《电机与电力拖动》教案.docx

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1、电机及电力拖动教案授课教师：班级：授课时间： 年 月 日授课题目绪论授课方式多媒体教学课型新授课时1教学目标1. 了解电机的分类2. 熟悉电机在国民经济中的作用3. 了解电力拖动的发展过程教学内容1. 认识电机及电力拖动概貌2. 了解本课程的性质、内容、任务和要求教学过程任务一1.电机的分类1）按能量传递及用途分类2）按电机的结构特点及电源性质分类2.电机在国民经济中的作用1）在机械制造、冶金、纺织、石油、煤炭、化工、印刷及其他工业企 业中的应用2）在交通运输业中的应用3）在农业中的应用4）在伺服传动、机器人传动、航天航空和国防科学等领域的自动控制 技术中的应用5）在医疗仪器、电动工具、家用电

2、器、办公自动化设备和计算机外部 设备中的应用3.电力拖动的发展过程1）成组拖动2）单机拖动3）多机拖动任务二本课程主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题。在学完本课程之 后，应达到下列要求：（1）掌握常用交、直流电机及变压器的基本理论（电磁关系、能量关 系等）。（2）掌握控制电机的工作原理、特性及用途。（3）掌握分析电机机械特性及各种运行状态（启动、反接制动、能耗制动、回馈制动）的基本理论。（4）掌握电力拖动系统中电机参数调速方法的基本原理和技术经济指 标。（5）掌握电力拖动机械过渡过程的基本方程式及其主要的分析方法。（6）掌握选择电机的方法。（7）掌握电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技

3、能，并具有熟练 的运算能力。课堂总结电机及电力拖动教案授课教师：班级：授课时间： 年 月 日授课题目项目一直流电机授课方式多媒体教学课型新授课时8教 学 目 标知识目标1. 熟悉直流电机的基本结构，掌握直流电机的工作原理和铭牌数的含义2. 了解电枢绕组的几个基本概念3. 了解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基本 公式4. 掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法5. 掌握直流电动机的基本方程式和工作特性6. 了解直流发电机的分类和运行特性技能目标1. 能够画出绕组展开图2. 能够分析和计算直流电机的主要参数3. 能够分析直流电机的运行问题教学重点实槽和虚槽、单叠绕组的展开

4、图、功率、转矩、电动势平衡方程式教学难点他励直流电动机的基本方程式、直流弧焊发电机的工作原理教学方法行动导向教学法教学内容1. 认识直流电机的结构，了解其工作原理2. 了解直流电机的电枢绕组3. 了解直流电机的电枢反应、电枢电动势与电磁转矩4. 掌握直流电机的换向过程及改善方法5. 了解直流电动机的种类、基本方程式和工作特性6. 认识常见直流发电机教学过程任务一1.相关知识1）直流电机的特点和用途（1）直流电机的特点（2）直流电机的用途2）直流电机的基本结构（1）定子（2）转子带领学生 学习 新知识3）直流电机的工作原理（1）直流发电机的工作原理（2）直流电动机的工作原理4）直流电机的铭牌数据

5、（1）铭牌（2）型号（3）额定值2.任务实施老师提供可打开的直流电动机实物，并组织学生共同完成以 下任务。1）将全班学生进行分组，并选出小组长。2）每组分别对照实物指出直流电机的各个部件，并做简要 描述（如各部件的功能或作用原理）。3）每组分别对照实物分析直流电动机和直流发电机的工作 原理。4）分组讨论实际见过（或听过）的电动机型号及应用场合， 并做简要总结。5）讨论结束后，小组长整理讨论结果，并交给老师，老师 做点评。巩固所学 知识，提 升学生实 践技能3.任务测试学生利用所学知识，可独立完成以下任务。1）快速指出直流发电机的主要部件。2）描述各部件的作用。3）知晓直流发电机是如何机械能转化

