电机与变压器教案

1、丰南职教中心 教案（副页）课题名称电机与变压器绪论授课章节授课日期授课班级13机电5授课时数2教学方法启发式、头脑风暴法等教学目标知识目标1、通过教学使学生掌握电机在国民经济中的地位；电机的主要类型；我国电机工业发展概况2、了解学习本课程的方法及需要的基础知识能力目标方法能力： 多举例，帮助学生触类旁通社会能力：小组合作锻炼团结协作的能力教学对象分析学习基础比较差，学习主动性不强。教材分析及处理本门课程比较深，大胆的尝试多引用，以类比的方式改变同学们的认识层面。教学重点与难点重点：电机在国民经济中的地位难点：学习本课程所需要的基础知识教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图一、电

2、机在国民经济中的作用 电能是现代主要的能源，而电机是与电能的生产、传输和使用紧密相关的能量转换装置，它不仅是工业、农业、交通运输业、国防工业、IT技术产业的重要设备，而且在日常生活中的应用也越来越广泛。人类早期使用的原动力是畜力、水力和风力，后来发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，十九世纪发明了电动机电动机有以下优点：（1）电机的效率高，运行经济；（2）电能的传输和分配比较方便；（3）电能容易控制。二、电机的主要类型 电机的型式和种类很多，但其工作原理都是基于电磁感应定律和电磁力定律，电机的分类方法很多，按功能进行分类，可分为：（1）发电机 将电能转换为机械能（2）电动机 将机械能转换为电能（3）变

3、压器 将电能变换为不同等级的电能（4）控制电机 作为控制系统中的元件教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图三、课程性质、任务和内容 性质：是一门专业基础课。它是将“电机学”、“电力拖动”和“控制电机”等课程有机结合而成的一门课。 任务：掌握各电机的基本结构和工作原理以及电力拖动系统的运行性能、基本分析计算、电机选择方法。 内容：直流电机、直流电动机的电力拖动、变压器、三相交流异步电动机、三相交流异步电动机的电力拖动、单相异步电动机、同步电机、电动机的选择控制电机等。 四、课程特点 课程特点：理论性强，应用性强。涉及的基础理论和实际知识面广，是电学、磁学、动力学、热学等学科知识的综合，所

4、以理论性较强。而用理论分析各种电机及拖动的实际问题时，必须结合电机的具体结构、采用工程观点和工程分析方法。在掌握基本理论的同时，还要注意培养学生的实验操作技能和计算能力，因此实践性也较强。教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图五、学习方法学习时应注意以下几点： 1）抓主要矛盾，抓本质，忽略次要因素。2）抓基本概念、原理和主要特性。3）良好的学习方法，如对比学习，找出各种电机的共性和特点，加深理解。4）理论联系实际，重视实验和到工厂实践。5）把电机视为拖动系统中的一个器件来学习，不宜过多地耗时于电机的内部电磁关系。教学组织流程引入自动化程度较高的军事尖端应用及日常生活常见的设备工作状况，

5、分析电机的应用，结合我们的专业，启发学生的学习热情，开发学生的学习兴趣。课后记学生表现、不足、今后改进等课题名称变压器的结构及其分类授课章节1.1授课日期授课班级13电5授课时数2教学方法启发式、头脑风暴法、归纳法、小组合作学习法等教学目标知识目标变压器的定义、用途和分类能力目标方法能力：培养学生的观察能力社会能力：培养团结协作能力教学对象分析教材分析及处理了解变压器的结构及分类教学重点与难点重点：变压器结构难点：教学准备小型变压器一个，改锥钳子各一把。教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图一、变压器结构1、铁心-铁柱和铁軛 按铁心结构分心式变压器、壳式变压器。2、绕组 材质：铜线或铝

