电机与拖动教案第七章

教师教案课程名称：电机与电力拖动讲课学时：56授课专业：机电一体化任课教师：杨程教师所在学院：汽车与航空学院电机与电力拖动讲课专业年级二机电 51-57班级修课人课程编号数课程种类必修课学科基础课 ( ) ；专业基础课 ( √) ；专业课()选修课专选课() ；公选课( )讲课方式理论课 ( √ ) ；实践课 ( ) 查核方式考试(√) 考查 ( )能否采纳是能否采纳双语否多媒体学时分派讲堂解说 56 学时；实践课 10 学时名称作者第一版社及第一版时间教材电机与电力拖动张兴福王雁江苏大学第一版社参照书目讲课时间――第一章直流电机原理讲课时数： 9一、教课目标1 . 掌握直流电机的基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特征2 . 认识直流电机的构造、磁路与磁化特征、电枢绕组3 . 认识串励和复励直流电动机二、教课内容1.直流电机的构造2.直流电机的用途及基本工作原理3.直流电机的磁路与磁化特征4．直流电机的电枢绕组5．电枢电势与电磁转矩6．直流发电机7．直流电动机运转原理8.他励直流电动机的机械特征9.串励和复励直流电动机三、教课要点和难点要点：直流电机的基本工作原理电枢电势与电磁转矩他励直流电动机的机械特征难点：直流电机的构造、磁路与电枢绕组四、教课方法板书和多媒体、视频录像相联合的教课方法。

形象地解说直流电机的的构造、基本工作原理、电枢电势与电磁转矩、他励直流电动机的机械特征。

解说磁路与磁化特征、电枢绕组的特色、应用和发展。

介绍串励和复励直流电动机。

第一讲 (2 学时 )第一节直流电机的构造1.观看直流电体制造过程录像片 (50 分钟 )2.简单介绍直流电机的构造问题 :A. 定子主要包含那些部分B.转子主要包含那些部分第二节直流电机的用途及基本工作原理1.简单介绍直流电机的用途2.解说直流电机的物理模型3.解说直流发电机的工作原理. 比较直流电机的物理模型要点解说判断感觉电势的右手定章及感觉电势 e = B l v. 比较直流电机的物理模型要点解说电刷和换向器的作用. 解说直流发电机机械能变为直流电能的原理和过程问题 : A.判断在磁场中运动的导体中感觉电势方向应使用什么定章B.直流发电机中电刷和换向器的作用是什么C.直流发电机是将什么能变换成什么能的电磁装置第二讲 (4 学时 )第二节直流电机的用途及基本工作原理1.简单复习直流发电机的工作原理2.解说直流电动机的工作原理. 比较直流电机的物理模型要点解说判断磁场中载流导体受力方向的右手定章及所受电磁力大小 f =Bli a. 比较直流电机的物理模型要点解说电刷和换向器的作用. 解说直流电动机直流电能变为机械能的原理和过程问题 : A.判断磁场中载流导体受力方向应使用什么定章B.直流电动机中电刷和换向器的作用是什么C.直流电动机是将什么能变换成什么能的电磁装置3.解说电机的可逆运转原理4.直流电机的工作原理小结弄清以下问题：. 最简单的直流发电机、直流电动机的物理模型. 判断感觉电势的右手定章. 判断导体 ( 电流 ) 受力方向的左手定章. 直流发电机 :导体中电势方向与电流方向同样, 端电压方向与电流方向相反, 转子转动方向与所受电磁力方向相反 , 导体中为交变电势 , 电刷端为直流电势 , 机械能变为电能。

