直流电机教案.docx

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直流电机教案

教案编号

1

课题

直流电动机的结构

授课人

课型

课时

2

教具

原设计者

授课时间

教学目标

1．掌握直流电机的结构

2．了解直流电动机的优缺点。

教学重点

直流电机的结构

教学难点

直流电机的结构

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

第一节 直流电机

直流发电机与直流电动机在理论上是可逆的。

应用于起重、运输机械、传动机构、精密机械、自动控制系统和电子电器、日常电器中。

一、直流电机的构造

（一）定子

定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷组件组成，如图所示。

定子的横剖平面图如图所示。

1．机座

用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是电机磁路的一部分，有良好的导磁性能和机械强度。

2．主磁极

由铁心和励磁绕组组成。

铁心由极身和极靴两部分组成，铁心由1~1.5mm厚的钢板叠压而成如图所示。

励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁电流时产生主磁通。

当励磁绕组通入直流电时，铁心就成为一个有固定极性的磁极。

3．换向磁极

换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花，削弱电枢磁场。

换向磁极与转子间气隙较大，涡流较小，可用整块钢制成。

其上的绕组一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。

换向磁极与主磁极数量相等或为其一半，顺着转子旋转的方向排列顺序是：

N,N’,S,S’

4．电刷组件

电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成，如图所示。

电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通

作用：

与换向器配合，连接静止的外电路和转动的电枢电路。

板书设计（第一课时）

一、直流电机的构造

（一）定子

1．机座

2．主磁极

3．换向磁极

4．电刷组件

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

1、对主磁极和换向磁极概念模糊

2、对电刷的作用不太理解

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第二课时

授课时间

复习提问：

直流电动机的定子结构及各部分的作用

（二）电枢

电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。

其结构如图所示。

1．电枢铁心

电机磁路的另一部分，为减小涡流由硅钢片叠压而成。

在电区外缘有嵌放绕组的铁心槽，整个铁心固定在转动轴上，随轴一起转动。

2．电枢绕组

由绝缘铜导线或扁铜线在模具上绕制成型后嵌放在转子铁心槽中，伸出铁心槽的端部，均用非磁性丝带扎紧，每个线圈的首尾端，均按一定规律，焊接到换向片上。

3．换向器

由若干个楔形铜片装成一圆柱体，片与片之间用云母绝缘。

结构如图所示。

换向片与转轴之间又用塑料绝缘，固定在转轴的一端，按照一定规律与电枢绕组连接。

它的作用是与电刷配合将外加的直流电变为电枢绕组中的交流电。

（三）直流电机的其他部分

直流电机的其他部分还有端盖、轴承、转轴、风扇、接线板、接线盒等。

板书设计（第课时）

（二）电枢

1、电枢铁心

2、电枢绕组

3、换向器

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

1、对换向磁极和换向器概念模糊

2、对电刷和换向器的作用不理解

全面贯彻落实“堂堂清”课堂教学模式

教案编号

3

课题

直流电动机的工作原理

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

掌握直流电动机的基本工作原理

教学重点

1、电磁力的产生

2、转动方向的一致的分析

教学难点

结合换向器进行转子中电流方向的变化分析

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、三相异步电动机的工作原理

2、直流电动机的工作原理

3、单相异步电动机的工作原理

4、磁场对电流的作用力的判断方法。

一、直流电动机原理示意图如图所示。

1．原理：

（1）定子——永久磁铁

（2）转子——矩形线圈，可绕OO转动，接支流电源

（3）电刷——A接电源正极，B接电源负极。

（4）换向器——装在转子上。

2．转动原理：

如上图所示

（1）电流在线圈中的方向是dcba。

（2）根据左手定则，线圈两边在磁场中受力方向是：

ab边向上，cd边向下，产生顺时针力矩。

（3）线圈转过180后，线圈的两个受力边位置对调，方向正好相反，但在两磁极下导体电流和受力方向不变，线圈继续顺时针转动。

二、总结直流电动机的工作原理

1、励磁绕组通入直流电产生静止的主磁场。

2、电枢绕组通入直流电，在主磁场中受到电磁力的作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。

3、借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变，使电动机保持一个方向连续旋转。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、分析原理