6、线材质。 绕制方式：同心式绕组，交叠式绕组。3、附件 （1）油箱和冷却装置 （2）储油柜 （3）安全气道 （4）气体继电器 （5）吸湿器 （6）调压分接开关 （7）绝缘套管 （8）测温装置二、变压器分类 变压器有很多类型，可按其用途、绕组结构、铁心结构、相数、调压方式、冷却方式、容量等进行分类。 结构见课件图片教学组织流程 拆开小型变压器看结构 核心结构：铁心、绕组 打开课件看电力变压器结构 了解变压器分类课后记学生表现、不足、今后改进等课题名称变压器的基本工作原理授课章节1.2授课日期授课班级13机电5授课时数2教学方法启发式、头脑风暴法、归纳法等教学目标知识目标1、 变压器的结构2、 变压

7、器的工作原理能力目标方法能力：培养学生分析能力社会能力：团结协作能力，归纳总结能力教学对象分析教材分析及处理观察结构，看工作视频，分析讨论工作原理教学重点与难点重点：变压器的工作原理难点：变压器的工作原理教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图一、变压器工作原理 变压器以原、副绕组能同时链过铁心中同一变化磁通的特有结构，利用电磁感应原理，将原绕组吸收电源的电能传送给副绕组所连接的负载实现能量的传送，使匝数不同的原、副绕组中感应出大小不等的电动势实现电压等级变换，这就是变压器的基本工作原理。二、变压器的空载运行1、变压比：通过选用不同于原绕组匝数N1的副绕组匝数N 2，便可使副绕组

8、的电压u2不等于原绕组的电压u1，k称为变压器的变压比，其大小是由变压器的结构参数N1, N2所决定的。教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图2、变流比3、变阻抗 三、变压器的作用 变压、变流、变阻抗教学组织流程课后记学生表现、不足、今后改进等课题名称变压器的外特性和电压调整率授课章节1.3授课日期授课班级13电5授课时数2教学方法启发式、头脑风暴法、归纳法、小组合作学习法等教学目标知识目标变压器的外特性；变压器的电压调整率。能力目标方法能力：培养学生的分析能力社会能力：教学对象分析教材分析及处理教学重点与难点重点：变压器的外特性难点：教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计

9、意图一、 变压器的外特性1、=1，纯电阻电路2、1，纯电感电路3、1，纯电容电路二、变压器的电压调整率电压调整率是表征电网电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。一定程度上反映了供电的质量，他与变压器参数及负载性质有关。教学组织流程课后记学生表现、不足、今后改进等课题名称变压器的空载试验和短路试验授课章节1.4授课日期授课班级13电5授课时数教学方法启发式、头脑风暴法、归纳法、小组合作学习法等教学目标知识目标1、 变压器空载试验测参数2、 变压器的短路试验能力目标方法能力：培养学生分析能力社会能力：教学对象分析教材分析及处理教学重点与难点重点：难点：教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学

10、方法设计意图一、空载试验 试验目的：确定变压器的变比k、铁损耗pFe和励磁阻抗zm。 为便于测量仪表的选用、确保试验安全，空载试验在低压边进行。将高压边开路，在低压边加电压为额定值U2N、频率为额定值的正弦交变电源，测出开路电压U10、空载电流I20、空载损耗p0。教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图二、短路试验 目的：是确定变压器的铜损耗、短路阻抗。短路试验在高压边进行，将低压端短接，高压边交流电源，缓慢升压至I1I1N时停止，测出短路电压U1s、短路电流I1s、短路损耗ps。短路电压U1s相对于额定电压U1N来说很小，故磁通很小，铁损pFe很小，有有 铜损为原、副铜损之和教学组织

11、流程课后记学生表现、不足、今后改进等课题名称变压器的损耗和效率授课章节1.5授课日期授课班级13机电5授课时数2教学方法小组合作学习法、竞赛激励法、任务法等教学目标知识目标1、 理解变压器的损耗2、 掌握变压器的效率含义能力目标方法能力：培养学生分析问题的能力社会能力：锻炼学生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓，缺乏积极探究的主动性教材分析及处理变压器损耗和效率是变压器经常讨论的，结合浅显的案例帮助同学们理解是教学关键。教学重点与难点重点：掌握两种损耗难点：效率的意义教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图提问新课1、变压器的组成主要是那两部分？ 绕组 铁心2、 绕组和铁心都