电机拖动与控制-教案章节一：电机的基本概念教学目标：1. 了解电机的基本概念和分类。

2. 掌握电机的运行原理和特性。

教学内容：1. 电机的定义和作用。

2. 电机的分类：直流电机、交流电机、同步电机、异步电机。

3. 电机的运行原理：电磁感应原理、电流产生磁场的原理。

4. 电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。

教学方法：1. 讲授法：讲解电机的基本概念、分类和运行原理。

2. 案例分析法：分析不同类型电机的运行原理和特性。

教学评估：1. 课堂问答：检查学生对电机基本概念的理解。

2. 小组讨论：让学生分析不同类型电机的特性差异。

章节二：直流电机教学目标：1. 了解直流电机的基本结构和特点。

2. 掌握直流电机的运行原理和特性。

教学内容：1. 直流电机的基本结构：定子、转子、换向器、电刷。

3. 直流电机的运行原理：励磁原理、电流产生的磁场与转子之间的相互作用。

4. 直流电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。

教学方法：1. 讲授法：讲解直流电机的基本结构、特点和运行原理。

2. 实验演示法：展示直流电机的运行原理和特性。

教学评估：1. 课堂问答：检查学生对直流电机基本结构和特点的理解。

2. 实验报告：评估学生对直流电机运行原理和特性的掌握。

章节三：交流电机教学目标：1. 了解交流电机的基本结构和特点。

2. 掌握交流电机的运行原理和特性。

教学内容：1. 交流电机的基本结构：定子、转子、感应器、电刷。

2. 交流电机的特点：运行稳定、高效节能、易于维护。

3. 交流电机的运行原理：电磁感应原理、电流产生的磁场与转子之间的相互作用。

4. 交流电机的特性：电磁特性、机械特性、运行特性。

教学方法：1. 讲授法：讲解交流电机的基本结构、特点和运行原理。

2. 实验演示法：展示交流电机的运行原理和特性。

教学评估：1. 课堂问答：检查学生对交流电机基本结构和特点的理解。

2. 实验报告：评估学生对交流电机运行原理和特性的掌握。

电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念与分类1.1 电机的定义与作用解释电机的概念阐述电机在电力系统中的重要性1.2 电机的分类交流电机和直流电机的区别同步电机、异步电机、变压器等的主要特点1.3 电机的基本原理电磁感应原理电机的能量转换过程1.4 电机的主要性能参数功率、电压、电流、转速等参数的定义及计算效率、转矩、功率因数等性能指标的含义第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构与工作原理分析直流电机的主要组成部分解释直流电机的工作原理2.2 直流电机的类型及特点直流发电机、直流电动机的区别与联系串励直流电机、并励直流电机、复励直流电机的特点2.3 直流电机的换向与实现方法换向的概念及换向过程换向装置的类型及作用2.4 直流电机的调速方法串电阻调速、电枢电流调速、脉冲宽度调速等方法的原理及特点第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构与工作原理分析交流电机的主要组成部分解释交流电机的工作原理3.2 交流电机的类型及特点异步电机、同步电机、变压器等的主要特点及应用领域3.3 交流电机的运行特性启动、制动、调速等运行特性的定义及分类交流电机在不同运行状态下的性能表现3.4 交流电机的控制方法磁场控制、电压控制、频率控制等方法的原理及应用第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动系统的组成及分类电动机、传动装置、控制器等组成部分的作用电动机拖动系统、液压拖动系统、气压拖动系统的特点4.2 电动机的基本控制电路启动、制动、调速等基本控制电路的原理及应用4.3 电力拖动系统的设计与选择电动机选型、传动装置选型、控制器选型的依据及方法4.4 电力拖动系统的运行与维护系统运行中的监测与故障诊断系统维护与保养的重要性及方法第五章：电机及电力拖动的保护与节能5.1 电机保护的原理与措施过载保护、短路保护、过电压保护等保护方式的原理及应用5.2 电机故障诊断与维修故障诊断的方法及步骤维修技术及注意事项5.3 电力拖动系统的节能措施优化控制策略、改进传动装置、提高电动机效率等节能方法5.4 电机及电力拖动技术的最新发展趋势高效节能电机、智能电机、电动汽车等领域的研发动态第六章：电机及电力拖动的应用案例分析6.1 电机在工业生产中的应用案例电机在机械制造、冶金、化工等行业中的应用实例6.2 电机在交通运输领域的应用案例电机在汽车、电车、船舶等交通工具中的应用实例6.3 电机在生活中的应用案例电机在家用电器、医疗器械等日常用品中的应用实例6.4 电机在新能源领域的应用案例电机在风力发电、太阳能发电、电动汽车等新能源领域的应用实例第七章：电机及电力拖动的试验与检测7.1 电机试验的目的与方法阐述电机试验的重要性介绍电机试验的常用方法及设备7.2 电机性能检测功率、效率、转速等性能指标的检测方法及设备7.3 电机故障检测与诊断介绍电机故障检测与诊断的方法及设备7.4 电力拖动系统的试验与检测电力拖动系统的性能试验、适应性试验等方法及设备第八章：电机及电力拖动的仿真与优化8.1 电机及电力拖动仿真的意义与方法解释电机及电力拖动仿真的作用介绍电机及电力拖动仿真的常用方法及软件8.2 电机参数的优化与设计优化电机参数的方法及目的8.3 电力拖动系统的优化与控制优化电力拖动系统控制策略的方法及目的8.4 电机及电力拖动系统的计算机辅助设计介绍计算机辅助设计在电机及电力拖动领域的应用第九章：电机及电力拖动的实训操作9.1 电机的基本操作与维护电机的安装、调试、运行、停机等基本操作电机维护与保养的方法及注意事项9.2 电力拖动系统的实训操作电力拖动系统的接线、调试、运行等实训操作9.3 电机及电力拖动的故障排除与维修分析电机及电力拖动系统的常见故障介绍故障排除与维修的方法及技巧9.4 电机及电力拖动的实训项目案例分析电机及电力拖动实训项目案例，提高实际操作能力第十章：电机及电力拖动的评价与展望10.1 电机及电力拖动的评价指标阐述评价电机及电力拖动性能的指标及方法10.2 电机及电力拖动技术的展望分析电机及电力拖动技术的发展趋势10.3 电机及电力拖动技术的市场前景分析电机及电力拖动技术在各个领域的市场需求10.4 电机及电力拖动教育的改革与发展探讨电机及电力拖动教育在人才培养、课程设置等方面的改革与发展方向重点和难点解析一、电机的基本概念与分类：理解电机的工作原理和电机分类是学习电机及电力拖动的基础。

