《电机与电气控制》实训课程教案.docx
《《电机与电气控制》实训课程教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电机与电气控制》实训课程教案.docx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《电机与电气控制》实训课程教案
电机与电气控制技术
使用人：
白金会
适用班级：
09机电
09春风电
（1）班
09春风电
（2）班
时间：
2011年3月
教学构思
教材分析：
本书是教育部中等职业教育示范专业规划教材电一体化、电器及有关专业类似课程的教材。
涉及的主要内容有变压器、三相异步电动机、直流电机、常用控制电机、常用低压电器、电气控制电路基本环节、典型设备的电气控制、、组合机床的电气控制、电气控制系统设计等。
从教学难度上来讲，变压器及其相关计算、直流电动机原理及控制、PLC控制技术难度比较大，且使用实习不多。
常用低压电气、电动机控制技术、组合车床电气控制使用率较高，难度相当较低，且我校的实验实习能够满足其实习需要。
教学对象：
本书主要针对的是09春风电
（1）班、09春风电
（2）班三年级的学生和09机电二年级的学生。
09机电班级有31名学生，大部分来自外地（兰州东面），学习兴趣较浓，且暂时不牵扯就业，本书为两学期教学任务。
上一学期已经完成一部分。
但该班级整周实习较多，本学期主要侧重上机模拟实习和实习室操作台操作。
09春风电
（1）班、09春风电
（2）三年级的学生共计70余人，很可能本学期内就面临就业，以前没有上过该课程，且学生对学习相对松懈，计划本书教学一学期。
主要平时侧重习惯的养成，理论侧重完成作业和绘图任务，实习主要侧重电动机控制部分的操作。
教学安排：
1、09春风电
（1）班、
（2）班、09机电教学进度统一。
2、前四周侧重理论学习，以后以实验实习为主，中间穿插上机模拟操作练习。
3、09春风电
（1）班、
（2）班需要补充上一学期的部分重点内容。
教学大纲：
1、了解中间继电器、时间继电器、行程开关、万能转换开关等低压电器的结构、工作原理及接线要求；
2、理解用时间继电器控制的电动机Y–Δ降压起动电路的结构与工作原理；
3、理解用速度继电器控制电动机反接制动电路的结构与工作原理；
4、了解三相笼型异步电动机变极调速控制电路的结构与工作原理；
5、了解6140车床电气控制电路结构与工作原理，并能分析其典型故障。
6、会正确拆卸和装配常用开关类电器、熔断器、接触器、启动器、继电器和主令电器，会检查和排除其常见故障。
7、会在电路板上安装三相笼型异步电动机用接触器辅助触点作联锁且带过载保护的单相运转控制电路，并能排除典型故障。
8、会在电路板上安装用接触器辅助触点作联锁和按钮转换的笼型电动机可逆运转控制电路，并能排除典型故障。
《电机与电气控制》实训室规章制度
一、 学生必须按规定的时间参加实训课，不得迟到早退或无故缺课。
二、 实训前必须认真预习实训内容，明确实训目的、原理、方法和步骤。
三、 学生进入实训室必须衣着整洁，保持安静，遵守实训室各项规章制度，严禁高声喧哗、吸烟、随地吐痰或吃零食，禁止将小说、扑克、MP3等与实训无关的东西带进实训室，不得随意动用与本实训项目无关的仪器。
四、 进入实训室后，找到位置对号入座，按照仪器仪表工具的编号对号使用，不得随意调换，每次操作完成后，由每组的小组长检查无损坏后，统一在指定的位置放好，方便下次使用。
五、 先听指导教师讲解实训目的、原理、方法、步骤以及注意事项，学生明白后方可进行实训。
实训中应严格遵守仪器设备操作规程，认真观察和分析现象，如实记录实验数据，独立分析实验结果，认真完成实验报告。
六、 实训中要爱护实训仪器设备，注意安全，节约水、电、元件等消耗材料，凡违反操作规程或不听从指挥而造成事故、损坏仪器设备者，必须写出书面检讨，并按学校有关规定赔偿损失。
七、 实训中若发生仪器故障或其他事故，应立即切断相关电源、水源等，停止操作，保持现场，报告指导教师，待查明原因或排除故障后，方可继续进行实验。
八、 实训完毕后，应及时关闭总电源、打扫卫生、关好门窗，将所用仪器设备、工具等进行清理和归还，经指导教师同意后，方可离开实训室。
九、 凡实训项目成绩考核不及格者，需重做实训项目，直到该项目成绩考核合格，才能进入下一个项目的实训
十、 在仪器设备管理中，禁止任何形式的私自转让、丢弃等行为。
不得将实训室的仪器仪表、电子元件、工具等私自带出实训室，若有特别需要应向指导老师申请登记后方可借出。
十一、 借出的仪器设备如出现损坏、遗失等问题，要按照学校的标准赔偿损失。
收取的费用用于补偿仪器设备损坏、遗失的损失。
十二、实习人员要有有高度的安全意识，注意人身安全，防止触电事故的发生。
《电机与电气控制技术》实训室“六禁止”：
1、禁止在实习室内追逐打闹。
2、禁止偷拿实习导线及器材。
3、禁止串组，乱坐座位。
4、禁止将实验导线乱甩，打人。
5、禁止不按要求乱接导线，未经教师许可开启电源。
6、禁止两人坐一椅子或多人挤坐。
学生进实训室“四必备”：
1、必备课本、笔、直尺、作业、图纸。
2、必备凳子，每人一个。
3、值日生必备抹布、扫把、桶子等清洁工具。
4、各实训台必备抹布、万用表。
学生实训过程要求：
1、教师讲解过程：
要求认真听讲，做好笔记。
2、学生共同讨论过程：
积极发言，群策群力。
3、学生个人练习过程：
接线人员声音宏亮，表达清楚，接线准确，其余学生退后一米安静观望，禁止议论指点。
4、教师考核过程：
考核人员等待指令，限时接线。
其余学生预习准备，禁止走动。
学生综合成绩评价标准：
1、综合成绩由四部分构成：
（1）、期中成绩20%
（2）、期末成绩30%
（3）、平时成绩30%
（4）、作业成绩20%
2、平时成绩一学期安四次计算，每次10分制。
3、作业成绩按优、良、中、差、不做五个层次积分，分值依次为+1、+0.5、0、-0.5、-1、-2计算。
教学计划表
每周授课4课时，全学期以15周计划共计60课时
课题
计划课时
预计周时
起止时间
备注
1、变压器基础知识
4
1
2.28——3、4
2、三相异步电动机
4
2
3、7——3、11
3、刀开关、低压断路器
4
3
3.14——3.18
4、熔断器、接触器
4
4
3.21——3.25
5、继电器
4
5
3.28——4、1