12、是什么材质的？ 绕组-铜线 铁心-铁材质一、变压器的损耗1、铁损耗PFe、 PFe=P0=常数2、铜损耗PCu 来自绕组，损耗由一、二次绕组损耗组成。二、变压器的效率1、效率意义 因为有损耗，能量不能完全传输，会出现损耗，功率就有了有功功率P1和输出有功功率P22、 效率的公式 = 100% 师质疑竞赛激励法任务法讨论法小组合作学习培养学生归纳总结奖励分吸引学生调动学生参与教学组织流程 课后记课题名称变压器的铭牌授课章节1.6授课日期授课班级13机电5授课时数2教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标3、 了解变压器意义参数4、 掌握变压器的铭牌意义能力目标方法能力：培养学生的

13、分析能力，观察能力社会能力：锻炼学生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓教材分析及处理联系手机所贴标识，引入新课，提炼变压器的几个重要工作指标，确定铭牌应具备标识。教学重点与难点重点：难点：教学准备手机铭牌的照片，展示变压器，几个变压器铭牌的照片教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课重要内容一、引入展示自己的手机，打开后盖，看铭牌标识，讨论标识含义。同学们展示自己的手机，看铭牌标识，看参数。二、展示变压器1、变压器展示，看铭牌 分组讨论，总结标出参数 标出参数的意义 标出参数的意义 （1） 型号及系列 S 9 - 80 / 10 （2）额定容量SN （3）额定电压U1N、 U

14、2N （4）额定电流I1N、 I2N （5）额定频率fN （6）短路电压UK （7）温升三、看变压器铭牌照片，总结标识参数师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学组织流程 以手机铭牌引入教学 展示变压器，观察讨论其标注铭牌 展示更多的变压器铭牌照片，总结参数意义课后记课题名称三相变压器的磁路结构授课章节2.1授课日期授课班级13机电5授课时数教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标三相变压器组的磁路；三相心式变压器的磁路；三相五柱式铁心结构。能力目标方法能力：培养学生的观察能力社会能力：锻炼学生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓教材分

15、析及处理教材本节课内容枯燥，教师以竞赛形式调动学生的积极性教学重点与难点重点：难点：教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课三相交流电无论在经济、技术上都有极大的优越性，所以现代电力系统都采用三相交流电，为此三相交流变压器被广泛应用。它可以由三个单相变压器连接组成，称为三相组式变压器。但大多数均采用三相合为一体的三相芯式变压器，因为它体积小，经济性也好。一、三相变压器的磁路结构1三相组式变压器的磁路它的三个单相变压器铁心磁路是各自独立的，只要三相电压平衡，则磁路也是对称一样的，每只变压器可作为单相变压器来分析。2三相芯式变压器的磁路三相芯式变压器有三个铁心柱，供三相磁通、

16、v、w分别通过。在三相电压平衡时，磁路也是对称的，总磁通=+v +w=0，所以就不需要另外的铁心来供参总通过。类似于三相对称电路中省去中线一样，这样就大量节省了铁心的材料。但由于中间铁心磁路短一些，造成三相磁路不平衡，使三相空载电流也略有不平衡，但大变压器的空载电流Io很小，影响不大。由于三相芯式变压器体积小，经济性好，所以被广泛使用。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课3三相五柱式铁心结构近代大容量变压器，由于受到安装场所空间高度和铁路运输条件的限制，必须降低铁心的高度，常采用五柱式铁心结构。渐开线

17、式铁心变压器结构渐开线式铁心结构机械化程度高，设备复杂，工艺要求高，目前应用还不多。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学组织流程 展示挂图 分析挂图不同之处 定义结构与类型 了解几种变压器类型的应用情况 课后记 本节课比较枯燥，必须调动学生参与其中，才能使枯燥的课堂充满活跃的气氛，才能让学生记忆到知识点。课题名称变压器绕组的极性授课章节2.2授课日期授课班级13机电5授课时数教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标1. 单相变压器绕组的极性；2. 单相变压器绕组的极性判定。能力目标方法能力：培养学生的分析能力，观察能力社会能力：锻炼学

