Dạy học môn Mạng cung cấp điện trình độ cao đẳng theo định hướng phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn

B. Giai đoạn GQVĐ

Vấn đề được xác định là: “ Giảm tổn thất mà không phải thi công, lắp đặt lại lưới điện và không ảnh hưởng đến các phụ tải điện.

GV: Làm thế nào để giải quyết vấn đề trên? Yêu cầu SV giải quyết được vấn đề này. Bây giờ các nhóm tự thảo luận đưa ra phương án để GQ vấn đề này (10 phút thảo luận).

SV: Sau khi thảo luận, các nhóm trình bày kết quả thảo luận của nhóm mình về phương án GQVĐ tổn thất lên trên bảng, các nhóm khác sẽ lần lượt tranh luận và đặt câu hỏi về phương án GQVĐ của nhóm khác.

Nhóm 1: Giảm bớt phụ tải. Nhóm 2: Tăng điện áp đầu vào. Nhóm 3: Tăng tiết diện dây dẫn.

Nhóm 4: Nâng cao hệ số công suất (Bù công suất phản kháng).

SV: Các nhóm tranh luận về các phương án mà các nhóm đã trình bày, kết quả tranh luận cuối cùng:

Nhóm 1: Là giảm bớt phụ tải, phương án này là khả thi nhất đối với vấn đề tổn thất. Nhưng nếu giảm bớt phụ tải thì sẽ ảnh hưởng đến kinh tế, đến hợp đồng cung cấp điện, ảnh hưởng đến quyền lợi các hộ dùng điện, ảnh hưởng an ninh xã hội… nên phương án này phải bị loại đầu tiên. Đồng thời phương án này vi phạm yêu cầu đề bài là giảm tổn thất mà không ảnh hưởng đến các phụ tải điện.

Nhóm 2 là tăng điện áp đầu vào. Khi tăng điện áp đầu vào thì sẽ giảm tổn thất trên lưới, nhưng điều này còn phải phụ thuộc vào nguồn cung cấp, tốn kinh phí để đầu tư trạm biến áp để hạ thấp điện áp xuống trước khi truyền đến các phụ tải điện. Đồng thời khi tăng điện áp thì phải thay đổi toàn bộ các thiết bị đóng cắt, bảo vệ với giá trị định mức cao hơn và cũng thay đường dây có định mức phụ hợp với giá trị điện áp cao  điều này ảnh hưởng đến vốn đầu

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 240 trang tài liệu này.

tư bị tăng cao và bị vi phạm yêu cầu của đề bài là không phải thiết kế, lặp đặt lại lưới điện.

Nhóm 3 là tăng tiết diện dây dẫn. Khi tăng tiết diện dây, điện trở sẽ giảm  tổn thất sẽ giảm. Nhưng khi tăng tiết diện dây sẽ ảnh hưởng rất lớn đến vốn đầu tư cho dây dẫn, các thiết bị nâng đỡ (trụ, đà…), đồng thời cũng vi phạm yêu cầu đề bài là không lắp đặt lại lưới điện.

Nhóm 4 là nâng cao hệ số công suất. Đây là phương án khả thi và hiệu quả nhất, không làm tốn nhiều chi phí đầu tư và không phải thiết kế thi công lại lưới điện. Phương án này chỉ cần lắp đặt hệ thống tụ bù trung thế, nhằm bù công suất phán kháng cho hệ thống.

GV: Sau khi đã thống nhất phương án giải quyết vấn đề tổn thất là dùng phương án nâng cao hệ số công suất cosφ. Nhưng phương pháp này có ý nghĩa như thế nào? Làm sao khi nâng cao hệ số công suất ta lại giảm đi được tổn thất trên hệ thống điện? GV yêu cầu cả lớp nghiên cứu, thảo luận để giải quyết các vấn đề này, GV đưa ra một số câu hỏi để gợi ý quá trình thảo luận nhóm của SV:

1. Nêu các công thức liên quan đến hệ số công suất cosφ, các đại lượng công suất P, Q, S (Đây là vấn đề nhằm gợi nhớ những công thức liên quan đến các đại lượng công suất).

2. Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất, cho ví dụ chứng minh cụ thể

3. Cách xác định dung lượng cần bù.

SV: Các nhóm thảo luận, sau khi thảo luận đại diện từng nhóm lên bảng trình bày kết quả thảo luận của nhóm mình lần lượt từng vấn đề.

