电工电子技术-项目四 异步电动机

PAGE4PAGE4PAGE5PAGE5《电工电子技术》

教案课时分配表章序课程内容课时备注1直流电路42正弦交流电路43磁路与变压器44异步电动机65继电接触器控制系统46二极管的认知与应用67三极管的认知与应用68集成运算放大电路49逻辑门电路410组合逻辑电路411触发器与时序逻辑电路6合计52文旌课堂APP

课题拆装三相异步电动机课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解电机的分类（2）掌握三相异步电动机的基本构造和工作原理（3）掌握三相异步电动机的工作特性，并能求其三个重要转矩（4）能够拆装三相异步电动机思政育人目标：（1）建立从电磁物理现象到电磁物理本质再到运用电磁物理概念解释问题的知识体系，培养学生运用基础知识分析复杂工程问题的知识迁移的能力（2）培养学生自主学习和终身学习的意识和素质（3）锻炼学生团结合作和责任担当的意识教学重难点教学重点：三相异步电动机的分类和结构、三相异步电动机的工作原理和工作特性教学难点：三相异步电动机的工作原理和工作特性教学方法案例分析法、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、万用表教学设计→→→→传授新知（45min）实操练习（30min）→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课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家认真通过微课预习三相异步电动机的内容。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解三相异步电动机，对疑难问题着重记录考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。回顾磁路和变压器的相关知识，板书绘制变压器的简图，检验学生对变压器工作原理的掌握与理解，提问学生常用的变压器有哪些？【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过实物或PPT图片讲解面对传统燃油汽车发展所带来的能源和环境压力，电动汽车应运而生。电动汽车是以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶。电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，然后通过传动装置直接驱动车轮和工作装置。最初应用于电动汽车的是直流电动机，而随着机械制造技术、自动控制技术的发展，交流异步电动机，尤其是三相异步电动机显示出比直流电动机更加优越的性能，因此得到了广泛的应用。【教师】提出以下问题：你知道三相异步电动机的工作原理吗？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过电动汽车的发展，引入三相异步发动机，激发学生的好奇心传授新知

（45min）电机的分类【教师】通过ppt讲解电机的分类电机：根据电磁感应定律实现电能与机械能相互转换的一种电磁设备。发电机：把机械能转换成电能的设备。电动机：把电能转换成机械能的设备。电机的种类如下：三相异步电动机的结构【教师】通过ppt讲解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两大部分组成。1.定子定子由机座（外壳）、定子铁芯和定子绕组组成。（1）机座机座是由铸铁或铸钢制成的，它是电动机的外壳，起着支撑电动机的作用。通常机座的外表要求散热性能好，所以一般铸有散热片。（2）定子铁芯定子铁芯是电动机磁路的一部分。为了减少铁损，定子铁芯一般由互相绝缘的硅钢片叠成，其内表面冲有槽，用以放置定子绕组。（3）定子绕组定子绕组是电动机电路的一部分。它由三个完全相同的绕组组成，每个绕组为一相，三个绕组在空间上相差电角度。三个绕组的始端和末端都被引至接线盒内，可根据需要连接成Y形或△形。2.转子转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。（1）转子铁芯转子铁芯是电动机磁路的一部分。它也是由硅钢片叠成的，硅钢片外围有均匀分布的槽，用以放置转子绕组。转子铁芯固定在转轴支架上。（2）转子绕组转子绕组可分为笼型和绕线型两种，据此，三相异步电动机又可分为笼型三相异步电动机和绕线型三相异步电动机两种。