18、生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓教材分析及处理课本分析较为透彻，但学生理解能力较差，故教师多注重浅显的讲解和说明教学重点与难点重点：单相变压器的极性难点：单相变压器绕组极性判定教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课重要内容 三相变压器绕组的极性是指变压器一次、二次绕组中的感应电动势之间的相位关系。当一台单相变压器单独运行时，它的极性对于运行情况没有任何影响，一台三相变压器运行时，变压器绕组的极性问题对变压器的正常运行十分重要。一、单相变压器绕组的极性同名端是指在同一交变磁通的作用下任意时刻两（或两个以上绕组中）都具有相同电势极性的端点彼此互为同名端。识别：当电流

19、从两个同极性端流入（或流出）时，铁心中所产生的磁通方向是一致的二、单相变压器绕组的极性的判别 1、直观法师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容 如图所示，如从绕组的某端通入直流电，产生的磁通方向一致的这些端点就是同名端（右手螺旋法则判别）（1）电动势越串越大，则把两个线圈的异名端连接（2）电动势越串越小，则把两个线圈的同名端连接2、 测试法（1）电压表法 如图测出电压U2和U3 如果U3=U1+U2，则是异名端相连，即1U1和2U1是异名端。 如果U3=U1U2，则是同名端相连，即1U1和2U1是同名端

20、。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容 （2） 直流电流法当合上开关S，如直流毫安表量程调试，指针反应明显，说明1U1和2U1都处于高电位，则1U1与2U1是同名端师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学组织流程 课后记课题名称三相变压器绕组的连接授课章节2.3授课日期授课班级13机电5授课时数教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标1. 绕组连接组2. 绕组连接组极性能力目标方法能力：培养学生的分析能力，观察能力社会能力：锻炼学生的团队协作能力

21、教学对象分析学习兴趣不浓教材分析及处理教学重点与难点重点：绕组连接组及极性难点：绕组连接组极性判定教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容1连接组根据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。两台三相变压器并联，如果它们的一次侧、二次侧电压大小一样，但相位不同，不能并联，要求它们的连接组别一样才能并联，从而说明连接组别判别的重要性。国际上规定，标志三相变压器高、低压绕组线电动势的相位关系用时钟表示法。即规定高压侧线电动势为长针，永远指向12点位置；低压侧线电动势为短针，它指向几点钟，就是连接组别的标

22、号。如Y，d11表示高压边为星形接法，低压边为三角形接法，一次侧线电压落后二次侧线电压相位30。虽然连接组别有许多，但为了便于制造和使用，国家标准规定了五种常用的连接组。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入重要内容2连接组别的判别方法在常用的连接组别中，可分成Y，y和Y，d两类接法，下面分别介绍它们的判别方法。(1)Y，y接法 知道变压器的绕组连接图及各相一次侧、二次侧的同名端，如图2-15a所示，可按下列步骤判别。步骤一，首先要在接线图中标出每个相电动势的正方向及和的正方向，一次侧和二次侧都指向各自的首

23、端即1U1、2U1。再画出一次侧绕组(高压边)电动势相量图，最好按书中方位画，这样画出的线电势，正巧在钟表“12”的位置，不用再移动了。步骤二，画出二次侧绕组的电动势相量图，由接线图中的同名端可判断出，和一次侧的电动势是同相位(即同极性)，所以它的相量图也和一次侧一样。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容步骤三，画出时钟的钟点，只要把一次侧的直l放在“12”点，再把二次侧作为短针放上去即可，很明显二次侧是12点，也就是0点，所以是Y，y0连接组。如果接线图改变了，二次侧的同名端换成另一端，则二次侧的相

24、电动势反相，结果会怎样呢?不需重新画图，只要把二次侧的线电压反过去180就可以了，即由0点变成了6点，标记变成了Y，y6。当然，如果二次侧不变，而把一次侧的极性接反，结果也是一样。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习吸引学生调动学生参与教学组织流程 课后记课题名称三相变压器的并联运行授课章节2.5授课日期授课班级13机电5授课时数教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标1、并联运行的原因；2、并联运行的条件。能力目标方法能力：培养学生的分析能力，观察能力社会能力

