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电机与电气控制技术教案

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第 1、2 课时 课题: 电磁学基础知识

教学目的和要求: 补充了解磁场的基本物理量以及铁磁材料的性质和磁路欧姆定律，掌握交流铁心线圈电路中的电磁关系并了解其功率损耗情况。

重点与难点: 掌握铁磁材料的性质、交流铁心线圈电路中的电磁关系及其功率损耗。

教学方法: 绘图说明，简单推正，结论分析，应用介绍，案例教学。

预复习任务: 复习前期学的《电工技术基础》相关知识。

一、磁路的基本物理量 磁场可由电流产生，用磁感线来描述。磁场的强弱可用磁感线的疏密程度来表示。磁感线可以看成是无头无尾的闭合曲线。 1)磁感线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋法则。 2)磁感线总是闭合的，既无起点，也无终点。 3)磁场中的磁感线不会相交，因为磁场中每一点的磁感应强度的方向都是确定的、唯一的。

1.磁通Ф 磁场中穿过某一截面积A的总磁线数称为通过该面积的磁通量，简称磁通Ф，单位WB。 磁场中穿过某一截面积A的总磁线数称为通过该面积的磁通量，简称磁通Ф，单位WB。 当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。 磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁路和无分支磁路两种类型。 2．磁感应强度B 描述磁介质中实际的磁场强弱和方向的物理量，是矢量，用B表示。均匀磁场中，若通过与磁感线垂直的某面积A的磁通为Ф，则 B = Ф/ A 所以磁感应强度也称磁通密度，单位T

3．磁场强度H 是进行磁场计算时引进的一个物理量，电流产生磁场外，介质被磁化后还会产生附加磁场。单位安每米。 H代表电流本身产生的磁场的强弱，反映了电流的励磁能力，大小只与该电流的大小成正比，与介质的性质无关； B代表电流所产生的以及介质被磁化所产生的总磁场的强弱，其大小不仅与电流的大小有关，还与介质的性质有关。 4．磁导率μ 磁感应强度B与磁场强度H之比，是衡量物质导磁能力的物理量。 μ = B / H μ为导磁物质的磁导率。真空的磁导率为 。铁磁材料的 ，例如铸钢的μ约为 的1000 倍，各种硅钢片的μ约为 的6000～7000 倍。 5．磁场储能 磁场能够储存能量，这些能量是在磁场建立过程中由其他能源的能量转换而来的。电机就是借助磁场储能来实现机电能量转换的。

二、磁性材料的性质 1．高导磁性 磁性物质的内部存在着很多很小的区域，称为“磁畴”，磁化前，无外磁场的作用，杂乱无章地排列，磁场互相抵消，对外界不显示磁性。 若将铁磁材料放入磁场，在外磁场的作用下，磁畴的轴线趋于一致，形成一个附加磁场，叠加在外磁场上，从而使合成磁场大为增强。 变压器和电机中的磁场是由通过线圈的电流来产生，这些线圈都是绕在磁性物质（称为铁心）上的。采用铁心后，在同样的电流下，铁心中的磁感应强度B和磁通Ф将大为增加，且比铁心外的B和Ф大很多，一方面可用较小的电流产生较强的磁场，另一方面可使绝大部分磁通集中在由磁性材料限定的空间内。

mA/0000 2．磁饱和性 如上图中：oa段，外磁场H较弱，H的增加主要是与外磁场同方向的磁畴边界增大的过程，B的增加缓慢；ab段，外磁场H较强，主要是磁畴沿外磁场的方向转动的过程，B迅速增大；bc段，可随外磁场方向转动的磁畴越来越少，H的增加变慢，出现了磁饱和现象；cd段，类似于真空中的情况。 3．磁滞性 磁性材料都具有保留其磁性的倾向，B的变化总是滞后于H的变化，称磁滞现象。当H降为零时，保留的磁感应强度Br称为剩磁强度，永久磁铁的磁性就是由Br产生的。

