《机电设备电气控制技术--基础知识》教案 - 图文

教 案 课题 课型 新授课 项目一 直流电机的应用 任务一 认识直流电机（一） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 明确本课程的性质、内容、任务和要求、认识直流电机的外形与结构，教学点 熟悉直流电机各部件的作用。了解直流电机的特点用途和分类。 教学目标 能力 培养学生对直流电机结构拆装的兴趣； 培养点 德育 1、培养学生严谨的科学态度； 渗透点 2、培养学生积极向上的人生态度 重点 直流电机的外形、结构及各部件的作用。 教学重点 难点 难点 直流电机的结构及各部件的作用 学法引导 讲 授 法 组 织 学 生 讨 论 教学内容 更新、补 充、删节 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 1

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 学生活动内容 时间 [引入新课] 在日常生活中和生产活动中有很多场合都离不开电机，很多电器是用直流电机带动的，如家里的洗衣机、微波炉；工厂中 的大型轧钢机、龙门刨床等；我们把能将直流电能与机械能之间 相互转换的电力机械称为直流电机。 按用途可分为直流电动机和直流发电机。 说明开设10分 本课程的 目的和意 义，介绍本 课程的学 时安排，说 明本课程 的考核方 法 学生在老 师讲解的35分 基础上学（一）、自主、合作、探究（讲授新课） 生归纳（教 本课程的性质、内容、任务和要求 师补充） 本课程是高等职业院校机电一体化专业核心课程“机电设 备电气控制技术”中重要的组成模块，是本专业学生必修的综合 技术课程。 通过本课程的学习和项目训练，使学生了解电动机、变压器、 常用低压电器等电气设备的基本结构、工作原理、工作特性及铭 牌数据，掌握电动机、变压器、常用低压电器等电气设备的使用， 并培养学生具备电机维护维修、企业机电设备电气控制系统安 装、调试与维护等的基本职业能力，并为学生后续专业课程的学 习做前期准备。 一、直流电机的特点和用途 1、直流电机的特点 （1）优点 与交流电动机相比，具有优良调速性能和起动性能。 能提供无脉动的大功率直流电源，输出电压可以精确地调节和控

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制。 （2）缺点 制造工艺复杂，成本高； 运行时电刷与换向器之间易产生火花，可靠性差； 教师讲解，35分 2、直流电机的用途 学生思考、 理解 在某些要求调速范围大、速度高、精密度好、控制性能优异的场 合，直流电动机现占有较大的比重。如：矿场卷扬机、厢轿式高 速电梯、城市电车、地铁列车、电动自行车等等。 直流发电机主要用作直流电源，如直流电动机的电源，直流电焊 机电源等。 二、直流电机的基本结构

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直流电动机与直流发电机的结构类似。直流电机是由定子（主磁 极、换向磁极、机座、电刷装置、端盖等）、转子（电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等）及两者之间的气隙组成的。 1、主磁极 产生主磁通，由铁心和励磁绕组组成。绕组由绝缘铜线绕制而成，与铁心绝缘，主磁极上的线圈串联，主磁极成对出现，按N极和S极交替排列。 2、换向磁极 产生附加磁场，用以改善电机的换向性能。极性在作为发电机运行时，与电枢导体将进入的主磁极极性相同；在作为电动机运行时，与电枢导体刚离开的主磁极极性相同 3、机座 既可用来固定主磁极、换向磁极和端盖等，又可作为磁路的一部分称为礠厄。 4、电刷装置 连接电枢绕组和外电路，起固定作用。由电刷、刷握和刷杆座组成。 5、电枢铁心 通过磁通和安放电枢绕组。电枢铁心具有轴向冷却通风孔，可迅速降低铁心的温度。 6、电枢绕组 产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。 7、换向器 每个换向片与绕组的每个元件的引出线焊接在一起，用于将直流电动机输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，产生恒定方向的电磁转矩，使电动机连续运转。 （二）总结拓展 1、直流电机的特点及应用 2、直流电机的结构及各元件的作用 （三）、布置作业

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学生回顾归纳教师总结 10分

1.复习直流电机的特点、应用及结构； 2.课后习题1，2 3.预习直流电机工作原理及励磁方式 5

教 案 课题 课型 任务一 认识直流电机（二） 新授课 课时 2 教具学具 电教设施 直流电动机的工作原理及直流电机的可逆原理，了知识 掌握直流发电机、教学点 解直流电机的励磁方式。 教学目标 能力 让学生能正确的认识、并理解直流电机的基本工作原理 培养点 德育 学会感恩 渗透点 教学重点 难点 重点 直流电机的基本工作原理 难点 直流电机的基本工作原理 学法引导 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 2、讨论法（积极参与，总结规律） 教学内容 更新、补 充、删节 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 6

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 1、说说直流电机的优缺点？ 2、举例说明直流电机用于那些场合？ 3、说说直流电机的结构？ 【教师点评】 1、1）优点：与交流电动机相比，具有优良调速性能和起动性能。 能提供无脉动的大功率直流电源，输出电压可以精确地调节和控制。 （2）缺点：制造工艺复杂，成本高；运行时电刷与换向器之间易产生火花，可靠性差； 学生活动内容 学生回答 举出实例，同学讨论 时间 10分 35分 2、直流电动机现用在如：矿场卷扬机、厢轿式高速电梯、城市电车、地铁列车、电动自行车等场合。直流发电机主要用作直流电源，如直流电动机的电源，直流电焊机电源等。 3、直流电机是由定子（主磁极、换向磁极、机座、电刷装置、端盖等）、转子（电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等）及两者 之间的气隙组成的。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、直流电机的工作原理 1.直流发电机的工作原理 下图由直流发电机的主磁极、电刷、电枢绕组和换向器等主要部件学生在教构成的工作原理图。 师讲解的电刷上加负载灯泡，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，基础上归线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生纳，总结 电动势，电动势方向按右手定则确定。由于电枢连续地旋转，，因此， 极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交 变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电 动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。 因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电 刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁 力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理， 电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉 振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流 电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明了直流发电机实质 上是带有换向器的交流发电机。 必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S 7