二、总结原理

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

通过本节课的学习对结构的认识加强了理解，效果很好

教案编号

4

课题

直流电动机的工作原理

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

掌握直流电动机的基本工作原理

教学重点

直流电动机的工作过程

教学难点

直流电动机的工作过程

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、三相异步电动机的工作原理

2、直流电动机的工作原理

3、单相异步电动机的工作原理

4、磁场对电流的作用力的判断方法。

一、直流电动机原理示意图如图所示。

1．原理：

（1）定子——永久磁铁

（2）转子——矩形线圈，可绕OO转动，接支流电源

（3）电刷——A接电源正极，B接电源负极。

（4）换向器——装在转子上。

2．转动原理：

如上图所示

（1）电流在线圈中的方向是dcba。

（2）根据左手定则，线圈两边在磁场中受力方向是：

ab边向上，cd边向下，产生顺时针力矩。

（3）线圈转过180后，线圈的两个受力边位置对调，方向正好相反，但在两磁极下导体电流和受力方向不变，线圈继续顺时针转动。

二、总结直流电动机的工作原理

1、励磁绕组通入直流电产生静止的主磁场。

2、电枢绕组通入直流电，在主磁场中受到电磁力的作用产生电磁转矩，驱动转子旋转。

3、借助电刷和换向器的作用，把电源的直流电变为电枢绕组中的交流电，保持电磁转矩的方向不变，使电动机保持一个方向连续旋转。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、分析原理

二、总结原理

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

通过本节课的学习对结构的认识加强了理解，效果很好

教案编号

5

课题

直流电动机的控制

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

理解各种电机的机械特性，掌握直流电动机反转的方法。

教学重点

直流电动机反转的方法

教学难点

各种电机的机械特性

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、直流电动机的分类

2、三相异步电动机的反转方法

3、单相异步电动机的反转方法

 直流电动机的控制

一、直流电动机的调速控制

并励电动机转速公式

串励电动机转速公式

下面以改变主磁极磁通

调速为例分析其调速方法及原理。

1．并励电动机的变

调速

在励磁支路上串入一阻值连续可调的变阻器

，如图所示。

增大时，

减小，转速上升。

减小时，

增大，转速下降

2．串励电动机变

调速

在励磁支路上并入一阻值连续可调的变阻器

，如图所示。

增大时，

增大，转速下降。

减小时，

减小，转速上升。

3．根据转矩公式

分析，在调速中如保持转矩不变，

减小，电枢电流

必然增大。

如果调速前

已达额定值，则不能用此法调速。

它只适用于调高速度以前电枢电流

未达额定值的情况。

这种调速方法具有如下特点：

（1）可实现无级平滑调速。

（2）调节器速后，新的转速仍较稳定。

（3）励磁电流小，能量损耗小。

（4）这种调速方法的缺点是转速只能调到比加调速变阻器前的转速高。

二、直流电动机的反转控制

让直流电动机反转有两种方法：

1．保持电枢电流方向不变，将励磁绕组反接，改变励磁电流方向；

2．保持励磁电流方向不变，将电枢绕组反接，从而改变电枢电流方向。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、直流电动的控制

