《电机与电力拖动》教案

《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 授课题目 绪论授课方式

多媒体教学

课型 新授 课时 11．了解电机的分类教学目标 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

认识电机及电力拖动概貌了解本课程的性质、内容、任务和要求任务一电机的分类按能量传递及用途分类按电机的结构特点及电源性质分类电机在国民经济中的作用业中的应用在交通运输业中的应用在农业中的应用技术中的应用在医疗仪器、电动工具、家用电器、办公自动化设备和计算机外教学过程 设备中的应用电力拖动的发展过程成组拖动单机拖动多机拖动任务二后，应达到下列要求：掌握常用交、直流电机及变压器的基本理论（系等）。掌握控制电机的工作原理、特性及用途。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。制动、回馈制动）的基本理论。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。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。掌握选择电机的方法。掌握电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能，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 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了解电枢绕组的几个基本概念了解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基教 知识目标 公式学 4．掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法目 5．掌握直流电动机的基本方程式和工作特性标 6．了解直流发电机的分类和运行特性1．能够画出绕组展开图技能目标 2．能够分析和计算直流电机的主要参3．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

认识直流电机的结构，了解其工作原理了解直流电机的电枢绕组了解直流电机的电枢反应、电枢电动势与电磁转矩掌握直流电机的换向过程及改善方法了解直流电动机的种类、基本方程式和工作特性认识常见直流发电机任务一相关知识直流电机的特点和用途教学过程 直流电机的基本结构定子转子

学习新知识直流电机的工作原理直流发电机的工作原理直流电动机的工作原理直流电机的铭牌数据铭牌型号额定值任务实施下任务。将全班学生进行分组，并选出小组长。描述（如各部件的功能或作用原理）。原理。（或听过的电动机型号及应用场合做点评。任务测试学生利用所学知识，可独立完成以下任务。快速指出直流发电机的主要部件。描述各部件的作用。动机如何将电能转化为机械能的。描述直流电机具体包括哪些额定数据。任务二相关知识绕组的概述绕组元件绕组的有效边与端线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1-17u数Z和实槽数Z的关系为：0

践技能进一步知识学习新知识Z=uZ0（a）u=1 （b）u=2 （c）u=3图1-17 实槽中的虚槽元件数与虚槽数、换向片数的关系极距绕组的节距绕组的形式单叠绕组单叠绕组的展开图ZKS16，磁极对0数p2，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。①计算绕组极距。Z016/4槽4槽2p②计算绕组节距。y4槽1采用整距绕组，因为是单叠右行，故：yy 1槽Kyy2 1

y(41)3槽③列绕组元件连接顺序表。1-1。表1-1 单叠绕组元件串顺序表方向。

⑥确定元件感应电动势方向、电刷的极性、电枢旋转并联支路均压线单波绕组单波绕组的特点并联支路其他绕组及其应用任务实施p2ZSK15。行绘制。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。描述绕组元件及节距的概念。实槽数和虚槽数相等吗？给出理由。简述绘制绕组展开图的步骤。任务三相关知识直流电机的电枢反应直流电机的空载磁场直流电机的电枢磁场直流电机的电枢反应直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机的电枢电动势直流电机的电磁转矩任务实施势和电磁转矩。们代入相应的公式求解即可，结果参考如下。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。什么是电枢反应？直流电机的电枢电动势的大小跟什么有关？任务四相关知识换向过程换向器的打火打火现象打火原因改善换向的方法正确安装换向极合理选择电刷

践技能进一步知识学习新知识知识，进一步知识学习新知识任务实施“将某小容量无换向极的电机换向这一问题。尝试移动电刷位置，并分析结果。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。直流电机产生换向火花的原因有哪些？直流电机安装换向极的作用是什么？任务五相关知识直流电动机的种类他励电动机并励电动机串励电动机复励电动机他励直流电动机的基本方程式电动势平衡方程式a a a a 他励直流电动机在稳定运行时，加在电枢两端电压为UIEEIEa a a a IIa程式为：

践技能进一步知识UEIR

（1-17）a a a——RR

带领学生式中：a

电枢电阻。学习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。转矩平衡方程式T他励电动机的电磁转矩 为拖动性转矩当电动机以TemT T em LT转矩 相平衡，即：T0

新知识T TTem L

（1-18）由此可见，电动机轴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。功率平衡方程式P直流电动机工作时，从电网吸收电功率 ，除去电枢P1p p 回路的铜损耗 p p Cua Cub CufP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p、铁损耗p