2.直流电动机的工作原理 直流电动机与发电机的结构相同。当给电刷AB旋加一直流电压，导体ab,cd中就有电流流过，由电磁力定律可知导体会受到电磁力作用。可通过左手定则判断，导体处于N极下与电刷A接触电流向外流，产生电磁力矩为逆时针；导体处于S极上与电刷B接触电流向里流，产生电磁力矩仍为逆时针。转子在该电磁力矩作用下开始旋转向外输出机械功率。 工作原理：当直流电动机接入直流电源时，借助于电刷和换向器的作用，使直流电动机电枢绕组中流过方向交变的电流，从而电枢产

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让学生根据教师讲解总结出直流电动机的工作原理 35分

生恒定方向的电磁转矩，保证了直流电动机朝一定的方向连续旋转。 3.直流电机的可逆原理 从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可 作为发电机,把机械能转换为电能，称为电机的可逆原理。 二、直流电机的励磁方式 直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方 式有3种：直流他励电动机、直流自励电动机（并励、串励和复励）、 直流永磁电动机。掌握4种方式各自的特点： 1.他励方式: 励磁绕组与电枢绕组电路相互独立没，励磁电路是由另外 直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。 2.并励方式: 并励绕组与电枢绕组是并联关系，由同一电源供电，但是 励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过 他的励磁电流较小。 3.串励方式：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电 枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电 压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导 线绕成，他的匝数较少。 4.复励方式：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：直流电机的工作原理 难点：直流电机的工作原理 学生总结 10分 教师补充 【教师寄语】万事开头难，走好学习电机的第一步非常关键，学会 培养自己的学习兴趣，这样才能更有趣地去走下一步。 （五）、布置作业 １、完成课后习题4、5 ２、预习下一小节内容 9

教 案 课题 课型 新授课 任务一 认识直流电机（三） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的简单计算，教学点 理解直流电机的基本方程。 教学目标 能力 能正确识别、选用直流电机，能进行直流电动机的检测、接线和简单培养点 操作 德育 好好学习，为社会服务 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握直流电机额定值的简单计算 难点 理解直流电机的基本方程 学法引导 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 2、讨论法（积极参与，总结规律） 教学内容 更新、补 充、删节 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 10

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 学生活动内容 学生回答 学生在教师讲解的基础上思考总结 时间 10分 35分 【知识回顾】 介绍一下直流电机的工作原理？ （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、直流电机的铭牌数据与系列 1、直流电机铭牌数据 电机制造厂按照国家标准，规定了电机的正常运行状态和条件，称之为额定运行。表征电机额定运行情况的各种数据均称为额定值。 表1-1直流电动机的铭牌 型号 Z2-72 励磁方式 并励 额定功率 22kW 励磁电压 220V 额定电压 220V 励磁电流 2.06A 额定电流 110A 定额 连续 额定转速 1500r/min 温升 80OC 出厂编号 ××××× 出厂日期 ×年× ×××××电机厂 （1）、型号: （2）、额定功率PN：是电机在额定情况下允许输出的功率，发 电机是指向负载输出的功率PN?UNIN；电动机是指轴上输出的机 械功率PN?UNIN?N。 （3）、额定电压UN：在额定情况下，电动机的额定电压是输入 电压，发电机是指额定功率时的输出电压。 （4）、额定电流IN:是电机在额定负载时允许电机长期流出或流入的电流。 nN（5）、额定转速:电机运行在额定电压、额定电流、额定功 率时所对应的转速。 2、直流电机系列 （1）Z2系列：一般用途的小型直流电机系列。“Z”表示直流，“2” 表示第二次改进设计。属于防护式。

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（2）ZF和ZD系列：一般用途的小型直流电机系列。“F”表示发电机，“D”表示电动机。 （3）ZZJ系列：起重、冶金用直流电机系列。工作方式有连续、短时和断续三种。 ZQ：直流牵引电动机系列； ZA防爆安全型直流电机系列 详见书上表1-2 二、直流电机的感应电动势和电磁转矩 直流电机的电枢绕组同时存在感应电动势和电磁转矩。 1、电枢绕组的感应电动势Ea Ea?Ce?n ? 为每极磁通，Ce为电动势常数 发电机中Ea与电枢电流Ia方向相同，是电源电动势；反之，为反 电动势。 2、直流电机的电磁转矩T T?CT?Ia CT为转矩常数 教师讲解，35分 学生思考、 三、直流电动机的基本方程式 基本方程是直流电动机运行时，电磁关系和能量传递关系的数学表理解 达式。以直流并励电动机为例介绍。 1、电动势平衡方程式 U?E?RIa 2、转矩平衡方程式 电磁转矩T是一个驱动转矩，当电动机运行时，它必须与轴上的负 载制动转矩T2和空载制动转矩T0平衡：T= T0 + T2 空载转矩T0的数值为额定转矩的2%～5%，因此在重载和额定负载 下T?T2 3、功率平衡方程式 电动机将电能转变成机械能输出，总有一部分能量消耗在电机内 部，称为电机损耗，包括机械损耗、铁心损耗、铜损耗、附加损耗。 2UI?EI?RI aaa1?PM?PCu) 或(P UIa：电源输入功率；EIa：电动机电磁功率；RIa2：电枢绕组上 的铜损。 并励电动机中还有励磁回路消耗的功率也来自电源， ? P 1?PM?PCu?PCu PCu'：励磁回路消耗的功率。

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若以P0表示空载损耗，P2表示电动机轴的输出功率，则： ??P1?PM?PCu?PCu?P2?P0?PCu?PCu?P2??P ?P：电动机的总损耗。 电动机功率流程图 练习：写出发电机的电动势平衡方程式和转矩平衡方程式 Ea?U?IaRa T1?T?T0 T：电磁转矩； T1：发电机转轴上的转矩 学生总结教师补充 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电机额定值的简单计算 难点：理解直流电机的基本方程 （四）、布置作业 1、完成课后习题 2、预习下一小节内容 10分 13

教 案 课题 课型 新授课 任务二 直流电动机的调速（一） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 了解电气传动系统的基础知识，了解生产机械的负载特性，熟悉直教学点 流电机的机械特性 能正确理解生产机械的负载特，熟知直流电机的机械特性，为分析和能力 培养点 掌握直流电动机的调速方法打下基础。 教学目标 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握直流电机的机械特性 难点 掌握直流电机的机械特性 学法引导 教学内容 更新、补 充、删节 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 2、讨论法（积极参与，总结规律） 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 14

