《《机电设备电气控制技术--基础知识》教案(共51页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《机电设备电气控制技术--基础知识》教案(共51页).doc（51页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上教 案课题项目一 直流电机的应用任务一 认识直流电机（一）课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点明确本课程的性质、内容、任务和要求、认识直流电机的外形与结构，熟悉直流电机各部件的作用。了解直流电机的特点用途和分类。能力培养点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。难点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
2、 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
3、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
4、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
5、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，
6、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35分 10分教 案课题任务一 认识直流电机（二）课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点掌握直流发电机、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。能力培养点让学生能正确的认识、并理解直流电机的基本工作原理德育渗透点学会感恩教学重点难点重点直流电机的基本工作原理难点直流电机的基本工作原理学法引导1、讲授法（重点讲解，加深理解）2、讨论法（积极参与，总结规律）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
7、 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间（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：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。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。3、直流电机是由定子（主磁极、换向磁
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、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：直流电机的工作原理【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、完成课后习题4、5、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 10分 35分 35分 10分教 案课题任务一 认识直流电机（三）课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的
13、简单计算，理解直流电机的基本方程。能力培养点能正确识别、选用直流电机，能进行直流电动机的检测、接线和简单操作德育渗透点好好学习，为社会服务教学重点难点重点掌握直流电机额定值的简单计算难点理解直流电机的基本方程学法引导1、讲授法（重点讲解，加深理解）2、讨论法（积极参与，总结规律）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（一）、创设情境、激趣导入（导入新课）【知识回顾】介绍一下直流电机的工作原理？（二）、自主、合作、探究（讲授新课）一、直流电机的铭牌数据与系列1、直流电机铭牌数据电机制造厂按