6、为动能的以及直流电 动机如何将电能转化为机械能的。4）描述直流电机具体包括哪些额定数据。进一步巩固所学 知识任务二1.相关知识1）绕组的概述（1）绕组元件（2）绕组的有效边与端线（3）实槽和虚槽实槽是指电枢铁芯上实际存在的槽。在实际的电机结 构中，电枢绕组元件数往往多于实槽数，常常在一个铁芯槽内 放置几组绕组元件，通常把一个元件的上层边与另一个元件的 下层边之间构成的一个虚拟凹槽称为一个虚槽，如图1-17所 示。如果一个实槽内有以个虚槽，那么，电枢铁芯的总的虚槽 数Z0和实槽数Z的关系为：（，Zo =宓带领学生 学习 新知识图1-17实槽中的虚槽（4）元件数与虚槽数、换向片数的关系（5）极距T

7、（6）绕组的节距（7）绕组的形式2）单叠绕组（1）单叠绕组的展开图以虚槽数Z。、换向片数K、元件数S都为16,磁极对 数p = 2,组成右行单叠绕组的某直流电机为例，说明单叠绕 组展开图的作图方法和步骤。 计算绕组极距。Zt = 2pp = 16/4 槽=4 槽 计算绕组节距。y =T = 4 槽1采用整距绕组，因为是单叠右行，故：y = y = 1 槽Ky = y - y = （4 -1）槽 = 3 槽21 列绕组元件连接顺序表。单叠绕组在接线时，先将绕组元件、槽及换向片按顺序编号， 见表1-1。表1-1单叠绕组元件串顺序表1234$678910 II 12 B 14 15 16 闭合于 1

8、 画绕组展开图。 画磁极和电刷。 确定元件感应电动势方向、电刷的极性、电枢旋转方向。（2）并联支路（3）均压线3）单波绕组（1）单波绕组的特点（2）并联支路4）其他绕组及其应用2.任务实施请同学们自行绘制某直流电动机的单波左行绕组，已知该直 流电动机的磁极对数p = 2 , Z = S = K = 15。思路：首先计算各节距，然后参照单叠绕组的展开图画法进 行绘制。巩固所学 知识，提 升学生实 践技能3.任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。1) 描述绕组元件及节距的概念。2) 实槽数和虚槽数相等吗？给出理由。3) 简述绘制绕组展开图的步骤。进一步 巩固所学 知识任务三1.相关知识1) 直流

9、电机的电枢反应(1) 直流电机的空载磁场(2) 直流电机的电枢磁场(3) 直流电机的电枢反应2) 直流电机的电枢电动势和电磁转矩(1) 直流电机的电枢电动势(2) 直流电机的电磁转矩带领学生 学习 新知识2.任务实施利用仪态直流发电机已有的参数及条件计算出其电枢电动 势和电磁转矩。思路：通过已知条件可以求出电动势常数和转矩常数，将它 们代入相应的公式求解即可，结果参考如下。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1) 什么是电枢反应？2) 直流电机的电枢电动势的大小跟什么有关？进一步 巩固所学 知识任务四1.相关知识1) 换向过程2) 换向器的打火(1) 打火现象(2) 打

10、火原因3) 改善换向的方法(1) 正确安装换向极(2) 合理选择电刷带领学生 学习 新知识2.任务实施学生分组，帮助小明解决“将某小容量无换向极的电机换向” 这一问题。思路:先考虑本任务给出的换向方法能否实现，若无法解决， 尝试移动电刷位置，并分析结果。巩固所学 知识，提 升学生实 践技能3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1) 直流电机产生换向火花的原因有哪些？2) 直流电机安装换向极的作用是什么？进一步巩固所学 知识任务五1.相关知识1) 直流电动机的种类(1) 他励电动机(2) 并励电动机(3) 串励电动机(4) 复励电动机2) 他励直流电动机的基本方程式(1) 电动势平衡方程式