，剩下的部分才是轴上对外ad输出的机械功率P2：Pp1 Cua

pCub

pCuf

P pem

pCub

pCuf

p p p Fe

PpP（1-19）直流电动机的功率流程如图1-27所示。图1-27 直流电动机的功率流程他励直流电动机的工作特性转速特性转矩特性效率特性任务实施试得到的曲线（1-29）的正确性。巩固所学知识，图1-29 测试曲线线的正确性。提示：该转速特性曲线错误。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。直流电机安装换向极的作用是什么？任务六相关知识并励发电机

进一步知识学习并励发电机电动势的建立①功率平衡方程式

新知识P直流发电机输入的是机械功率P1

，除去机械损耗p和p P 铁损耗 以后剩下的是电磁功率 p P Fe em em械能转换成为电能的这部分功率，功率平衡方程式为：PP p p1 em

P pem 0

（1-23）式中：p0

p pω

，为空载损耗，它们的单位均为kW。p0pp磁功率中除去电流在绕组中产生的铜损耗 ，余下的则是输pCuP出的电功率。则有：P2P Ppem 2 Cu

（1-24）综合上述两式，可得直流发电机的功率平衡方程式为：PPp1 2 Cu

p p

Pp （1-25）2而直流发电机的效率为：P 2100% （1-26）PP1②转矩平衡方程式PT，将式两边同除以的转矩平衡方程式：TT T1 em

P P 10em10

（1-27）T式中：——原动机拖动发电机的转矩，即输入驱动转矩，单T1位为N·m；T——发电机的电磁转矩，单位为N·m；TemT——发电机的空载转矩，单位为N·m。T0③电动势平衡方程式2 在他励发电机中输出功率P = UI，电磁功2 P EI

，铜耗为p I2R，代入式（1-24）可得：em aa

Cu a aUI EI I2Ra aa a aI将上式两边都除以，可得发电机的电动势平衡方程式为：IaUEa

IRa a

（1-28）并励发电机的外特性直流弧焊机直流弧焊发电机的工作原理弧焊整流器任务实施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 220V，C12.4，Φ1.1102Wb，升学生实践技能N eR0.208，paFe360W204WN1450r/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。机的运行方式，然后根据已知条件，计算要求参数即可。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。写出并励发电机功率、转矩、电动势平衡方程式。简述直流弧焊发电机的工作原理。进一步知识课堂总结《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 授课题目 项目二动授课方式

多媒体教学 课型 新授 课时 9了解电力拖动系统的组成部分了解单轴拖动系统和多轴拖动系统的运动方程式理解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基教 知识目标 公式学 4．掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法目 动机的基本方程式和工作特性标 电机励磁方式分类和运行特性技能目标 2．能够分析和计算直流电机的主要参3．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教学方法 行动导向教学法

认识电力拖动系统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掌握他励直流电动机的启动方法掌握他励直流电动机的调速方法掌握他励直流电动机的制动与反转方法了解串励直流电动机的电力拖动任务一相关知识1）电力拖动系统概述教学过程 2）单轴电力拖动系统的运动方程式运动方程式中正负号的规定拖动系统的运动状态分析多轴电力拖动系统的运动方程式旋转运动

学习新知识——转矩的折算2-4动，此时负载转矩折算的原则是折算前后的功率不变。率应等于工作机构的功率，即：TTL g gT Tn TT g L

gg gn jd

（2-4）式中：T——工作机构折算到电动机轴上的转矩；LT——工作机构的实际负载转矩；g——电动机转轴的角速度；——工作机构转轴的角速度；gn——电动机转轴的速度；dn——工作机构转轴的转速；gnj——传动机构的总转速比，jjj d，其中j，n1 2 n 1gj分别为第一、第二级转速比。也就是说，总的2减速的，即ng

n，故j1；若传动机构是增d速的，则ng

n，j。d总的负载转矩应大于输出的负载转矩，则：TT Tn

T g L cTT L

g gg

gj

（2-5）c c d c式中：为传动机构的传动效率，它是各级传动效率的乘积。c此时 。c c1 c2平移运动升降运动任务实施老师组织学生完成以下任务。将全班学生进行分组，并选出小组长。两题。

巩固所学知识，2-4所示，在传动机构为齿轮变速的电力拖动Tg

240N mng

128r/min；转速比j1

2.4，j2

3.2；传动效率1

0.94， 0.92；飞轮矩GD26.4Nm2GD21.2Nm2，2 d 1GD22.6Nm2，GD21.4Nm2，GD2

2.8Nm2，2 3 4GD225N m2。忽略电动机空载转矩，求：gT；L②折算到电动机轴上系统的总飞轮矩GD2。2-6所示。已知重物m=120kg，卷筒半径r0.35m，齿轮转速比j6.4，升Z降重物时的效率c