14、照国家标准，规定了电机的正常运行状态和条件，称之为额定运行。表征电机额定运行情况的各种数据均称为额定值。表1-1直流电动机的铭牌型号Z2-72励磁方式并励额定功率22kW励磁电压220V额定电压220V励磁电流2.06A额定电流110A定额连续额定转速1500r/min温升80OC出厂编号出厂日期年电机厂（1）、型号: （2）、额定功率：是电机在额定情况下允许输出的功率，发电机是指向负载输出的功率；电动机是指轴上输出的机械功率。（3）、额定电压：在额定情况下，电动机的额定电压是输入电压，发电机是指额定功率时的输出电压。（4）、额定电流:是电机在额定负载时允许电机长期流出或流入的电流。（5）、额
15、定转速:电机运行在额定电压、额定电流、额定功率时所对应的转速。2、直流电机系列（1）Z2系列：一般用途的小型直流电机系列。“Z”表示直流，“2”表示第二次改进设计。属于防护式。（2）ZF和ZD系列：一般用途的小型直流电机系列。“F”表示发电机，“D”表示电动机。（3）ZZJ系列：起重、冶金用直流电机系列。工作方式有连续、短时和断续三种。ZQ：直流牵引电动机系列； ZA防爆安全型直流电机系列详见书上表1-2二、直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的电枢绕组同时存在感应电动势和电磁转矩。1、电枢绕组的感应电动势 为每极磁通，为电动势常数发电机中与电枢电流方向相同，是电源电动势；反之，为反电动势。
16、2、直流电机的电磁转矩T为转矩常数三、直流电动机的基本方程式基本方程是直流电动机运行时，电磁关系和能量传递关系的数学表达式。以直流并励电动机为例介绍。1、电动势平衡方程式 2、转矩平衡方程式电磁转矩是一个驱动转矩，当电动机运行时，它必须与轴上的负载制动转矩T2和空载制动转矩T0平衡：T= T0 + T2空载转矩T0的数值为额定转矩的2%5%，因此在重载和额定负载下3、功率平衡方程式电动机将电能转变成机械能输出，总有一部分能量消耗在电机内部，称为电机损耗，包括机械损耗、铁心损耗、铜损耗、附加损耗。 或：电源输入功率；：电动机电磁功率；：电枢绕组上的铜损。并励电动机中还有励磁回路消耗的功率也来自电
17、源，：励磁回路消耗的功率。若以表示空载损耗，表示电动机轴的输出功率，则：电动机的总损耗。电动机功率流程图练习：写出发电机的电动势平衡方程式和转矩平衡方程式 ：电磁转矩；：发电机转轴上的转矩（三）、总结拓展学生总结重点、难点教师点评：重点：掌握直流电机额定值的简单计算难点：理解直流电机的基本方程（四）、布置作业1、完成课后习题2、预习下一小节内容学生回答学生在教师讲解的基础上思考总结教师讲解，学生思考、理解学生总结教师补充 10分 35分 35分10分教 案课题任务二 直流电动机的调速（一）课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点 了解电气传动系统的基础知识，了解生产机械的负载特性，熟
18、悉直流电机的机械特性能力培养点能正确理解生产机械的负载特，熟知直流电机的机械特性，为分析和掌握直流电动机的调速方法打下基础。德育渗透点好好学习，服务社会教学重点难点重点掌握直流电机的机械特性难点掌握直流电机的机械特性学法引导1、讲授法（重点讲解，加深理解）2、讨论法（积极参与，总结规律）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（一）、创设情境、激趣导入（导入新课）【知识回顾】举几个直流电机的型号、系列，说说它们的含义？（二）、自主、合作、探究（讲授新课）一、电气传动系统原动机带动生产机械的
19、工作机构运转，完成一定生产任务的过程称之为驱动。用电动机作为原动机的驱动称为电气传动。1、电气传动系统的组成由电动机、传动机构、生产机械的工作机构、控制设备及电源组成。 电源控制设备电动机传动机构工作机构2、电气传动系统的运动方程电动机负载运行时，一般情况下,可忽略，当电磁转矩T的方向与转速n方向一致时取正号，负载转矩的方向与转速n方向相反时取正号。：反映电气传动系统机械惯性的一个常数。二、生产机械的负载特性1、恒转矩负载：任何转速下，负载转矩恒定或大致恒定；（1）阻力性恒转矩负载特性（例如摩擦力）（2）位能性恒转矩负载特性（例如起重机）2、恒功率负载：例如机床切削、粗加工时，切削量大，负载转
20、矩大，低速加工，而精加工时，切削量小，负载转矩小，可高速加工，负载转矩和转速呈反比；3、风机、水泵负载：速度低，负载转矩小，负载转矩大致与转速的平方成正比。一定的电动机械特性和不同的生产机械负载特性的配合，可以得到不同的工作状态，即得到不同的转矩和不同的转速。三、他励直流电动机的机械特性机械特性：n=f(T)是指在一定的条件下，电磁转矩和转速两个机械量之间的函数关系。1、固有机械特性三个量U,Rp可以改变机械特性 U=UN,=N,Rp=0时的机械特性称为固有机械特性。其方程为 n=U/(CeN)-RaT/(CeCTN2) 由于Ra很小，转矩T增大时，n下降很小，他励电动机的固有机械特性是一条比