1. Vấn đề 1: Các công thức liên quan đến hệ số công suất cosφ, các đại lượng công suất P, Q, S.

Đại diện các nhóm lên ghi những công thức có liên quan theo yêu cầu lên bảng.

GV: Gợi mở bằng cách vẽ tam giác công suất lên bảng (Hình 2.4)

Hình 2.5. Tam giác công suất

SV: Dựa trên tam giác công suất ghi ra những công thức liên quan

GV: Nhận xét các công thức SV trình bày, loại bỏ những công thức chưa đúng hoặc trùng lặp, kết luận lại những công thức đúng:

P = UIcosφ, Q = UIsinφ, S2 = P2 + Q2

Q = Ptgφ, P = Scosφ

GV: Dựa trên tam giác công suất và các công thức vừa được SV trình bày trên bảng, hướng dẫn về nguyên tắc bù công suất phản kháng:

Khi nâng cao hệ số công suất cosφ chính là bù công suất phản kháng Q, khi bù Q vào hệ thống thì nguồn sẽ giảm bớt việc phát công suất phản kháng, lúc đó tập trung phát công suất tác dụng P, tại vì nguồn phát ra một lượng S=const (S2 = P2 + Q2 không đổi).

Nâng cao cosφ  Là giảm góc φ  Giảm Q  Tăng P

2. Vấn đề 2: ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cosφ, cho ví dụ chứng minh

GV: Sau khi đã hiểu rò các công thức trong vấn đề 1, hiểu rò nguyên tắc nâng cao hệ số công suất, các nhóm nghiên cứu thảo luận vấn đề 2

GV: Đưa ra các câu hỏi gợi mở quá trình thảo luận và nghiên cứu của SV

- Khi nâng cao hệ số công suất cosφ thì tổn thất điện áp ΔU và tổn thất công suất ΔP sẽ tăng hoặc giảm như thế nào? Cần phải chứng minh bằng công thức và ví dụ cụ thể?

- Sau khi nâng cao hệ số công suất cosφ thì khả năng truyền tải của

đường dây sẽ tăng hay giảm?

SV: Các nhóm nghiên cứu tài liệu liên quan, tự thảo luận các vấn đề theo những câu hỏi mang tính chất định hướng của giáo viên.

GV: Trong quá trình các nhóm thảo luận phải đến từng nhóm để nhắc nhở, gợi mở một số câu hỏi để SV thảo luận đúng hướng …. nhắc nhở các SV cá biệt.

SV: Sau khi thảo luận xong, mời đại diện từng nhóm đứng lên trình bày kết quả thảo luận của nhóm mình lên giấy A4. Yêu cầu các nhóm, các SV theo dòi đặt câu hỏi về kết quả của các nhóm, tranh luận về các vấn đề của các nhóm. Phải luôn theo dòi và định hướng các câu hỏi tranh luận phải đi đúng hướng là GQ những vấn đề theo hướng dẫn của GV.

GV: Sau khi thảo luận, tranh luận, GV cùng với SV rút ra những kết luận cuối cùng mà được cả lớp thống nhất.

Sau khi nâng cao hệ số công suất:

- Tổn thất điện áp trên đường dây sẽ được giảm:

P1 = 1000kW

Q1 = 1000kVAr

cosφ1 = 0,7

P1+jQ1

P2 = 1000kW Q2 = 0kVAr

cosφ2 = 1

U1

PR QX U

> U2

PR U

- Tổn thất công suất trên đường dây sẽ giảm:

P1 = 1000kW Q1 = 1000kVAr

cosφ1 = 0,7

P1+jQ1

P2 = 1000kW Q2 = 0kVAr

cosφ2 = 1

P2 Q2 P2

P1

1 2 1 R1 >

P 1R

2 1

U 2

- Tăng khả năng truyền tải của dây

P1 = 1000kW

Q1 = 1000kVAr

cosφ1 = 0,7

P1+jQ1

P2 = 1000kW Q2 = 0kVAr

cosφ2 = 1

P2 Q2

1 1

3.U

I1 

> I2 1

3.U

Đến đây SV đã xác định tại sao khi nâng cao hệ số công suất cosφ thì ta sẽ giảm được tổn thất trên đường dây truyền tải, nhưng một vấn đề quan trọng mà SV cần phải nghiên cứu nữa đó là làm sao xác định được dung lượng cần bù như thế nào để nâng cao hệ số công suất cosφ.

