三相异步电动机教案(共63页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上山西财贸职业技术学院教案课程名称电工电子教学对象任课教师薛香娥授课日期 课题三相异步电动机教学目的1 知识方面:了解三相异步电动机的基本结构、理解工作原理、电磁转矩和机械特性,理解起动、调速、制动方法。2. 德育方面:科学技术就是生产力。3. 技能方面:识别三相异步电动机的基本结构。教学重点与难点1三相异步电动机的工作原理2机械特性 参考资料电工电子技术基础沈国梁机械工业出版社电路与电工技术陆国和高等教育出版社山西财贸职业技术学院教案课时分配: 100分钟一、复习 (10分)二、三相异步电动机的基本结构 (25分)三、三相异步电动机的工作原理 (20分)四、三相异步电
2、动机的电磁转矩和机械特性 (15分)五、起动、调速、制动方法 (25分)机动 (5 分)教 学 环 节 及 内 容教学方法说明一、复习:磁场和磁路二、由问题导入新课:磁场和磁路应用引入电动机结构三、新知识内容提问启发师生互动山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明12.21三相异步电动机的结构 三相异步电动机主要由定子和转子构成。定子和转子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同,3个绕组的末端连接在一起构成星形连接,3个始端连接在3个铜集电环上,起动变阻器
3、和调速变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。除些还有机座、端盖、风扇等。12.22三相异步电动机的工作原理1旋转磁场 把三相定子绕组接成星形接到对称三相电源,定子绕组中便有对称三相电流流过。 (1)在对称的三相绕组中通入三相电流,可以产生在空间旋转的合成磁场。(2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为A-B-C时磁场顺时针方向旋转;电流相序为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。(3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关,改变电流频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极)磁场,电流变化一周,则实物结构展示及PPT图示山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明磁场旋转一周。同步转速
4、no与磁场磁极对数p的关系为:2 三相异步电动机的转动原理静止的转子与旋转磁场之间有相对运动,在转子导体中产生感应电动势,并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流,其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用,F的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。电动机在正常运转时,其转速n总是稍低于同步转速no,因而称为异步电动机。又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的,所以也称为感应电动机。 异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率,用s表示,即: 转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率
5、约为1%9%。12.22三相异步电动机的电磁转矩和机械特性1 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩T是由旋转磁场的每极磁通录像PPT图示分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明与转子电流I2相互作用而产生的,故电磁转矩与转子电流的有功分量及定子旋转磁场的每极磁通成正比,即: 式中KT是一个与电动机结构有关的常数。将I2、的表达式及与U1的关系式代入上式,得三相异步电动机电磁转矩公式的另一个表示式:式中K是一常数。可见电磁转矩T也与转差率s有关,并且与定子每相电压U1的平方成正比,电源电压对转矩影响较大。同时,电磁转矩T还受到转子电阻R2的影响2 三相异步电
6、动机的机械特性起动转矩电动机刚起动(n=0,s=1)时的转矩称为起动转矩。额定转矩电动机在额定负载下工作时的电磁转矩称为额定转矩,忽略空载损耗转矩,则额定转矩等于机械负载转矩。最大转矩PPT图示分析及实例分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明最大转矩对应于最大转矩的转差率sm可由求得,为。最大转矩为:过载系数:PPT图示分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明12.24三相异步电动机的使用1三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机型号 Y132M4 功率 7.5KW 频率 50HZ电压 380V 电流 15.4A 接法 转速 1440r/min
