《 电机与拖动》教案 3直流电机的电力拖动 项目三

项目直流电动机的电力拖动3PAGE8项目直流电动机的电力拖动3PAGE8直流电动机的电力拖动项目PAGE73直流电动机的电力拖动项目PAGE73课题直流电动机的制动与反转课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）掌握直流电动机常用的制动与反转方法及其工作原理（2）掌握直流电动机制动和反转运行时的机械特性技能目标：能够分析直流电动机制动和反转电路能够分析直流电动机制动和反转运行时的机械特性素质目标：养成求真务实、开拓进取的工作作风弘扬执着专注的职业精神践行服务集体、服从纪律的团队精神教学重难点教学重点：直流电动机常用的制动与反转方法及其工作原理、运行时的机械特性教学难点：直流电动机制动和反转运行时的机械特性教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：传授新知（35min）第2节课：问题导入（5min）

传授新知（35min）课堂小结（3min）

作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务导入

（8min）【教师】创设情景，进行案例分析、提问老顾长期在湖边承包一个水上游艇项目，购置有几十艘电动游艇。它们均由他励直流电动机拖动，采用机械摩擦制动和机械换向阀换向。因此，需要经常对摩擦片和换向阀进行检查和维护，这是游艇维护费用中一笔不小的开支。近年来，竞争日益激烈，为缩减维护成本，加之旅客普遍反映机械换向操作不便，老顾决心对电动游艇的电力拖动系统进行升级改造。（1）直流电动机常用的制动方式有哪些？（2）关于上述电动游艇的升级改造，你有什么建议？【学生】聆听、思考、讨论生活案例导入，唤起学生的好奇心，引发学生思考，明确学习目的，激发学习兴趣，端正学习态度传授新知

（35min）【教师】发布本节课任务【学生】扫一扫“任务工单3.4”，明确本节课任务【教师】播放视频“直流电动机的制动”，请同学们思考：制动就是停车的说法是否正确。随机邀请学生进行回答【学生】聆听、思考、观看、回答【教师】点评学生回答，讲解直流电动机的制动1．制动的定义所谓制动，就是在电动机上加上与原转向相反的转矩，使电动机迅速停转或限制电动机的转速。2．制动的目的（1）使拖动系统迅速减速停车。（2）限制位能性负载的下降速度。3．制动的方式（1）机械制动（2）电气制动：能耗制动、反接制动和回馈制动【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示图3-23，讲解能耗制动的原理一、能耗制动1．能耗制动的方法及原理（1）原理图图3-23能耗制动的原理图（2）工作原理能耗制动时，励磁电流保持不变，电枢绕组脱离电源而接到能耗制动电阻上。能耗制动过程中，电动机依靠惯性继续旋转，切割磁场后发电，再把由机械能转换成的电能消耗在电枢电路电阻上，所以称为能耗制动。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们根据能耗制动的原理，分析能耗制动的优缺点，随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答（3）优点所需设备简单，成本低，制动减速平稳可靠。（4）缺点能量消耗在电阻上，无法利用；制动转矩随转速变慢而相应减少，制动时间较长。2．能耗制动电阻的计算【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们根据能耗制动的原理，分析能耗制动的机械特性，分组讨论派代表回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答3．能耗制动的机械特性能耗制动的特点是：，常数，。因此，电动机的机械特性为式中，为能耗制动的机械特性曲线斜率。能耗制动的机械特性是一条过坐标原点并与电枢电路串电阻调速的机械特性曲线平行的曲线，如图3-24所示。图3-24能耗制动的机械特性若是反抗性恒转矩负载，当时，，即在时停车；若是位能性恒转矩负载，当时，，电动机将在位能性负载带动下反向旋转，沿能耗制动特性曲线继续运行到点c开始稳定运行。此时，，电动机处于稳定的能耗制动运行状态。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示图3-25，讲解反接制动二、反接制动1．电压反接制动（1）方法及原理指改变电枢绕组上的电压方向（使反向）或改变励磁电流的方向（使反向），使电动机得到反力矩，产生制动作用，当电动机转速接近0时迅速切断电源的制动方法。（2）原理如图3-25所示为电压反接制动的原理图，图中已标明各参量的正方向。图3-25电压反接制动的原理图反接制动时，使电枢电压反接，同时，串联反接制动电阻。此时U为负，制动电流变为负，电磁转矩也随之变为负，与n的方向相反，起制动作用。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】提问反接制动能准确停车吗？为什么？随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答，讲解新知注意：在电压反接制动时，励磁电流应当保持不变。当电动机转速降低至100r/min左右时，应立即切断电源，以防止电动机反转。（3）优点制动转矩比较恒定，制动较强烈，操作比较方便。（4）缺点需要从电网吸取大量的电能，而且对机械负载有较强的冲击。（5）适用场合一般应用在需要快速制动的小功率直流电动机上。（6）反接制动电阻的计算为了限制电流不超过电动机的最大允许电流值，应满足反接制动电阻约比能耗制动电阻大一倍。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们模仿能耗制动的机械特性，分析反接制动的机械特性，分组讨论派代表回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答（7）机械特性电压反接制动的特点是：U为负，为常数，。因此，电压反接制动的机械特性方程为式中，为电压反接制动机械特性的斜率。电压反接制动的机械特性是一条过点并与电枢电路串电阻调速的机械特性曲线平行的曲线，如图3-26所示。图3-26电压反接制动的机械特性电压反接制动的机械特性比能耗制动的机械特性软。【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解，使学生理解制动的意义，掌握制动的方法与原理，培养学生养成认真负责、求真务实的工作作风第二节课复习导入