笼型绕组是在转子铁芯的每一个槽中插入一铜条（导条），在铜条两端各用一铜环（端环）把铜条连接起来，称为铜排转子。还可用铸铝的方法，把转子导条、端环及风叶用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。目前，中小型异步电动机的转子一般都采用铸铝转子。笼型绕组具有结构简单、制造方便、工作可靠等优点，因而得到了广泛应用。绕线型绕组与定子绕组相同，也为三相绕组，它一般连接成Y形，三根引出线分别接到转轴的三个绝缘集电环上，通过三个电刷与外电路相连。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在之间。三相异步电动机的工作原理【教师】通过实验讲解三相异步电动机的工作原理【学生】注意观察、总结规律磁极与转子之间没有机械联系。当转动外面的磁极时，转子随着磁极同方向一起转动。磁极转动得快，转子转得也快。磁极反转，转子也反转。实验说明，三相异步电动机工作的关键是有旋转磁场。1.旋转磁场（1）旋转磁场的产生三相异步电动机的定子铁芯中放有三相对称绕组，和。设三相绕组连成Y形接在三相电源上，则三相绕组中有三相对称电流通过。取从绕组始端指向末端的方向为电流的参考方向。电流在正半周时，其值为正，其实际方向与参考方向一致；在负半周时，其值为负，其实际方向与参考方向相反。则流过三相绕组的电流分别为因为各相绕组中的电流是交变的，所以各电流所产生的磁场也是交变的，而三相电流所产生的合磁场则是一个旋转磁场。旋转磁场的形成过程：（1）在的瞬间，；为负值，其方向为由端流进，端流出；为正值，且与大小相等，其方向为由端流进，端流出。根据右手螺旋定则可知，三相电流。（2）在的瞬间，为正值，其方向为由端流进，端流出；为负值，其方向为由端流进，端流出；。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向旋转了。（3）在的瞬间，为正值，其方向为由端流进，端流出；为负值，其方向为由端流进，端流出；也为负值，其方向为由端流进，端流出。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向又旋转了30°。随着定子绕组中三相对称电流的不断变化，所产生的合磁场也在空间不断旋转。电流变化一周，合磁场在空间旋转360°。每相定子绕组中只有一个线圈的情况，这时产生的旋转磁场只有一对磁极。用表示磁极对数，则。旋转磁场的极数与定子绕组的排列有关。如果每相定子绕组分别由两个线圈串联而成，当三相对称电流通过这些线圈时，便能产生两对磁极（四极）。电流变化一周时，四极旋转磁场在空间旋转180°。（2）旋转磁场的转向旋转磁场的转向与电流的相序一致。电流的相序为→→时，旋转磁场按绕组始端→→方向顺时针旋转。若把三相电流的相序任意调换其中两相，如变为→→，则旋转磁场将按→→方向逆时针旋转。（3）旋转磁场的转速三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有关，而旋转磁场的转速则决定于磁场的磁极对数。当有1对磁极（）时，电流变化一周，旋转磁场在空间转1周；当有2对磁极（）时，电流变化一周，旋转磁场在空间转1/2周。以此类推，当有对磁极时，电流变化一周，旋转磁场就在空间转周，即对磁极旋转磁场的转速应为，为定子电流的频率，单位为。旋转磁场的转速又称为同步转速。国产异步电动机定子绕组电流的频率为，对应于不同的磁极对数，旋转磁场的转速是常数。具体详见教材。【学生】记录、理解、聆听2.电动机的转动原理设，表示两极旋转磁场，旋转磁场以的转速顺时针旋转，则旋转磁场与静止的转子导条之间就存在相对运动，相当于转子导条切割磁力线，转子导条中就会产生感应电动势和感应电流，其方向可由右手定则确定。通电的转子导条在旋转磁场中将会受到电磁力的作用，电磁力的方向可用左手定则判断。电磁力作用到电动机的转轴上将会产生电磁转矩（简称转矩），从而带动转子以转速旋转起来，其转动方向与旋转磁场的旋转方向相同。3.转差率尽管电动机转子的转动方向与旋转磁场的转向相同，但转子的转速不能与旋转磁场的转速相等，须使。【教师】强调转子转速与旋转磁场转速之间必须有一定差值转差率s：同步转速与转子转速的差值与同步转速之比，即电动机启动瞬间，，，此时转差率最大；若转子转速达到同步转速，则。所以，转差率的变化范围在0～1之间，一般用百分数表示。通常，异步电动机在额定负载时的转差率约为1%～9%。即【教师】分析与解读【例4-1】（详见教材）【学生】聆听、理解、记录三相异步电动机的工作特性【教师】通过PPT讲解三相异步电动机的工作特性1.