机动
4
6
4、4——4、8
6、并励直流电动机起动调速控制
4
7
4.11——4.15
7、测定变压器的参数和外特性
4
8
4.18——4.22
8、测定电动机的参数和工作特性
4
9
4.25——4.29
机动
4
10
5、2——5、6
9、测定电动机的参数和工作特性
4
11
5、9——5.13
10、三相电动机的负载特性测试
4
12
5.16——5.20
11、电动机点动、长动控制线路
4
13
5.23——5.27
机动
4
14
5.30——6、3
12、电动机正反转控制线路的应用
4
15
6、7——6.10
13、顺序控制和时间控制线路
4
16
6.14——6.17
14、电动机Y-△启动控制线路
4
17
6.21——6.24
15、C620型车床的电气控制线路
4
18
6.28——7、1
期末考试
4
19
7、4——7、8
放假
4
20
7.11——7.15
理论教学教案一：
变压器基础知识
教学目标：
1、了解变压器的工作原理及分类；
2、了解电源变压器的特性参数和特殊变压器的特性参数；
3、掌握变压器基本结构，及各部分的作用；
4、了解变压器的运行特性。
教学重点：
变压器结构及各部分的作用
教学难点：
变压器原理及运行特性分析。
教学过程：
一、导入新课：
变压器是当代社会不可或缺的变电设备，在现代经济建设中起着发电到用电的中间桥梁作用。
二、变压器的工作原理：
变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。
变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能
电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组
与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组
一次绕组的二次绕组的
电压相量U1电压相量U2
电流相量I1电流相量I2
电动势相量E1电动势相量E2
匝数N1匝数N2
同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为φm,该磁通量称为主磁通
三、变压器的结构简介
1、铁心
铁心是变压器中主要的磁路部分。
通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm，
表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用。
铁心结构的基本形式有心式和壳式两种
2、绕组
绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。
四、变压器的分类：
变压器是一种静止电机，它可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。
变压器分类及用途
（1）、按用途分类：
电力变压器：
电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。
电炉变压器（专用）：
给电炉（如炼钢炉）供电
电焊变压器（专用）：
给电焊机供电。
整流变压器（专用）：
给直流电力机车供电。
仪用变压器：
用在测量设备中。
电子变压器：
用在电子线路中。
（2）、按类型分类：
按相数分：
单相/三相/多相等
按绕组数：
双绕组/自耦/三绕组/多绕组
铁心形式：
心式/壳式
冷却方式：
干式/油浸式等
五、电源变压器的特性参数
1、工作频率
变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。
2、额定功率
在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。
3、额定电压
指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。
4、电压比
指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。
5、空载电流
变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。
空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。
对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。
6、空载损耗
指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。
主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。
7、效率
指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。
通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。
8、绝缘电阻
表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。
绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。
教师小结：
作业布置：
1、阐述变压器的工作原理？
2、变压器由哪几部分构成，各有何作用？
3、什么是变压器的运行特性？
理论教学教案二：
三相异步电动机
教学目标：
1、掌握三相异步电动机的工作原理；
2、认识三相异步电动机的结构级各部分的作用；
3、掌握三相异步电动机电动机的启动、调速、制动知识。
教学重点：
三相异步电动机的启动、调速、制动
教学难点：
三相异步电动机的启动、调速、制动原理的理解。
教学过程：
前提测评：
1、变压器由哪几部分构成，各有何作用？
2、变压器的主要参数有哪些？
3、作业点评：
作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？
教学过程：
一、导入新课：
异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。