电机及电力拖动课程《教案》章节一：电机概述1.1 电机的基本概念1.2 电机的分类1.3 电机的作用与地位1.4 电机的发展历程章节二：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用章节三：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用章节四：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本概念4.2 电力拖动的分类4.3 电力拖动的特点与优势4.4 电力拖动的应用章节五：电机控制技术5.1 电机控制的基本概念5.2 电机控制的方法与技术5.3 电机控制电路的设计与分析5.4 电机控制技术的应用章节六：电机保护与维护6.1 电机保护的基本原理6.2 电机保护装置及其作用6.3 电机维护与保养的方法6.4 电机常见故障与处理措施章节七：电机故障诊断与修复7.1 电机故障诊断的方法7.2 电机故障的常见类型及原因7.3 电机修复工艺及设备7.4 电机故障诊断与修复实例章节八：电力电子技术8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子电路的基本结构8.3 电力电子技术的应用8.4 电力电子技术的发展趋势章节九：变频器与调速系统9.1 变频器的基本原理与结构9.2 变频器的主要性能参数9.3 变频调速系统的设计与应用9.4 变频器在不同类型电机中的应用章节十：伺服控制系统10.1 伺服控制系统的基本原理10.2 伺服电动机及其特性10.3 伺服控制系统的组成与功能10.4 伺服控制系统的应用实例章节十一：电力系统及其自动化11.1 电力系统的概述11.2 电力系统的组成部分11.3 电力系统自动化的重要性11.4 电力系统自动化的技术应用章节十二：电机在工业中的应用12.1 工业电机的需求与挑战12.2 电机在主要工业领域的应用12.3 工业电机的设计与选型12.4 工业电机运行管理与优化章节十三：可再生能源与电机13.1 可再生能源的概念与重要性13.2 电机在可再生能源领域的应用13.3 适用于可再生能源的电机技术13.4 可再生能源电机系统的优化章节十四：电机与节能技术14.1 节能的意义与政策14.2 电机节能的技术途径14.3 电机节能装置与控制系统14.4 电机节能的实施案例章节十五：电机及电力拖动的未来发展趋势15.1 电机技术的创新点15.2 电力拖动系统的智能化15.3 新能源电机的发展方向15.4 电机及电力拖动技术在未来的应用前景重点和难点解析本文主要介绍了电机及电力拖动课程的教学教案，涵盖了电机概述、直流电机、交流电机、电力拖动系统、电机控制技术、电机保护与维护、电机故障诊断与修复、电力电子技术、变频器与调速系统、伺服控制系统、电力系统及其自动化、电机在工业中的应用、可再生能源与电机、电机与节能技术以及电机及电力拖动的未来发展趋势等十五个章节。

