《機電設備電氣控制技術--基礎知識》教案(共51頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上教 案課題項目一 直流電機的應用任務一 認識直流電機（一）課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點明確本課程的性質、內容、任務和要求、認識直流電機的外形與結構，熟悉直流電機各部件的作用。了解直流電機的特點用途和分類。能力培養(yǎng)點培養(yǎng)學生對直流電機結構拆裝的興趣；德育滲透點1、培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度；2、培養(yǎng)學生積極向上的人生態(tài)度教學重點難點重點直流電機的外形、結構及各部件的作用。難點直流電機的結構及各部件的作用學法引導講 授 法 組 織 學 生 討 論教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教

2、 師 活 動 內 容學生活動內容時間引入新課 在日常生活中和生產活動中有很多場合都離不開電機，很多電器是用直流電機帶動的，如家里的洗衣機、微波爐；工廠中的大型軋鋼機、龍門刨床等；我們把能將直流電能與機械能之間相互轉換的電力機械稱為直流電機。按用途可分為直流電動機和直流發(fā)電機。（一）、自主、合作、探究（講授新課）本課程的性質、內容、任務和要求本課程是高等職業(yè)院校機電一體化專業(yè)核心課程“機電設備電氣控制技術”中重要的組成模塊，是本專業(yè)學生必修的綜合技術課程。通過本課程的學習和項目訓練，使學生了解電動機、變壓器、常用低壓電器等電氣設備的基本結構、工作原理、工作特性及銘牌數據，掌握電動機、變壓器、常用

3、低壓電器等電氣設備的使用，并培養(yǎng)學生具備電機維護維修、企業(yè)機電設備電氣控制系統(tǒng)安裝、調試與維護等的基本職業(yè)能力，并為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習做前期準備。一、直流電機的特點和用途 1、直流電機的特點（1）優(yōu)點與交流電動機相比，具有優(yōu)良調速性能和起動性能。能提供無脈動的大功率直流電源，輸出電壓可以精確地調節(jié)和控制。（2）缺點制造工藝復雜，成本高；運行時電刷與換向器之間易產生火花，可靠性差；2、直流電機的用途在某些要求調速范圍大、速度高、精密度好、控制性能優(yōu)異的場合，直流電動機現占有較大的比重。如：礦場卷揚機、廂轎式高速電梯、城市電車、地鐵列車、電動自行車等等。直流發(fā)電機主要用作直流電源，如直流電動機

4、的電源，直流電焊機電源等。二、直流電機的基本結構直流電動機與直流發(fā)電機的結構類似。直流電機是由定子（主磁極、換向磁極、機座、電刷裝置、端蓋等）、轉子（電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、風扇等）及兩者之間的氣隙組成的。1、主磁極產生主磁通，由鐵心和勵磁繞組組成。繞組由絕緣銅線繞制而成，與鐵心絕緣，主磁極上的線圈串聯，主磁極成對出現，按N極和S極交替排列。2、換向磁極產生附加磁場，用以改善電機的換向性能。極性在作為發(fā)電機運行時，與電樞導體將進入的主磁極極性相同；在作為電動機運行時，與電樞導體剛離開的主磁極極性相同3、機座既可用來固定主磁極、換向磁極和端蓋等，又可作為磁路的一部分稱為礠厄。4、電刷裝

5、置連接電樞繞組和外電路，起固定作用。由電刷、刷握和刷桿座組成。5、電樞鐵心通過磁通和安放電樞繞組。電樞鐵心具有軸向冷卻通風孔，可迅速降低鐵心的溫度。6、電樞繞組產生感應電動勢和通過電流產生電磁轉矩，實現機電能量轉換。7、換向器每個換向片與繞組的每個元件的引出線焊接在一起，用于將直流電動機輸入的直流電流轉換成電樞繞組內的交變電流，產生恒定方向的電磁轉矩，使電動機連續(xù)運轉。（二）總結拓展1、直流電機的特點及應用2、直流電機的結構及各元件的作用（三）、布置作業(yè)1.復習直流電機的特點、應用及結構； 2.課后習題1，2 3.預習直流電機工作原理及勵磁方式說明開設本課程的目的和意義，介紹本課程的學時安排，

6、說明本課程的考核方法學生在老師講解的基礎上學生歸納（教師補充）教師講解，學生思考、理解學生回顧歸納教師總結 10分 35分35分 10分教 案課題任務一 認識直流電機（二）課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點掌握直流發(fā)電機、直流電動機的工作原理及直流電機的可逆原理，了解直流電機的勵磁方式。能力培養(yǎng)點讓學生能正確的認識、并理解直流電機的基本工作原理德育滲透點學會感恩教學重點難點重點直流電機的基本工作原理難點直流電機的基本工作原理學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教