铭牌数据（1）型号为了适应不同用途和不同工作环境的需要，通常将电动机制成不同的系列，各系列以不同的型号表示。例如，电动机型号Y132M-4中：Y——三相异步电动机；132——机座中心高（mm）；M——机座长度代号（S表示短机座，M表示中机座，L表示长机座）；4——磁极对数。（2）接法铭牌数据中的接法是指定子三相绕组的接法。一般笼型三相异步电动机的接线盒中有六根引出线，分别标有，，，，，。这六根引出线端在接电源之前，相互间必须正确连接。连接方法有Y形和△形两种。通常，三相异步电动机自以下者，连接成Y形；自以上者，连接成△形。（3）额定功率额定功率是指电动机额定运行时，转轴所允许输出的机械功率。（4）额定电压额定电压是指电动机额定运行时，在三相定子绕组上所加的线电压。（5）额定电流额定电流是指电动机额定运行时，定子绕组上的线电流。（6）额定频率额定频率是指加在电动机定子绕组上的允许频率。我国的工频为。（7）额定转速额定转速是指电动机在额定电压、额定电流和额定输出功率情况下的转速。（8）绝缘等级绝缘等级是指电动机内部所用绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升。电动机各种绝缘等级对应的温度关系详见教材表4-2。（9）工作方式电动机的工作方式有三种：连续工作方式、短时工作方式和断续工作方式。连续工作方式：在额定条件下长时间连续运行。短时工作方式：在额定条件下只能在规定时间内运行。断续工作方式：在额定条件下以周期性间歇的方式运行。2．电磁转矩异步电动机能够转动的原因，是定子绕组产生旋转磁场，使转子绕组中产生感应电流，感应电流同旋转磁场的磁通作用产生电磁转矩。（1）定子、转子电路的相关物理量定子电动势：异步电动机的定子电动势为定子绕组系数。【教师】强调如下问题为电动机的每极磁通量，由于，所以，当电源电压和频率一定时，异步电动机旋转磁场的每极磁通量基本不变。转子频率：因旋转磁场和转子间的相对转速为，所以转子频率为【教师】强调如下问题转子频率与转差率有关，也就是与转速有关。在电动机启动瞬间，即时，，转子频率最高，。在额定负载时，1%～9%，则。转子电动势：异步电动机的转子电动势为，为转子绕组系数。转子感抗：转子感抗与转子频率有关，即转子电流：设转子每相绕组的电阻为，则每相绕组的电流为转子功率因数：转子电路为感性电路，转子电流总是比转子电动势滞后角度，所以，转子功率因数为（2）转矩公式电磁转矩由转子电流与旋转磁场的每极磁通相互作用产生，其大小与及成正比。转子电路为感性电路，其功率因数为。，为与电动机结构有关的常数。，为常数。【教师】强调如下问题电磁转矩与定子每相电压的平方成正比，所以，电源电压的变动对电磁转矩的影响很大。【学生】对比记录、理解、聆听3.机械特性电动机的转矩特性曲线：当电源电压、频率以及电动机的结构一定（和为常量）时，电磁转矩只与转差率有关，其关系曲线称为电动机的转矩特性曲线。见左侧图。电动机的机械特性曲线：实际工作中，往往用曲线来分析问题，我们将曲线称为电动机的机械特性曲线。见右侧图。（1）三个重要转矩额定转矩：电动机带额定负载时产生的转矩，如右图所示曲线上的点。电动机稳定运行时，其转矩必须与阻转矩相平衡，即电动机的阻转矩主要包括转轴上的机械负载转矩和机械损耗转矩。由于很小，可忽略不计。由于电动机转轴上输出的功率等于转矩与角速度的乘积，即，则为。最大转矩：三相异步电动机所能产生的最大电磁转矩，如上图右侧所示曲线上的点。它所对应的转速和转差率称为临界转速和临界转差率。与成正比，与转子电阻无关；与有关，越大，也越大。当负载转矩超过最大转矩时，电动机将因带不动负载而发生停车，这种现象称为堵转。电动机堵转时，其定子绕组仍接在电源上，而转子却静止不动，这时定子及转子中的电流将会立即增大到额定值的6～7倍，若不及时切除电源，电动机将迅速过热，以致烧毁。如果负载转矩只是短时间接近最大转矩而使电动机过载，电动机不会立即过热，这是允许的。因此，最大转矩也表示电动机短时允许过载的能力，常用过载系数来表示。过载系数是指电动机的最大转矩与额定转矩之比，即一般三相异步电动机的过载系数为1.8～2.2。在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，然后根据所选电动机的过载系数计算其最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就必须重选电动机。启动转矩：电动机接通电源瞬间（）电动机的电磁转矩，如上图右侧所示点。