教 与 学 互 动 设 计 学生活动内容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 学生回答 【知识回顾】 举几个直流电机的型号、系列，说说它们的含义？ （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、电气传动系统 原动机带动生产机械的工作机构运转，完成一定生产任务的过程称 之为驱动。用电动机作为原动机的驱动称为电气传动。 1、电气传动系统的组成 由电动机、传动机构、生产机械的工作机构、控制设备及电源组成。 电源 控制设备 电动机 传动机构 工作机构 2、电气传动系统的运动方程 让学生联电动机负载运行时，一般情况下TL??T0,可忽略T0，当电磁转矩T系实际进的方向与转速n方向一致时取正号，负载转矩T的方向与转速n行讨论 教 师 活 动 内 容 L时间 10 35 方向相反时取正号。 GD2dnT?TL? 375dt GD：反映电气传动系统机械惯性的一个常数。 3752二、生产机械的负载特性 1、恒转矩负载：任何转速下，负载转矩恒定或大致恒定； （1）阻力性恒转矩负载特性（例如摩擦力） （2）位能性恒转矩负载特性（例如起重机） 15

教师讲解， 学生思考、35 2、恒功率负载：例如机床切削、粗加工时，切削量大，负载转矩理解 大，低速加工，而精加工时，切削量小，负载转矩小，可高速加工， 负载转矩和转速呈反比； 3、风机、水泵负载：速度低，负载转矩小，负载转矩大致与转速 的平方成正比。一定的电动机械特性和不同的生产机械负载特性的 配合，可以得到不同的工作状态，即得到不同的转矩和不同的转速。 三、他励直流电动机的机械特性 机械特性：n=f(T)是指在一定的条件下，电磁转矩和转速两个机械 量之间的函数关系。 1、固有机械特性 三个量U,Φ,Rp可以改变机械特性 U=UN,Φ=ΦN,Rp=0时的机械特性称为固有机械特性。其方程为 n=U/(CeΦN)-RaT/(CeCTΦN2) 由于Ra很小，转矩T增大时，n下降很小，他励电动机的固有机 械特性是一条比较平的下降曲线。（硬特性）

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学生自己总结，教师补充 10 2、人为（人工）机械特性 改变三个量U,Φ,Rp之一而其他量不变时可以得到人为机械特性。 （1）电枢回路串电阻时的人为机械特性 n=U/(CeΦN)- （Ra+Rp)T/(CeCTΦN2) 对应于不同的Rp可以得到一簇斜率不同射线。 （2）改变电枢电压的人为机械特性 n=U/(CeΦN)- RaT/(CeCTΦN2) 斜率不变，理想空载转速n0不同的一簇平行线。(U

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难点：掌握直流电机的机械特性 （四）、布置作业 1、完成课后习题 2、预习下部分内容 18

教 案 课题 课型 新授课 任务二 直流电动机的调速（二） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 了解电动机的稳定运行条件，掌握他励直流电动机的调速 教学点 教学目标 能了解直流电动机的稳定运行条件，重点掌握直流电动机的三种调速能力 培养点 方法，学会直流电动机调速方法的操作。 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握他励直流电动机的三种调速方法 难点 学会他励直流电动机调速方法 学法引导 教学内容 更新、补 充、删节 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 2、讨论法（积极参与，总结规律） 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 19

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 1. 生产机械的负载特性有哪些？ 2. 他励直流电动机的机械特性有哪些？ 【诱思导学】 学生活动内容 学生回答 时间 35分 1.恒转矩负载特性（阻力性和位能性）；恒功率负载特性；通风机型负载特性。 2.固有机械特性；人为机械特性（电枢串接电阻、改变电枢电压和减弱磁通）。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、电动机的稳定运行条件 电动机带上某一负载，假设原来以某一转速，由于受到外界某种短时干扰（负载的突然变化或电网电压的波动等），而使电动机的转速发生变化，离开原来的平衡状态，如果系统在新的条件下能达到新的平衡或者当外界干扰消失后，系统能自动恢复到原来的转速，称为该拖动系统能稳定运行。 电动机稳定运行时，见书上图1-30（a）,设电动机原来稳定工作在A点，此时电磁转矩及负载转矩与A点的转矩相同，若电网电压突然波动，机械特性偏高，由曲线1转为曲线2，增大到B点，转让学生联速升高，B点上升到C点，干扰消失后，转速下降，C点过渡到D系实际进点，电磁转矩小于负载转矩，转速下降，恢复到A点。 行讨论 若相反，机械特性偏低，则执行相反方向曲线变化。 电动机不稳定运行时，见书上图1-30（b）。 二、他励直流电动机的调速 为了提高劳动生产率和保证产品质量，要求生产机械在不同的情况 下有不同的工作速度，如轧钢机在轧制不同的品种和不同厚度的钢材时，就必须有不同的工作速度以保证生产的需要，这种人为改变 速度的方法称为调速。 可以用机械的方法或电气的方法实现调速。这里只分析电气的调速 方法及其性能特点。 电气调速是人为地改变电气参数，有意识地使电动机工作点由一条机械特性曲线转换到另一条机械特性曲线 上，为了生产需要而对电动机转速进行的一种控制，它与电动机在负载或电压随机波动时而引起的转速扰动变化是两个不同的概念。 1、调速指标 （1）调速范围 调速范围是指电动机在额定负载下调速时，其最高转速n max与最 nmin之比，用D表示，即 低转速 n D?max nmin

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不同的生产机械对调速范围的要求不同，如车床D＝20～100，龙 门刨床D =10～40，轧钢机D＝1.20～3等。 电动机最高转速受电动机的换向及机械强度限制，最低转速受转速相对稳定性（即静差率）要求的限制。 （2）调速的平滑性 调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度，用平滑系数? 表示，即 ni ? ? ni?1 平滑系数? 越接近1，说明调速的平滑性越好。如果转速连续可调，其级数趋于无穷多，称为无级调速，? =1，其平滑性最好；调速不连续，级数有限，称为有级调速。 （3）静差率或称转速变化率是指电动机在一条机械特性上额定负载时的转速降落与该机械特性的理想空载转速之比，即 ? n n ? n 0??? n0n0 式中，n为额定负载转矩 T em ? T L 时的转速 n0N?nNn01nminTN T 学生在教师讲解的基础上思考并总结 （4）调速的经济性 经济性包含两方面的内容，一是指调速所需的设备投资和调速过程中的能量损耗，另一方面是指电动机调速时能否得到充分利用。一台电动机当采用不同的调速方法时，电动机容许输出的功率和转矩随转速变化的规律是不同的，但电动机实际输出的功率和转矩是由负载需要所决定的，而不同的负载，其所需要的功率和转矩随转速变化的规律也是不同的，因此在选择调速方法时，既要满足负载要求，又要尽可能使电动机得到充分利用。经分析可知，电枢回路串电阻调速以及降低电枢电压调速适用于恒转矩负载的调速，而弱磁调速适用于恒功率负载的调速。 （5）调速时电动机的允许输出 电动机得到充分利用的情况下，调速过程中电动机所能输出的功率和转矩。 2、电枢串电阻调速 他励直流电动机拖动负载运行时，保持电源电压及励磁电流为额定值不变，在电枢回路中串入不同值的电阻，电动机将运行于不同的转速，如图1-21所示，图中的负载为恒转矩负载。