二、直流电动机的反转

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

1、机械特性掌握的不太好

2、反转方法基本掌握

教案编号

6

课题

单相交直流两用串励电动机

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

了解单相交直流两用串励电动机的结构原理

教学重点

单相交直流两用串励电动机结构

教学难点

单相交直流两用串励电动机的原理

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、直流电动机反转的方法

 单相交直流两用串励电动机

（一）基本结构与工作原理

1．基本结构

由定子和电枢两大部分组成，定子包括外壳、磁极、电刷组件，电枢由转子铁心、绕组、转轴及换向器等组成。

2．工作原理

原理电路如图所示。

对比图（b）和图（c）可以看出，无论是正向连接或反向连接，电磁转矩的方向相同，所以即可以用于直流又可以用于交流。

（二）机械特性及其应用

单相交直流两用串励电动机的机械特性如图所示。

由图可见这种电动机的起动转矩大、机械特性软，最适用于在电动工具中作动力机。

单相交直流两用串励电动机多数用于交流电源，其转速很高，在带负载运行时中速一般保持在400~1000r/min。

所以不能直接接电源空载运转。

这种电动机影响通信设备、寿命短、结构复杂、可靠性差。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、串励直流电动机的机械特性特点

二、串励直流电动机的使用注意事项

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

基本理解

教案编号

7

课题

直流电动机的机械特性

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

了解直流电动机的机械特性

教学重点

并励串励电动机的应用及应用注意事项

教学难点

并励、串励电动机的机械特性特点

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、直流电动机的分类

直流电动机的机械特性

如图所示。

1．“硬”机械特性：

他励、并励式。

他励直流电动机适用于转速较稳定且调速范围较大的场合，如龙门刨床。

并励电动机一般用于拖动转速变化较小的负载，如金属切削机床和球磨机等。

2．“软”机械特性：

串励式，负载很轻或空载时，电动机转速很高，满载时转速很低。

适用于负载经常变化而对转速要求不高的情况下，具有较强的过载能力的场合。

注意事项：

1、不允许空载运行，因为空载会飞车。

2、串励直流电动机与负载之间必须用联轴器或齿轮连接，不准用带传动。

3、串励直流电动机主要用于起重机和交通运输机械上，如起重吊车，城市电车等，手枪钻、点动锤、家用绞肉机、吸尘器等也采用串励直流电动机。

3．介于“软”、“硬”之间的机械特性：

复励式直流电动机，适用于启动转矩较大，而转速变化不大的负载。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、“硬”机械特性：