7、 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣導入（導入新課）【知識回顧】1、說說直流電機的優(yōu)缺點？ 2、舉例說明直流電機用于那些場合？3、說說直流電機的結構？【教師點評】1、1）優(yōu)點：與交流電動機相比，具有優(yōu)良調速性能和起動性能。能提供無脈動的大功率直流電源，輸出電壓可以精確地調節(jié)和控制。（2）缺點：制造工藝復雜，成本高；運行時電刷與換向器之間易產生火花，可靠性差；2、直流電動機現用在如：礦場卷揚機、廂轎式高速電梯、城市電車、地鐵列車、電動自行車等場合。直流發(fā)電機主要用作直流電源，如直流電動機的電源，直流電焊機電源等。3、直流電機是由定子（主磁極、換向磁

8、極、機座、電刷裝置、端蓋等）、轉子（電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉軸、風扇等）及兩者之間的氣隙組成的。（二）、自主、合作、探究（講授新課）一、直流電機的工作原理1.直流發(fā)電機的工作原理下圖由直流發(fā)電機的主磁極、電刷、電樞繞組和換向器等主要部件構成的工作原理圖。電刷上加負載燈泡，用原動機拖動電樞使之逆時針方向恒速轉動，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線，而在其中感應產生電動勢，電動勢方向按右手定則確定。由于電樞連續(xù)地旋轉，因此，必須使載流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個線圈中的感應電動勢的方向是交變的線圈內的感應電動勢是一種交變電動勢，

9、而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動勢)。因為，電樞在轉動過程中，無論電樞轉到什么位置，由于換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如每極下的線圈數增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。同時也說明了直流發(fā)電機實質上是帶有換向器的交流發(fā)電機。2.直流電動機的工作原理直流電動機與發(fā)電機的結構相同。當給電刷AB旋加一直流電壓，導體ab,cd中就有電流流過，由電磁力定

10、律可知導體會受到電磁力作用?？赏ㄟ^左手定則判斷，導體處于N極下與電刷A接觸電流向外流，產生電磁力矩為逆時針；導體處于S極上與電刷B接觸電流向里流，產生電磁力矩仍為逆時針。轉子在該電磁力矩作用下開始旋轉向外輸出機械功率。工作原理：當直流電動機接入直流電源時，借助于電刷和換向器的作用，使直流電動機電樞繞組中流過方向交變的電流，從而電樞產生恒定方向的電磁轉矩，保證了直流電動機朝一定的方向連續(xù)旋轉。3.直流電機的可逆原理從原理上講,一臺直流電機既可作為電動機,把電能轉換為機械能,也可作為發(fā)電機,把機械能轉換為電能，稱為電機的可逆原理。二、直流電機的勵磁方式直流電動機的性能與它的勵磁方式密切相關，通常直

11、流電動機的勵磁方式有3種：直流他勵電動機、直流自勵電動機（并勵、串勵和復勵）、直流永磁電動機。掌握4種方式各自的特點： 1.他勵方式: 勵磁繞組與電樞繞組電路相互獨立沒，勵磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。 2.并勵方式: 并勵繞組與電樞繞組是并聯關系，由同一電源供電，但是勵磁繞組用細導線繞成，其匝數很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵磁電流較小。 3.串勵方式：勵磁繞組是和電樞串聯的，所以這種電動機內磁場隨著電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵電動機通常用較粗的導線繞成，他的匝數

12、較少。 4.復勵方式：電動機的磁通由兩個繞組內的勵磁電流產生。（三）、總結拓展學生總結重點、難點教師點評：重點：直流電機的工作原理難點：直流電機的工作原理【教師寄語】萬事開頭難，走好學習電機的第一步非常關鍵，學會培養(yǎng)自己的學習興趣，這樣才能更有趣地去走下一步。（五）、布置作業(yè)、完成課后習題4、5、預習下一小節(jié)內容學生回答舉出實例，同學討論學生在教師講解的基礎上歸納，總結讓學生根據教師講解總結出直流電動機的工作原理學生總結教師補充 10分 35分 35分 10分教 案課題任務一 認識直流電機（三）課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點了解直流電機銘牌中型號和額定值的含義，掌握額定值的

13、簡單計算，理解直流電機的基本方程。能力培養(yǎng)點能正確識別、選用直流電機，能進行直流電動機的檢測、接線和簡單操作德育滲透點好好學習，為社會服務教學重點難點重點掌握直流電機額定值的簡單計算難點理解直流電機的基本方程學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣導入（導入新課）【知識回顧】介紹一下直流電機的工作原理？（二）、自主、合作、探究（講授新課）一、直流電機的銘牌數據與系列1、直流電機銘牌數據電機制造廠按