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35分

图1-21 从图1-21可以看到，当电枢回路串入电阻R时，电动机的机械特性的斜率 ? ? R a ? R 2将增大，电动机和负载的机械特性的交点将下 CeCT?N 移，即电动机稳定运行转速降低。 如图1-21中串入的电阻值 R ? ，交点A2的转速n2低于交R21点A1的转速n1，它们都比原来没有外串电阻的交点A的转速n低。 电枢回路串接电阻调速方法的优点是设备简单，调节方便，缺点是调速范围小，电枢回路串入电阻后电动机的机械特性变“软”，使负载变动时电动机产生较大的转速变化，即转速稳定性差，而且调速效率较低。 3、弱磁调速 保持他励直流电动机电枢电源电压不变，电枢回路也不串接电阻，在电动机拖动负载转矩不很大（小于额定转矩）时，减少直流电动机的励磁磁通，可使电动机转速升高。他励直流电动机带恒转矩负载时弱磁调速，如图1-22所示。 图1-22

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从图1-22中可以看出，当励磁磁通为额定值时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；励磁磁通减少为 时，理想空载转速增大，同时机械特性斜率也变大，交点为A1，转速为n1；励磁磁通减少为 时，交点为A2，转速为n2 。弱磁调速的范围是在额定转速与电动机所允许最高转速之间进行调节，至于电动机所允许最高转速值是受换向与机械强度所限制，一般约为1.2 nN左右，特殊设计的调速电动机，可达3 nN或更高。单独使用弱磁调速方法，调速的范围不会很大。 弱磁调速的优点是设备简单，调节方便，运行效率也较高，适用于恒功率负载，缺点是励磁过弱时，机械特性的斜率大，转速稳定性差，拖动恒转矩负载时，可能会使电枢电流过大。 4、改变电枢电源电压调速 从图1-23中可以看出，当 电枢电源电压为额定值 时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；电压降到U1后，交点为A1，转速为n1；电压为U2，交点为A2，转速为n2；电压为U3，交点为A3，转速为n3；电枢电源电压越低，转速也越低。同样，改变电枢电源电压调速方法的调速范围也只能在额定转速与零转速之间调节。 图1-23 改变电枢电源电压调速时，电动机机械特性的“硬度”不变，因此，即使电动机在低速运行时，转速随负载变动而变化的幅度较小，即转速稳定性好。当电枢电源电压连续调节时，转速变化也是连续的，所以这种调速称为无级调速。 改变电枢电源电压调速方法的优点是调速平滑性好，即可实现无级调速，调速效率高，转速稳定性好，缺点是所需的可调压电源设备投资较高。这种调速方法在直流电力拖动系统中被广泛应用。 在实际电力拖动系统中，可以将几种调速方法结合起来，这样，可以得到较宽的调速范围，电动机可以在调速范围之内的任何转速上运行，而且调速时损耗较小，运行效率较高，能很好地满足各种生产机械对调速的要求。 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握他励直流电动机的三种调速方法

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学生先总 结，教师再10分 补充

难点：学会他励直流电动机调速方法 （四）、布置作业 1、课后习题5、8、9 2、预习下一小节内容

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教 案 课题 课型 新授课 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 课时 2 教具学具 电教设施 直流电动机的反转方法知识 直流电动机起动时的条件及常用的起动方法，教学点 及制动方法 教学目标 能力 熟悉并掌握直流电动机常用的起动、反转、制动方法，并学会其方法培养点 的操作 德育 学会善待自己 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握直流电动机常用的起动、反转、制动方法 难点 掌握直流电动机常用的起动、制动方法 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、举例法（通过实物理解本质） 教学内容 更新、补 充、删节 无 参考资料 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 25

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 他励直流电动机有哪几种调速方法？各有什么特点？ （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 怎样让电动机起动起来？ 电动机起动过程要达到最优，主要考虑以下几个方面： 起动电流Ist的大小；起动转矩Tst的大小；起动设备是否简单等。 有些场合还需要电动机能快速地正反转；还有时候（比如电车下坡和刹车，起重机下放重物时，机床反向运动开始时）需要电动机提供制动的力矩，以限制转速或快速停车。 一、直流电动机的起动 直流电动机从接入电源开始，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。 1、起动条件 直流电动机开始起动时，转速n=0，此时直流电动机的反电动势(E=KEφn)还没有建立起来，由于电枢电阻Ra较小，Ia=u／R。，所以此时电枢电流最大。另外，根据转矩公式T=KTφI可知，由于电枢电流非常大，此时的起动转矩也非常大。将电动机直接接入到额定电压的电源上启动称为直接起动。启动时电动机最大电流为学生活动内容 学生回答 让学生看实图说明其起动过程 时间 10分 35分 正因为电动机启动电流很大，所以启动转矩大，电 动机启动迅速，启动时间短。这样大的起动电流和起动转矩，分别将对供电电源和机械装置形成强大的冲击。因此电动机起动时 要对Ist加以限制。电动机起动时，（1）要有足够大的起动转矩Tst； （2）要起动电流Ist不能太大。 2. 起动方法 直流电动机经常使用的起动方法有下面两种。 （1）电枢回路串电阻起动 为了限制起动电流，起动时可在电枢回路串入起动电阻RST,待电动机转速上升后逐步将起动电阻切除。接人起动电阻后的起动电 流为许的范围内。 可见Rst选择合适，能将起动电流限制在允 只能将电阻分段切除，可利用接触器的触点来分段短接起动电阻。 起动级数不宜过多，一般为2~5级。最大起动电流Ist1=(1.5~2.5)IN Ist1=(1.1~1.2)IN。有一点必须注意，对于他励电动机，在起动电动机之前，必须先将励磁回路接通，并将励磁电流调到额定值，