电机及拖动教案绪论学次1：介绍本门课程的学习的目的、方法、和要求。

以及分析一些基本的电机拖动的基础知识和相关理论本章总学时：2第一章直流电机原理摘要：本章分析直流电动机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。

学次2：1.1直流电机的基本工作原理；1.2直流电机的主要结构及用途；教学主要内容：介绍直流发电机的工作原理和直流电动机的工作原理；介绍直流电机的主要结构；直流电机的铭牌数据；直流电机的用途和分类学时：2学次3：1.3直流电机的电枢绕组；1.4直流电机的磁场；教学主要内容：介绍单叠绕组；单波绕组介绍；介绍直流电机的空载磁场；直流电机负载时候的磁场和电枢反应；直流电机的励磁方式；学时：2学次4：1.5直流电机换向。

介绍直流电机的换向问题和换向极绕组；学时：2本章总学时：6第二章直流电机的运行和拖动摘要：本章主要介绍了直流电机的三个基本公式和电力拖动系统的转动方程式，介绍了几种典型的负载机械特性和他励直流电动机的机械特性。

在此基础上，分析了他励直流电动机的各种运行状态及其起动、制动、调速的方法和特性。

学次5：2.1直流电机的运行原理和特性。

教学主要内容：介绍电枢电动势和电磁转矩；直流电机稳态运行时的电压平衡方程式；直流电机的运行特性；电力拖动系统的转动方程式；负载机械特性。

学时：2学次6：2.2他励直流电机的机械特性；2.3他励直流电机的起动。

介绍机械特性的一般表达式；固有机械特性；机械特性的绘制；电力拖动系统稳定运行条件。

介绍降电压起动；电枢回路串电阻起动。

学时：2学次7：2.4他励直流电机的调速。

教学主要内容：介绍调速的性能指标；电枢回路串电阻调速；降低电源电压调速；弱磁调速。

学时：2学次8：2.5他励直流电机的电动与制动运行。

教学主要内容：介绍电动运行与制动运行；能耗制动运行；反接制动运行；回馈制动运行。

学时：2本章总学时：8第三章变压器摘要：本章分析了变压器基本工作原理和基本结构；分析单相变压器的运行情况，讨论副边电压的大小、相位随负载变动的情况，分析变压器中能量传递的规律及变压器的耗损和效率等；介绍三相变压器的联结组，研究变压器原、副边相位移的情况。

第7章思考题与习题答案1．电力拖动系统中电动机的选择主要包括哪些内容？答：电力拖动系统中电动机选择的主要内容包括电动机的系列、结构形式、电动机的额定参数以及电动机的质量性能等。

2．电动机的温升、温度以及环境之间的温度之间是什么关系？电机铭牌上温升值是指什么？答：电动机的温升与铜耗,铁耗和机械损耗有关。

电动机铭牌上的温升值其含义是电动机绝缘许可的最高温度。

电动机的温升、温度以及环境温度三者之间是刚工作时电动机的温度与周围介质的温度之差很小，热量的发散是随温度差递增的，少量被发散法到空气中，大量被空气吸收。

因而温度升高的较快，随着电动机温度逐渐升高，被电动机吸收的减少,而发散到空气中的热量增加。

3．Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是多少？若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将怎么变化？答：Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是90℃；若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将降低。

4．电动机的发热有什么规律？答：电动机工作过程中，各部分产生的损耗转变成热能，其中一部分被电动机本身吸收，使电动机温度升高，其余部分通过电动机的表面散发到周围介质中。

5．电动机的额定功率主要由什么决定？对于功率较大的电动机，应使用高的还是比较低的电压等级？答：电动机额定功率主要由电动机的允许温升、电动机的过载能力和电动机的起动能力等质量性能指标决定。

对于功率较大的电动机，应使用高电压等级。

6．电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么含义？答：电动机的三种工作制是根据负载持续时间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。

负载持续率FC%表示在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比。

7．将一台额定功率为P N的短时工作制电动机改为连续运行，其允许输出功率是否变化？为什么？答：将短时工作制电动机改为连续运行时，其允许输出功率将小于原设计的额定功率P N。