14、照國家標準，規(guī)定了電機的正常運行狀態(tài)和條件，稱之為額定運行。表征電機額定運行情況的各種數據均稱為額定值。表1-1直流電動機的銘牌型號Z2-72勵磁方式并勵額定功率22kW勵磁電壓220V額定電壓220V勵磁電流2.06A額定電流110A定額連續(xù)額定轉速1500r/min溫升80OC出廠編號×××××出廠日期×年××××××電機廠（1）、型號: （2）、額定功率：是電機在額定情況下允許輸出的功率，發(fā)電機是指向負載輸出的功率；電動機是指軸上輸出的機械功率。（3）、額定電壓：在額定

15、情況下，電動機的額定電壓是輸入電壓，發(fā)電機是指額定功率時的輸出電壓。（4）、額定電流:是電機在額定負載時允許電機長期流出或流入的電流。（5）、額定轉速:電機運行在額定電壓、額定電流、額定功率時所對應的轉速。2、直流電機系列（1）Z2系列：一般用途的小型直流電機系列?！癦”表示直流，“2”表示第二次改進設計。屬于防護式。（2）ZF和ZD系列：一般用途的小型直流電機系列?！癋”表示發(fā)電機，“D”表示電動機。（3）ZZJ系列：起重、冶金用直流電機系列。工作方式有連續(xù)、短時和斷續(xù)三種。ZQ：直流牽引電動機系列； ZA防爆安全型直流電機系列詳見書上表1-2二、直流電機的感應電動勢和電磁轉矩直流電機的電樞

16、繞組同時存在感應電動勢和電磁轉矩。1、電樞繞組的感應電動勢 為每極磁通，為電動勢常數發(fā)電機中與電樞電流方向相同，是電源電動勢；反之，為反電動勢。2、直流電機的電磁轉矩T為轉矩常數三、直流電動機的基本方程式基本方程是直流電動機運行時，電磁關系和能量傳遞關系的數學表達式。以直流并勵電動機為例介紹。1、電動勢平衡方程式 2、轉矩平衡方程式電磁轉矩是一個驅動轉矩，當電動機運行時，它必須與軸上的負載制動轉矩T2和空載制動轉矩T0平衡：T= T0 + T2空載轉矩T0的數值為額定轉矩的2%5%，因此在重載和額定負載下3、功率平衡方程式電動機將電能轉變成機械能輸出，總有一部分能量消耗在電機內部，稱為電機損耗

17、，包括機械損耗、鐵心損耗、銅損耗、附加損耗。 或：電源輸入功率；：電動機電磁功率；：電樞繞組上的銅損。并勵電動機中還有勵磁回路消耗的功率也來自電源，：勵磁回路消耗的功率。若以表示空載損耗，表示電動機軸的輸出功率，則：電動機的總損耗。電動機功率流程圖練習：寫出發(fā)電機的電動勢平衡方程式和轉矩平衡方程式 ：電磁轉矩；：發(fā)電機轉軸上的轉矩（三）、總結拓展學生總結重點、難點教師點評：重點：掌握直流電機額定值的簡單計算難點：理解直流電機的基本方程（四）、布置作業(yè)1、完成課后習題2、預習下一小節(jié)內容學生回答學生在教師講解的基礎上思考總結教師講解，學生思考、理解學生總結教師補充 10分 35分 35分10分教

18、 案課題任務二 直流電動機的調速（一）課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點 了解電氣傳動系統(tǒng)的基礎知識，了解生產機械的負載特性，熟悉直流電機的機械特性能力培養(yǎng)點能正確理解生產機械的負載特，熟知直流電機的機械特性，為分析和掌握直流電動機的調速方法打下基礎。德育滲透點好好學習，服務社會教學重點難點重點掌握直流電機的機械特性難點掌握直流電機的機械特性學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣

19、導入（導入新課）【知識回顧】舉幾個直流電機的型號、系列，說說它們的含義？（二）、自主、合作、探究（講授新課）一、電氣傳動系統(tǒng)原動機帶動生產機械的工作機構運轉，完成一定生產任務的過程稱之為驅動。用電動機作為原動機的驅動稱為電氣傳動。1、電氣傳動系統(tǒng)的組成由電動機、傳動機構、生產機械的工作機構、控制設備及電源組成。 電源控制設備電動機傳動機構工作機構2、電氣傳動系統(tǒng)的運動方程電動機負載運行時，一般情況下,可忽略，當電磁轉矩T的方向與轉速n方向一致時取正號，負載轉矩的方向與轉速n方向相反時取正號。：反映電氣傳動系統(tǒng)機械慣性的一個常數。二、生產機械的負載特性1、恒轉矩負載：任何轉速下，負載轉矩恒定或大