电动机的启动转矩必须大于电动机静止时的负载转矩才能启动。通常用启动转矩与额定转矩之比来表示电动机的启动能力，称为启动系数，即（2）电动机的运行分析电动机的机械特性曲线分为两个区段，段和段。电动机只能在段稳定运行，在段不能稳定运行。电动机接通电源后，只要启动转矩大于负载转矩，转子便能启动旋转。电磁转矩开始沿段随转速的升高而不断增大，一直到临界点，此时，。经过点进入段后，随的升高而减小，直到，之后电动机就以恒定速度稳定运行。若由于某种原因（如车床切削时吃刀量加大或起重机的起重量加大）使负载转矩增大由此可见，在机械特性曲线的段，当负载转矩发生变化时，电动机能自动调节电磁转矩以适应其变化，从而保持稳定的运行状态，故段称为稳定运行区。由于段比较平坦，电磁转矩变化时产生的转速变化很小，这种特性称为硬的机械特性。在段，假设原来暂稳在一个转速上，当负载突然增大时，转速就会下降。随着转速的下降，电动机的电磁转矩也减小，转速会进一步下降，最后变为零。因此，在段电动机无法稳定运行。【教师】分析与解读【例4-2】（详见教材）【学生】聆听、理解、记录通过PPT的讲解学生了解电动机的分类结合电动机的机构，分析三相异步电动机的大部组成分析转子的结构，学生结合实物进行理解通过实验器材，边操作边讲述，学生认真观察，总结规律，得出关键点旋转磁场结合图片分析旋转磁场形成的过程教师通过PPT图片结合讲解旋转磁场的转向和转速重点分析电动机的转动原理，内容比较复杂，学生紧跟教师思路，理清脉络结合例题讲解电动机的工作原理，学生巩固理解教师结合PPT讲解电动机的工作特性介绍影响电动机工作特性的铭牌数据，学生重点理解结合电动机的铭牌解释其内涵强调电磁转矩中定子、转子电路的基本物理量强调转子频率的影响因素突出强调电磁转矩与电源电压的关系结合曲线图片分析电动机的机械特性突出强调电动机的三个重要转矩介绍最大转矩的定义及影响因素介绍启动转矩及其影响因素结合所学对电动机的运行状态进行分析结合例题分析电动机的机械特性实操练习（30min）【教师】讲解和演示基本操作步骤演示三相异步电动机的拆卸和安装步骤。【教师】重点强调以下问题（1）在拆卸前，应在电动机接线头、端盖等处做好标记和记录，以便装配后使电动机能恢复到原状态。不正确的拆卸，很可能损坏零件或绕组，增加装配难度，造成不必要的损失。（2）装配时要注意拆卸时的一些标记，尽量按原记号复位。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤1.拆卸笼型三相异步电动机第一步：切断电源，拆下电动机与电源的连接线，并将电源连接线线头做好绝缘处理。第二步：脱开带轮或联轴器与负载的连接，松开地脚螺栓和接地螺栓。第三步：拆卸带轮或联轴器。第四步：拆卸罩壳和风扇。第五步：拆卸轴承盖和端盖。第六步：抽出或吊出转子。2.对电动机转子轴承洗油，对滚动轴承上润滑脂。3.装配笼型三相异步电动机第一步：安装滚动轴承。第二步：安装后端盖。第三步：安装转子。第四步：安装前端盖。第五步：安装风扇和皮带轮。【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题教师演示器件的使用步骤重点强调实操练习过程中存在的问题，学生认真聆听学生严格按照操作步骤完成拆装练习教师随堂指导，学生以小组形式操作，对存在的问题及时咨询教师课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课了解了电机的分类及三相异步电动机的构造，重点分析了三相异步电动机的工作原理和工作特性。本节课的原理比较复杂抽象，我们结合电机的拆装实习，进一步加深了对电动机工作原理的理解。希望大家课后按时完成课后作业，巩固知识，提升能力。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对三相异步电动机相关知识的学习作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的填空题1-6和解答题1-2，并撰写实验报告。预习任务二，观看任务二的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识教学反思本次课结合实物实验阐述了三相异步电动机的工作原理，理论与实际结合，便于学生对复杂抽象知识的理解，但在学习过程中碰到的专业名称太多，不便于学生记录，在今后的课程中还要多解释多重复。

