《机电设备电气控制技术--基础知识》教案文档格式.doc

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培养学生对直流电机结构拆装的兴趣；

德育

渗透点

1、培养学生严谨的科学态度；

2、培养学生积极向上的人生态度

教学重点

难点

重点

直流电机的外形、结构及各部件的作用。

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

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。

（一）、自主、合作、探究（讲授新课）

本课程的性质、内容、任务和要求

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；

2、直流电机的用途

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

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

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

说明开设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

学生在老师讲解的基础上学生归纳（教师补充）

教师讲解，学生思考、理解

学生回顾归纳教师总结

10分

35分

任务一认识直流电机

（二）

掌握直流发电机、直流电动机的工作原理及直流电机的可逆原理，了解直流电机的励磁方式。

让学生能正确的认识、并理解直流电机的基本工作原理

学会感恩

直流电机的基本工作原理

1、讲授法（重点讲解，加深理解）

2、讨论法（积极参与，总结规律）

（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：

（2）缺点：

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。

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构成的工作原理图。

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，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，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。

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：

【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

学生回答

举出实例，同学讨论

学生在教师讲解的基础上归纳，总结

让学生根据教师讲解总结出直流电动机的工作原理

学生总结

教师补充

35分

任务一认识直流电机（三）

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，理解直流电机的基本方程。

能正确识别、选用直流电机，能进行直流电动机的检测、接线和简单操作

好好学习，为社会服务

掌握直流电机额定值的简单计算

理解直流电机的基本方程

更新、