11、他励直流电动机在稳定运行时，加在电枢两端电压为 V，电枢电流为妇电枢电动势为，由电动机的工作原理可 知，此时E，与/；是反向的，即E，是反电动势，若以V，E， Ia的实际方向为正方向，则可列出1直流电动机的电动势平衡方 程式为：V = E +1 R(1-17)aa a式中：R电枢电阻。 a该平衡方程式表示了电源电压除一小部分被电枢电阻消耗外， 其余被电动机吸收转换为反电动势去带动电动机转动。(2) 转矩平衡方程式他励电动机的电磁转矩7颇为拖动性转矩。当电动机以 恒定的转速稳定运行时，电磁转矩7颇与负载转矩Tl及空载 转矩To相平衡，即：LT = T + T(1-18)emL0由此可见，电动机轴

12、上的电磁转矩一部分与负载转矩相平衡， 另一部分是空载损耗。(3) 功率平衡方程式直流电动机工作时，从电网吸收电功率P1，除去电枢 回路的铜损耗p 、电刷接触损耗p 及励磁回路铜耗p后， CuaCubCuf其余部分功率转变为电枢上的电磁功率Pem。电磁功率并不能全部用来输出，它的一部分是运行时的机械损 耗pn、铁损耗pFe和附加损耗pad，剩下的部分才是轴上对外带领学生 学习 新知识输出的机械功率与：P = p + p + p + P = p + p + p + p + p + p1CuaCubCufemCuaCubCufQFead（1-19）直流电动机的功率流程如图1-27所示。&诚磁间路铜耗

13、烦说坦.工（41O 多Pn铁耗匕/萄附加损庄J 曜.辛Pcm电刷接姬损耗电枢回路铜耗图1-27直流电动机的功率流程3）他励直流电动机的工作特性（1）转速特性（2）转矩特性（3）效率特性+ P =p +2.任务实施组织学生利用所学知识帮助小明分析、讨论并判断他进行测 试得到的曲线（见图1-29）的正确性。TLnM 叫op；图1-29测试曲线思路：转速特性、转矩特性、效率特性的理论知识分析该曲 线的正确性。提示：该转速特性曲线错误。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1）直流电机产生换向火花的原因有哪些？2）直流电机安装换向极的作用是什么？进一步 巩固所学 知识任务六1.相

14、关知识1）并励发电机带领学生 学习（1）并励发电机电动势的建立（2）功率、转矩、电动势平衡方程式 功率平衡方程式直流发电机输入的是机械功率P，除去机械损耗p和 铁损耗PFe以后，剩下的是电磁功率Pem，电磁功率Pem即是机 械能转换成为电能的这部分功率，功率平衡方程式为：P = P + p + p = P + p（1-23）1emQFeem0式中：p0 = p + pF，p0为空载损耗，它们的单位均为kW。 发电机向0负载供电时，电枢绕组中的电流将产生铜损耗，在电 磁功率中除去电流在绕组中产生的铜损耗pCu，余下的则是输出的电功率P2。则有：uP = P + p（1-24）em2Cu综合上述两

15、式，可得直流发电机的功率平衡方程式为：P = P + p + p + p = P +Zp（1-25）12CuQFe2而直流发电机的效率为：P q=r x 100%（1-26）P1 转矩平衡方程式由于P = TQ，将式（1-23）两边同除以Q可得发电机 的转矩平衡方程式：P Pp1 = em +0QQQT = T + T（1-27）1em0式中：T原动机拖动发电机的转矩，即输入驱动转矩，单 位为N-m；Tem发电机的电磁转矩，单位为N-m；T -一发电机的空载转矩，单位为Nm。0 电动势平衡方程式在他励发电机中输出功率P2= 5.，电磁功率P = EI，铜耗为p = 12R，代入式（1-24）可

16、得：ema aCua aUI = E I -12 Raa aa a将上式两边都除以勺可得发电机的电动势平衡方程式为：U = E -1 R（1-28）aa a（3）并励发电机的外特性2）直流弧焊机（1）直流弧焊发电机的工作原理（2）弧焊整流器新知识2.任务实施1）任务描述巩固所学 知识，提小明去参观某工厂，看到一台铭牌和数据缺失的他励直流电 机，已知 U = 220 V，C =12.4，= 1.1x10-2 Wb， R = 0.208 Q，p = 360 W，p = 204 W，n = 1450 r/min， 忽略附加损耗。小明想判断这台电机是发电机运行还是电动机 运行，并想知道它的电磁转矩、输