0.91，提升重物的速度vZ

0.86m/s，d

57.8Nm2，齿轮飞轮矩GD23.4Nm2GD215.6Nm2，卷筒飞轮矩1 2GD240.2Nm2。忽略电动机空载转矩，求：rT；L②折算到电动机轴上系统的总飞轮矩GD2。每组讨论结束后，由小组长上交本组答案。老师指导讲述正确的解题过程。任务测试学生利用所学知识，解决以下问题。用？量的意义及方程式中转矩和转速正负号的规定。任务二相关知识生产机械的负载转矩特性恒转矩负载的转矩特性恒功率负载通风机负载他励直流电动机的机械特性机械特性的方程式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

进一步知识学习新知识枢回路不串电阻（即UUN

，N

，RRa

）时的机械特性称为固有机械特性。其表达式为：Nn U R T （2-17）NaC CC2 eme N e T N固有机械特性曲线如图2-12所示。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：①电磁转矩T 越大，转速n越小，其特性是一条下em斜直线。这是由于当Tem

增大时，电枢电流Ia

与T 成正比关系，I也em aCN a e N

n

IR，I增N a a a大，En则减小。aU②当Tem

0nn0

N 为理想空载转速。C当T 0时，由于Tem

CIT

e，

N0Ea

U 。由NC是电动机结构常数，由式e

与U成正比，与成反相关，当U和不变时，n0

是一个定值。③斜率

R a ，其值很小，特性较平，习惯上CC 2e T N称为硬特性，转矩变化时，转速变化较小。斜率大时的特性则称为软特性。④当Tem

TnN

nN

nn0

TN为额定转速降。一般情况下，这是硬特性的数量体现。人为机械特性

n ≈0.95nN

N

≈，0根据电动机的铭牌数据估算机械特性任务实施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

巩固所学知识，提P 50kW，额定电压UN

220V，额定电流IN

250A，升学生实nN

1150r/min

践技能机的固有机械特性。任务执行性。思路：要想得到该电动机的机械特性，需要求取n0和TN；n UN0根据公式

C 和

≈9.55C

可知，需要知道Ce Ν N

e NN e ΝCe Ν的数值才可求得n0和TN；根据公式

EnEN

可知，需要EaNC

；根据已知可以求得EaN。e Ν任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。什么是生产机械的负载转矩特性？什么是电动机的机械特性？如何根据电动机的铭牌数据估算机械特性？任务三相关知识直接启动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：

进一步知识动电流I st1

UN RRRRa 1 2 3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。

带领学生n1

（图2-18（b）中st2 学习点b）时，将接触器KM触头闭合，电阻R短接，由于机械1 12c（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。③当转速增大至n，电流又减小至I （图2-18（b）st2中点d）时，将接触器KM触头闭合，电阻R短接，由于机2 23上的点e，电动机又沿曲线3的箭头继续加速。④当转速增大至n，电流又减小至I （图2-18（b）st2中点f）时，将接触器KM触头闭合，电阻R短接，由于机3 3

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4g4h，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。（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降压启动任务实施组织学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组长发言任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。什么问题？是什么？任务四相关知识调速指标调速范围静差率调速的平滑性调速的经济性改变电枢电压调速

知识，进一步知识学习新知识节直流电源来改变电枢电压U，使空载转速n0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。图2-20 他励直流电动机改变电枢电压调速的机械特性2-20下：①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。②电压可做连续变化，调速的平滑性好，调速范围广。③属于恒转矩调速，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。电枢回路串电阻调速弱磁调速任务实施速？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组长发言任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。直流电动机的调速指标有哪些？调速范围和静差率的概念是什么？两者有何联系？什么？任务五

知识，进一步知识相关知识能耗制动能耗制动的方法及原理能耗制动电阻的计算E由于Ia

a ，RRR a z

越小，则Ia

越大，制动转矩越大，制动越快。但若R太小，I的数值可能超过电动机的最z a大允许电流I 。因此，需要选择合适的择R。选择R的原amax z z则是：|I|a

Ea ≤RRa z

amax

(1.5～2)INE

带领学生则 R≥ a RNz a 学习N式中：E在制动开始瞬间等于原来的稳态值，即：a

新知识U

ECnUUa e NR≥ N R

（2-27）z (1.5 2)I N能耗制动的机械特性反接制动电压反接制动倒拉反转反接制动回馈制动位能性负载拖动时的回馈制动改变电枢电压过程中的回馈制动他励直流电动机的反转任务实施动？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组长发言任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。什么是制动？控制直流电动机制动的方法包括哪几种？控制直流电动机反转的方法有哪些？