（5min）【教师】复习提问，随机邀请同学回答什么是制动？电气制动的方法有哪些？【学生】聆听、思考、讨论、回答通过复习提问，检查学生对知识的掌握程度传授新知

（30min）【教师】提问：起重机下放重物时需要制动吗？自由发言【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答，讲解倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动（1）方法及原理倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载，原理如图3-27（a）所示。通过位能性负载使电动机反向旋转，电动机的电磁转矩与转速n方向相反，起制动作用。图3-27倒拉反转反接制动（2）机械特性倒拉反转反接制动的特点是：U为正，为常数，（值较大），因此，倒拉反转反接制动的机械特性就是电枢电路串电阻调速的机械特性，即因为值较大，所以，如图3-27（b）所示。显然，值越大，电动机的机械特性越软，稳定运行的转速就越高。一般的大小应由生产工艺要求决定。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示图3-28，结合电动汽车下坡案例讲解回馈制动三、回馈制动由于某种原因使电动机的转速n超过理想空载转速，电动机的转矩与转速n反向，且电动机向电源回馈电能，这种制动方法称为回馈制动（也称再生制动）。回馈制动的优点是产生的电能可以反馈回电网中，使回馈电能获得利用，经济性好；缺点是回馈制动只能发生在的场合，应用范围有限。1．拖动位能性负载时的回馈制动（a）（b）（c）图3-28电动汽车下坡时的回馈制动如图3-28（a）所示，平路行驶时，其负载转矩为摩擦转矩，即。这时，系统在图3-28（c）所示的点a稳定运行，为正（电动机转矩为拖动转矩），为正，电流由电源流向电动机。如图3-28（b）所示，下坡时，车重产生一个帮助运动的位能性负载转矩，总负载转矩。2．改变电枢电压过程中的回馈制动改变电枢电压回馈制动的机械特性为一组平行曲线，如图3-29所示。设电枢绕组两端加上额定电压时，电动机在点a运行。当电压下降到时，工作点由点a切换到点b，电动机转矩变为负，则，，n下降，工作点由点b移动到点c。过点c以后，电动机的转矩虽然变为正，但因，n继续下降，直到点d，电动机进入稳定运行状态。在机械特性的bc段，，，电动机转矩起制动作用，电流由电动机流向电源，电动机处于回馈制动状态。此时的回馈制动起加快减速作用。图3-29改变电枢电压回馈制动的机械特性【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】复习提问：简述电动机的工作原理。影响电动机转动方向的因素是什么？随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】总结学生回答，讲解反转四、反转1．原理要使他励直流电动机反转，必须改变电磁转矩的方向，而电磁转矩的方向由和的方向决定。所以，只要将、中任意一个参数改变方向，的方向即可改变。2．方法（1）改变励磁绕组的极性（改变的方向）保持电枢两端电压极性不变，将励磁绕组反接，使反向，的方向随之改变，直流电动机即可反转。（2）改变电枢电压的极性保持励磁绕组两端的电压极性不变，将电枢绕组反接，使的方向改变，直流电动机即可反转。【学生】聆听、理解、思考、记忆通过讲解，使学生理解倒拉