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使主磁场建立起来，然后再进行电动机的起动。 （2）降压起动 降压起动时，开始加在电动机电枢的端电压很低，随着转速的上 升，逐步增大电枢电压，并使电枢电流限制在一定的范围内。为 使励磁不受电枢电压的影响，电动机应采用他励方式。 采用降压起动时，需要一套专用电源作为电动机的电源。现在一 般采用脉宽可调制的由大功率电子器件构成的开关直流电源。 减压起动的优点是，起动电流小，起动过程平滑，能量损耗小。 二、直流电动机的反转 直流电动机的反转。录音机和录像机中的电动机必须既能正 转，也能反转。直流电动机的正、反转是很容易的。由前面可知， 改变电枢绕组电流方向，或者改变定子磁场的方向，都可以改变 电动机的转向。但对于永磁式直流电动机来说，则只能通过改变现场讲授， 电流方向来实现改变电动机转向的目的。 35分 让学生明白其原理 上图是直流电动机正、反转控制原理电路。图中，RP1, RP2 是可调电阻器。改变RPl的阻值可以改变励磁绕组的电流，起到

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调节磁场强、弱的目的；改变RP2的阻值，可以改变电动机的转 速。图中的双刀双掷开关S是用来改变电动机旋转方向的控制开关。当将开关S拨向“1”时，电流从a电刷流入，从b电刷流出； 当将开关S拨向+2-时，电流从b电刷流入，从a电刷流出。可见，改变开关S的状态，就能改变电枢绕组的电流方向，从而实现改 变电动机转向的目的。 三、直流电动机的制动 制动问题：在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽 快停转，或者从某高速降到某低速运转，或者限制位能性负载在 某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。 实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。 电磁制动是使电机 在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。 直流电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 电气制动的条件：电磁转矩T的方向和转速的方向和转速n的方 向是否相反。若相反则为制动状态。 1.能耗制动 （1）能耗制动过程B-O 电机：他励；负载：反抗性恒转矩负载 闸刀合向电源时，电动机处于正向电动机运行状态。 制动时将闸刀合向制动电阻。转子由于惯性继续旋转，感应电势 Ea方向不变，电流方向改变了，电磁转矩T=CTΦIa方向也随之改 变成为制动转矩，使转速迅速下降。 电机处于发电状态，转子动能转化为电能消耗在制动电阻上。所 以称为能耗制动。 为了避免过大的制动电流，应合理选择制动电阻Rp，使最大限制 电流不超过额定电流的2~2.5倍。 n=U/(CeΦN)-（Ra+Rp)T/(CeCTΦN2)=（Ra+R)T/(CeCTΦN2) 制动电阻越小，制动开始时产生的制动转矩就越大。 高速时能耗制动作用较大，低速时应配合机械制动装置使系统停 掉。 （2）能耗制动运行O-C 电机：他励；负载：位能性恒转矩负载 位能性负载采用能耗制动时，工作点从A→B→O,B→O是能耗制动 过程，到了O点后，如不采取其他制动措施，则系统会在负载转矩的作用下反转，工作点沿着能耗制动曲线到达C后才稳定运行。 在C点，电磁转矩为负，与转速方向相反是制动转矩。在C点的运行方式称为能耗制动运行。 2．反接制动 (1)电枢电源反接制动 他励电动机拖动反抗性恒转矩负载运行。 通过反接闸刀把电源突然反接，同时在电枢支路串入限流电阻R。 n=-UN/(CeΦN)-（Ra+R)T/(CeCTΦN2)

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工作点A→B→C,在C点时，n=0。这时应将电源切掉。在B→C的过程中转速为正，电磁转矩为负，起制动作用。 如果在C点时，电动机的转矩大于负载转矩(绝对值)而没有切除电源，则电动机在电磁转矩作用下将反向起动，作为反转的电动机运行。 对于频繁正反转的电力拖动系统，常采用这种先反接制动停车，再反向起动的运行方式，达到迅速制动并反转的目的。对于要求准确停车的系统，采用能耗制动较为方便。 (2)电势反接制动（倒拉反转运行） 他励电动机拖动位能性恒转矩负载运行。 电枢支路突然传入较大的电阻，则工作点A→B→C→D，D点位于第iv象限，转速为负，电磁转矩为正，属于制动运行。 在C点后，负载转矩大于电磁转矩，转速反向，感应电势也反向，所以称为电势反接制动。 这种运行方式通常用在起重设备低速下放物体的场合。电动机的电磁转矩起制动作用，限制了重物的下放速度。 3．回馈制动 (1)正向回馈制动 他励直流电动机通过降低电压来减速时，若电压下降幅度较大，会使得工作点经过第II象限，如图中的BC段，转速为正而电磁转矩为负，电动机运行于制动状态。在这一过程中，由于电源电压下降，使得Ea>U,电流方向改变，电能从电动机回馈到电源。 在电力机车下坡时，由于重力作用使得电动机转速高于原来的空载转速，Ea增大，超过U以后，电流也会反向，进入正向回馈制动状态。 (2)反向回馈制动 他励电动机拖动势能性恒转矩负载运行。 反接电源电压并给电枢支路串入限流电阻。工作点将会稳定在第iv象限。在D点，电动机的转速高于理想空载转速，Ea>U，电流流向电源，属于反向回馈制动。 反向回馈制动常用于高速下放重物时限制电机转速。 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机常用的起动、反转、制动方法 难点：掌握直流电动机常用的起动、制动方法 （四）、布置作业 1、本节练习册 2、预习下一小节内容 让学生思考总结，教师补充 10分

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教 案 课题 课型 新授课 任务四 直流电动机的使用、维护和维修 课时 2 教具学具 电教设施 熟悉直流电动机的定期检修内容和注意事项，了解直流电动机起动前知识 的准备工作和起动、运行时的注意事项及直流电动机日常保养的相关教学点 知识。 教学目标 能正确对待直流电动机的常见故障，学会直流电动机故障的处理方能力 培养点 法。 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点 直流电动机的日常保养及常见故障的处理 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 30