课题三相异步电动机的启动、调速和制动课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解三相异步电动机启动、调速、制动的方法（2）掌握三相异步电动机的两种启动方式（3）理解三相异步电动机的调速方法和制动方法思政育人目标：（1）树立用电安全意识，规范安全操作（2）培养学生动手通过实验验证电机的启动、反转与制动，锻炼学生的团队合作、责任担当的意识（3）了解我国电机的发展和应用场景，培养学生积极投身国家建设、勇于探索和攻坚克难的爱国奋斗精神教学重难点教学重点：三相异步电动机的启动、调速和制动教学难点：三相异步电动机的启动教学方法案例分析法、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、万用表、电流表、电压表教学设计→→→→传授新知（30min）实操练习（35min）→疑难解答（5min）→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二节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家结合三相异步电动机的拆装和工作原理的学习，预习其启动、调速和制动内容，记录预习中存在的疑难问题，学生负责人汇总后反馈教师。【学生】完成课前任务通过课前任务，学生记录疑难点内容，增加学生对疑难问题的好奇心，带着问题上课考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习（8min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。提问三相异步电动机的结构，引导学生共同复述三相异步电动机的工作原理和工作特性【学生】积极互动，给随教师一起回顾内容通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过图片或生活现象讲解电动机直接启动时，会产生很大的启动电流，使电网电压出现较大波动。因此，大容量电动机需要采用降压启动的方式来限制电动机的启动电流。为了满足工业生产对电动机不同转速的需求，往往需要对电动机进行调速。而当电动机运行结束后，如果仅凭自身和负载的惯性进行制动，耗时较长，且制动位置无法控制。为了保证电动机快速、精准地制动，必须采取一定的制动措施。【教师】提出以下问题：你知道三相异步电动机是如何启动和制动的吗？它的调速方法有哪些呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的积极性，主动讨论传授新知

（30min）三相异步电动机的启动【教师】通过ppt讲解三相异步电动机的启动启动：电动机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程。【教师】强调以下问题电动机在启动时既要把启动电流限制在一定数值之内，同时要有足够大的启动转矩，以便缩短启动过程，提高生产效率。1．笼型三相异步电动机的启动笼型三相异步电动机常用的启动方法有直接启动和降压启动两种。（1）直接启动直接启动（全压启动）：利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。优点：操作简单，设备少，投资少。缺点：启动电流大，启动转矩小。适用场景：只适用于小容量电动机（7.5kW以下）的启动。电动机启动的条件：——电源的总容量，单位为kV·A；——电动机的额定功率，单位为kW。【学生】聆听、理解（2）降压启动降压启动：启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动结束后再增大到额定电压。适用场景：降压启动的主要目的是降低启动电流，但同时也限制了启动转矩，因此，这种情况只适用于在空载或轻载的情况下启动。常用的降压启动方法：Y-△降压启动和自耦变压器降压启动Y-△降压启动：适用于正常运转时定子绕组进行△形联结的电动机。在启动时，可先将定子绕组连接成Y形，启动结束时再连接成△形。启动时定子绕组上的电压降为额定电压的。设定子绕组的每相阻抗模为|Z|，电源额定电压为，当采用△形联结直接启动时，线电流为当采用Y形联结降压启动时，每相绕组的相电压为，其线电流为降压启动时的电流为直接启动时的1/3，即Y-△降压启动特点：操作方便、启动设备简单、运行可靠。【教师】强调以下问题因为启动转矩与电压的平方成正比，所以降压启动时的启动转矩也减小到直接启动时的1/3。【学生】聆听、理解自耦变压器降压启动法：适用于容量较大或正常运行时定子绕组采用Y形联结的电动机，它利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组上，以降低启动电流。