21、较平的下降曲线。（硬特性）2、人为（人工）机械特性 改变三个量U,Rp之一而其他量不变时可以得到人为机械特性。 （1）电枢回路串电阻时的人为机械特性 n=U/(CeN)-（Ra+Rp)T/(CeCTN2)对应于不同的Rp可以得到一簇斜率不同射线。 （2）改变电枢电压的人为机械特性 n=U/(CeN)-RaT/(CeCTN2)斜率不变，理想空载转速n0不同的一簇平行线。(UUN) （3）减少电动机气隙磁通的人为机械特性 n=U/(CeN)-RaT/(CeCTN2)减少时，n0增大同时增大。 （三）、总结拓展学生总结重点、难点教师点评：重点：掌握直流电机的机械特性难点：掌握直流电机的机械特性（四）
22、、布置作业1、完成课后习题2、预习下部分内容学生回答 让学生联系实际进行讨论教师讲解，学生思考、理解学生自己总结，教师补充 10 35 3510教 案课题任务二 直流电动机的调速（二）课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点了解电动机的稳定运行条件，掌握他励直流电动机的调速能力培养点能了解直流电动机的稳定运行条件，重点掌握直流电动机的三种调速方法，学会直流电动机调速方法的操作。德育渗透点好好学习，服务社会教学重点难点重点掌握他励直流电动机的三种调速方法难点学会他励直流电动机调速方法学法引导1、讲授法（重点讲解，加深理解）2、讨论法（积极参与，总结规律）教学内容更新、补充、删节无参考资
23、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（一）、创设情境、激趣导入（导入新课）【知识回顾】1. 生产机械的负载特性有哪些？2. 他励直流电动机的机械特性有哪些？【诱思导学】1.恒转矩负载特性（阻力性和位能性）；恒功率负载特性；通风机型负载特性。2.固有机械特性；人为机械特性（电枢串接电阻、改变电枢电压和减弱磁通）。（二）、自主、合作、探究（讲授新课）一、电动机的稳定运行条件电动机带上某一负载，假设原来以某一转速，由于受到外界某种短时干扰（负载的突然变化或电网电压的波动等），而使电动机的转速发生变化，离开原来的平衡状态，如
24、果系统在新的条件下能达到新的平衡或者当外界干扰消失后，系统能自动恢复到原来的转速，称为该拖动系统能稳定运行。电动机稳定运行时，见书上图1-30（a）,设电动机原来稳定工作在A点，此时电磁转矩及负载转矩与A点的转矩相同，若电网电压突然波动，机械特性偏高，由曲线1转为曲线2，增大到B点，转速升高，B点上升到C点，干扰消失后，转速下降，C点过渡到D点，电磁转矩小于负载转矩，转速下降，恢复到A点。若相反，机械特性偏低，则执行相反方向曲线变化。电动机不稳定运行时，见书上图1-30（b）。二、他励直流电动机的调速为了提高劳动生产率和保证产品质量，要求生产机械在不同的情况下有不同的工作速度，如轧钢机在轧制不
25、同的品种和不同厚度的钢材时，就必须有不同的工作速度以保证生产的需要，这种人为改变速度的方法称为调速。 可以用机械的方法或电气的方法实现调速。这里只分析电气的调速方法及其性能特点。 电气调速是人为地改变电气参数，有意识地使电动机工作点由一条机械特性曲线转换到另一条机械特性曲线上，为了生产需要而对电动机转速进行的一种控制，它与电动机在负载或电压随机波动时而引起的转速扰动变化是两个不同的概念。 1、调速指标（1）调速范围 调速范围是指电动机在额定负载下调速时，其最高转速 与最低转速 之比，用D表示，即 不同的生产机械对调速范围的要求不同，如车床D20100，龙门刨床D =1040，轧钢机D1.203
26、等。电动机最高转速受电动机的换向及机械强度限制，最低转速受转速相对稳定性（即静差率）要求的限制。 （2）调速的平滑性调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度，用平滑系数Y 表示，即 平滑系数Y 越接近1，说明调速的平滑性越好。如果转速连续可调，其级数趋于无穷多，称为无级调速，Y =1，其平滑性最好；调速不连续，级数有限，称为有级调速。 （3）静差率或称转速变化率是指电动机在一条机械特性上额定负载时的转速降落与该机械特性的理想空载转速之比，即 式中，n为额定负载转矩 时的转速（4）调速的经济性经济性包含两方面的内容，一是指调速所需的设备投资和调速过程中的能量损耗，另一方面是指电动机调速时能否得到充