电机及电力拖动课程《教案》第一章：电机的基本概念1.1 电机的定义与分类1.2 电机的工作原理1.3 电机的性能参数1.4 电机的优缺点分析第二章：直流电机2.1 直流电机的基本结构2.2 直流电机的工作原理2.3 直流电机的特性2.4 直流电机的应用实例第三章：交流电机3.1 交流电机的基本结构3.2 交流电机的工作原理3.3 交流电机的特性3.4 交流电机的应用实例第四章：电力拖动系统4.1 电力拖动的基本原理4.2 电力拖动系统的分类4.3 电力拖动系统的性能分析4.4 电力拖动系统的应用实例第五章：电机与电力拖动的控制技术5.1 电机控制技术的基本概念5.2 电机控制技术的分类5.3 电机控制技术的应用实例5.4 电机控制技术的发展趋势第六章：电机的设计与制造6.1 电机设计的基本原则6.2 电机参数的计算与选择6.3 电机制造工艺及流程6.4 电机性能的测试与检测第七章：电机故障诊断与维修7.1 电机故障的类型及原因7.2 电机故障诊断的方法7.3 电机维修的基本工艺7.4 电机故障案例分析与维修实例第八章：电力电子技术在电机控制中的应用8.1 电力电子器件及其特性8.2 电力电子变换器及其控制8.3 电力电子技术在电机调速中的应用8.4 电力电子技术在电机节能中的应用第九章：电机及电力拖动的保护与节能9.1 电机保护的原理与方法9.2 电机保护装置及其应用9.3 电力拖动的节能技术9.4 电机节能案例分析与应用第十章：电机及电力拖动在现代工业中的应用10.1 电机及电力拖动在制造业中的应用10.2 电机及电力拖动在交通运输中的应用10.3 电机及电力拖动在电力系统中的应用10.4 电机及电力拖动在新能源领域的应用重点解析本教案涵盖了电机及电力拖动课程的十个章节，全面介绍了电机的基本概念、结构、工作原理、性能参数、优缺点、控制技术、设计制造、故障诊断与维修、保护与节能以及在现代工业中的应用等方面的知识。

第七章：三相异步电动机的起动第一节笼型异步电动机的起动一、起动要求电动机的起动指定子接通电网，转速从n=0到n=nN。

起动要求：1）起动力矩Tst尽可能的大；2）起动电流I st尽可能的小；3）起动设备尽可能的简单。

在满足Tst 足够大的条件下，尽量减少Ist。

二、直接起动直接起动的条件如果电源总容量足够大，使得NNIP S K 443+='(称其为电源允许的起动电流倍数，即：电源允许的最大电流等于：NII K 1')若电机的起动电流倍数'≤=INQI K I I K 11则电机可以直接起动是供电电源的总容量；N P N S 是电动机的额定功率电机与拖动.stI r kjx k+-.NU 直接起动瞬间，n=0,s=1;相当于堵转。

N1KN 1stI )7~4(Z U I ≈=直接起动电流大，其危害1）使电网U 降低，影响其它设备运行。

（主害）2）本身发热严重，绝缘易损坏。

直接起动操作简单，当供电变压器的容量足够大，电网U 下降不大，可以采用直接起动。

但当直接起动电流太大，就需采用降压起动，限制I st 。

电机与拖动三、降压起动21U T U 1T st降压起动,只适合对起动转矩要求不高的场合。

降压起动常用的方法有：大型车床1）定子串电抗起动；2）星--三角起动；3）自耦变压器降压起动。

电机与拖动1、定子串电抗起动jx .NU A B Cjx jx定子绕组定子串电抗，来降低定子绕组电压。

当定子绕组直接加U 1N 时：kN 1stNz 3U I =2N1stN U c T ⨯=定子串电抗后，定子绕组上电压减小为：U 1=U 1N /Kk I z 3U I stNk1st ==2stN21st kT U c T =⨯=特点：起动设备简单；投资少；起动力矩小，适用轻、空载起动。

不采用定子串电阻降压起动。

注意2、星--三角（Y--∆）起动电机运行为∆接；起动时可以Y 接，来降低绕组相U 。