三、磁路的欧姆定律 正如电动势作用在一定电阻的电路上产生的电流遵循欧姆定律一样，一定的磁动势作用在一定磁阻的磁路上可以产生磁通。磁通的大小同样遵循磁路的欧姆定律。

当磁路中有空气隙存在，磁路的磁阻Rm将显著增加。 四、铁心损耗 1．磁滞损耗Ph 磁性材料被交变磁化时，磁畴之间相互摩擦，要消耗能量，对应的功率损耗 Ph = KhfBmαV 式中α与材料的性质有关，电工钢的α为1.6——2.3，V为铁心体积 2．涡流损耗Pe 磁性材料不仅是导磁材料，又是导电材料。在交变磁场作用下，铁心是也会产生感应电动势，从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流表，称涡流。涡流在铁心电阻上的功率损耗称涡流损耗。

HBBrHc01

2

3

mFR Pe = Ked2f2Bm2V 式中d为钢片厚度

第 3、4 课时 课题: 变压器的工作原理和结构

教学目的和要求: 变压器的一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。要求根据电磁感应原理掌握变压器的工作原理、电力变压器的基本结构、电力变压器额定值的计算、了解电力变压器的型号及主要系列。

重点与难点: 重点是变压器的工作原理、电力变压器的额定值的计算。 难点是变压器的工作原理、电力变压器的结构。 教学方法: 以变压器的广泛应用为切入点，以图片和实物为依托，说明其工作原理。绘图说明，简单推正，结论分析，应用介绍。

预复习任务: 完成课后作业

 变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。  作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。 一、变压器的基本工作原理 变压器是在一个闭合的铁心磁路中，套上两个相互独立的、绝缘的绕组，这两个绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系，如图1-1所示。 一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源；其匝数为N1； 二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载；其匝数为N2。 当在一次绕组中加上交流电压u1时在一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别为

dtdNe11

dtdNe22 212121NNEEee （1-1）

二、变压器的应用与分类 1.变压器的应用：变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗。 2.变压器的种类按用途不同主要分为： l）电力变压器：供输配电系统中升压或降压用。 2）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器和整流变压器等。 3）仅用互感器：如电压互感器与电流互感器。 4）试验变压器：高压试验用。 5）控制用变压器：控制线路中使用。 6）调压器：用来调节电压。 三、电力变压器的基本结构 电力变压器主要由铁心、绕组、绝缘套管、油箱及附件等部分组成。以油浸式电力变压器为例其基本结构如图1－2所示。 1.铁心 铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架。铁心由心柱和磁轭两部分组成，铁心用厚度为0.35mm，表面涂有绝缘漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。 2.绕组 绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压统组。 3.绝缘套管 绝缘套管是变压器绕组的引出装置，将其装在变压器的油箱上，实现带电的变压器绕组引出线与接地的油箱之间的绝缘。 4.油箱及其附件 油箱安装变压器的铁心与绕组。变压器油起绝缘和冷却作用。 电力变压器附件还有安全气道、测温装置、分接开关、吸湿器与油表等。

四、电力变压器的额定值与主要系列 1.额定值 (1)额定容量SN :指的是变压器的视在功率，单位为V·A或kV·A。 a.单相变压器的额定容量为:SN=UN1IN1=UN2IN2 （1－2） b.三相变压器的容量为:SN=3UN1IN=3 UN2IN2 （1－3） (2)额定电压U1N和U2N

UN1为一次侧绕组额定电压，它是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件而规定的一次绕组正常工作电压

值。 UN2为二次绕组额定电压，它是当一次绕组加上额定电压，二次绕组的空载电压值。 对于三相变压器，额定电压值指的是线电压，单位为V或kV。 (3)额定电流IN1和IN2 :额定电流是根据允许发热条件所规定的绕组长期允许通过的最大电流值，单位是A或KA。 IN1是一次绕组的额定电流； IN2是二次绕组的额定电流。对于三相变压器，额定电流是指线电流。 (4)额定频率f 我国规定的标准工业用电频率为50HZ。 2．电力变压器的型号及主要系列 第 5、6 课时 课题: 单相变压器的空载运行