GV: Cho ví dụ yêu cầu SV nghiên cứu: Muốn nâng cao hệ số công suất từ cosφ1 lên cosφ2 thì ta cần làm những gì, yêu cầu SV nghiên cứu tài liệu và đưa ra công thức tính toán cụ thể.

GV: Yêu cầu cả lớp nghiên cứu theo hướng

 Trước khi bù, hệ số công suất của hệ thống là cosφ1 thì lúc đó các đại lượng công suất trên hệ thống là gì?

 Sau khi bù, hệ số công suất của hệ thống sẽ là cosφ2 thì lúc đó các đại lượng công suất trên hệ thống sẽ là gì?

 Sau khi xác định được các đại lượng công suất trước và sau khi bù, độ chênh lệch công suất phản kháng trước và sau khi bù đó chính là dung lượng cần bù.

SV: Nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu theo hướng dẫn của GV, thảo luận nhóm, trình bày kết quả thảo luận của nhóm mình lên bảng, lắng nghe góp ý của các nhóm khác, của GV  Rút ra những kết luận cuối cùng mà được cả lớp thống nhất:

Cách tính toán dung lượng cần bù:

Khi hệ số công suất là cosφ1  cần tiêu thụ một lượng công suất phản kháng là:

Q1 = P1tgφ1

Nếu nâng hệ số công suất lên cosφ2  cần tiêu thụ một lượng công suất phản kháng là:

Q2 = P1tgφ2

Vậy dung lượng cần bù là:

Qbù = Q1 – Q2 = P1tgφ1 - P1tgφ2 = P1(tgφ1 - tgφ2 )

C. Kết thúc bài học

- Nhận xét các kiến thức cần lưu ý và học tập thêm.

- Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc, kết quả học của từng nhóm; phê bình hoặc khen thưởng các nhóm có tinh thần học không tích cực hoặc tích cực; những điều cần rút kinh nghiệm qua bài học này…

D. Bài tập nâng cao (Làm ở nhà, theo từng nhóm).

Nêu vấn đề: tại giờ cao điểm (19h-21h) đường dây 22kV và MBA

320kVA trên đường Trần Phú – phường 04 – thành phố Đà Lạt thường xuyên làm việc trong trạng thái quá tải. Hãy phân tích nguyên nhân, đề xuất biện pháp xử lý vấn đề này nhưng không cần phải thay lại đường dây và MBA.

Nhiệm vụ giáo viên: Cung cấp sơ đồ, các thông số của hệ thống đường dây và TBA trên phiếu.

Yêu cầu:

 Phân tích và giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng quá tải này.

 Đề xuất biện pháp xử lý.

 Xây dựng phương án xử lý.

Nhiệm vụ các nhóm: học tập và làm việc theo từng nhóm, kết quả thảo luận sẽ trình bày và tranh luận trước lớp vào buổi học tới.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trên cơ sở lí luận về phát triển năng lực PH&GQVĐ trong đào tạo gắn liền với thực tiễn được trình bày ở chương I, trong chương II của Luận án này tác giả đã nêu lên mục tiêu, chương trình đào tạo của môn học Mạng Cung cấp điện cũng như một số thuận lợi và khó khăn trong quá trình dạy học.

Một vấn đề quan trọng mà tác giả đã làm được trong chương II là đã trình bày được các biện pháp dạy học nhằm phát triển năng lực PH&GQVĐ thực tiễn của SV trong dạy học môn Mạng Cung cấp điện:

- Xây dựng ngân hàng câu hỏi, bài tập nghiên cứu để sử dụng trong dạy học.

- Vận dụng các PPDH hợp lý để dạy SV tư duy PH&GQVĐ.

- Tăng cường khả năng tự học cho SV thông qua các trải nghiệm thực tế nghề.

Trong từng biện pháp tác giả đều phân tích mục đích và triển khai các nội dung của biện pháp nhằm phát triển năng lực GQVĐ của SV trong thực tế nghề nghiệp, nâng cao chất lượng đào tạo nghề.

Đồng thời, tác giả đã biên soạn một số giáo án mẫu để dạy học ứng dụng các PPDH nêu trên nhằm phát triển năng lực PH&GQVĐ thực tiễn trong hoạt động nghề nghiệp nhằm mục đích để tiến hành thực nghiệm sư phạm.