20、致恒定；（1）阻力性恒轉矩負載特性（例如摩擦力）（2）位能性恒轉矩負載特性（例如起重機）2、恒功率負載：例如機床切削、粗加工時，切削量大，負載轉矩大，低速加工，而精加工時，切削量小，負載轉矩小，可高速加工，負載轉矩和轉速呈反比；3、風機、水泵負載：速度低，負載轉矩小，負載轉矩大致與轉速的平方成正比。一定的電動機械特性和不同的生產機械負載特性的配合，可以得到不同的工作狀態(tài)，即得到不同的轉矩和不同的轉速。三、他勵直流電動機的機械特性機械特性：n=f(T)是指在一定的條件下，電磁轉矩和轉速兩個機械量之間的函數關系。1、固有機械特性三個量U,Rp可以改變機械特性 U=UN,=N,Rp=0時的機械特性稱

21、為固有機械特性。其方程為 n=U/(CeN)-RaT/(CeCTN2) 由于Ra很小，轉矩T增大時，n下降很小，他勵電動機的固有機械特性是一條比較平的下降曲線。（硬特性）2、人為（人工）機械特性 改變三個量U,Rp之一而其他量不變時可以得到人為機械特性。 （1）電樞回路串電阻時的人為機械特性 n=U/(CeN)-（Ra+Rp)T/(CeCTN2)對應于不同的Rp可以得到一簇斜率不同射線。 （2）改變電樞電壓的人為機械特性 n=U/(CeN)-RaT/(CeCTN2)斜率不變，理想空載轉速n0不同的一簇平行線。(U<UN) （3）減少電動機氣隙磁通的人為機械特性 n=U/(CeN)-RaT

22、/(CeCTN2)減少時，n0增大同時增大。 （三）、總結拓展學生總結重點、難點教師點評：重點：掌握直流電機的機械特性難點：掌握直流電機的機械特性（四）、布置作業(yè)1、完成課后習題2、預習下部分內容學生回答 讓學生聯系實際進行討論教師講解，學生思考、理解學生自己總結，教師補充 10 35 3510教 案課題任務二 直流電動機的調速（二）課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點了解電動機的穩(wěn)定運行條件，掌握他勵直流電動機的調速能力培養(yǎng)點能了解直流電動機的穩(wěn)定運行條件，重點掌握直流電動機的三種調速方法，學會直流電動機調速方法的操作。德育滲透點好好學習，服務社會教學重點難點重點掌握他勵直流電

23、動機的三種調速方法難點學會他勵直流電動機調速方法學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣導入（導入新課）【知識回顧】1. 生產機械的負載特性有哪些？2. 他勵直流電動機的機械特性有哪些？【誘思導學】1.恒轉矩負載特性（阻力性和位能性）；恒功率負載特性；通風機型負載特性。2.固有機械特性；人為機械特性（電樞串接電阻、改變電樞電壓和減弱磁通）。（二）、自主、合作、探究（講授新課）一、電動機的穩(wěn)定運行條

24、件電動機帶上某一負載，假設原來以某一轉速，由于受到外界某種短時干擾（負載的突然變化或電網電壓的波動等），而使電動機的轉速發(fā)生變化，離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)在新的條件下能達到新的平衡或者當外界干擾消失后，系統(tǒng)能自動恢復到原來的轉速，稱為該拖動系統(tǒng)能穩(wěn)定運行。電動機穩(wěn)定運行時，見書上圖1-30（a）,設電動機原來穩(wěn)定工作在A點，此時電磁轉矩及負載轉矩與A點的轉矩相同，若電網電壓突然波動，機械特性偏高，由曲線1轉為曲線2，增大到B點，轉速升高，B點上升到C點，干擾消失后，轉速下降，C點過渡到D點，電磁轉矩小于負載轉矩，轉速下降，恢復到A點。若相反，機械特性偏低，則執(zhí)行相反方向曲線變化。電動機不穩(wěn)

25、定運行時，見書上圖1-30（b）。二、他勵直流電動機的調速為了提高勞動生產率和保證產品質量，要求生產機械在不同的情況下有不同的工作速度，如軋鋼機在軋制不同的品種和不同厚度的鋼材時，就必須有不同的工作速度以保證生產的需要，這種人為改變速度的方法稱為調速。 可以用機械的方法或電氣的方法實現調速。這里只分析電氣的調速方法及其性能特點。 電氣調速是人為地改變電氣參數，有意識地使電動機工作點由一條機械特性曲線轉換到另一條機械特性曲線上，為了生產需要而對電動機轉速進行的一種控制，它與電動機在負載或電壓隨機波動時而引起的轉速擾動變化是兩個不同的概念。 1、調速指標（1）調速范圍 調速范圍是指電動機在額定負載