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述直流电动机的起动与制动方法。 【教师点评】 直流电动机从接入电源开始，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。电动机起动时要对Ist加以限制。电动机起动时，（1）要有足够大的起动转矩Tst；（2）要起动电流Ist不能太大。常用的起动方法有两种：（1）电枢回路串电阻起动（2）降压起动。 直流电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 电气制动的条件：电磁转矩T的方向和转速的方向和转速n的方向是否相反。若相反则为制动状态。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 直流电动机经常性的维护和监视工作，是保证电动机正常运行的重要条件。 一、直流电动机的使用 1.直流电动机的起动准备 电机在安装后投入运行前或长期搁置而重新投入运行前，需做下列起动准备工作： （1）用压缩空气吹净附着于电机内部的灰尘，对于新电机应去掉风窗处的包装纸。检查轴承润滑油脂是否洁净、适量，润滑脂占轴承室的三分之二为宜。 （2）用柔软、干燥而无绒毛的布块擦拭换向器表面，并检视其是否光洁，如有油污，则可蘸汽油少许拭净之。 （3）检查电刷电压是否正常均匀，刷握的固定是否可靠，电刷在刷握内是否太紧或太松，电刷与换向器的接触是否良好。 （4）检查在刷杆座上是否标有电刷位置的记号。 （5）用手转动电枢，检查是否阻塞或在转动时是否有撞击或摩擦之声。 （6）接地装置是否良好。 （7）用500V兆欧表测量绕组对机壳的绝缘电阻，如小于1MΩ则必须进行干燥处理。 （8）电机出线与磁场变阻器、起动器等连接是否正确，接触是否良好。 2.直流电动机的起动 （1）检查线路情况（包括电源、控制器、接线及测量仪表的连接等），检查起动器的弹簧是否灵活，接触是否良好。 （2）在恒压电源供电时，需用起动器起动。闭合电源开关，在电动机负载下，转动起动器，在每个触点上停留约2S，直至最后一

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学生活动内容 学生回答 让学生根据教师介绍说明其使用前的准备 时间 10分 35分

点，转动臂被电磁铁吸住为止。 （3）电动机在单独的可调电源供电时，先将励磁绕组通电，并将电源电压降至最小，然后闭合电枢回路接触器，逐渐升高电压，达额定值或所需转速。 （4）电机与生产机械的连轴器先别连接，输入小于10%的额定电枢电压，确定电机与生产机械转速方向是否一致，一致时表示接线正确。 （5）电动机换向器端带测速发电机时，电机起动后，应检查测速发电机输出特性，该极性与控制屏极性应一致。 （6）电机起动完毕后，应观察换向器上有无火花，火花等级是否超标。 3.直流电动机的调速 恒功率弱磁向上调速，可调节磁场调速器，直至转速达所需之值，但不得超过技术条件所允许的最高转速。恒转矩负载可以采用降压或电枢串电阻向下调速。 4.直流电动机的停机 （1）如为变速电动机，先将转速降到最低值。 （2）去掉电动机负载（除串励电动机外）后切断电源开关。 （3）切断励磁回路，励磁绕组不允许在停车后长期通额定电流。 二、直流电动机的维护 电动机在使用过程中定期进行检查时应特别注意以下事项： 1.电动机的保养 电动机周围应保持干燥，其内外部均不应放置其他物件。电动机的清洁工作每月不得少于一次，清洁时应以压缩空气吹净内部的灰尘，特别是换向器、线圈连接线和引线部分。 2.换向器的保养 （1）换向器应是呈正圆柱形的表面，不应有机械损伤和烧焦的痕迹。 （2）换向器在负载下长期无火花运转后，在表面产生一层褐色有光泽的坚硬薄膜，这是正常现象，它能保护换向器的磨损，这层薄膜必须加以保护，不能用砂布摩擦。 （3）若换向器表面出现粗糙、烧焦等现象时可用“0”号砂布在旋转着的换向器表面进行细致研磨。若换向器表面出现过于粗糙不平、不圆或有部分凹进现象时应将换向器进行车削，车削速度不大于1.5m/s，车削深度及每转进刀量均不大于0.1mm，车削时换向器不应有轴向移动。 （4）换向器表面磨损很多时，或经车削后，发现云母片有凸出现象，应以铣刀将云母片铣成1~1.5mm的凹槽。 （5）换向器车削或云母片下刻时，须防止铜屑、灰尘侵入电枢内部。因为要将电枢线圈端部及接头片覆盖。加工完毕后用压缩空气做清洁处理。 3. 电刷的使用 （1）电刷与换向器的工作表面应有良好的接触，电刷压力正常。电刷在刷握内应能滑动自如。电刷磨损或损坏时，应以牌号及尺

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寸与原来相同的电刷更替之，并且用“0”号砂布进行研磨，砂布面向电刷，背面紧贴换向器，研磨时随换向器作来回移动。 （2）电刷研磨后用压缩空气作清洁处理，再使电动机作空载运转，然后以轻负荷（为额定负载的1/4~1/3）运转1小时，使电刷在换向器上得到良好的接触面（每块电刷的接触面积不小于57%）。 4. 轴承的保养 （1）轴承在运转时温度太高，或发出有害杂音时，说明可能损坏或有外物侵入，应拆下轴承清洗检查，当发现钢珠或滑圈有裂纹损坏或轴承经清洗后使用情况仍未改变时，必须更换新轴承。轴承工作2000~2500小时后应更换新的润滑脂，但每年不得少于一次。 （2）轴承在运转时须防止灰尘及潮气侵入，并严禁对轴承内圈或外圈的任何冲击。 5. 绝缘电阻 （1）应当经常检查电动机的绝缘电阻，如果绝缘电阻小于1MΩ时，应仔细清除绝缘上的污物和灰尘，并用汽油、甲苯或四氯化碳清除之，待其干燥后再涂绝缘漆。 （2）必要时可采用热空气干燥法，用通风机将热空气（80℃）送入电动机进行干燥，开始绝缘电阻降低，然后升高，最后趋于稳定。 6.通风系统 应经常检查定子温升，判断通风系统是否正常，风量是否足够，如果温升超过允许值，应立即停车检查通风系统。 三、直流电动机的保养 与直流电动机起动前准备步骤基本一致。 四、直流电动机的常见故障及检修方法 见书上P37~39表1-12~表1-15 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节