启动时，将开关扳到“启动”位置，自耦变压器一次侧接电源，二次侧接电动机定子绕组，实现降压启动。当转速接近额定值时，再将开关扳向“运行”位置，切除自耦变压器，使电动机直接接电源运行。因自耦变压器的一、二次电压之比等于一、二次绕组的匝数之比，且启动电流与启动电压成正比，可得出引入自耦变压器前后启动电流的关系为——电源向自耦变压器一次侧提供的降压启动电流，单位为A；——电源向电动机提供的直接启动电流，单位为A；K——自耦变压器的变比。【教师】强调以下问题第一，引入自耦变压器后的降压启动电流为直接启动电流的1/。第二，引入自耦变压器后的启动转矩也为直接启动转矩的1/。第三，自耦变压器通常备有多组抽头，可根据所要求的启动转矩来选择不同的电压（如电源电压的73%，64%，55%）。但这种启动方法的设备费用高，且不宜频繁启动。2．绕线型三相异步电动机的启动绕线型三相异步电动机常用的启动方法：转子串电阻启动和转子串频敏变阻器启动。（1）转子串电阻启动启动时，先将启动电阻调到最大，使转子电路的电阻最大，以降低启动电流和提高启动转矩。随着转子转速的升高，逐步减小启动电阻，启动结束时，切除启动电阻。【教师】强调以下问题转子串电阻启动常用于要求启动转矩较大的生产机械上，如锻压机、起重机和卷扬机等。（2）转子串频敏变阻器启动频敏变阻器实质上是一个铁耗很大的三相电抗器，其等效阻抗的大小随转子电流频率的变化而变化。转子串频敏变阻器启动与转子串电阻启动相比，其转子等效电阻随电动机转速的升高自动且连续的减小，启动过程平滑性较好。【教师】重点讲解【例4-3】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解三相异步电动机的调速【教师提问】三相异步电动机的调速是指什么？异步电动机的转速是怎样计算的呢？【学生】讨论、积极回答调速：在同一负载下使电动机得到不同的转速，以满足生产过程的需要。异步电动机的转速：影响异步电动机转速的因素：电源频率、极对数p和转差率s。1．变频调速异步电动机的转速正比于电源频率，若连续改变电动机供电电源的频率，即可连续改变电动机的转速。变频调速特点：（1）需要采用一套专门的变频设备，其价格较贵；（2）可在较大范围内实现较平滑的无级调速；（3）具有硬的机械特性。2．变极调速变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线以改变电动机的极对数，从而实现电动机的调速。变级调速的特点：（1）变极调速不能实现无级调速；（2）经济、简单、稳定性好；（3）变极调速只适用于笼型异步电动机。因为笼型异步电动机的转子极数能自动与定子绕组的极数相适应。3．变转差率调速在绕线型异步电动机的转子电路中接入调速电阻（和串启动电阻方法类似），可以通过改变转子电路的电阻值来改变转差率s，实现调速。变转差率调速的特点：（1）可平滑调节转子电阻，实现无级调速；（2）能量损耗大，调速范围有限；（3）主要应用于起重设备中。三相异步电动机的制动【教师】结合PPT讲解制动三相异步电动机脱离电源后，由于转动部分存在惯性，电动机要经过一定时间才能停下，但有些生产机械要求能迅速准确地停车，这就需要对电动机进行制动。电动机的制动方法：机械制动和电气制动。电气制动常用的方法：能耗制动和反接制动。1．能耗制动能耗制动是在切断三相电源的同时，将一直流电源接到三相定子绕组的任意两相上，使电动机产生固定不动的磁场。此时，转子由于惯性作用继续旋转，根据右手定则和左手定则可判断出，转子感应电流与固定磁场相互作用产生的电磁转矩方向与转子旋转方向相反，起制动作用，称为制动转矩。能耗制动：将电动机转子的动能转化为电能并消耗在转子电阻上的制动方式。能耗制动的特点：能量消耗小，制动平稳，无冲击，但需要直流电源。2．反接制动在电动机需要停车时，将三相定子绕组工作电源的任意两相对调，使旋转磁场反向旋转，而转子在惯性作用下仍按原方向转动，从而产生一个与转子转向相反的制动转矩，使电动机转速迅速减小。当转速接近零时，应及时切断电源，否则电动机将会反转。在反接时，由于旋转磁场与转子的转向相反，其相对转速非常大，因此，转子中的感应电流也非常大。这样大的电流会对电源及电动机产生很大的冲击，因此，为了限制此电流，反接制动时必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线型）中串接限流电阻。反接制动制动迅速、简单，但能量消耗大，对电源及电动机的冲击很大。