7、 绝缘等级 B 工作方式 连续 年 月 日 编号 电机厂 2型号:功率:电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上输出的机械功率,称为额定功率或容量。电压:电动机的额定线电压。电流:电动机在额定状态下运行时的线电流。频率:电动机所接交流电源的频率。转速:额定转速。启发式图示分析结合PPT图及实例分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明2 三相异步电动机的起动直接起动:直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式,又叫全压起动。优点:起动简单。缺点:起动电流较大,将使线路电压下降影响负载正常工作。适用范围:电动机容量在10kW以下,并且小于供电变压器容
8、量的20。降压起动:Y-换接起动:在起动时将定子绕组连接成星形,通电后电动机运转,当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。适用范围:正常运行时定子绕组是三角形连接,且每相绕组都有两个引出端子的电动机。优点:起动电流为全压起动时的13。缺点:起动转矩均为全压起动时的13。自耦降压起动:利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低,以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有40、60、80等多种抽头,使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。启发式图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后,既可以降低起动电流,
9、又可以增大起动转矩。3 三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速:变极调速:通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、2、3、的规律变化,所以用这种方法调速,电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。变频调速:通过变频器把频率为50Hz工频的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源,然后供给三相异步电动机,从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速,具有机械特性曲线较硬的特点。变转差率调速:通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的,又称为变阻调速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于绕线式异步电动机。启发式图示分析结合
10、PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明 三相异步电动机的反转因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的,而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此,要改变三相异步电动机的转动方向非常容易,只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调,这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变,旋转磁场的方向也被改变,电动机就实现了反转。4 三相异步电动机的制动能耗制动:电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场相互作用,产生的电磁转矩方向与电动机转子转动方向相反,起到制动作用。特点:是制动准确、平稳,但需要额外的直流电源。反
11、接制动:电动机停车时将三相电源中的任意两相对调,使电动机产生的旋转磁场改变方向,电磁转矩方向也随之改变,成为制动转矩。注意:当电动机转速接近为零时,要及时断开电源防止电动机反转。特点:简单,制动效果好,但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快,因而电流较大。对于功率较大的电动机制启发式图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明动时必须在定子电路(鼠笼式)或转子电路(绕线式)中接入电阻,用以限制电流。发电反馈制动:电动机转速超过旋转磁场的转速时,电磁转矩的方向与转子的运动方向相反,从而限制转子的转速,起到了制动作用。因为当转子转速大于旋转磁场的转速时
12、,有电能从电动机的定子返回给电源,实际上这时电动机已经转入发电机运行,所以这种制动称为发电反馈制动。5三相异步电动机的选择 合理选择电动机关系到生产机械的安全运行和投资效益。可根据生产机械所需功率选择电动机的容量,根据工作环境选择电动机的结构形式,根据生产机械对调速、起动的要求选择电动机的类型,根据生产机械的转速选择电动机的转速6电动机的安装与接地电动机的安装应遵循如下原则:(1)有大量尘埃、爆炸性或腐蚀性气体、环境温度40以上以及水中作业等场所,应该选择具有合适防护型式的电动机。(2)一般场所安装电动机,要注意防止潮气。不得已的情况启发式图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学
13、 环 节 及 内 容教学方法说明下要抬高基础,安装换气扇排潮。(3)通风条件要良好。环境温度过高会降低电动机的效率,甚至使电动机过热烧毁。(4)灰尘少。灰尘会附在电动机的线圈上,使电动机绝缘电阻降低、冷却效果恶化。(5)安装地点要便于对电动机的维护、检查。电动机的绝缘如果损坏,运行中机壳就会带电。一旦机壳带电而电动机又没有良好的接地装置,当操作人员接触到机壳时,就会发生触电事故。因此,电动机的安装、使用一定要有接地保护。在电源中性点直接接地系统,采用保护接中性线,在电动机密集地区应将中性线重复接地。在电源中性点不接地系统,应采用保护接地。多媒体教学山西财贸职业技术学院教案课后小结:作业布置:
