出时间最短。

    我国特高压输电线路

    世界首台特高压自耦变压器

    针对素材一提出这样的问题：特高压输电具有送电距离长以及覆盖范围广的优势，然而倘若特高压输电线路出现停电的情况，那么将会产生怎样的后果呢？

    学生思考并讨论 1 分钟后，教师开始进行总结。高压输电电路一旦停电，就会引发城市大面积停电的情况，并且会对我们的生产生活造成严重的影响。

    接着教师给学生播放第二个素材视频。

    素材二：培养行业精神、电力铁军精神（1分钟视频展示）

    2022 年的重庆夏天，高温与干旱相互叠加。这引发了多起森林火灾，也出现了许多救火和防火的感人故事。这些故事中不乏本专业的行业故事。例如，重庆电网有两条大动脉，分别是 500 千伏珞南一、二线。因为山火，这两条线路停电了。经过国网重庆市电力公司员工 24 小时不分昼夜的全力抢修，它们正式恢复了带电运行。

    2022年8月重庆多地发生山火

    电力公司全力抢修复电视频

    山火严重威胁了部分重要电力线路的安全运行和电力供应。电力公司在做好火险救援、避险复电以及巡检值守等工作的同时，还紧急实施了“让电于民”的限电策略。

    在夏季高温用电高峰期，如果企业不停电，会导致何种后果？

    学生思考并讨论 2 分钟后，教师进行总结。如果用电高峰期间企业不限电，就会像输电电路因火灾跳闸停电那样，导致电网电压严重降低，进而引发电网停电。而一旦停电，空调、风扇等纳凉设备就无法运行，这会直接对居民的生命安全构成威胁。

    通过以上两个实例，教师给出了本次课的核心内容，那就是：同学们是否知道电网公司需要对变压器进行怎样的调节，才能够实现科学供电呢？

    他们要写出变压器的电压相量图。

    第三步，先纠正学生的错误，接着 PPT 展示第二步的正确答案，之后在黑板上凭借三个答案把变压器“电压调整率”的计算公式推导出来。

    分析推导“电压调整率”

    第四步：依据电压调整率计算公式，把课前在雨课堂发布的那 2 个问题再次提出来。接着给学生 2 分钟时间让他们进行思考和讨论。之后，教师抽取学生，让其说出问题的答案。

    第五步，对学生的答案进行纠正或者首肯。接着讲授如何运用电压调整率计算公式，通过启发式教学的方式，辩证地推导出在不同性质负荷作用下变压器的“外特性曲线”。要强调指出为什么外特性曲线有时会上升，有时会下降，以此来培养学生的辩证思维。

    根据电压调整率得出外特性曲线

    再次提问，让学生独立思考并回答：从能量存储和消耗的角度来考虑，为什么电阻、感性和容性这三种负载会使得变压器的外特性曲线产生不同的变化呢？教师提示：电阻会消耗铜损耗，电感会消耗铁损耗，电容能够储存电荷。（此为教材之外，教师个人的理解和分析方法，即物理分析法。）

    前面学习过的分接开关有其作用，最后简单复习一下。分接开关可以调节变压器的一次绕组，通过这样的方式能够维持输出电压恒定。

    第六步：总结本次课学习内容并得出结论。

    电压调整率指的是变压器电压随电流增加而发生变化的标幺值。一般通过等效电路、相量图联合电压公式来推导其计算公式。

    变压器的外特性指的是当负荷增加（电流增加）时，变压器的电压会随之发生变化的这种特性。对于它的推导分析，有电压调整率公式分析法以及物理分析法这两种方法。得出的结论是：变压器在带纯电阻和感性负载时，其外特性曲线是下降的；而感性负载的外特性下降得更为明显；带容性负载时，外特性曲线是上升的。

    本节课中所说的科学供电，指的是电力公司依据负荷的大小，对变压器分接开关进行合理的调节，以此来维持变压器输出电压的稳定。而这一过程离不开对变压器外特性的分析。

    课堂教学环节

    教学总结

    （1）雨课堂图片发布本次教学内容及结论

    雨课堂发布课后总结

    （2）布置课后思考问题（培养理论联系实践和科学探究精神）：

    思考一下：某地区要是新增一个通过异步电动机来驱动设备运行的大型工厂，那应该怎样去调节变压器的分接开关，从而确保电压能够保持稳定呢？

    学生先进行独立思考或讨论，然后把想法发表到讨论区。接着，教师和学生展开有趣的互动讨论，以此来巩固并加深学生对知识的理解。

    本节课教学反思

    本节课采用线上与线下相结合的教学方式。课前，借助在线教学平台，运用启发式教学，培养学生独立思考问题的能力或培养学生集体思考问题的能力；同时，引导并激发学生的学习兴趣，激发学生的民主自豪感。课中，以学生为中心，将视频、板书、讨论、师生互动等多种教学模式结合起来进行教学。将我国先进的特高压输电技术融入教学之中，接着结合 2022 年夏天重庆电网抗火灾保电的真实案例开展引导式教学。这样做一方面能让学生体会到祖国科技的迅猛发展，彰显祖国的强大实力，其目的在于提升学生的民族自豪感和爱国精神；另一方面也有助于培养学生在专业知识学习方面的主动思考能力和辩证思维能力。课后在在线教学平台再次发布本节课总结，同时布置课后思考问题。学生有的独立思考问题，有的进行讨论思考问题。通过这两个思考问题，培养了学生理论联系实践的精神和科学探究精神。

    本课程的线上+线下教学流程图

    从思政元素的融入方面来看，教师依据授课内容，并且结合专业对口的企业，还聚焦近期的社会热点，选取了能够激励人心的“国家重器”以及感人的“行业故事”视频，将这些视频作为引子素材展示给学生。在进行知识教授的过程中，教师含蓄地把科学精神、行业精神、民族自豪、辩证思维等思政元素隐藏在教学设计的各个环节之中。希望通过展现国家的先进技术，打动学生。希望通过励志的行业事迹，打动学生。希望以此提高学生的学习兴趣。希望在传授知识的同时，达到立德育人的最终目的。

    从前一次授课的情况来观察，在线教育平台上学生的谈论参与度并不是很高。教师经过思考，打算在后面的课程里运用更有效的激励办法，以便能够调动更多的学生参与到讨论中来。

    案例作者|贺娟 许月

    执行编辑| 姚越洋