教学目的和要求: 掌握单相变压器的空载运行特性。

重点与难点: 重点是空载运行时电动势平衡方程式,空载电流的作用。 难点是变压器空载运行时的相量图。

教学方法: 绘图说明，简单推正，结论分析。

预复习任务: 复习电工基础相关知识,题解正弦量的正方向的规定。 变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次统组开路时的工作情况，如图1-4所示。

一、空载运行时各物理量正方向的规定 正弦量的正方向通常规定如下： 1）电源电压。U正方向与其电流。I正方向采用关联方向，即两者正方向一致。 2）绕组电流。I产生的磁通势所建立的磁通。φ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。 3）由交变磁通φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。 由上述规定，在图l-4中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向如图中所示。 二、感应电动势与漏磁电动势 1.感应电动势 若主磁通，φ=Φmsinωt，则一、二次绕组感应电动势瞬时值为：

其有效值为：E1=4.44fN1Φm (1-5) E2=4.44fN2m (1-6) 相量表示为：mfNjE••1144.4 （1-7）

mfNjE••2244.4 （1-8）

2.漏磁电动势 变压器一次绕组漏磁感应电动势。σ1E为：。σ1E=-j10。IωL1 =-j10。IX1

三、变压器空载运行时的电动势平衡方程式和电压比 一次绕组电动势平衡方程式：

1101101110111XIjRIERIEEU••••••• (1- 9)

•••mfNjEU11144.4 (1-10)

二次绕组的端电压等于其感应电动势： ••220EU （1-11）

变压器一次绕组的匝数Nl与二次绕组匝数N2之比称为变压器的电压比k，即

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电气自动化专业电气控制技术优秀教案范本

电气自动化专业电气控制技术优秀教案范本

电气自动化专业电气控制技术优秀教案范本一、课程信息1.1 课程名称：电气控制技术1.2 课程性质：专业必修课1.3 学时安排：48学时二、教学目标本教学案旨在培养学生的电气控制技术，让他们掌握基本的电气控制原理以及能够独立设计并调试电气控制系统。

具体教学目标如下：2.1 理论目标：a) 理解电气控制系统的基本原理和组成部分；b) 能够分析电气控制系统的各种信号传递方式；c) 掌握PLC编程和HMI编程的基本知识。

2.2 技能目标：a) 能够使用常见的电气控制元件和仪器设备，并进行正确的接线；b) 能够进行简单的PLC编程，并调试电气控制系统；c) 能够利用HMI界面设计控制界面，并实现人机交互功能。

三、教学内容与方法3.1 教学内容a) 电气控制系统概述；b) 电气控制元件与设备；c) 传感器及其信号处理；d) 电动机控制；e) PLC编程与调试；f) HMI界面设计与编程。

3.2 教学方法为了达到教学目标，将采用以下教学方法：a) 理论授课：通过教师讲解、案例分析等方式，向学生传授电气控制的基本理论知识；b) 实验操作：在实验室中进行电气控制设备的使用和调试，让学生亲自操作并培养实际操作能力；c) 课堂讨论：通过课堂讨论，促进学生对电气控制问题的思考和分析能力；d) 作业与实践：布置电气控制相关的作业和实践项目，以培养学生的综合运用能力。

四、考核评价4.1 考核方式a) 平时成绩：包括课堂表现、课堂作业以及实验操作等；b) 期中考试：对学生的理论知识进行考核；c) 期末考试：对学生的实际操作能力进行考核。