知识，进一步知识任务六任务六相关知识机械特性固有机械特性人为机械特性串励直流电动机的启动与调速串励直流电动机的制动能耗制动反接制动学习新知识任务实施完成以下任务。 巩固所学将学生分组，并选出小组长。 知识，每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组长发言。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。串励直流电动机的有哪两种制动方式？串励直流电动机能直接启动吗？为什么？进一步知识课堂总结《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 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 知识目学目标

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了解变压器空载运行和负载运行的物理情况掌握变压器空载运行和负载运行时的基本方程式、等效电路掌握变压器的运行特性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了解自耦变压器、仪用互感器、电焊变压器的结构、工作原理1．掌握进行空载试验和负载试验的方法技能目标 2．能够计算变压器的参数3．能够折算绕组得到变压器负载运行时的等效电路

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 行动导向教学法了解变压器的基本知识了解变压器的空载运行了解变压器的负载运行教学内容 4．掌握变压器参数的测定方法掌握变压器的运行特性认识三相变压器认识其他用途变压器任务一相关知识变压器的工作原理教学过程 2）变压器的分3）变压器的结铁芯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

学习新知识3-7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 交叠式绕组其他部件变压器的铭牌数据变压器的型号变压器的额定数据变压器的其他数据任务实施务。将全班学生进行分组，并选出小组长。述（如各部件的功能或作用原理）。每组分别对照实物分析变压器的工作原理。讨论结束后，小组长总结发言。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。变压器的类型有哪些？储油柜、气体继电器和安全气道各有什么作用？任务二相关知识空载运行时的物理情况空载运行时的电磁关系各电、磁量正方向的规定感应电动势电压平衡关系3-12所示的各物理量的正方向，根据电路的基尔

践技能进一步知识学习新知识UE1 1

E Ir1σ 0

E1

jXI0

Ir0

E1

I(r+jX0 1

)E1

IZ01U E20 2

（3-12）（3-13）式中：r——一次绕组的电阻；1Z——一次绕组的漏阻抗；1U ——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：01U≈E1 1

j4.44fN1m

（3-14）由此看出，主磁通的大小主要决定于电源的大小，只要电源电在变压器负载运行时仍然成立。空载电流和空载损耗空载运行时的等效电路任务实施老师组织一场分组讨论。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由模拟空载运行过程。模拟过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组组长发言。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。写出空载运行时的物理情况。定的。任务三

知识，进一步知识相关知识负载运行时的物理情况负载运行时的电磁关系磁动势平衡方程式空载时的主磁通由空载磁动势F0

建立，负载时主磁通则由F1

F建立。因为从空载到负载，电源电压不变，2所以主磁通不变，因此建立主磁通的磁动势相等，即：

带领学生FFF1 2 0

或IN1

IN2

IN0

学习这一关系式称为磁动势平衡方程式。式（3-18）N并移相，得：1 N I

新知识II1 0

2N1

I2

2 K

（3-19）由式（3-19）可知，当负载电流增大时，I2增大，一次绕组KI1也随之增大。可见，虽然变压器的一、二次绕组之应地发生改变。电压平衡方程式负载运行时的等效电路绕组的折“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EE反映出来，经过折算绕组后，1 2EE，构成了相应的一、二次侧部分的等效电路。又根据1 2EEIZ I1 2 0 m 1

II2

的关系式，可将一、二次绕组的所示的等效电路。由于它的6部分等效电路形等效电路图3-16 变压器的形等效电路的形成过程近似和简化等效电路任务实施二次侧电压的计算。已知一台单相变压器的数据为：SN

10kVA， 巩固所学U /U1N 2N

380/220V，r1

0.14，r2

0.035

知识，X 0.22，X1

0.055，rm

30，Xm

310。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 (4j3)。L任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。描述负载运行时的物理情况。解释这一原因：变压器一、二次绕组没有直接的电路连次侧电流也随之增大或减小。任务四相关知识空载试验短路试验标幺值任务实施3-223-23路图，请同学们分组讨论该试验的操作方法。图3-22 变压器的空载试验线路图

进一步知识学习新知识践技能图3-23 变压器的短路试验线路图任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。空载试验和短路试验的目的是什么？侧进行？标幺值是如何定义的？任务五相关知识变压器的外特性和电压变化率