教师讲解 的基础上，35分 学生联系 实际并总 结 学生总结重10分 点、难点 33

教 案 课题 课型 新授课 课时 项目二 变压器的应用 任务一 认识变压器（一） 2 教具学具 电教设施 知识 1、 掌握变压器的定义、变压器的用途和分类； 教学点 2、 了解变压器的结构，会分析实际变压器结构特点； 教学目标 能力 培养学习分析问题、解决问题的能力。 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 变压器的定义、用途和分类，变压器的结构 难点 变压器的结构 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 34

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述直流电动机的保养和维护方法。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、变压器的主要用途 变压器是一种通过电磁感应作用将一定数值的电压、电流、阻抗的交流电转换成同频率的另一数值的电压、电流、阻抗的交流电的静止电器。在电力系统中，专门用于升高电压和降低电压的变压器统称为电力变压器。电力变压器是使用最广泛的变压器。 变压器是利用电磁感应原理制成的静止电气设备。它能将某一电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电，以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。 学生活动内容 学生回答 时间 10分 35分 二、变压器的基本工作原理 让学生根它的基本工作原理可以用图1.1说明。图1.1是单相变压器的工作原理图。据教师介这个单相变压器由一个闭合的铁心和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组绍说明其使用前的彼此绝缘，同心套在一个铁心柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两准备 个绕组画在铁心柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为原绕组，也称为一次绕组或原边；与负载连接的绕组称为副绕组，也称为二次绕组或副边。我 们在表示原绕组电磁量的符号右下角加标号“1”，在表示副绕组电磁量的符 号右下角加标号“2”，以便于区别。例如，U1,I1, E1分别表示原绕组的电压、感应电动势、电流相量；U2 , I2， E2 , 分别表示副绕组的电压、感应电动势、电流相量。 ??? ??? 图1-- 1 单相变压器工作原理图 三、变压器的分类

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变压器可以按照用途、绕组数目、相数、冷却方式、调压方式分类。 按照用途分，主要有电力变压器、调压变压器、仪用互感器（如测量用电流互感器和电压互感器）、供特殊电源用的变压器（如整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、脉冲变压器）。 按照绕组数目分，主要有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。 按照相数分，主要有单相变压器、三相变压器、多相变压器。 按照冷却方式分，主要有干式变压器、充气式变压器、油浸式变压器（按照冷却条件，又可细分为自冷、风冷、水冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷变压器）。 按照调压方式分，主要有无载调压变压器、有载调压变压器、自动调压变压器。 容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。 §1—2 变压器的结构 一、绕组 二、铁心 三、主要附件 （1）油箱 （2）储油柜（也称为油枕） （3）气体继电器（也称为瓦斯继电器） （4）分接开关 （5）绝缘套管 （6）安全气道和压力释放阀 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节

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教师讲解 的基础上， 学生联系 实际并总 结

教 案 课题 课型 新授课 课时 任务一 认识变压器（二） 2 教具学具 电教设施 知识 1、掌握变压器空载运行的方程式、相量图、等效电路等； 教学点 2、应用变压器空载运行的方程式、相量图解题； 教学目标 能力 培养学生细心、认真的学习态度。 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 变压器的空载运行 难点 变压器的空载运行的方程式、相量图、等效电路等 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 37

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述变压器的结构及工作原理。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 一、变压器的空载运行 什么是空载运行？ （一） 空载运行时的物理情况 学生活动内容 学生回答 ?时间 10分 35分 I0 流过原原绕组接交流电源时有电流通过，称空载电流 。交变的I0绕组，产生磁动势I0N1，产生通过绕组中心的交变的磁通，此磁通由I0单独激励，所以也称为励磁电流或激磁电流。 ?? 让学生根据教师介绍说明其使用前的准备 图1.5 单相变压器空载运行原理图 图1.7 单相变压器负载运行原理图 主磁通：绝大部分的磁通经由铁心闭合，称为主磁通，用?m 表示。 作用：主磁通与原、副绕组同时交链而传递能量。在原、副绕组中产生感应电动势e1,e2。 漏磁通：很少一部分磁通经由原绕组周围的空气或变压器油闭合，它不是传递能量的载体，称漏磁通，用?1?表示。漏磁通在原绕组中感应电动势e1?。 二、 变压器的负载运行 （一）负载运行时的物理情况 负载运行时，副绕组中有电流流过，变压器便可以同时与原、副绕组相交链的主磁通为媒介，将原绕组从电源吸收的电能传送到副绕组，向负载供电。?流过，副绕组中产生相应的磁动势I?N，负载运行时，副绕组中有电流I222?N共同作用，产生铁心中的主磁通。 与原绕组中产生的磁动势I11

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（二） 负载运行时的基本方程式 1．磁动势平衡方程式 ?N和副边磁动势I?N合成，为铁心中的磁动势由原边磁动势I2211?N。有 ?N?I2N。由于电压不变，主磁通不变，即磁动势仍然为II01112? ?N?I2N?I0N I1121?N?I0N?(?I2N) I1112?N有两部分作用：一是产生铁心中由此看出，负载运行时的原边磁动势I11?N，以产生主磁通??N?m；二是产生一个与副边磁动势I的励磁磁动势I0122?????N）大小相等、方向相反的磁动势（－I22，抵消副边磁动势的作用，以维持铁心中的主磁通不变。该式称为磁动势平衡方程式。将磁动势平衡方程式改??I0?(?N2I2) 变为I1N1???大于变压器空载运行时的原边电流 I?的， 负载运行时的原边电 流I01?和反映负载大小的负载电流分量它由反映主磁通大小的励磁电流分量I0N2??N增加，原边I2）组成。当负载增加时，I?2增加，副边磁动势I（－22N1N2?I2）也相应增加，可见，虽然变压器的原、副电流的负载电流分量（－N1边没有直接的电路联系，但负载电流的变化也会使原边电流相应地改变。 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节

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35分 教师讲解 的基础上， 学生联系 实际并总 结

教 案 课题 课型 新授课 任务二 三相变压器的应用（一） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 掌握三相变压器及连接及变压器的并联运行； 教学点 教学目标 能力 培养学生细心、认真的学习态度。 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 三相变压器及连接及变压器的并联运行 难点 三相变压器及连接及变压器的并联运行 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 40