17、入功率和效率。2）任务执行组织学生利用所学知识帮助小明解决上述问题。思路：通过比较电机的电枢电动势与端电压U，可以判断电 机的运行方式，然后根据已知条件，计算要求参数即可。升学生实 践技能3.任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。1）写出并励发电机功率、转矩、电动势平衡方程式。2）简述直流弧焊发电机的工作原理。进一步巩固所学 知识课堂总结电机及电力拖动教案授课题目项目二 直流电动机的电力拖动授课方式多媒体教学课型新授课时9教 学 目 标知识目标1. 了解电力拖动系统的组成部分2. 了解单轴拖动系统和多轴拖动系统的运动方程式3. 理解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基本 公

18、式4. 掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法5. 掌握直流电动机的基本方程式和工作特性6. 了解直流发电机励磁方式分类和运行特性技能目标1. 能够分析拖动系统的运行状态2. 能够分析和计算直流电机的主要参数3. 能够分析直流电机的运行问题教学重点转矩的折算、他励直流电动机的固有机械特性教学难点电枢回路串电阻启动、能耗制动电阻的计算教学方法行动导向教学法教学内容1. 认识电力拖动系统2. 掌握生产机械的负载转矩特性和他励直流电动机的机械特性3. 掌握他励直流电动机的启动方法4. 掌握他励直流电动机的调速方法5. 掌握他励直流电动机的制动与反转方法6. 了解串励直流电动机的电力拖动教学过程任

19、务一1.相关知识1）电力拖动系统概述2）单轴电力拖动系统的运动方程式3）运动方程式中正负号的规定4）拖动系统的运动状态分析5）多轴电力拖动系统的运动方程式（1）旋转运动带领学生 学习 新知识授课教师:班级:授课时间:日年 月转矩的折算图2-4所示的多轴电力拖动系统的工作机构做旋转运 动，此时负载转矩折算的原则是折算前后的功率不变。 若不考虑传动机构的损耗，则工作机构折算到电动机轴上的功 率应等于工作机构的功率，即：T。= T QLg gT Q. Tn TT = g = g g = g（ 2-4）L Q n jd式中：tl工作机构折算到电动机轴上的转矩；T工作机构的实际负载转矩；Q 电动机转轴的

20、角速度；Q 工作机构转轴的角速度； gnd电动机转轴的速度；n 工作机构转轴的转速；g .一nj传动机构的总转速比，j = j. j = f，其中jgj2分别为第一、第二级转速比。也就是说，总的 转速比应该是各级转速比之积。通常传动机构是 减速的，即n 1；若传动机构是增 速的，则 n .，j 1。若考虑传动机构宙传动效率，损耗应由电动机提供，即 总的负载转矩应大于输出的负载转矩，则：T QT Q = gcT Q TnTT = gl = g g = g（ 2-5）L n .Q n .n n . jccdc式中：n为传动机构的传动效率，它是各级传动效率的乘积。 c此时n =n n 。ccl .

21、c2（2）平移运动（3）升降运动2.任务实施老师组织学生完成以下任务。1）将全班学生进行分组，并选出小组长。2）每组学生根据拖动系统的运动方程式，讨论并计算以下 两题。巩固所学 知识，（1）如图2-4所示，在传动机构为齿轮变速的电力拖动 系统中，已知工作机构的转矩Tg = 240 N. m，转速n广128 r/min ；转速比 j= 2.4，j2 = 3.2 ；传动效率 q = 0.94，门=0.92 ；飞轮矩 GD2 = 6.4 N.m2，GD = 1.2N.m2， GD2 = 2.6 N. m2，GD; = 1.4 N. m2，GD： = 2.8 N. m2， GD2 = 25 N. m2