他励、并励式。

二、“软”机械特性：

串励式

三、介于“软”、“硬”之间的机械特性

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

1、能够区分并励、串励机械特性的特点

2、能够掌握并励、串励电动机的应用

教案编号

8

课题

单相交直流两用串励电动机

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

了解单相交直流两用串励电动机的基本机构和工作原理

教学重点

单相交直流两用串励电动机的基本机构和工作原理

教学难点

机械特性及其应用

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

复习提问：

1、直流电动机反转的方法

 单相交直流两用串励电动机

（一）基本结构与工作原理

1．基本结构

由定子和电枢两大部分组成，定子包括外壳、磁极、电刷组件，电枢由转子铁心、绕组、转轴及换向器等组成。

2．工作原理

原理电路如图所示。

对比图（b）和图（c）可以看出，无论是正向连接或反向连接，电磁转矩的方向相同，所以即可以用于直流又可以用于交流。

（二）机械特性及其应用

单相交直流两用串励电动机的机械特性如图所示。

由图可见这种电动机的起动转矩大、机械特性软，最适用于在电动工具中作动力机。

单相交直流两用串励电动机多数用于交流电源，其转速很高，在带负载运行时中速一般保持在400~1000r/min。

所以不能直接接电源空载运转。

这种电动机影响通信设备、寿命短、结构复杂、可靠性差。

三、练习

板书设计（第一课时）

一、基本结构与工作原理

二、机械特性及其应用

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）

基本理解

教案编号

9

课题

直流电动机的练习

授课人

课型

课时

1

教具

原设计者

授课时间

教学目标

巩固直流电动机的基本结构和工作原理

教学重点

直流电动机的结构特点及作用

直流电动机的基本工作原理

教学难点

直流电动机的机械特性

教学过程（复习提问、精讲设计、课前或中预习内容及要求、设计当堂测试和作业、随堂小结等）

第一课时

授课时间

1.直流电动机的电路部分是（     ）

A 定子铁心    B 励磁绕组    C 电枢绕组    D转子铁心

2、直流电机的定子产生的磁场是（   ）

A. 恒定磁场    B. 旋转磁场    C. 脉振磁场    D. 匀强磁场

3、直流电机的主磁场是指（   ）

A.主磁极产生的磁场        B.电枢电流产生的磁场  

C.换向磁极产生的磁场      D.以上三者的合成

4、直流电动机进行能量转换的关键部件是（   ）

A. 电枢     B. 电枢绕组      C. 定子   D. 换向器

5、直流电动机在旋转一周的过程中，某一绕组元件中通过的电流是（   ）

   A.直流电流    B. 交流电流       C. 没有电流     D.视换向片的位置而定

6.直流电动机的额定电压是指（      ）

A  电枢绕组能够安全工作的最大外加电压

B  励磁绕组能够安全工作的最大外加电压

C 电枢绕组和励磁绕组能够安全工作的最大外加电源压之和

D  电枢绕组和励磁绕组能够安全工作的最大外加电压中较大的一个

7.并励直流电动机在接通电源瞬间电枢电流（      ）

A  最大     B  最小    C  不确定

8.在直流电动机中连接静止的电源电路和旋转的电枢电路的是（     ）

A  电刷   B  电刷和换向器    C 换向器    D换向极

9、直流电动机换向器的作用是使电枢获得（  ）。

   A.单相电流    B.单向转矩    C.恒定转矩   D.旋转磁场

 10、串励直流电动机不宜轻载或空载运行的主要原因是（      ）

   A 电流过大   B  功率因数低   C 转速过高   D 转差率低

11、只要将并励直流电动机的励磁电压降低，此时电动机的转速会（  ）。

      A.变慢      B.变快      C.不变     D.不确定

 12、直流电动机反接制动时，电枢电流很大，这是因为（  ）。

      A.电枢电动势大于电源电压    B.电枢电动势小于电源电压

      C.电枢电动势为零            D.电枢电动势与电源电压同相

13、直流电动机的降电压调速，是指（  ）。

      A.改变励磁电压，电枢电压仍为额定值  

      B.改变电枢电压，励磁电压仍为额定值

      C.同时改变励磁、电枢端电压     D.电枢串电阻

  14、直流电动机中，只高速调速的是（  ）。

      A.变压调速  B.串电阻调速   C.弱磁调速   D.变频调速

  15、直流电动机能耗制动过程中，操作方法是（  ）。

      A.切断励磁电压，电枢绕组不断开   B.电枢、励磁绕组同时断开

      C.励磁绕组不断开，电枢绕组断开后串电阻

      D.电枢、励磁绕组都不切断，串电阻

  16、直流电动机的能耗制动是指切断电源后，把电枢两端接到一个适宜的电阻上，此时电动机处于（  ）。

      A.电动机状态    B.发电状态    C.运行状态    D.惯性状态

   17、直流电动机铭牌上的额定电流是（  ）。

        A.电枢绕组的额定电流INQ     B.励磁绕组的额定电流INE   

        C.电源输入电动机的电流      D.前两者的电流之和

18、直流电动机在应用于起重机快速下放重物过程中，应用的制动方法是（  ）。

  A.能耗制动   B.回馈制动   C.反接制动    D.电容制动

19、直流电动机PN是指（  ）。

  A. 输入功率P1         B.输入视在功率S1    

 C.轴上输出的机械功率   D.在额定运行时轴上输出的机械功率

   20、直流电动机的定子部分主要有（   ）

A.机座和端盖       B. 主磁极       C.换向极      D.电刷

21. 直流电动机的转子部分主要有（   ）

A 电枢铁心   B  电枢绕组   C  换向器   D电刷

22、直流电动机的励磁方式有（   ）

A.他励      B. 并励      C. 串励     D.复励

板书设计（第一课时）

一、串励直流电动机的机械特性特点

二、串励直流电动机的使用注意事项

教学后记（各班级授课时间、缺席名单及原因；学生辅导；偶发事件处理；教学反思等）