27、分利用。一台电动机当采用不同的调速方法时，电动机容许输出的功率和转矩随转速变化的规律是不同的，但电动机实际输出的功率和转矩是由负载需要所决定的，而不同的负载，其所需要的功率和转矩随转速变化的规律也是不同的，因此在选择调速方法时，既要满足负载要求，又要尽可能使电动机得到充分利用。经分析可知，电枢回路串电阻调速以及降低电枢电压调速适用于恒转矩负载的调速，而弱磁调速适用于恒功率负载的调速。（5）调速时电动机的允许输出电动机得到充分利用的情况下，调速过程中电动机所能输出的功率和转矩。2、电枢串电阻调速 他励直流电动机拖动负载运行时，保持电源电压及励磁电流为额定值不变，在电枢回路中串入不同值的电阻，电动
28、机将运行于不同的转速，如图1-21所示，图中的负载为恒转矩负载。 图1-21从图1-21可以看到，当电枢回路串入电阻R时，电动机的机械特性的斜率 将增大，电动机和负载的机械特性的交点将下移，即电动机稳定运行转速降低。 如图1-21中串入的电阻值 ，交点A2的转速n2低于交点A1的转速n1，它们都比原来没有外串电阻的交点A的转速n低。电枢回路串接电阻调速方法的优点是设备简单，调节方便，缺点是调速范围小，电枢回路串入电阻后电动机的机械特性变“软”，使负载变动时电动机产生较大的转速变化，即转速稳定性差，而且调速效率较低。3、弱磁调速保持他励直流电动机电枢电源电压不变，电枢回路也不串接电阻，在电动机拖
29、动负载转矩不很大（小于额定转矩）时，减少直流电动机的励磁磁通，可使电动机转速升高。他励直流电动机带恒转矩负载时弱磁调速，如图1-22所示。 图1-22从图1-22中可以看出，当励磁磁通为额定值时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；励磁磁通减少为 时，理想空载转速增大，同时机械特性斜率也变大，交点为A1，转速为n1；励磁磁通减少为 时，交点为A2，转速为n2 。弱磁调速的范围是在额定转速与电动机所允许最高转速之间进行调节，至于电动机所允许最高转速值是受换向与机械强度所限制，一般约为1.2 nN左右，特殊设计的调速电动机，可达3 nN或更高。单独使用弱磁调速方法，调速的范围不会很大。 弱
30、磁调速的优点是设备简单，调节方便，运行效率也较高，适用于恒功率负载，缺点是励磁过弱时，机械特性的斜率大，转速稳定性差，拖动恒转矩负载时，可能会使电枢电流过大。4、改变电枢电源电压调速从图1-23中可以看出，当 电枢电源电压为额定值 时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；电压降到U1后，交点为A1，转速为n1；电压为U2，交点为A2，转速为n2；电压为U3，交点为A3，转速为n3；电枢电源电压越低，转速也越低。同样，改变电枢电源电压调速方法的调速范围也只能在额定转速与零转速之间调节。 图1-23改变电枢电源电压调速时，电动机机械特性的“硬度”不变，因此，即使电动机在低速运行时，转速随负
31、载变动而变化的幅度较小，即转速稳定性好。当电枢电源电压连续调节时，转速变化也是连续的，所以这种调速称为无级调速。改变电枢电源电压调速方法的优点是调速平滑性好，即可实现无级调速，调速效率高，转速稳定性好，缺点是所需的可调压电源设备投资较高。这种调速方法在直流电力拖动系统中被广泛应用。 在实际电力拖动系统中，可以将几种调速方法结合起来，这样，可以得到较宽的调速范围，电动机可以在调速范围之内的任何转速上运行，而且调速时损耗较小，运行效率较高，能很好地满足各种生产机械对调速的要求。（三）、总结拓展学生总结重点、难点教师点评：重点：掌握他励直流电动机的三种调速方法难点：学会他励直流电动机调速方法（四）、
32、布置作业1、课后习题5、8、92、预习下一小节内容学生回答 让学生联系实际进行讨论学生在教师讲解的基础上思考并总结学生先总结，教师再补充 35分35分10分教 案课题任务三 直流电动机的起动、反转和制动课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点直流电动机起动时的条件及常用的起动方法，直流电动机的反转方法及制动方法能力培养点熟悉并掌握直流电动机常用的起动、反转、制动方法，并学会其方法的操作德育渗透点学会善待自己教学重点难点重点掌握直流电动机常用的起动、反转、制动方法难点掌握直流电动机常用的起动、制动方法学法引导1、讲授法（重点讲解，加深理解）2、讨论法（积极参与，总结规律）3、举例法（通