22、。忽略电动机空载转矩，求： g 折算到电动机轴上的负载转矩T ；L 折算到电动机轴上系统的总飞轮矩GD2。（2）起重机的传动机构如图2-6所示。已知重物m =120 kg，卷筒半径r = 0.35 m，齿轮转速比j = 6.4，升 Z降重物时的效率H = 0.91，提升重物的速度v = 0.86 m/s， 电动机转子飞轮矩GD2 = 57.8 N. m2，齿轮飞轮矩GD2 = 3.4 N. m2，GD; = 15.6 N. m2，卷筒飞轮矩 GD; = 40.2 N.m2。忽略电动机空载转矩，求：折算到电动机轴上的负载转矩T；L折算到电动机轴上系统的总飞轮矩GD2。3）每组讨论结束后，由小组长

23、上交本组答案。4）老师指导讲述正确的解题过程。3.任务测试学生利用所学知识，解决以下问题。1）什么是电力拖动系统？它包括哪几个部分？都起什么作 用？2）写出电力拖动系统的运动方程式，说明方程式中各物理 量的意义及方程式中转矩和转速正负号的规定。进一步 巩固所学 知识任务二1.相关知识1）生产机械的负载转矩特性（1）恒转矩负载的转矩特性（2）恒功率负载（3）通风机负载2）他励直流电动机的机械特性（1）机械特性的方程式（2）固有机械特性当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电 枢回路不串电阻（即U= %，=%，R = R）时的机械特 性称为固有机械特性。其表达式为：带领学生 学习 新知识UR

24、E,、n = Na T（2-17）CCC2 eme Ne T N固有机械特性曲线如图2-12所示。4J，图2-12他励直流电动机固有机械特性从图2-12中可以看出，他励直流电动机固有机械特性 是一条斜直线，跨3个象限，具有以下几个特点： 电磁转矩Tem越大，转速n越小，其特性是一条下 斜直线。这是由于当Tem增大时，电枢电流匕与Tem成正比关系，匕也 增大；而电枢电动势小=小，E = Cn = U -1 R，I增 Nae NNa aa大，Ea则减小，转速n则减小。 当T = 0时，n = n0=导厂为理想空载转速。e N当T = 0时，由于T = CtI，I = 0，所以E = Un。由 于C

25、e是电动机结构矗，由式（2-15）可知，n0与U成正比， 与小成反相关，当U和小不变时，n0是一个定值。_R 斜率P = CC2，其值很小，特性较平，习惯上e T N称为硬特性，转矩变化时，转速变化较小。斜率P大时的特 性则称为软特性。 当T =孔时，n =七，转速降% = n0 -七=pT为额定转速降。一般情况下，n孑0.95n，而An 0.05n，N0N0这是硬特性的数量体现。（3）人为机械特性（4）根据电动机的铭牌数据估算机械特性2.任务实施1）任务描述某生产车间有一台他励直流电动机的铭牌数据为：额定容量 P = 50 kW，额定电压U = 220 V，额定电流I = 250 A， 额定

26、转速n = 1 150 r/ min。相关人员想要估算并绘制该电动 机的固有机械特性。巩固所学 知识，提 升学生实 践技能2）任务执行请同学们帮助相关人员估算并绘制该电动机的固有机械特 性。思路：要想得到该电动机的机械特性，需要求取n0和TN；U n - n根据公式0 CeON和5 9-551N可知，需要知道/nC -N的数值才可求得n0和TN；根据公式N nN可知，需要知道EaN的数值才可求得;根据已知可以求得EaN。3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1）什么是生产机械的负载转矩特性？2）什么是电动机的机械特性？3）如何根据电动机的铭牌数据估算机械特性？进一步巩固所学 知识任务三1

