参考样例2电工电子技术教案1621资料.docx

1、参考样例2电工电子技术教案1621资料科目电工电子技术应 用课题电动机工作原理和电机控制授 课讲 次16-21课时12班 级1247/1248授课方式问题引导+探究式学习+任务驱动教学法课后作业2所用时 间90分钟教学目的应知1、了解变压器构造及工作原理2、了解三相异步电动机的构造和工作原理3、掌握三相异步电机的控制方法4、了解直流电机的构造和工作原理使用教学媒体多媒体教室应会电机的构造和工作原理学会三相异步电机的启动和正反转控制重点三相异步电动机的构造和工作原理及控制方式难点三相异步电动机的控制方式教学回顾1、 正弦交流电的产生、组成特点和表示方法2、 正弦交流电路中电流和电压的相位关系、功

2、率特点 教 学 过 程教学内容与课堂组织【教学回顾】 快速复习上次课的知识，重点强调上节课的重点和难点。【新课导入】 问题引导由简单问题引出教学内容：实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）

3、工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。提问2-3人，引起大家对本次课题的注意【新课教学】变压器变压器是电工技术中不可缺少的电气设备，在电子技术中也有着广泛的应用。变压器是利用磁感应原理制成的一种变换电压、电流和阻抗的电气设备，主要用于升高或降低交流电压、改变电流和变换阻抗。一、变压器的工作原理1、变压器的结构：变压器主要由铁心和线圈两部分构成。铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图1(a)、(b)所示。图1 心式和壳式变压器

4、线圈是变压器的电路部分，是用漆包线、沙包线或丝包线绕成。其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。2、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图2所示。原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。图2 变压器空载运行原理图设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为 ，感应电动势为由此得忽略线圈内阻得上式中K称为变压比。由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。3、变压器的额定值 变压器的额定值是保证变压器能够长期可靠

5、地运行工作，并且有良好的工作性能的技术限额，它也是厂家设计制造和试验变压器的依据，其内容包括以下几个方面。(1).额定电压 U1N/ U2N U1N和 U2N分别为原、副边额定电压，是指变压器空载时端电压的保证值，以有效值表示。对三相变压器来说，均指线电压，单位是V。(2).额定电流 I1N/I2N I1N和I2N分别为原、副边额定电流，是指变压器连续运行时原、副绕组允许通过的最大电流有效值。三相变压器的额定电流是指线电流，单位为A。(3).额定容量 SN SN是变压器在额定状态下的电功率输出能力。单位为VA。对于单相变压器，则有S N= I1N U1N= I2N U2N对于三相变压器，则有(

6、4).额定频率是指变压器接入的电源频率。我国电力系统的标准频率为 50 HZ 。变压器的延伸讲解4、变压器的分类及型号：(1) 按电压的升降分类：升压和降压。(2) 按相数分类：有单相和三相。(3) 按用途分：电力变压器、试验变压器、电焊变压器等。(4) 按冷却方式分：空气冷、油冷和水冷。型号：目前我国生产的中小型变压器主要有S5，SL5，SF5，SZL5 等系列。例如，某变压器型号为：三相异步电动机的结构与工作原理1三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。图 5-1 三相电动机的结构示意图1）定

7、子 三相异步电动机的定子由三部分组成：定子定子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组AX、BY、CZ。定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）转子 三相异步电动机的转子由三部分组成：转子转子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。转子绕组转子绕组有两种形式： 鼠笼式 - 鼠笼式异步电动机。 绕线式 - 绕线式异步电动机。转轴转轴上加机械负载鼠笼式电动机由于构造简单，

8、价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.21.0mm之间。2三相异步电动机的转动原理1）基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。图 5-2 三相异步电动机工作原理 (1)演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。 (2)现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应

9、电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。 转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。 (3)结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2）旋转磁场（1）产生 图5-3表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。 图 5-3 三相异步电动机定子接线 当t=00时，AX绕组中无电流；为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；为正，CZ绕组中的电流从C流

10、入Z流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a）所示。当t=1200时，BY绕组中无电流；为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b）所示。 当t=2400时，CZ绕组中无电流；为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c）所示。 可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。 图 5-4 旋转磁场的形成（

11、2）旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。3）三相异步电动机的极数与转速（1）极数（磁极对数p）三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，

12、绕组的始端之间相差400（=1200/p）空间角。极数p与绕组的始端之间的空间角的关系为： （2）转速n 三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是： （5-1）由（5-1）可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极数p。对某一异步电动机而言，f1和p通常是一定的，所以磁场转速n0是个常数。在我国，工频f1=50Hz，因此对应于不同极对数p的旋转磁场转速n0，见表5-1表5-1p123456n0300015001000750600500（3）转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不可能达到与旋转磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之

13、间就没有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速n0常称为同步转速。转差率s用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即： (5-2)转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速n0开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的瞬间转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，n0，（n0-n）差值减小，电动机的转差率S1。如果转轴上的阻转矩加大，则转子转速n降低，即异步程

14、度加大，才能产生足够大的感受电动势和电流，产生足够大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行时，转速与同步转速一般很接近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.0150.06之间。三相异步电动机的控制1直接启动控制电路直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般来说，电动机的容量不大于直接供电变压器容量的2030时，都可以直接启动。1）点动控制合上开关S，三相电源被引入控制电路，但电动机还不能起动。按下按钮SB，接触器KM线圈通电，衔铁吸合，常开主触点接通，电动机定子接入三相电源起动运转。松开按钮SB， 图5-13 点动控制接触器KM线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断电而停转。2).直接起动控制（1）起动过程。按下起动按钮SB1，接触器KM线圈通电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮SBl后KM线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。（2）停止过程。按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，与SB1并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。与SB1并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。图示控制电路还可实