进一步知识学习变压器的外特性变压器的电压变化率变压器的损耗和效率变压器的损耗变压器的效率任务实施老师组织一场作图比赛。将学生分组，并选出小组长。率特性曲线，并做简要文字说明（组内同学可分工合作。作图结束后，由老师提问，小组组长发言。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。关？变压器的效率与哪些因素有关？变压器运行中有哪些基本损耗？它们与哪些因素有关？任务六相关知识三相变压器的磁路结构三相组式变压器的磁路结构三相心式变压器的磁路结构单相变压器的极性三相变压器绕组的联结及联结组星形联结三角形联结Yy联结组Yd联结组三相变压器的并联运行三相变压器并联运行的原因三相变压器并联运行的条件任务实施下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。并联运行的原因或并联运行的一个条件。

新知识践技能进一步知识学习新知识知识，任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。怎样判断变压器的极性？什么是时钟表示法？任务七相关知识自耦变压器电压关系与单相变压器相同，忽略漏阻抗压降的影响，有：E N U

进一步知识K 1 1≈1 （3-49）a E N U2 2 2U U/K2 1 a式中：K——自耦变压器的变压比。aU1

一定时，通过移动二次绕组的移动触头，NK，2 a达到调节二次绕组电压U的目的。2电流关系功率关系 带领学生自耦变压器的视在功率S为： 学习SUI22

UI2

UI 2

新知识上式说明，自耦变压器提供给负载的视在功率为UI22

由两部分组成：一部分来自一次绕组吸收电源的功率UI，通过电路21UI，称为电磁功率。这一功率关系是2压器消耗材料更少。自耦变压器的优缺点自耦变压器的应用场合仪用互感器电流互感器电压互感器电焊变压器任务实施讨论，带领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组组长发言。

巩固所学知识，任务测试任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。自耦变压器有哪些优缺点？使用电压互感器时必须注意哪些事项？为了保证电焊的质量和电弧燃烧的稳定性，对电焊变压器有哪些要求？进一步知识课堂总结《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 授课题目 项目四三相异步电动机授课方式

多媒体教学 课型 新授 课时 10熟悉三相异步电动机的结构，掌握其铭牌数据的含义掌握三相异步电动机的工作原理教 知识目标 3．掌握转差率的概念，了解转差率对三相异步电动机的影学 4．了解三相异步电动机定子绕组的分类、要求及基本概念目 5．掌握三相异步电动机空载运行时的电磁关系和基本方程式标 1．能够画出三相异步电动机的绕组展开图

能够测定三相异步电动机的主要参数能够推导三相异步电动机的“T”形等效电路教学重点 三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的工作原理教学难点 空载时的定子电压平衡关系、负载运行时的电磁关系教学方法 行动导向教学法了解三相异步电动机的基本结构及铭牌数据掌握三相异步电动机的工作原教学内容 3．了解三相异步电动机定子绕组掌握三相异步电动机的运行特性测定三相异步电动机的参数任务一相关知识三相异步电动机的基本结构（1）定子部分教学过程 （2）转子部分（3）其他部分三相异步电动机的铭牌型号额定值——额定功率额定功率是指电动机在满载运行时轴上输出的机械功

学习新知识率，符号为P，单位为kW。N三相异步电动机的额定功率P 与其他额定数据之间的关系N为：P I

（4-1）N NNN N其中，

cosN

分别为电动机额定运行时的效率和功率因数。接法工作制绝缘等级防护等级任务实施下任务。将全班学生进行分组，并选出小组长。做简要的描述（如各部件的功能或作用原理。分组讨论实际见过（或听过）及应用场合讨论结束后，小组长整理讨论结果，并交给老师。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。三相异步电动机由哪些部件构成？常见工作制有哪些？三相异步电动机的额定电压指什么？任务二相关知识三相异步电动机的基本工作原理旋转磁场转动原理转差率转差率的定义转差率对三相异步电动机状态的影响表4-3 三相异步电动机的三种运行状态

践技能进一步知识学习新知识电动机状态定子绕组接对称电实现源

制动状态外力使电动机沿磁场反方向旋转

发电机状态外力使电动机快速旋转转速 0nn1

n 0 nn1转差率矩明系

0s1驱动在额定运行状态时，额定转差率0.015～0.06电动机的额定转速接近而小于同步转速的数值；在空载时，电动机只克服空气阻力和摩擦力做功，转差率s很小，约为0.004～0.007电能转化为机械能

s1制动转子相对于旋转磁场仍然反方向运动，产生电磁转矩的方向与旋转同，转子受到电磁力的方向与外力的方向相反电能和机械能转化为内能

s0制动转子受外力作用和旋转磁场转动方向相旋转磁场的相对切割方向与电动状态时正矩反向成为阻力矩机械能转化为电能任务实施任务描述小明去参观工厂，看到一台部分数据缺失的三相异步电动