27、.相关知识1）直接启动2）电枢回路串电阻启动他励直流电动机串电阻启动的过程如下： 启动开始瞬间，电枢回路中接入全部启动电阻，启动电流I Un达到最大值，随着电动机转速的sti R + R + R + Ra123不断增大，电枢电流和电磁转矩将逐渐减小，电动机沿着曲线 1的箭头所指的方向变化。 当转速增大至七，电流减小至Ist2 （图2-18 （b）中 点b）时，将接触器KM】触头闭合，电阻R1短接，由于机械 惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线2上的点c（点c的位置可由所串电阻的大小控制），电动机又沿曲线2 的箭头继续加速。 当转速增大至七，电流又减小至妇（图2-18（b） 中点d）时，

28、将接触器kM2触头闭合，电阻sR2短接，由于机 械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线3上的点 e，电动机又沿曲线3的箭头继续加速。 当转速增大至与，电流又减小至Ist2 （图2-18（b） 中点f）时，将接触器kM3触头闭合，电阻sR3短接，由于机带领学生 学习 新知识械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到固有特性曲线4 上的点g，电动机又沿曲线4的箭头继续加速，最后稳定运行 在固有特性曲线上的点如启动过程结束。电枢回路串电阻启动设备简单，操作方便，但能耗较大，它不 宜用于频繁启动的大、中型电动机，可用于小型电动机的启动。KM, KM2 KMj 卞、最 i*1 ! J OI, Igt

29、（a）接线图（b）机械特性图2-18他励直流电动机的电枢回路串电阻启动3）降压启动2.任务实施老师组织一场关于“怎样启动他励直流电动机？ ”的讨论， 组织学生共同完成以下任务。1）将学生分组，并选出小组长。2）每组同学自由讨论。3）讨论过程中，请小组长总结。4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种 启动方法并简述启动过程。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1）直流电动机一般为什么不允许直接启动？如直接启动有 什么问题？2）直流电动机的启动方法有哪几种？它们的适用场合分别 是什么？进一步巩固所学 知识任务四1.相关知识1）调速指标（1）调速范围（2）静差率

30、（3）调速的平滑性（4）调速的经济性2）改变电枢电压调速改变电枢电压调速是指在他励直流电动机中，由一可调 节的直流电源向电枢供电，在其他参数不变的条件下，通过调带领学生 学习 新知识节直流电源来改变电枢电压U,使空载转速n改变，从而使 电动机拖动负载运行于不同的转速，如图2-20所示。1UK*版广亍民o .F,.图2-20他励直流电动机改变电枢电压调速的机械特性从图2-20中可以看出，在负载相同的情况下，不同的 电枢电压所对应的转速是不同的。改变电枢电压调速的特点如 下： 改变电枢电压调速时，机械特性曲线的斜率不变， 所以，调速的稳定性好。 电压可做连续变化，调速的平滑性好，调速范围广。 属于

31、恒转矩调速，电动机不允许电压超过额定值， 只能由额定值向下降低电压调速，即只能减速。 电源设备的投资费用较大，但电能损耗小，效率高。 随着晶闸管变流技术的飞速发展，改变电枢电压调速在电力拖 动系统中的应用越来越广泛。3）电枢回路串电阻调速4）弱磁调速2.任务实施老师组织开展一场关于“怎样对他励直流电动机进行调 速？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。1）将学生分组，并选出小组长。2）每组同学自由讨论。3）讨论过程中，请小组长总结。4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种 调速方法并简述调速过程。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。1）直流电动机的调速指标有

32、哪些？2）调速范围和静差率的概念是什么？两者有何联系？3）直流电动机的调速方法有哪几种？它们的优缺点分别是 什么？进一步 巩固所学 知识任务五1.相关知识1) 能耗制动(1) 能耗制动的方法及原理(2) 能耗制动电阻的计算E由于I =-R ；R , Rz越小，则Ia越大，制动转矩越 az大，制动越快。但若Rz太小，Ia的数值可能超过电动机的最 大允许电流Iamax。因此:需要选择合适的择Rz。选择Rz的原 则是：E 一1 Ia|- R J R W Iamax -2)nazE_则R 3 a Rz(1.5 2)IaN式中：Ea在制动开始瞬间等于原来的稳态值，即：E = C n = U = UaeN