26、下調速時，其最高轉速 與最低轉速 之比，用D表示，即 不同的生產機械對調速范圍的要求不同，如車床D20100，龍門刨床D =1040，軋鋼機D1.203等。電動機最高轉速受電動機的換向及機械強度限制，最低轉速受轉速相對穩(wěn)定性（即靜差率）要求的限制。 （2）調速的平滑性調速的平滑性是指相鄰兩級轉速的接近程度，用平滑系數Y 表示，即 平滑系數Y 越接近1，說明調速的平滑性越好。如果轉速連續(xù)可調，其級數趨于無窮多，稱為無級調速，Y =1，其平滑性最好；調速不連續(xù)，級數有限，稱為有級調速。 （3）靜差率或稱轉速變化率是指電動機在一條機械特性上額定負載時的轉速降落與該機械特性的理想空載轉速之比，即 式中

27、，n為額定負載轉矩 時的轉速（4）調速的經濟性經濟性包含兩方面的內容，一是指調速所需的設備投資和調速過程中的能量損耗，另一方面是指電動機調速時能否得到充分利用。一臺電動機當采用不同的調速方法時，電動機容許輸出的功率和轉矩隨轉速變化的規(guī)律是不同的，但電動機實際輸出的功率和轉矩是由負載需要所決定的，而不同的負載，其所需要的功率和轉矩隨轉速變化的規(guī)律也是不同的，因此在選擇調速方法時，既要滿足負載要求，又要盡可能使電動機得到充分利用。經分析可知，電樞回路串電阻調速以及降低電樞電壓調速適用于恒轉矩負載的調速，而弱磁調速適用于恒功率負載的調速。（5）調速時電動機的允許輸出電動機得到充分利用的情況下，調速過

28、程中電動機所能輸出的功率和轉矩。2、電樞串電阻調速 他勵直流電動機拖動負載運行時，保持電源電壓及勵磁電流為額定值不變，在電樞回路中串入不同值的電阻，電動機將運行于不同的轉速，如圖1-21所示，圖中的負載為恒轉矩負載。 圖1-21從圖1-21可以看到，當電樞回路串入電阻R時，電動機的機械特性的斜率 將增大，電動機和負載的機械特性的交點將下移，即電動機穩(wěn)定運行轉速降低。 如圖1-21中串入的電阻值 ，交點A2的轉速n2低于交點A1的轉速n1，它們都比原來沒有外串電阻的交點A的轉速n低。電樞回路串接電阻調速方法的優(yōu)點是設備簡單，調節(jié)方便，缺點是調速范圍小，電樞回路串入電阻后電動機的機械特性變“軟”，

29、使負載變動時電動機產生較大的轉速變化，即轉速穩(wěn)定性差，而且調速效率較低。3、弱磁調速保持他勵直流電動機電樞電源電壓不變，電樞回路也不串接電阻，在電動機拖動負載轉矩不很大（小于額定轉矩）時，減少直流電動機的勵磁磁通，可使電動機轉速升高。他勵直流電動機帶恒轉矩負載時弱磁調速，如圖1-22所示。 圖1-22從圖1-22中可以看出，當勵磁磁通為額定值時，電動機和負載的機械特性的交點為A，轉速為n；勵磁磁通減少為 時，理想空載轉速增大，同時機械特性斜率也變大，交點為A1，轉速為n1；勵磁磁通減少為 時，交點為A2，轉速為n2 。弱磁調速的范圍是在額定轉速與電動機所允許最高轉速之間進行調節(jié)，至于電動機所允

30、許最高轉速值是受換向與機械強度所限制，一般約為1.2 nN左右，特殊設計的調速電動機，可達3 nN或更高。單獨使用弱磁調速方法，調速的范圍不會很大。 弱磁調速的優(yōu)點是設備簡單，調節(jié)方便，運行效率也較高，適用于恒功率負載，缺點是勵磁過弱時，機械特性的斜率大，轉速穩(wěn)定性差，拖動恒轉矩負載時，可能會使電樞電流過大。4、改變電樞電源電壓調速從圖1-23中可以看出，當 電樞電源電壓為額定值 時，電動機和負載的機械特性的交點為A，轉速為n；電壓降到U1后，交點為A1，轉速為n1；電壓為U2，交點為A2，轉速為n2；電壓為U3，交點為A3，轉速為n3；電樞電源電壓越低，轉速也越低。同樣，改變電樞電源電壓調速