巩固所学机，已知额定频率fN

50nN

975r/min

知识，提ps。N任务执行请同学们帮助小明求出缺失的电动机的磁极对数p和额定s。N任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的？的转向？三相异步电动机的工作原理是什么？任务三相关知识三相异步电动机定子绕组概述定子绕组的要求和分类定子绕组的基本概念三相单层绕组和三相双层绕组三相单层绕组三相双层绕组

升学生实践技能进一步知识学习新知识任务实施任务描述Z0242p4。任务执行绕组展开图。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。三相异步电动机对定子绕组有哪些要求？绘制绕组展开图的步骤有哪些？任务四相关知识空载运行空载电流和空载磁动势空载时的定子电压平衡关系负载运行负载运行时的电磁关系nn1

践技能进一步知识子的相对转速为nn1

nsn1

，n也就是气隙旋转磁场切割转子绕组的速度，于是在转子绕组中就感应出电动势，产生电流，其频率为：pn spnf2 60

1sf60

（4-14）

带领学生负载运行时，除了定子电流I1

学习新知识F子电流I也会产生转子磁动势，它的磁极对数与定子的磁F2 2极对数始终是相同的，而总的气隙磁动势则是F1与F2的合成。n2

60f2p2

s60f 1p

sn，1nn，因此感应而形成1动势的转向取决于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势F2的转向与定子磁动势F1的转向相同，也为顺时针方向，并且可以证明转子磁动势F2在空间（即相对于定子）的旋转速度与定子磁动势F1的旋转速度相等，即两者是同步的。转子绕组各电磁量的特点磁动势平衡方程式电压平衡方程式根据前面的分析，异步电动机负载时的定、转子电路与变压器一、二次绕组不同的是：转子电路的频率为f，且转2子电路自成闭路，对外输出电压为0，如图4-21所示。图4-21 异步电动机的定、转子电路由以上电路图可列出定子电路的电动势平衡方程式为：UE1 1

Ir1

jIX1

E1

I1

jX )1转子电路的电动势平衡方程式为：

（4-21）E I 2s 2s 2

jX2s

)IZ2s

（4-22）式中：Z2s

——转子绕组在转差率为s时的漏阻抗，Z r2s 2

jX 。2s等效电路折算等效电路任务实施开展一场分组讨论，老师组织学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。“T”形等效讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，请小组长将总结整理完毕，并交给老师。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。写出磁动势和电压平衡方程。会随着转子电流的增大而增大”的原因。任务五相关知识空载试验空载试验的目的和方法铁损耗与机械损耗的分离励磁参数的确定

践技能进一步知识学习新知识短路试验短路试验短路试验的目的和方法短路参数的确定根据空载等效电路，并由空载特性曲线上查得额定电|Z|UN|0I|Z||Z1 20r0P30X 0I0|Z0|2r20X X Xm 01（4-27）式中：X1可从短路试验求得。励磁电阻r 可由下式求得：mrmp3I2Fe（4-28）02．任务实施老师组织学生共同完成下述异步电动机的励磁参数和短路参数的求取。有一台四级三相异步电动机，已知P 10kW，U 380V，fN并有：NN50Hzr0.5，1巩固所学知识，（1）空载试验，U380V，I 5.4A，P425W，1 0 0p 170W；短路试验，U 130V，I 19.8V，P1050W。k k k任务测试进一步学生利用所学知识，完成以下任务。巩固所学写出空载试验的目的。知识写出短路试验的目的。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 授课题目 项目五三相异步电动机的电力拖动授课方式

多媒体教学 课型 新授 课时 10教 知识目学目标

掌握三相异步电动机平衡方程及电磁转矩的表达式掌握三相异步电动机的工作特性掌握三相异步电动机的机械特性掌握三相异步电动机的启动、调速、制动和反转的方法能够启动三相异步电动机能够对三相异步电动机进行调速控制能够对三相异步电动机进行反转和制动控制教学重点 三相异步电动机的平衡方程、三相笼形异步电动机的降压启动教学难点 三相异步电动机的平衡方程、低同步串级调速教学方法 行动导向教学法掌握三相异步电动机的平衡方程及工作特性掌握三相异步电动机的机械特教学内容 3．掌握三相异步电动机的启动方掌握三相异步电动机的调速方法掌握三相异步电动机的制动与反转操作性能任务一