33、于是可得：* UR 3N-R(2-27 )z (1.5 口 2)Ia口N(3) 能耗制动的机械特性2) 反接制动(1) 电压反接制动(2) 倒拉反转反接制动3) 回馈制动(1) 位能性负载拖动时的回馈制动(2) 改变电枢电压过程中的回馈制动4) 他励直流电动机的反转带领学生 学习 新知识2.任务实施老师组织开展一场关于“怎样对他励直流电动机进行制 动？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。1) 将学生分组，并选出小组长。2) 每组同学自由讨论。3) 讨论过程中，请小组长总结。4) 讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种 制动方法并简述制动过程。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学

34、知识，回答以下问题。1) 什么是制动？控制直流电动机制动的方法包括哪几种？2) 控制直流电动机反转的方法有哪些？进一步巩固所学 知识任务六1.相关知识1）机械特性（1）固有机械特性（2）人为机械特性2）串励直流电动机的启动与调速3）串励直流电动机的制动（1）能耗制动（2）反接制动带领学生 学习 新知识2.任务实施老师组织开展一场关于“串励直流电动机在启动、调速、制 动时与他励直流电动机有什么区别？ ”的讨论，带领学生共同 完成以下任务。1）将学生分组，并选出小组长。2）每组同学自由讨论。3）讨论过程中，请小组长总结。4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所

35、学知识，回答以下问题。1）串励直流电动机的有哪两种制动方式？2）串励直流电动机能直接启动吗？为什么？进一步巩固所学 知识课堂总结电机及电力拖动教案授课题目项目三变压器授课方式多媒体教学课型新授课时8教 学 目 标知识目标1. 掌握变压器的工作原理和铭牌数据的含义，了解变压器的分类和结构2. 了解变压器空载运行和负载运行的物理情况3. 掌握变压器空载运行和负载运行时的基本方程式、等效电路4. 掌握变压器的运行特性5. 了解三相变压器并联运行的原因，掌握三相变压器并联运行的条件6. 了解自耦变压器、仪用互感器、电焊变压器的结构、工作原理技能目标1. 掌握进行空载试验和负载试验的方法2. 能够计算变

36、压器的参数3. 能够折算绕组得到变压器负载运行时的等效电路教学重点变压器的结构、“T”形等效电路、变压器的外特性教学难点感应电动势、负载运行时的电磁关系、自耦变压器教学方法行动导向教学法教学内容1. 了解变压器的基本知识2. 了解变压器的空载运行3. 了解变压器的负载运行4. 掌握变压器参数的测定方法5. 掌握变压器的运行特性6. 认识三相变压器7. 认识其他用途变压器教学过程任务一1.相关知识1) 变压器的工作原理2) 变压器的分类3) 变压器的结构(1) 铁芯(2) 绕组绕组是变压器的电路部分。它由漆包线或绝缘的扁铜线带领学生 学习 新知识授课教师:班级:授课时间:日年 月绕制而成，有同心

37、式和交叠式两种。同心式绕组是将高、低压 绕组套在同一铁芯柱的内外两层，如图3-7所示。交叠式绕组 的高、低压绕组是沿轴向交叠放置的，如图3-8所示。图3-7同心式绕组图3-8交叠式绕组（3）其他部件4）变压器的铭牌数据（1）变压器的型号（2）变压器的额定数据（3）变压器的其他数据2.任务实施老师提供可打开的变压器实物，并组织学生共同完成以下任 务。1）将全班学生进行分组，并选出小组长。2）每组分别对照实物指出变压器的各个部件，并做简要描 述（如各部件的功能或作用原理）。3）每组分别对照实物分析变压器的工作原理。4）讨论结束后，小组长总结发言。巩固所学 知识，提 升学生实 践技能3.任务测试学生