31、方法的調速范圍也只能在額定轉速與零轉速之間調節(jié)。 圖1-23改變電樞電源電壓調速時，電動機機械特性的“硬度”不變，因此，即使電動機在低速運行時，轉速隨負載變動而變化的幅度較小，即轉速穩(wěn)定性好。當電樞電源電壓連續(xù)調節(jié)時，轉速變化也是連續(xù)的，所以這種調速稱為無級調速。改變電樞電源電壓調速方法的優(yōu)點是調速平滑性好，即可實現無級調速，調速效率高，轉速穩(wěn)定性好，缺點是所需的可調壓電源設備投資較高。這種調速方法在直流電力拖動系統(tǒng)中被廣泛應用。 在實際電力拖動系統(tǒng)中，可以將幾種調速方法結合起來，這樣，可以得到較寬的調速范圍，電動機可以在調速范圍之內的任何轉速上運行，而且調速時損耗較小，運行效率較高，能很好地

32、滿足各種生產機械對調速的要求。（三）、總結拓展學生總結重點、難點教師點評：重點：掌握他勵直流電動機的三種調速方法難點：學會他勵直流電動機調速方法（四）、布置作業(yè)1、課后習題5、8、92、預習下一小節(jié)內容學生回答 讓學生聯系實際進行討論學生在教師講解的基礎上思考并總結學生先總結，教師再補充 35分35分10分教 案課題任務三 直流電動機的起動、反轉和制動課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點直流電動機起動時的條件及常用的起動方法，直流電動機的反轉方法及制動方法能力培養(yǎng)點熟悉并掌握直流電動機常用的起動、反轉、制動方法，并學會其方法的操作德育滲透點學會善待自己教學重點難點重點掌握直流電動

33、機常用的起動、反轉、制動方法難點掌握直流電動機常用的起動、制動方法學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）3、舉例法（通過實物理解本質）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣導入（導入新課）【知識回顧】他勵直流電動機有哪幾種調速方法？各有什么特點？（二）、自主、合作、探究（講授新課）怎樣讓電動機起動起來？電動機起動過程要達到最優(yōu)，主要考慮以下幾個方面：起動電流Ist的大?。黄饎愚D矩Tst的大?。黄饎釉O備是否簡單等。有些場合還需要電動機

34、能快速地正反轉；還有時候（比如電車下坡和剎車，起重機下放重物時，機床反向運動開始時）需要電動機提供制動的力矩，以限制轉速或快速停車。一、直流電動機的起動直流電動機從接入電源開始，電動機的轉速從零達到穩(wěn)態(tài)轉速的過程稱為起動過程。對于電動機來講，我們總希望它的起動轉矩大，起動電流小，起動設備簡單、經濟、可靠。1、起動條件直流電動機開始起動時，轉速n=0，此時直流電動機的反電動勢(E=KEn)還沒有建立起來，由于電樞電阻Ra較小，Ia=uR。，所以此時電樞電流最大。另外，根據轉矩公式T=KTI可知，由于電樞電流非常大，此時的起動轉矩也非常大。將電動機直接接入到額定電壓的電源上啟動稱為直接起動。啟動時

35、電動機最大電流為正因為電動機啟動電流很大，所以啟動轉矩大，電動機啟動迅速，啟動時間短。這樣大的起動電流和起動轉矩，分別將對供電電源和機械裝置形成強大的沖擊。因此電動機起動時要對Ist加以限制。電動機起動時，（1）要有足夠大的起動轉矩Tst；（2）要起動電流Ist不能太大。2. 起動方法直流電動機經常使用的起動方法有下面兩種。（1）電樞回路串電阻起動為了限制起動電流，起動時可在電樞回路串入起動電阻RST,待電動機轉速上升后逐步將起動電阻切除。接人起動電阻后的起動電流為可見Rst選擇合適，能將起動電流限制在允許的范圍內。只能將電阻分段切除，可利用接觸器的觸點來分段短接起動電阻。起動級數不宜過多，一

36、般為25級。最大起動電流Ist1=(1.52.5)INIst1=(1.11.2)IN。有一點必須注意，對于他勵電動機，在起動電動機之前，必須先將勵磁回路接通，并將勵磁電流調到額定值，使主磁場建立起來，然后再進行電動機的起動。（2）降壓起動降壓起動時，開始加在電動機電樞的端電壓很低，隨著轉速的上升，逐步增大電樞電壓，并使電樞電流限制在一定的范圍內。為使勵磁不受電樞電壓的影響，電動機應采用他勵方式。采用降壓起動時，需要一套專用電源作為電動機的電源?，F在一般采用脈寬可調制的由大功率電子器件構成的開關直流電源。減壓起動的優(yōu)點是，起動電流小，起動過程平滑，能量損耗小。二、直流電動機的反轉直流電動機的反轉

