相异步电动机及控制电路

相异步电动机及控制电路一、教学目标1.知识目标理解三相异步电动机的基本结构和工作原理。掌握三相异步电动机的主要技术参数。熟悉常用控制电路（如点动控制、自锁控制、正反转控制等）的工作原理和接线方法。2.能力目标能够正确识别三相异步电动机的各部件，并能进行简单的故障分析与排除。具备根据控制要求设计和连接简单控制电路的能力。能够熟练使用电工工具进行电气安装与调试。3.素质目标培养学生严谨的科学态度和创新精神。提高学生的团队协作能力和安全意识。增强学生解决实际问题的能力，使其具备良好的职业素养。

二、教学重难点1.教学重点三相异步电动机的工作原理。常用控制电路的工作原理和接线方法。2.教学难点理解旋转磁场的概念和形成原理。掌握正反转控制电路中的联锁保护环节。

三、教学方法1.讲授法：讲解三相异步电动机及控制电路的基本概念、工作原理和理论知识。2.演示法：通过实际操作演示，让学生直观地了解电动机的结构、控制电路的接线和调试过程。3.实践法：安排学生进行实验和实训，让学生在实践中掌握知识和技能，提高动手能力。4.小组讨论法：组织学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和分析问题、解决问题的能力。

四、教学准备1.三相异步电动机模型：用于讲解电动机的结构。2.控制电路实验板：配备各种控制电路（点动、自锁、正反转等），方便学生进行实验。3.电工工具：如螺丝刀、钳子、万用表等，供学生实践操作使用。4.多媒体教学设备：用于展示教学课件、动画演示等。

五、教学过程

（一）课程导入（5分钟）通过播放一段工厂中三相异步电动机工作的视频，引出本节课的主题三相异步电动机及控制电路。提问学生在视频中看到了哪些与电动机相关的设备和现象，激发学生的学习兴趣。

（二）三相异步电动机的结构（10分钟）1.利用三相异步电动机模型进行讲解定子：介绍定子铁心、定子绕组的结构和作用。定子铁心是电动机的磁路部分，由硅钢片叠压而成；定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电后能产生旋转磁场。转子：讲解转子铁心、转子绕组和转轴的结构。转子铁心也是由硅钢片叠压而成，转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子的绕组由铸铝制成，形状像一个鼠笼；绕线式转子的绕组则是由绝缘导线绕制而成，通过滑环和电刷与外部电路连接。转轴用于支撑转子，并传递转矩。2.多媒体展示通过PPT展示三相异步电动机各部件的详细图片，进一步加深学生对电动机结构的认识。

（三）三相异步电动机的工作原理（20分钟）1.旋转磁场的形成利用动画演示三相交流电通入定子绕组后产生旋转磁场的过程。讲解三相绕组在空间上互差120°电角度，当通入三相交流电时，会在定子绕组中产生三个大小相等、相位互差120°的交变电流，这些电流会在空间上形成一个旋转磁场。通过实验演示进一步验证旋转磁场的存在。在一个装有三个灯泡的演示装置中，模拟三相绕组，当通入三相交流电时，观察灯泡的亮暗变化情况，直观地展示旋转磁场的旋转方向和速度。2.转子的转动讲解旋转磁场切割转子导体时，会在转子导体中产生感应电动势和感应电流。根据电磁力定律，载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，从而使转子沿着旋转磁场的方向转动。强调转子的转速总是低于旋转磁场的转速，这是三相异步电动机"异步"的由来。异步电动机的转速与旋转磁场转速之差称为转差率，用公式s=(n1n)/n1表示，其中n1为旋转磁场转速，n为转子转速。

（四）三相异步电动机的主要技术参数（10分钟）1.讲解主要技术参数的含义额定功率PN：指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率。额定电压UN：指电动机额定运行时定子绕组所加的线电压。额定电流IN：指电动机额定运行时定子绕组的线电流。额定转速nN：指电动机在额定功率、额定电压和额定频率下运行时的转速。效率η：指电动机输出功率与输入功率之比，反映了电动机对电能的利用效率。功率因数cosφ：指电动机定子绕组的相电压与相电流之间相位差的余弦值，反映了电动机对电能的利用效率和对电网的影响。2.通过实例说明技术参数的应用给出一台三相异步电动机的技术参数，让学生计算在额定运行时的输入功率、电流等参数，加深对技术参数的理解。

（五）常用控制电路（30分钟）1.点动控制电路工作原理讲解：利用电路图详细讲解点动控制电路的工作原理。当按下按钮SB时，接触器KM的线圈通电，主触头闭合，电动机接通电源开始运转；松开按钮SB时，接触器KM的线圈断电，主触头断开，电动机停止运转。实物演示：在控制电路实验板上连接点动控制电路，进行实际操作演示，让学生观察电动机的启动和停止过程。学生实践：安排学生在实验板上连接点动控制电路，进行操作练习，掌握点动控制电路的接线方法和工作原理。2.自锁控制电路工作原理讲解：讲解自锁控制电路在点动控制电路的基础上增加了一个自锁环节。当按下按钮SB时，接触器KM线圈通电，主触头闭合，电动机运转；同时，接触器KM的辅助常开触头闭合，实现自锁，即使松开按钮SB，接触器KM线圈仍保持通电，电动机继续运转。当按下停止按钮SB1时，接触器KM线圈断电，主触头断开，电动机停止运转，同时自锁解除。实物演示：在实验板上连接自锁控制电路，进行演示，让学生观察自锁控制电路与点动控制电路的区别。学生实践：学生在实验板上连接自锁控制电路，进行操作练习，理解自锁控制电路的工作原理和接线方法。3.正反转控制电路工作原理讲解：利用电路图讲解正反转控制电路的工作原理。通过改变电动机三相电源的相序来实现电动机的正反转。在电路中采用了双重联锁保护措施，即接触器联锁和按钮联锁，防止两个接触器同时吸合造成电源短路。实物演示：在实验板上连接正反转控制电路，进行演示，分别演示电动机正转、反转和停止的过程，让学生观察电路的工作情况。小组讨论：组织学生进行小组讨论，分析正反转控制电路中联锁保护环节的作用和工作原理，培养学生的分析问题能力。学生实践：学生在实验板上连接正反转控制电路，进行操作练习，掌握正反转控制电路的接线方法和工作原理，注意联锁保护环节的正确连接。

（六）课堂小结（5分钟）1.回顾本节课所学内容，包括三相异步电动机的结构、工作原理、主要技术参数以及常用控制电路（点动、自锁、正反转控制）的工作原理和接线方法。2.强调重点和难点知识，如旋转磁场的形成、正反转控制电路中的联锁保护等，让学生加深记忆。

（七）课堂作业（5分钟）1.简述三相异步电动机的工作原理。2.画出自锁控制电路的电路图，并说明其工作过程。3.分析正反转控制电路中双重联锁保护的作用。

（八）教学拓展1.介绍一些三相异步电动机的调速方法，如变极调速、变频调速等，拓宽学生的知识面。2.布置课后小实验，让学生利用所学知识设计一个简单的电动机控制电路，实现特定的控制要求，培养学生的创新能力和实践能力。

六、教学反思通过本节课的教学，学生对三相异步电动机及控制电路有了较为系统的了解，掌握了电动机的基本结构、工作原理和常用控制电路的接线方法。在教学过程中，采用了多种教学方法相结合，如讲授法、演示法、实践法和小组讨论法等，充分调动了学生的学习积极性和主动性，提高了学生的动手能