38、利用所学知识，回答以下问题。1）变压器的类型有哪些？2）储油柜、气体继电器和安全气道各有什么作用？进一步巩固所学 知识任务二1.相关知识1）空载运行时的物理情况2）空载运行时的电磁关系（1）各电、磁量正方向的规定（2）感应电动势（3）电压平衡关系按图3-12所示的各物理量的正方向，根据电路的基尔 霍夫电压定律，容易得出一、二次绕组的电压平衡方程式如下。U =- E - E +1 r =- E + jXI + I r =- E + I （r +jX111。0 1100 110 11（3-12）U = E（3-13）202带领学生 学习 新知识）=-E +1 Z10式中：r1一次绕组的电阻；Z1一

39、次绕组的漏阻抗；U 二次绕组开路时的开路电压有效值向量。 20由于漏磁路主要由非磁性介质构成，其磁阻很大，漏磁通很小， 因此反映漏磁通的漏电感和漏电抗很小，IZ也很小，有：U e E = -j4.44fN（3-14）111 m由此看出，主磁通的大小主要决定于电源的大小，只要电源电 压不变，可以认为主磁通维持不变，这是一个很重要的结论， 在变压器负载运行时仍然成立。3）空载电流和空载损耗4）空载运行时的等效电路2.任务实施老师组织一场分组讨论。1）将学生分组，并选出小组长。2）每组同学自由模拟空载运行过程。3）模拟过程中，请小组长总结。4）讨论结束后，由老师提问，小组组长发言。巩固所学 知识，3

40、.任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。1）写出空载运行时的物理情况。2）描述变压器空载运行时，各电、磁量的正方向是如何规 定的。进一步 巩固所学 知识任务三1.相关知识1）负载运行时的物理情况2）负载运行时的电磁关系（1）磁动势平衡方程式空载时的主磁通由空载磁动势F建立，负载时主磁 0通则由F + F建立。因为从空载到负载，电源电压不变，12所以主磁通不变，因此建立主磁通的磁动势相等，即：F + F = F 或 IN +1 N = I N（3-18）120112201这一关系式称为磁动势平衡方程式。式（3-18）两边同除以N1并移相，得：i = i +-N11=i +f- 10 矿 2 J

41、 0 K）（3-19）由式（3-19）可知，当负载电流增大时，-增大，一次绕组K带领学生 学习 新知识的电流I也随之增大。可见，虽然变压器的一、二次绕组之1间没有直接的电路联系，但负载电流的变化也会使原边电流相 应地发生改变。（2）电压平衡方程式3）负载运行时的等效电路（1）绕组的折（2）“T ”形等效电路经过折算绕组，可得变压器的部分等效电路，如图3-16 （a）所示。其中一、二次侧之间的耦合作用，由主磁通在绕 组中产生的感应电动势E， E反映出来，经过折算绕组后，12E=E，构成了相应的一、二次侧部分的等效电路。又根据 12E=E = lZ和I +1 = I的关系式，可将一、二次绕组的12

42、0 m120等效电路和励磁支路连接起来，构成图3-16（b）所示的等效电 路。由于它的6个参数分布如“T”形，所以称为“T”形等效电路。趴B o-l.m序 ANL 普（a）部分等效电路ill7ik Ei0UL必JIo1（b）“T”形等效电路图3-16变压器的“T”形等效电路的形成过程（3）近似和简化等效电路2 .任务实施老师组织学生用近似和简化等效电路完成一、二次侧电流及 二次侧电压的计算。已知一台单相变压器的数据为：Sn = 10 kV/，U / U = 380 / 220 V ， r = 0.14 Q， r = 0.035 Q ，X = 0.22 Q，X = 0.055 Q，r = 30 Q，X = 310 Q。一 次侧加上额定频率的额定电压，并保持不变，二次侧接负载阻 抗 Z = （4 + j3） Q。巩固所学 知识，3.任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。1）描述负载运行时的物理情况。2）解释这一原因：变压器一、二次绕组没有直接的电路连 接，可是，当负载运行时，二次侧电流增大或减小的同时，一 次侧电流也随之增大或减小。进一步巩固所学 知识任务四1.相关知识1）空载试验2）短路试验3）标幺值带领学生 学习 新知识2.任