教师强调电动机启动时需要注意的问题讲解直接启动的含义、适应场景和启动条件分析降压启动的含义、应用场景和电压、电流大小对比两种降压启动方法，强调两者之间的关系讲解自耦变压器降压启动方法的步骤和应用场景强调降压启动与直接启动方法的关系结合电路图讲解绕线型三相异步电动机的启动方法注意：不同电机的启动方法不一样，其适应场景也不同通过师生互动，由表及里，结合所学分析电机的调速的概念以及转速的大小根据转速的影响因素的不同，从三个方面调节电机的转速电源频率对转速的影响及特点变级调速的特点及使用场合变转差率调速的特点及适应场合结合PPT讲解异步电动机的制动方法对比分析能耗制动与反接制动的特点及实现原理实操练习（35min）【教师】讲解和演示基本操作步骤MF-47型万用表为例，说明其主要性能指标、面板及使用方法，和测量电压或电流的基本步骤。【教师】重点强调以下问题严格按照操作步骤实施，避免损坏器件【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤1．三相异步电动机的启动第一步：按图4-16连接好线路。第二步：将三相调压器退到零位。第三步：闭合（△形联结）。第四步：闭合电源开关，逐渐调节三相调压器，使电压升至电动机额定电压（220V），断开电源开关，待电动机停转。第五步：闭合电源开关，观察启动瞬间电动机三相绕组上的线电流。第六步：闭合（Y形联结），观察启动瞬间电动机三相绕组上的线电流。第七步：待电动机运行平稳后，断开，闭合，使电动机正常运行，观察电动机三相绕组上的线电流。2．三相异步电动机的反转换接三相电源线中的两根线，观察三相异步电动机的旋转方向。3．三相异步电动机的制动自行设计三相异步电动机的制动实验电路图，并进行制动实验。【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题重点强调实操练习过程中存在的问题，学生认真聆听学生严格按照操作步骤完成练习操作教师随堂指导，学生以小组形式操作，对存在的问题及时咨询教师疑难解答

（5min）【学生】自行理解本次课程内容，存在问题及时提出【教师】巡堂辅导，及时解决学生存在的疑难问题提问较多时，统一解答，帮助学生巩固提升课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了三相异步电动机的启动、调速和制动，重点分析了笼型和绕线型三相异步电动机的启动方法，讲解了三相异步电动机的三种调速方法和两种制动方式，大家在课下可重点区分不同启动、调速和制动方法的特点和应用场景。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对三相异步电动机相关知识的印象作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的填空题7-8和解答题3-5，并撰写实验报告。预习任务三，观看任务三的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识教学反思本次课将理论与实操结合，便于学生通过实验验证电机的启动、调速和制动方法的不同，有效地提升了教学效果。但是学生对自行设计制动电路图的能力有待提高，动脑分析解决问题的能力有待进一步改善。

课题掌握单相异步电动机的结构和工作原理课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解单相异步电动机与三相异步电动机的区别（2）掌握单相异步电动机的结构（3）掌握单相异步电动机的工作原理思政育人目标：（1）通过电机中的机电转换、电磁平衡等原理的阐述，培养学生辩证唯物主义的科学观和世界观（2）通过拆装训练，促进学生的主观能动性，锻炼学生勇于探索的意识（3）发扬团结协作、无私奉献的团队精神教学重难点教学重点：单相异步电动机的结构、单相异步电动机的工作原理教学难点：单相异步电动机的工作原理教学方法案例分析法、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、万用表教学设计→→→→传授新知（30min）实操练习（30min）→疑难解答（10min）→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课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家回顾三相异步电动机的结构及工作原理，区分三相与单相异步电动机的差别，查找资料，讨论单相异步电动机的结构与工作原理。