例如，在工业方面，用于拖动中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械等；在农业方面，用于拖动水泵、脱粒机、粉碎机以及其它农副产品的加工机械等；在民用电器方面的电扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也都是用异步电动机拖动的。
二、新授：
1、三相异步电动机电动机的工作原理：
当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。
由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。
电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：
当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
2、结构及各部分的作用：
定子
（1）、定子铁心
作用：
电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
构造：
定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。
（2）、定子绕组
作用：
是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
构造：
由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：
A、对地绝缘：
定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。
B、相间绝缘：
各相定子绕组间的绝缘。
C、匝间绝缘：
每相定子绕组各线匝间的绝缘。
（3）、机座
作用：
固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。
构造：
机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。
封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。
转子（旋转部分）
（1）、三相异步电动机的转子铁心：
作用：
作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
（2）、三相异步电动机的转子绕组
作用：
切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
构造：
分为鼠笼式转子和绕线式转子。
三相异步电动机的其它附件
（1）、端盖：
支撑作用。
（2）、轴承：
连接转动部分与不动部分。
（3）、轴承端盖：
保护轴承。
（4）、风扇：
冷却电动机。
3、电动机的启动：
电动机启动方式包括：
全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器。
其中软启动器和变频器启动为潮流。
（1）、全压直接起动：
用于小功率电动机的起动，适用于小于11kw的电动机。
（2）、自耦减压起动：
利用自耦变压器的多抽头减压。
（3）、y-δ起动：
在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动。
（4）、软起动器：
这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动。
（5）、变频器：
通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩
4、电动机的制动和调速：
（自学）
教师小结：
总结本节课重点、难点以及在课堂教学中存在的问题，并提出注意事项整改方法。
四、作业：
1、电动机由哪几部分构成，各有何作用？
2、简述电动机的工作原理？
3、电动机常见的启动方式有哪些，各有何特点？
理论教学教案三：
常用低压电气
教学目标：
1、掌握低压电气的分类依据及分类；
2、认识刀开关，掌握刀开关的作用、结构及图形符号；
3、认识低压断路器开关，掌握低压断路器的作用、结构及图形符号。
教学重点：
常用低压电气的图形符号、用途及工作原理
教学难点：
低压断路器的工作原理。
教学过程：
前提测评：
1、变压器由哪几部分构成，各有何作用？
2、变压器的主要参数有哪些？
3、作业点评：
作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？
教学过程：
一、低压电器的分类：
1．按用途或控制对象分类
（1）配电电器：
主要用于低压配电系统中。
（2）控制电器：
主要用于电气传动系统中。
2．按动作方式分类
（1）自动电器：
外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作。
（2）手动电器：
用手动操作来进行切换的电器。
3．按触点类型分类
（1）有触点电器：
利用触点的接通和分断来切换电路。
（2）无触点电器：
无可分离的触点。
4．按工作原理分类
（1）电磁式电器：
根据电磁感应原理动作的电器。
（2）非电量控制电器：
依靠外力或非电量信号（如速度、压力、温度等）的变化而动作的电器。
二、刀开关
又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。
1、作用：
刀开关在电路中的作用是：
隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。
2、结构及图形符号：
由静插座、手柄、动触刀、铰链支座和绝缘底板组成。
刀开关在低压电路中用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。
按极数不同刀开关分单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）三种。
QSQS
单刀三刀
3、组合开关：
组合开关又称转换开关，是手动控制电器。
它是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。