相关知识功率平衡方程式转矩平衡方程式电磁转矩的表达式电磁转矩的物理表达式异步电动机的电磁转矩是由转子电流与主磁通相互作

学习新知识T CI

（5-15）em T 2 2式中：T ——电磁转矩，单位为N·m；em——每极磁通，单位为Wb；I——转子每相电流的折算值，单位为A；2C——CT

3pNk1N1。2上述电磁转矩表达式很简洁，物理概念清晰，可用于定性分析异步电动机电磁转矩Tem

与Icos2

之间的关系。电磁转矩的参数表达式电磁转矩的实用表达式工作特性图5-2 异步电动机的工作特性曲线n=f(P)2I=f(P)1 2cosφ=f(P)1 2转矩特性T =f(P)em 2η=f(P)2任务实施到的曲线（5-3）的正确性。践技能图5-3 测试曲线效率特性的理论知识分析该曲线的正确性。提示：该曲线正确。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。写出功率平衡方程式和转矩平衡方程式。阐述什么是三相异步电动机的电流特性和功率因数特性3种表达式。任务二相关知识固有机械特性人为机械特性降低定子电压的人为机械特性转子串电阻时的人为机械特性转子串电阻的方法适用于绕线形异步电动机。在转子回路内串入三相对称电阻时同步点不变与转子电阻成m

进一步知识性如图5-6所示。

max

与转子电阻无关（不变化

学习新知识图5-5 降低定子电压的人为图5-6 转子串电阻时的人为机械特（U>U>U 机械特（r<r<r1 2 3 1 2 3任务实施J02－42－4取。J02－42－4PN

5.5kW

巩固所学n 1440r/minKN

T /Tst

1.8

知识，们帮助求解：在额定电压下的启动转矩；当电网电压降为额定电压的80%转矩。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。

进一步巩固所学什么是三相异步电动机的固有机械特性？ 知识什么是三相异步电动机的人为机械特性？任务三相关知识三相笼形异步电动机的启动三相笼形异步电动机的直接启动三相笼形异步电动机的降压启动表5-1 三相笼形异步电动机几种常用启动方法的比较启动 电阻或电抗方法 压启动

自耦变压器降压启动

Y/△，降压启动启动 1U电压 K

1UK

1N（可调） UN3启动 1I电流 K

1IK2st

1I3st启动 1T 1T 1T转矩 K2

K2st

3st绕组经电阻或启动特点动后将电阻或电抗器切除

启动时，定子绕组经自耦变压器降压，启动后将自耦变压器切除

动后换接成三角形

学习新知识启动电流较小；启动电流较小；启动电流较小；启动电流较小；启动设备简单，费启动电流较可灵活选择电压抽用低，可频繁启小；启动转矩较头得到合适的启动动；启动转矩较其优缺小；串接电阻时电流和启动转矩；他方法小，一般用点损耗大，电阻容启动转矩较其他方在小容量电动机量限制不能频法要大，故使用较的空载或轻载启繁启动动；只用于正常运不能频繁启动行为△联结的电动机定型QJ1系列电QJ2，QJ3系列启QX1，QX2人力操动Y/△启动器；阻启动器动补偿器QS人力操动油浸Y/△启动器三相绕线形异步电动机的启动转子串电阻启动转子串频敏变阻器启动任务实施老师组织开展一场关于“怎样启动三相笼形异步电动机？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。启动方法并简述启动过程。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。动有什么问题？场合。任务四相关知识变极调速变频调速改变定子电压调速转子串电阻调速串级调速低同步串级调速

知识，进一步知识若E 与Ead 2s

I为：2I sE I 2s ad2电动机的电磁转矩：

r2(sX2

)2 带领学生学习新知识T CI

cos

C sEr

C

Erad2

TT2s2em T 22s2

2 T r2(sX2 2

T r2(sX)2 1 22 2（5-28）上式中，TT为附加电动势所1 2T2

总是负值，可见串入Ead后，转速降低了，串入附加电动势越大，转速降得越多。引入E 后，使电动机转速降低，称低同步串级调速。ad超同步串级调速任务实施老师组织开展一场关于“速？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。

巩固所学知识，将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。调速方法并简述调速过程。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。简述绕线形异步电动机转子串电阻调速的特点。解释一下，在变极调速时，为什么要改变绕组的相序？任务五相关知识三相异步电动机的制动能耗制动反接制动回馈制动三相异步电动机的反转由三相异步电动机的工作原理可知，电动机的旋转方5-30SA来实现电动机正、反转的原理线路图。

进一步知识学习新知识图5-30 三相异步电动机正、反转原理线路图SAUVW相，电动1 2 3机正转。当SA向下合闸时，L接V相，L接U相，L接W1 2 3向，电动机跟着反转。老师组织开展一场关于“动？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，小组长发言