25、：锻炼学生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓教材分析及处理教学重点与难点重点：并联运行的原因，并联运行的条件难点：并联运行的条件教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课重要内容一、并联运行的原因 ， 在配电站中，通常由几台变压器并联供电，其原因是： (1)当某台变压器需要检修或故障时，就可以由备用变压器并列运行，以保证不停电从而提高了供电质量。 (2)当负载随昼夜、季节而波动时，可根据需要将某些变压器断开(称为解列)或投入(称为并列)以提高运行效率，减少不必要的损耗。 (3)随着社会经济的发展，供电站的用户不断增加，需扩展容量而增加变压器并列的台数。 当然并列台数也不

26、能太多，因为如单台机组容量太小，会增加损耗，增加投资和成本，也会使运行操作复杂化。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容二、变压器并联运行的条件 必须符合以下三个条件的变压器才可以并联运行。 1一次侧、二次侧的电压分别相等，即变比K相等 如果两台二次侧电压不同的变压器负载运行时，两台变压器的承载也不平衡，电压偏大的一台承载过大。为此规定了两台变压器的一次侧、二次侧电压需相等，变压比K的误差不允许超过05。 2连接组别应相同 前面在分析连接组时就讲到，它是反映一次侧、二次侧线电压的相位关系。 3短路阻抗要相等师生讨论合作

27、学习任务法展示法小组合作学习吸引学生调动学生参与教学组织流程 课后记课题名称互感器授课章节3.1授课日期授课班级13机电5授课时数教学方法小组合作学习法、展示法、任务法等教学目标知识目标掌握常用的仪用变压器，电流互感器、电压互感器能力目标方法能力：培养学生的分析能力，观察能力社会能力：锻炼学生的团队协作能力教学对象分析学习兴趣不浓教材分析及处理教学重点与难点重点：难点：教学准备教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图引入新课重要内容要做一个直接测量大电流、高电压的仪表是很困难的，操作起来也是十分危险的。利用变压器能改变电压和电流的功能，制造出特殊的变压器仪用变压器(或称互感器)。把高电压

28、变成低电压，就是电压互感器；把大电流变成小电流，就是电流互感器。利用互感器使测量仪表与高电压、大电流隔离，从而保证仪表和人身的安全，又可大大减少测量中能量的损耗，扩大仪表量限，便于仪表的标准化。因此，仪用变压器被广泛应用于交流电压、电流、功率的测量中，以及各种继电保护和控制电路中。 一、电流互感器 1工作原理 电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中，流过被测电流，被测电流的大小由用户负载决定，电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳

29、能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。2电流互感器使用中应注意的事项： (1)运行中二次侧不得开路，否则会产生高压，危及仪表和人身安全，因此二次侧不能接熔断器；运行中如要拆下电流表，必须先将二次侧短路才行。 (2)电流互感器的铁心和二次侧绕组一端要可靠接地，以免在绝缘破坏时带电而危及仪表和人身安全。 (3)电流互感器的一次侧、二次侧绕组有“+”“”或“。”的同名端标记，二次

30、侧接功率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。(4)电流互感器二次侧负载阻抗大小会影响测量的准确度，负载阻抗的值应小于互感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在“短路状态”。师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容并且所用互感器的准确度等级应比所接的仪表准确度高两级，以保证测量准确度。例如，一般板式仪表为15级，可配用05级电流互感器。 二、电压互感器 1工作原理 电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。 2，电压互感器的使用 一般电压互感器二次侧额定电压都规定为100V，一次侧额定电压为电力系统规定的电压等级，这样做的优点是二次侧所接的仪表电压线圈额定值都为100V，可统一标准化。和电流互感器一样，电压互感器二次侧所接的仪表刻度师生讨论合作学习任务法展示法小组合作学习培养学生归纳能力吸引学生调动学生参与教学环节教学内容与过程师生活动教学方法设计意图重要内容实际上已经被放大了K倍，可以直接读出一次侧的被测数值。例如