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述变压器的空载和负载运行过程。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 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Φ三相电压平衡时，磁路也是对称的，总磁通ΦU学生活动内容 学生回答 时间 10分 35分 、Φv、Φw分别通过。在+Φw=0，所以就U+Φv 总=Φ 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。 二、三相芯式变压器绕组的连接 1、三相绕组的首尾判别 2、星形接法 让学生根据教师介绍说明其使用前的准备 (1)星形接法的优点 1）与三角型接法相比，相电压低，可节省绝缘材料，对高电压特别有利； 2)有中性点可引出，适合于三相四线制，可提供两种电压； 3)中点附近电压低，有利于装分接开关； 4）相电流大，导线粗，强度大，匝间电容大，能承受较高的电压冲击。 (2)星形接法的缺点 1）存在谐波，造成损耗增加，1800kVA以上的变压器不能采用此种接法 2)中性点要直接接地，否则当三相负载不平衡时，中点电位会严重偏移，对安全不利 3）当某相发生故障时，只好整机停用。 3、三角形接法 它是把三相绕组的各相首尾相接构成一个闭合回路，把三个连接点接到电源上去。因为首尾连接的顺序不同，可分为正相序和反相序两种接法。与星形接法一样，如果一次侧有一相首尾接反了，磁通也不对称，就会同样出 41

二次侧绕组正确接法时，闭合回路的三相电动势之和为零，所以也就不 产生环流。电动势相量图是闭合的，这时任意打开回路中的一个接点，测量 教师讲解35分 该点两端所得的电压，称为三角形的开口电压，其值应该为零。 的基础上， （1）三角形接法的优点 学生联系 1)输出电流比星形接法大，可以省铜，对大电流变压器很合适， 实际并总 结 2)当一相有故障时，另外两相可接成V形运行。 (2)缺点是没有中性点，没有接地点，不能接成三相四线制。 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节 10分 学生总结重 点、难点 现空载电流急剧增加，比星形接法还严重，这是不允许的。

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教 案 课题 课型 新授课 任务二 三相变压器的应用（二） 课时 2 教具学具 电教设施 知识 掌握三相变压器及连接及变压器的并联运行； 教学点 教学目标 能力 培养学生细心、认真的学习态度。 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 掌握三相变压器及连接及变压器的并联运行； 难点 掌握三相变压器及连接及变压器的并联运行； 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 43

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述变压器的星形接法和三角形接法。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 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。 学生活动内容 学生回答 时间 10分 35分 35分 让学生根据教师介 必须符合以下三个条件的变压器才可以并联运行。 绍说明其 1．一次侧、二次侧的电压分别相等，即变比K相等 使用前的 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准备 二、变压器并联运行的条件 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±0．5％。 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 教师讲解的基础上，学生联系实际并总结 （三）、总结拓展 学生总结重点、难点 教师点评： 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节

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教 案 课题 课型 新授课 课时 任务三 特种变压器的应用 2 教具学具 电教设施 知识 1、掌握电焊变压器使用注意事项、常用自耦变压器原理； 教学点 2、正确使用电焊变压器及常用自耦变压器； 教学目标 能力 培养学生创新思考、勤学好问的精神。 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 电焊变压器使用注意事项及分类、常用自耦变压器原理 难点 电焊变压器使用注意事项 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 45

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述变压器的并联运行。 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 电焊变压器 为了保证焊接质量和电弧燃烧的稳定性，电焊变压器应满足以下条件： 学生回答 学生活动内容 时间 10分 35分 (1)二次侧空载电压应为60—75V，以保证容易起弧。同时为了 安全，空载电压最高不超过85V。 (2)具有陡降的外特性，即当负载电流增大时，二次侧输出电压应急剧下降，通常额定运行时的输出，电压U2s为30V左右(即电弧上电压)。 (3)短路电流Ik不能太大，以免损坏电焊机，同时也要求变压让学生根据教师介器有足够的电动稳定性和热稳定性。 绍说明其(4)为了适应不同的加工材料、工件大小和焊条，焊接电流应能使用前的准备 在一定范围内调节。 一、带可调电抗器的电焊变压器 带可调电抗器的电焊变压器有外加电抗器式和共轭式两种结 构形式。 1．外加电抗器式 2．共轭式 二、磁分路动铁式电焊变压器 三、动圈式电焊变压器 自耦变压器 自耦变压器不仅用于降压，只要把输入、输出对调一下，就变成了升压变压器。 自耦变压器也存在着不容忽视的缺点: 电流互感器

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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”。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1．5级，可配用0．5级电流互感器。 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，JDC—0．5型表示为单相干式电压互感器，额定电压为500V。选择电 压互感器时，一要注意额定电压要符合所测电压值；二要注意二次侧负载电流总和不得超过二次侧额定电流，使它尽量接近“空载运行”状态。 47

（1）二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。为此，二次侧要装熔断器 (2) 铁心和二次侧绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带 高电压。 （3）二次侧绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能接错。三相电 压互感器和三相变压器一样．要注意连接法，接错会造成严重后果。 (4)电压互感器的准确度与二次侧的负载大小有关，负载越大，即接的仪表 越多，误差越大。 教师讲解（三）、总结拓展 35分 的基础上， 学生总结重点、难点 学生联系 教师点评： 实际并总 重点：掌握直流电动机的定期检修内容和注意事项 结 难点：直流电动机的日常保养及常见故障的处理 （四）、布置作业 1.复习本节内容 2.本节练习册 3.预习下一节 10分 使用中的注意事项： 学生总结重点、难点

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教 案 课题 课型 新授课 课时 任务四 变压器的维护和维修 2 教具学具 电教设施 知识 变压器的维护和保养 教学点 教学目标 能力 能够对变压器进行日常保养和简单的故障维修 培养点 德育 好好学习，服务社会 渗透点 教学重点 难点 重点 变压器的维护 难点 变压器的维护 1、讲授法（重点讲解，加深理解） 学法引导 2、讨论法（积极参与，总结规律） 3、扩展、训练法（课堂热身，落实目标） 教学内容 更新、补 充、删节 参考资料 无 《电机与拖动基础》刘启新主编，中国电力出版社 课后体会 49

教 与 学 互 动 设 计 教 师 活 动 内 容 （一）、创设情境、激趣导入（导入新课） 【知识回顾】 简述自偶变压器和电压互感器的特点 （二）、自主、合作、探究（讲授新课） 让学生根据教师介绍说明其使用前的准备 学生回答 学生活动内容 时间 10分 35分 35分 50

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