33、过实物理解本质）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（一）、创设情境、激趣导入（导入新课）【知识回顾】他励直流电动机有哪几种调速方法？各有什么特点？（二）、自主、合作、探究（讲授新课）怎样让电动机起动起来？电动机起动过程要达到最优，主要考虑以下几个方面：起动电流Ist的大小；起动转矩Tst的大小；起动设备是否简单等。有些场合还需要电动机能快速地正反转；还有时候（比如电车下坡和刹车，起重机下放重物时，机床反向运动开始时）需要电动机提供制动的力矩，以限制转速或快速停车。一、直流电动机的起动
34、直流电动机从接入电源开始，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。1、起动条件直流电动机开始起动时，转速n=0，此时直流电动机的反电动势(E=KEn)还没有建立起来，由于电枢电阻Ra较小，Ia=uR。，所以此时电枢电流最大。另外，根据转矩公式T=KTI可知，由于电枢电流非常大，此时的起动转矩也非常大。将电动机直接接入到额定电压的电源上启动称为直接起动。启动时电动机最大电流为正因为电动机启动电流很大，所以启动转矩大，电动机启动迅速，启动时间短。这样大的起动电流和起动转矩，分别将对供电电源和机械装置形成强大的冲
35、击。因此电动机起动时要对Ist加以限制。电动机起动时，（1）要有足够大的起动转矩Tst；（2）要起动电流Ist不能太大。2. 起动方法直流电动机经常使用的起动方法有下面两种。（1）电枢回路串电阻起动为了限制起动电流，起动时可在电枢回路串入起动电阻RST,待电动机转速上升后逐步将起动电阻切除。接人起动电阻后的起动电流为可见Rst选择合适，能将起动电流限制在允许的范围内。只能将电阻分段切除，可利用接触器的触点来分段短接起动电阻。起动级数不宜过多，一般为25级。最大起动电流Ist1=(1.52.5)INIst1=(1.11.2)IN。有一点必须注意，对于他励电动机，在起动电动机之前，必须先将励磁回路
36、接通，并将励磁电流调到额定值，使主磁场建立起来，然后再进行电动机的起动。（2）降压起动降压起动时，开始加在电动机电枢的端电压很低，随着转速的上升，逐步增大电枢电压，并使电枢电流限制在一定的范围内。为使励磁不受电枢电压的影响，电动机应采用他励方式。采用降压起动时，需要一套专用电源作为电动机的电源。现在一般采用脉宽可调制的由大功率电子器件构成的开关直流电源。减压起动的优点是，起动电流小，起动过程平滑，能量损耗小。二、直流电动机的反转直流电动机的反转。录音机和录像机中的电动机必须既能正转，也能反转。直流电动机的正、反转是很容易的。由前面可知，改变电枢绕组电流方向，或者改变定子磁场的方向，都可以改变电
37、动机的转向。但对于永磁式直流电动机来说，则只能通过改变电流方向来实现改变电动机转向的目的。上图是直流电动机正、反转控制原理电路。图中，RP1, RP2是可调电阻器。改变RPl的阻值可以改变励磁绕组的电流，起到调节磁场强、弱的目的；改变RP2的阻值，可以改变电动机的转速。图中的双刀双掷开关S是用来改变电动机旋转方向的控制开关。当将开关S拨向“1”时，电流从a电刷流入，从b电刷流出；当将开关S拨向+2时，电流从b电刷流入，从a电刷流出。可见，改变开关S的状态，就能改变电枢绕组的电流方向，从而实现改变电动机转向的目的。 三、直流电动机的制动制动问题：在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者从某高速降到某低速运转，或者限制位能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。 实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。 电磁制动是使电机在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。 直流电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。电气制动的条件：电磁转矩T的方向和转速的方向和转速n的方向是否相反。若相反则为制动状态。1.能耗制动（1）能耗制动过程B-O 电机：他励；负载：反抗性恒转矩负载闸刀合向电源时，电动机处于正向电动机运行状态。 制动时将闸刀合向制动电阻。转子由于惯性继续旋转，感应电势Ea方向不变，电流方向改变