37、。錄音機和錄像機中的電動機必須既能正轉，也能反轉。直流電動機的正、反轉是很容易的。由前面可知，改變電樞繞組電流方向，或者改變定子磁場的方向，都可以改變電動機的轉向。但對于永磁式直流電動機來說，則只能通過改變電流方向來實現改變電動機轉向的目的。上圖是直流電動機正、反轉控制原理電路。圖中，RP1, RP2是可調電阻器。改變RPl的阻值可以改變勵磁繞組的電流，起到調節(jié)磁場強、弱的目的；改變RP2的阻值，可以改變電動機的轉速。圖中的雙刀雙擲開關S是用來改變電動機旋轉方向的控制開關。當將開關S撥向“1”時，電流從a電刷流入，從b電刷流出；當將開關S撥向+2時，電流從b電刷流入，從a電刷流出?？梢?，改變開

38、關S的狀態(tài)，就能改變電樞繞組的電流方向，從而實現改變電動機轉向的目的。 三、直流電動機的制動 制動問題：在生產過程中，經常需要采取一些措施使電動機盡快停轉，或者從某高速降到某低速運轉，或者限制位能性負載在某一轉速下穩(wěn)定運轉，這就是電動機的制動問題。 實現制動有兩種方法，機械制動和電磁制動。 電磁制動是使電機在制動時使電機產生與其旋轉方向相反的電磁轉矩,其特點是制動轉矩大,操作控制方便。 直流電機的電磁制動類型有能耗制動、反接制動和回饋制動。電氣制動的條件：電磁轉矩T的方向和轉速的方向和轉速n的方向是否相反。若相反則為制動狀態(tài)。1.能耗制動（1）能耗制動過程B-O 電機：他勵；負載：反

39、抗性恒轉矩負載閘刀合向電源時，電動機處于正向電動機運行狀態(tài)。 制動時將閘刀合向制動電阻。轉子由于慣性繼續(xù)旋轉，感應電勢Ea方向不變，電流方向改變了，電磁轉矩T=CTIa方向也隨之改變成為制動轉矩，使轉速迅速下降。 電機處于發(fā)電狀態(tài)，轉子動能轉化為電能消耗在制動電阻上。所以稱為能耗制動。 為了避免過大的制動電流，應合理選擇制動電阻Rp，使最大限制電流不超過額定電流的22.5倍。n=U/(CeN)-（Ra+Rp)T/(CeCTN2)=（Ra+R)T/(CeCTN2)制動電阻越小，制動開始時產生的制動轉矩就越大。 高速時能耗制動作用較大，低速時應配合機械制動裝置使系統(tǒng)停掉。 （2）能耗制動運行O-C

40、電機：他勵；負載：位能性恒轉矩負載 位能性負載采用能耗制動時，工作點從ABO,BO是能耗制動過程，到了O點后，如不采取其他制動措施，則系統(tǒng)會在負載轉矩的作用下反轉，工作點沿著能耗制動曲線到達C后才穩(wěn)定運行。在C點，電磁轉矩為負，與轉速方向相反是制動轉矩。在C點的運行方式稱為能耗制動運行。 2反接制動 (1)電樞電源反接制動 他勵電動機拖動反抗性恒轉矩負載運行。 通過反接閘刀把電源突然反接，同時在電樞支路串入限流電阻R。 n=-UN/(CeN)-（Ra+R)T/(CeCTN2)工作點ABC,在C點時，n=0。這時應將電源切掉。在BC的過程中轉速為正，電磁轉矩為負，起制動作用。 如果在C點時，電動

41、機的轉矩大于負載轉矩(絕對值)而沒有切除電源，則電動機在電磁轉矩作用下將反向起動，作為反轉的電動機運行。 對于頻繁正反轉的電力拖動系統(tǒng)，常采用這種先反接制動停車，再反向起動的運行方式，達到迅速制動并反轉的目的。對于要求準確停車的系統(tǒng)，采用能耗制動較為方便。 (2)電勢反接制動（倒拉反轉運行）他勵電動機拖動位能性恒轉矩負載運行。 電樞支路突然傳入較大的電阻，則工作點ABCD，D點位于第iv象限，轉速為負，電磁轉矩為正，屬于制動運行。 在C點后，負載轉矩大于電磁轉矩，轉速反向，感應電勢也反向，所以稱為電勢反接制動。 這種運行方式通常用在起重設備低速下放物體的場合。電動機的電磁轉矩起制動作用，限制了