组合开关主要用于电源引入或5.5kW以下电动机的直接起动、停止、反转、调速等场合。
三、低压断路器：
低压断路器又称自动空气开关、自动空气断路器或自动开关，它是一种半自动开关电器。
当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，低压断路器能自动切断故障电路，有效保护串接在它后面的电气设备。
在正常情况下，低压断路器也可用于不频繁接通和断开的电路及控制电动机。
1、塑料外壳式低压断路器又称装置式低压断路器或塑壳式低压断路器，一般用作配电线路的保护开关、电动机及照明线路的控制开关等。
它主要由触头系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、外壳、脱扣器等部分组成。
根据功能的不同，低压断路器所装脱扣器主要有电磁脱扣器（用于短路保护）、热脱扣器（用于过载保护）、失压脱扣器、过励脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合的复式脱扣器等。
脱扣器是低压断路器的重要部分，可人为整定其动作电流。
2、塑壳式低压断路器工作原理：
其中，触头2合闸时，与转轴相连的锁扣扣住跳扣4，使弹簧1受力而处于储能状态。
正常工作时，热脱扣器的发热元件10温升不高，不会使双金属片弯曲到顶动6的程度；电磁脱扣器13的线圈磁力不大，不能吸住12去拔动6，开关处于正常供电状态。
如果主电路发生过载或短路，电流超过热脱扣器或电磁脱扣器动作电流时，双金属片11或衔铁12将拨动连杆6，使跳扣4被顶离锁扣3，弹簧1的拉力使触头2分离切断主电路。
当电压失压和低于动作值时，线圈9的磁力减弱，衔铁8受弹簧7拉力向上移动，顶起6使跳扣4与锁扣3分开切断回路，起到失压保护作用。
3、框架式低压断路器
框架式低压断路器又叫万能式低压断路器，主要用于40～100kW电动机回路的不频繁全压起动，并起短路、过载、失压保护作用。
其操作方式有手动、杠杆、电磁铁和电动机操作四种，额定电压一般为380V，额定电流有20～4000A若干种。
常用的框架式低压断路器有DW系列等，其所有零部件都安装在框架上，它的热脱扣器、电磁脱扣器和失压脱扣器等保护原理与塑壳式相同。
低压断路器
教师小结：
总结本节课重点、难点以及在课堂教学中存在的问题，并提出注意事项整改方法。
四、作业：
1、绘制单刀、三刀开关？
2、绘制低压断路器，并说明低压断路器是如何实现过载、过流、以及电流不平衡保护的？
3、刀开关、组合开关有何区别，简要说明它们的用途用？
理论教学教案四：
熔断器、控制按钮、接触器
教学目标：
1、掌握熔断器的组成、选用原则、理解工作原理；
2、掌握控制按钮的作用、工作特点；
3、掌握接触器的工作原理、图形符号。
教学重点：
熔断器、控制按钮、接触器的工作原理
教学难点：
控制按钮、接触器触点的状态转变。
教学过程：
前提测评：
1、变压器由哪几部分构成，各有何作用？
2、变压器的主要参数有哪些？
3、作业点评：
作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？
教学过程：
一、熔断器：
1、熔断器的构成：
是一种最简单有效的保护电器。
在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用作短路保护。
熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。
熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。
熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。
2、熔断器的工作原理：
熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过正常大小的电流而不熔断。
短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断并切断电路，从而达到保护电路的目的。
FU熔断器
3、熔断器的选用原则：
在照明和电热电路中选用的熔体额定电流应等于或略大于保护设备的额定电流，而保护电动机的熔体为了防止在起动时被熔断，又能在短路时尽快熔断，一般可选用熔体的额定电流约等于电动机额定电流的（1.5～2.5）倍
二、按钮：
1、控制按钮的作用及工作原理：
又称控制按钮，也是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机或其他电气设备的运行。
它由按钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等构成。
将按钮帽按下时，下面一对原来断开的静触点被桥式动触点接通，以接通某一控制电路；而上面一对原来接通的静触点则被断开，以断开另一控制回路。
手指放开后，在弹簧的作用下触点立即恢复原态。
原来接通的触点称为常闭触点，原来断开的触点称为常开触点。
因此，当按下按钮时，常闭触点先断，常开触点后通；而松开按钮时，常开触点先断，常闭触点后通。
2、控制按钮的区分及图形符号：
为了标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别。
按钮帽的颜色有红、绿、黑、黄、蓝等，一般用红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。
SBSB
三、交流接触器：
1、交流接触器的定义及图形符号：
交流接触器是利用电磁吸力来接通和断开电动机或电源到负载的主电路的自动电器。
图形符号如下：
2、交流接触器的组成：
交流接触器主要由电磁铁和触点两部分组成，当电磁铁线圈通电后，吸住动铁心（也称衔铁），使常开触点闭合，因而把主电路接通。
电磁铁断电后，靠弹簧反作用力使动铁心释放，切断主电路。
3、接触器的触点系统：
交流接触器的触点分为两类，一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触点；另一类接在控制电路中，通过的电流较小，称为辅助触点。
主触点断开瞬间，触点间会产生电弧烧坏触点，因此交流接触器的动触点都做成桥式，有两个断点，以降
升级会员 