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生区分三相与单相的区别，通过对比分析加深学生对异步电动机的理解考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（8min）【教师】引领学生回忆前两次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。回顾三相异步电动机的结构、工作原理和工作特性，检验学生对三相异步电动机结构及工作原理的理解，提问学生关于异步电动机的启动、调速和制动方法有哪些？分别应用在哪些场景中？【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过实物或PPT图片讲解单相异步电动机是指由单相交流电源供电，电动机的转速与交流电源产生的旋转磁场转速不同步的电动机。单相异步电动机结构简单、价格低廉、运行可靠、维修方便，可以直接用220V的交流电源供电，因此在日常生活、工农业生产及其他领域中应用十分广泛。例如，电风扇、电冰箱、洗衣机、排风扇等常用的家电设备，小型车床、小型钻床、潜水泵、电磨等用于工农业生产的设备，录音机、打字机、医疗器械等设备，它们都是由单相异步电动机驱动。【教师】提出以下问题：你能想到其他应用单相异步电动机的场合有哪些？单相异步电动机的工作原理是什么呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过生活中常见的用电器件引入单相异步电动机，将理论与实际结合，激发学生的好奇心，提升学生用理论分析解决实际问题的能力传授新知

（30min）单相异步电动机的工作原理【教师】回顾内容，提问三相异步电动机磁场的产生？【学生】讨论、举手回答当向三相异步电动机的定子绕组中通入三相交流电时，会产生一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子受到电磁力的作用而随旋转磁场旋转。【教师】通过ppt讲解单相异步电动机的工作原理1．单相绕组脉动磁场的产生向单相异步电动机定子绕组中通入单相正弦交流电流，产生磁场的过程为：（1）当单相正弦交流电流位于正半周期时，电流从电动机定子绕组的左侧流入、右侧流出，磁场的大小随通入电流的大小而变化，方向则保持不变。（具体见教材图4-21）（2）当单相正弦交流电流为零时，磁场也为零。（3）当单相正弦交流电流位于负半周期时，电流从电动机定子绕组的右侧流入、左侧流出，产生的磁场方向发生了变化，此时磁场的大小仍随通入电流的大小而变化。（具体见教材图4-21）脉动磁场：在向单相异步电动机中通入单相交流电后，会产生一个空间位置不变（轴线固定）、大小及方向随交流电变化的磁场。单相异步电动机的主要缺点：脉动磁场只是振动而不旋转，若电动机的转子静止不动，则转子导体与脉动磁场没有相对运动，就无法产生感应电动势和感应电流。转子不会受到电磁力的作用，没有启动转矩，无法自行启动。假如有外力拨动一下转子使其转动，转子会切割脉动磁场产生感应电动势，从而产生力矩，顺着原来外力转动的方向转动起来。定子磁场会与转子磁场合成旋转磁场，使转子继续转动。因此，只有解决了启动问题，单相异步电动机才能正常运行，具有使用价值。2．两相绕组旋转磁场的产生在单相异步电动机的定子上嵌放两相绕组和，这两相绕组在空间上相差电角度，然后向这两相绕组中通入在相位上相差电角度的两相交流电和。（a）两相定子绕组（b）两相电流波形单相异步电动机旋转磁场的产生过程为（见教材图4-23）：（1）当时，，为正，绕组内无电流，电流从相绕组的始端端流入，从末端端流出，合成的磁场即为产生的磁场；（2）当时，，为正，绕组内无电流，电流从相绕组的始端端流入，从末端端流出，合成的磁场即为产生的磁场，磁场已经转过；（3）当时，产生的磁场较最初已经转过；（4）当时，产生的磁场较最初已经转过；（5）当时，产生的磁场在空间上转过，如此循环便形成旋转磁场。单相异步电动机旋转磁场的转向是从电流相位超前的绕组向电流相位落后的绕组旋转，其转速为——旋转磁场的转速；——电动机的磁极对数；——交流电的频率。单相异步电动机的结构【教师】通过PPT讲解三相异步电动机的结构单相异步电动机包括定子和转子两部分。按启动方法不同，单相异步电动机可分为分相式单相异步电动机和罩极式单相异步电动机两种。1．分相式单相异步电动机分相式单相异步电动机可用电容、电感或电阻来分相，以电容分相式单相异步电动机为例进行介绍。电容分相式单相异步电动机有两个定子绕组：工作绕组和，这即为分相。实验及理论证明，在空间相差的两