巩固所学知识，制动方法并简述制动过程。制动方法并简述制动过程。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。解释一下，什么是倒拉反转反接制动？简述能耗制动的工作原理、特点及适用场合。进一步知识课堂总结《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 授课题目 项目六同步电机授课方式 多媒体教学 课型 新授 课时 6了解同步电机的分类和基本结构,掌握同步电机铭牌数据的含义掌握同步发电机和同步电动机的工作原理教 知识目标 3．掌握同步电机的功角、矩角特性和“V形曲学 4．掌握同步电机的启动方法目 5．了解同步补偿机的工作原标技能目标 能够分析同步电机的运行问题教学重点 同步电机的铭牌、同步电动机的工作原理、同步发电机的工作原理教学难点 同步电动机的异步启动教学方法 行动导向教学法

了解同步电机的分类与基本结构掌握同步电机的工作原理和运行特性掌握同步电动机的启动方法认识同步补偿机任务一相关知识同步电机的分类同步电机的基本结构教学过程 同步电机的铭牌型号额定值任务实施任务。

学习新知识将全班学生进行分组，并选出小组长。描述（如各部件的功能或作用原理）。对照实物，讨论同步电机铭牌数据的含义。讨论过程中，小组长总结。讨论结束后，小组长整理讨论结果并交给老师。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。同步电机有哪些主要部件？各部分的作用是什么？什么是额定效率？什么是额定温升？任务二相关知识同步电机的工作原理同步电动机的工作原理同步发电机的工作原理掌握同步电动机的运行特性同步电动机的功角、矩角特性同步电动机的“V”形曲线任务实施到的曲线（6-13）的正确性。

践技能进一步知识学习新知识践技能图6-13 测试曲提示：该曲线正确。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。什么是“失步”？同步发电机的“同步”是什么意思？任务三

进一步知识相关知识辅助电动机启动调频启动异步启动任务实施老师组织开展一场关于“如何启动同步电动机？”领学生共同完成以下任务。将学生分组，并选出小组长。每组同学自由讨论。讨论过程中，请小组长总结。一种启动方法。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。简述用辅助电动机启动同步电动机的优缺点。简述用异步启动法启动同步电动机的具体过程。任务四

学习新知识知识，进一步知识相关知识同步补偿机的相关知识任务实施老师组织学生完成下述同步电机承担的视在功率（kV·和有功功率（kW。6000V，厂内使用了多台异步电机，其总输出功率为1500kW70%0.（后，现增添了一台同步电机，该同步电机的功率因数为0.8（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1。任务测试学生利用所学知识，完成以下任务。解释一下，什么是同步补偿机。简述同步补偿机的功能。

学习新知识践技能进一步知识课堂总结《电机及电力拖动》教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 日授课题目授课题目项目七其他用途电机授课方式多媒体教学课型新授课时8掌握其他用途电机的基本结构、工作原理和分类掌握单相异步电动机的启动方法教学目标知识目标掌握步进电机的运行方式掌握伺服电机的控制方法了解交、直流伺服电动机的性能比较了解自整角机的误差和使用注意事项技能目标能够应用其他用途电动机教学重点单相异步电动机的工作原理、直流测速发电机教学难点旋转变压器的工作原理、直线电动机的工作原理教学方法行动导向教学法教学内容认识单相异步电动机认识步进电机认识伺服电动机认识测速发电机认识自整角机认识旋转变压器认识直线电动机任务一教学过程11）单相异步电动机的工作原理（1）单相绕组脉动磁场的产生学习新知识（a）单相交流电流波形（b）（c）电流负半周期产生的磁场（2）两相绕组旋转磁场的产生单相异步电动机的分类与启动电阻分相单相异步电动机电容分相单相异步电动机罩极式单相异步电动机任务实施任务。将全班学生进行分组，并选出小组长。每组分别根据实物讨论单相异步电动机的拆装步骤。动机。任务测试学生利用所学知识，回答以下问题。单相异步电动机的工作原理是什么？单相异步电动机分为哪几类？各有什么特点？任务二相关知识步进电机的基本结构和工作原理基本结构工作原理运行方式

践技能进一步知识学习新知识（a）U相绕组通电（b）U，V相绕组通电（c）V相绕组通电步进电机分类及用途磁阻式步进电机永磁感应子式步进电机任务实施老师组织一场分组讨论。将学生分组，并选出小组长。每组同学使用三步法”什么功能？②步进电机是怎么工作的？③步进电机有哪几种运行方式（7-15）？巩固所学知识，图7-15 步进电机运行方式参考图讨论过程中，请小组长总结。讨论结束后，由老师提问，各小组长按三步法”3个问题。