1.6 电动机负载的机械特性与电力拖动的稳定运行条件（教案）-《电机与拖动基础》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电机与拖动基础》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务1.6 电动机负载的机械特性与电力拖动的稳定运行条件 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 本书是一本结合增强现实 AR 技术和虚拟仿真 VR技术来讲述电机与拖动理论知识的教材。安卓手机扫描本书中的电机图片将真实展现电机的三维模型，软件自动识别电机种类，读者可对电机的三维模型进行旋转、缩放、拆分和组合等互动操作，同时本书利用 MATLAB 仿真工具来解决电力拖动系统中的复杂问题，给出了电机调速 MATLAB 仿真模型，读者可进行各种电机调速互动操作。 背景分析 《电机与拖动基础》本书用简明易懂的语言和深入浅出的方式来阐述基础理论知识，粗细结合、详略得当。全书共分7章，包括电磁学和电力拖动的基本知识、直流电机、直流电动机的电力拖动、变压器、异步电动机、异步电动机的电力拖动和同步电动机。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 熟悉和掌握电动机负载的机械特性与电力拖动的稳定运行条件。 对学会对恒转矩负载特性、通风机负载特性以及恒功率负载特性等内容进行掌握。 学习任务 描述 熟悉和掌握电动机负载的机械特性与电力拖动的稳定运行条件； 对学会对恒转矩负载特性、通风机负载特性以及恒功率负载特性等内容进行掌握。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 熟悉和掌握电动机负载的机械特性与电力拖动的稳定运行条件； 教学难点 对学会对恒转矩负载特性、通风机负载特性以及恒功率负载特性等内容进行掌握。 教学难点突破方法 重新梳理了“电机与拖动”课程的教学 内容，强化了电磁学和电力拖动的基础知识，调整了直流电机、变压器、交流电机和同步电机的讲述顺 序和相关内容，利用简明易懂的语言，深入浅出的方式，阐述基础理论知识，做到粗细结合、详略得当， 有助于学生的学习和理解。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电机与变压器》，主编：黄平、张海珍，2015年3月第1版；航空工业出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 拖动是指应用各种原动机使生产机械产生运动以完成一定的生产任务。电 力拖动(或电气传动)是以电动机为原动机，按照生产任务要求来拖动生产机 械，实现电能与机械能之间的能量转换。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知] （2分钟） 对于电力拖动系统，电动机负载(生产机械)的转矩是一个必然存在的不可 控的扰动输入，电动机负载的机械特性直接影响电力拖动系统控制方案的选择和系统的动态性能。电动机负载的机械特性是指电动机负载的转矩T. 与转速n之间的关系，即 n=f(T), 简称负载特性。为了对电力拖动系统做全面的了解，便于系统分析，下文归纳并介绍生产机械三种典型的负载特性。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 负载转矩的大小恒定，与转速无关，称为恒转矩负载，即T₁= 常数 根据负载转矩方向与转向的关系，恒转矩负载又分为位能性和反抗性两种。 主要讲解负载转矩的大小恒定。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 1. 位能性恒转矩负载 位能性恒转矩负载由重力产生，负载转矩具有固定的大小和方向，不随转向 的变化而变化，如图1-31(a) 所示，特性在I 、IV象限。当n>0 时 ，T>0,T, 为制 动转矩；当n<0 时 ，T>0,T, 为拖动转矩。属于此类负载的生产机械有电梯、矿 井卷扬机和起重机的提升机构等。 2. 反抗性恒转矩负载 反抗性恒转矩负载由摩擦阻力产生，负载转矩的大小不变，方向始终与转动 方向相反，是阻碍系统运动的制动转矩，如图1-31(b) 所示，特性在I、Ⅲ 象限。属 于此类负载的生产机械有带式运输机、起重机的行走机构和机床的平移机构等。 教师根据位能性恒转矩负载讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 1.4.2 恒功率负载特性 1.4.3 通风机负载特性 通风机负载特性如图1-33所示，属于此 类负载的生产机械有通风机、鼓风机、水泵、油 泵等流体机械，此类机械一般情况下只能单方 向旋转。 以上介绍的三类都是典型的负载特性，是 从实际生产机械中概括抽象而来的。实际生产机械可能是上述一种类型，也可能是几种类型的综合，而大部分是以某种典型 特性为主并兼具其他典型特性，应视情况具体分析。 1.5 电力拖动的稳定运行条件 当电动机和生产机械组成电力拖动系统时，需要分析和讨论电动机与生产 机械能否匹配以实现系统的稳定运行。 1.5.1 稳定运行的概念 1.5.2 稳定运行的条件 教师讲解恒功率负载特性，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结电动机负载的机械特性。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价。 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：认认真真、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 通过本节课所学内容，对学会对恒转矩负载特性、通风机负载特性以及恒功率负载特性等内容进行掌握，学会对各类不同的电机进行电机调速，以基础知识、基本概念、基本定律为主要编写原则，以“必需、够用”为准则来选择和安排知识点，并合理地更新了教学内容。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1. 简述电动机负载的机械特性？ 2. 简述恒转矩负载特性？ 3. 简述恒功率负载特性？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 学习内容理论性强、概念多，综合了数学、电学、磁学、力学等多学科知识，比较抽象，难于理解。在实际教学中，电机结 构复杂，电机绕组缠绕方式繁琐，传统教材中的图片和文字难以准确描述。同时，电力拖动运行由稳态和瞬态组成，传统教材侧重稳态分析，缺乏瞬态的讲解和形象展示。 七、教学反思 教学反思 为了进一步方便学生结合本书内容进行自主学习，作者在计算机端虚拟仿真 VR 教学软件的基础 上，利用增强现实 AR 技术，开发了一套安卓手机 APP 三维互动 AR 软件。该软件与本书紧密结合， 当学生用安卓手机扫描本书上的电机图片时，软件自动识别电机种类，真实的电机三维模型将跃于纸上，学生可以进行旋转、缩放、拆分、组合等一系列操作。同时，该软件配备电力拖动功能，学生可进行各种电机调速互动操作。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$