42、重物的下放速度。 3回饋制動 (1)正向回饋制動他勵直流電動機通過降低電壓來減速時，若電壓下降幅度較大，會使得工作點經過第II象限，如圖中的BC段，轉速為正而電磁轉矩為負，電動機運行于制動狀態(tài)。在這一過程中，由于電源電壓下降，使得Ea>U,電流方向改變，電能從電動機回饋到電源。 在電力機車下坡時，由于重力作用使得電動機轉速高于原來的空載轉速，Ea增大，超過U以后，電流也會反向，進入正向回饋制動狀態(tài)。 (2)反向回饋制動他勵電動機拖動勢能性恒轉矩負載運行。 反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點將會穩(wěn)定在第iv象限。在D點，電動機的轉速高于理想空載轉速，Ea>U，電流流向電源，

43、屬于反向回饋制動。 反向回饋制動常用于高速下放重物時限制電機轉速。（三）、總結拓展學生總結重點、難點教師點評：重點：掌握直流電動機常用的起動、反轉、制動方法難點：掌握直流電動機常用的起動、制動方法（四）、布置作業(yè)1、本節(jié)練習冊2、預習下一小節(jié)內容學生回答 讓學生看實圖說明其起動過程現場講授，讓學生明白其原理讓學生思考總結，教師補充10分 35分 35分10分教 案課題任務四 直流電動機的使用、維護和維修課型新授課課時2教具學具電教設施教學目標知識教學點熟悉直流電動機的定期檢修內容和注意事項，了解直流電動機起動前的準備工作和起動、運行時的注意事項及直流電動機日常保養(yǎng)的相關知識。能力培養(yǎng)點能正確對

44、待直流電動機的常見故障，學會直流電動機故障的處理方法。德育滲透點好好學習，服務社會教學重點難點重點掌握直流電動機的定期檢修內容和注意事項難點直流電動機的日常保養(yǎng)及常見故障的處理學法引導1、講授法（重點講解，加深理解）2、討論法（積極參與，總結規(guī)律）3、擴展、訓練法（課堂熱身，落實目標）教學內容更新、補充、刪節(jié)無參考資料電機與拖動基礎劉啟新主編，中國電力出版社課后體會教 與 學 互 動 設 計教 師 活 動 內 容學生活動內容時間（一）、創(chuàng)設情境、激趣導入（導入新課）【知識回顧】簡述直流電動機的起動與制動方法?！窘處燑c評】直流電動機從接入電源開始，電動機的轉速從零達到穩(wěn)態(tài)轉速的過程稱為起動過程。

45、電動機起動時要對Ist加以限制。電動機起動時，（1）要有足夠大的起動轉矩Tst；（2）要起動電流Ist不能太大。常用的起動方法有兩種：（1）電樞回路串電阻起動（2）降壓起動。直流電機的電磁制動類型有能耗制動、反接制動和回饋制動。電氣制動的條件：電磁轉矩T的方向和轉速的方向和轉速n的方向是否相反。若相反則為制動狀態(tài)。（二）、自主、合作、探究（講授新課）直流電動機經常性的維護和監(jiān)視工作，是保證電動機正常運行的重要條件。一、直流電動機的使用1.直流電動機的起動準備電機在安裝后投入運行前或長期擱置而重新投入運行前，需做下列起動準備工作：（1）用壓縮空氣吹凈附著于電機內部的灰塵，對于新電機應去掉風窗處的

46、包裝紙。檢查軸承潤滑油脂是否潔凈、適量，潤滑脂占軸承室的三分之二為宜。（2）用柔軟、干燥而無絨毛的布塊擦拭換向器表面，并檢視其是否光潔，如有油污，則可蘸汽油少許拭凈之。（3）檢查電刷電壓是否正常均勻，刷握的固定是否可靠，電刷在刷握內是否太緊或太松，電刷與換向器的接觸是否良好。（4）檢查在刷桿座上是否標有電刷位置的記號。（5）用手轉動電樞，檢查是否阻塞或在轉動時是否有撞擊或摩擦之聲。（6）接地裝置是否良好。（7）用500V兆歐表測量繞組對機殼的絕緣電阻，如小于1M則必須進行干燥處理。（8）電機出線與磁場變阻器、起動器等連接是否正確，接觸是否良好。2.直流電動機的起動（1）檢查線路情況（包括電源、控制器、接線及測量儀表的連接等），檢查起動器的彈簧是否靈活，接觸是否良好。（2）在恒壓電源供電時，需用起動器起動。閉合電源開關，在電動機負載下，轉動起動器，在每個觸點上停留約2S，直至最后一點，轉動臂被電磁鐵吸住為止。（3）電動機在單獨的可調電源供電時，先將勵磁繞組通電，并將電源電壓降至最小，然后閉合電樞回路接觸器，逐漸升高