4.2 评价标准a) 平时成绩占总评成绩的30%；b) 期中考试占总评成绩的30%；c) 期末考试占总评成绩的40%。

五、教学资源5.1 参考教材a) 《电气控制技术导论》；b) 《PLC编程与应用》；c) 《HMI界面设计与实践》。

5.2 实验设备a) 电气控制实验箱；b) PLC编程实验器；c) HMI界面设计软件。

电气控制技术教案

电气控制技术教案

电气控制技术教案1教学目标：通过本课程的学习，学生能够掌握电气控制的基本原理，准确识别常见电气元件，并具备简单电气控制系统的设计能力。

教学重点与难点：重点：电气控制的基本原理、常见电气元件的识别。

难点：简单电气控制系统的设计。

教学方法：理论讲授与实物展示相结合、案例分析、小组讨论。

教学过程：一、课程导入（约10 分钟）师：同学们，在我们的日常生活中，电气设备无处不在。

从我们每天使用的电灯、电视，到工厂里的大型机器设备，都离不开电气控制技术。

那么，大家有没有想过，这些电气设备是如何工作的呢？今天，我们就一起来学习电气控制技术，揭开电气设备神秘的面纱。

二、背景介绍（约15 分钟）师：电气控制技术是一门综合性的技术，它涉及到电学、电子学、自动控制等多个领域。

随着科技的不断发展，电气控制技术也在不断地进步和创新。

如今，电气控制技术已经广泛应用于工业、农业、交通、医疗等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。

三、作者介绍（（此部分可省略，因为电气控制技术一般没有特定的作者）四、课文朗读（此部分可省略，因为没有课文可朗读）五、问题思考（约10 分钟）师：在学习电气控制技术之前，大家可以先思考一下以下几个问题：1. 你在生活中见过哪些电气设备？它们是如何工作的？2. 电气控制技术在现代社会中有哪些重要作用？3. 你对电气控制技术有哪些了解？六、电气元件实物展示活动（约30 分钟）师：接下来，我们进行电气元件实物展示活动。

我会拿出一些常见的电气元件，如开关、接触器、继电器、熔断器等，让同学们直观地认识这些元件。

1. 首先，我会展示一个开关，让同学们观察开关的外观和结构。

师：同学们，这是一个开关。

大家看，开关有两个状态，一个是开，一个是关。

当我们按下开关时，电路就会接通；当我们松开开关时，电路就会断开。

开关在电气控制中起到了非常重要的作用，它可以控制电路的通断。

2. 接着，我会展示一个接触器，让同学们观察接触器的外观和结构。

电机拖动与控制-教案

电机拖动与控制-教案

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。

04电机与电气控制技术教案

04电机与电气控制技术教案

电枢串电阻调速的特点是：
1）串入电阻后转速只能降低，由于机械特性变软，静差率变大，特别是低速运行时，负载稍有变动，电动机转速波动大，因
降压调速的特点是：
1）无论是高速还是低速，机械特性硬度不变，调速性能稳定，故调整范围广。

2）电源电压能平滑调节，故调速平滑
弱磁调速的特点是：
（1）弱磁调速机械特性较软，受电动
机换向条件和机械强度的限制，转速调高幅
度不大，因此调速范围2~1 D 。

（2）调速平滑，可以无级调速。

（3）在功率较小的励磁回路中调节，能量损耗小。

（4）控制方便，控制设备投资少。

任务三 他励直流电动机的反转10活动设计1: 引导学生讨论，直流电机是如何实现反转的，原理是什么？
2．反接制动
反接制动有电枢反接制动和倒拉反接制动两种方式。

（1）电枢反接制动
电枢反接制动：是将电枢反接在电源上，同时电枢回路要串接制动电阻。

（2）倒拉反接制动
这种制动方法一般发生在提升重物转为下放重物的情况下。

3．回馈制动
对位能负载，由于位能负载转矩的影响使电力机车下坡或起重装置下放重物时，电动机加速至转速高于理想空载转速时，电枢。