14、见学生学习任务书抽阅记录:低压电器山西财贸职业技术学院教案课程名称电工电子教学对象任课教师薛香娥授课日期 课题常用低压电器教学目的1 知识方面:了解常用低压电器的分类作用、;掌握常用继电器的结构和特点,了解常用低压电器的电气图形和符号2. 德育方面:抓住事物的特点,控制其变化趋势。3. 技能方面: 初步会使用常用低压控制与保护电器 教学重点与难点1低压电器中的触点和电弧2空气断路器、交流接触器参考资料电工电子技术基础沈国梁机械工业出版社电路与电工技术陆国和高等教育出版社山西财贸职业技术学院教案课时分配: 100分钟一、复习 (10分)二、常用低压电器的功能作用、分类 (20分)三、常用低压控制
15、与保护电器 (65分) 机动 (5分) 教 学 环 节 及 内 容教学方法说明一、复习:区分低压和高压范围二、由问题导入新课:由低压电路引入控制和完成该电路工作的电器三、新知识内容提问启发师生互动山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明13.1常用低压控制电器功能、作用 电器:是指能自动或手动接通和断开电路,以及对电路或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件。低压电器:通常是指交流1000V及以下与直流1200V及以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备 。13.2常用低压控制电器分类按控制作用分类执行电器:用来完成某种动作或传递功率。例如:电磁
16、铁。控制电器:用来控制电路的通断。例如:开关、继电器。主令电器:用来控制其它自动电器的动作,以发出控制“指令”。例如:按钮、转换开关等。保护电器:用来保护电源、电路及用电设备,使它们不致在短路、过载状态下运行,免遭损坏。例如:熔断器、热继电器等。按动作方式分 自动切换电器:按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。 接触器、继电器等。非自动电器:通过人力操作而动作的电器。 开关、按钮等实物及多媒体结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明 按动作原理分类 电磁式电器:它是根据电磁铁的原理工作的。例如:接触器、继电器等。非电磁式电器:它是依靠外力(人力或机械
17、力)或某种非电量的变化而动作的电器。例如:行程开关、按钮、速度继电器、热继电器等。13.2常用低压控制与保护电器 许多低压控制与保护电器不能截然分开。1低压电器中的触点和电弧现象触头系统: 由动触头、触头弹簧、静触头、支架等组成(1)作用:接通和断开电路的作用(2)材料:铜、银 黄铜指式;银铜合金桥式(3)结构形式桥式触头(双断点): 点按触:电流不大; 面按触:大电流的场合 指形触头:通电次数多、电流大的场图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明 电弧现象:在载流情况下的触头分断时,当电流超过某数值(0.25-1A)或电压超过某一数值(12-20
18、V)则触头之间易产生电弧。是游离和去游离的统一体。电弧的危害:使电路仍然保持导通状态,延迟了电路的开断。会烧损触点,缩短电器的使用寿命。灭弧措施:使电弧拉长,使弧柱冷却,把电弧分成若干短弧等方法。a.电动力灭弧:双断口触头系统,特点:无需专门的灭弧装置,一般用于交流电器。(见动画一)b.磁吹灭弧:在触头电路中串入一个磁吹线圈,广泛用于直流接触器中。c.窄缝灭弧:用于AC或DC接触器上。d.金属栅片灭弧:栅片灭弧的原理2按钮按钮的触点分常闭触点(动断触点)和常开触点(动合触点)两种。常闭触点是按钮未按下时闭合、按下后断开的触点。常开触点是按钮未按下时断开、按下后闭合的触点。按钮按下时,常闭触点先
19、断开,然后常开触点闭合;松开后,依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明3开关电器开关电器是在控制电路中用于不频繁地接通或断开电路的开关,或用于机床电路电源的引入开关。刀开关:刀开关又叫闸刀开关,一般用于不频繁操作的低压电路中,用作接通和切断电源,或用来将电路与电源隔离,有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。刀开关由闸刀(动触点)、静插座(静触点)、手柄和绝缘底板等组成。1、刀开关种类很多。按极数分为单极、双极和三极;按结构分为平板式和条架式;按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式;按
20、转换方向分为单投和双投等。2、刀开关一般与熔断器串联使用,以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。3、刀开关额定电压通常为250V和500V,额定电流在1500A下。4、安装刀开关时,电源线应接在静触点上,负荷线接在与闸刀相连的端子上。对有熔断丝的刀开关,负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端,以确保刀开关切断电源后闸图示分析结合PPT图分析山西财贸职业技术学院教案教 学 环 节 及 内 容教学方法说明刀和熔断丝不带电。在垂直安装时,手柄向上合为接通电源,向下拉为断开电源,不能反装。5、刀开关的选用主要考虑回路额定电压、长期工作电流以及短路电流所产生的动热稳定性等因素。刀开关的额定电流应大于
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- 三相 异步电动机 教案 63
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