6.3 三相同步电机的工作原理（教案）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电机与变压器》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务6.2 三相同步电机的结构和铭牌数据 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 三相同步电机的结构和铭牌数据课程中，学生们对同步电机的基本原理和结构有了初步的认识。他们了解了同步电机的转速如何依赖于电源频率和电机的极对数，并且对定子和转子的作用有了清晰的理解。然而，对于铭牌数据的理解，学生们显得有些混淆，特别是对于额定功率、额定电压、绝缘等级和防护等级等参数的具体含义。 背景分析 变压器的分类主要基于其用途、冷却方式、相数、频率和结构等。例如，按用途可以分为电力变压器和仪用变压器；按冷却方式可以分为油浸式和干式；按相数可以分为单相和三相变压器；按结构可以分为芯式和壳式等。在课程中，了解变压器的结构和分类对于学习其工作原理、设计、应用和维护至关重要。这有助于学生在实际工作中选择合适的变压器类型，以满足特定的技术要求和操作条件。 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。 掌握隐极式同步发电机的结构 掌握凸极式同步发电机的结构 掌握并学会三相同步电机的铭牌数据的内容 学习任务 描述 掌握隐极式同步发电机的结构 掌握凸极式同步发电机的结构 掌握并学会三相同步电机的铭牌数据的内容 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 掌握隐极式同步发电机的结构 掌握凸极式同步发电机的结构 教学难点 掌握并学会三相同步电机的铭牌数据的内容 教学难点突破方法 重新梳理电机在国民经济中的作用，强化对知识难点的深度把握，调整本节课的相关内容，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：王生，2015年3月第5版；高等教育出版社出版。 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） 预习隐极式同步发电机的结构 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） 同步电机的结构有两种基本形式：一种是旋转电枢式，即三相绕组装在转子上，磁极装在定 子上，在小容量同步电动机中得到某些应用；另一种是旋转磁极式，它与前者相反，把磁极装在转 子上，三相绕组装在定子上，广泛应用于大、中型容量的同步电机中，并成为同步电机的通常结构 形式。这种结构形式有下列特点： (1)励磁电流比电枢电流小得多，励磁电压比电枢电压低得多，向转子输入励磁电流时，电 刷与滑环负荷较小，工作较为可靠。 (2)同步电机容量较大，尤其是同步发电机，容量更大。电枢装在定子上，便于嵌线，加强绝 缘，通风散热。强大的电流向负载输出时不经过电刷和滑环，可减少故障，保证供电的可靠性。 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） [学习新知] （14分钟） 一 、隐极式同步发电机的结构 对于发电机来说，目前应用最广泛的是汽轮式发电机和水轮式发电机。汽轮机的转速都很 高，理论和实践证明，汽轮机的转速不高则效率很低。这样，用汽轮机拖动的发电机的转速也要很高，否则，采用高转速汽轮机拖动低速发电机，中间还要采用减速机构，这就降低了传动效率。 因此，汽轮发电机组，不需要中间减速机构，而采用高速同步电机。 1 . 转子 如果汽轮机转速达3000 r/min,那么转子有一对磁极就够了。因此转子可以做得细一些，减 少了转子圆周上的线速度，以免转子部件由于高速旋转的离心作用而损坏，造成事故。为此，转 子做成隐极式，它的直径较小，要达到一定的功率，长度加长即可，形成了一个细长的圆柱体，如 图6 - 3所示。 2.定子 它是由定子铁心、定子绕组、机座、端盖和挡风装置等部件组成。定子铁心一般由0.38 mm 厚的硅钢片叠压而成，每叠厚30~60 mm,各叠之间留10 mm 宽的通风槽，以增加定子铁心的散 热面积。在定子铁心两端用非磁性材料的压板压紧，整个铁心固定在机座上。在定子铁心槽中 安放定子绕组，为了便于嵌放绕组和保证绕组的绝缘的质量，一般均做成开口槽，汽轮发电机的 绕组一般为双层叠绕组。 主要讲解隐极式同步发电机的结构。 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。 二 、凸极式同步发电机的结构 由于水轮机的转速远没有汽轮机的转速高，要使水轮发电机发出50 Hz的交流电，必须增加 同步发电机的磁极对数。由于转子磁极对数的增加，导致转子变粗，因此，将同步发电机做成凸 极式更适合水轮机或其他低速动力机的要求。 同步发电机与水轮机、励磁机一起组成水轮发电机组。一般大型低速水轮发电机为立式 安装，中速以上的中、小型水轮发电机为卧式安装。立式水轮发电机可分为悬式和伞式两种。 图6-8所示为悬式水轮发电机结构图。 悬式是指推力轴承装在转子上面的机架上，整个转子处于悬吊状态中转动，如图6-9(a) 所 示。伞式是把推力轴承装在转子下面的机架上，整个转子处于被托着的状态中转动。通常转速 较高的电机(转速150 r/min 以上)采用伞式结构，如图6-9(b) 所示。 教师根据凸极式同步发电机的结构讲解。 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。 三、三相同步电机的铭牌数据 同步电机同其他电机一样，制造厂将电机正常运行的条件、各种规定的数据都刻印在铭牌 上，这些数据是使用电机时应遵守的技术规定。 同步发电机的主要数据： (1)额定电压UN 指发电机在正常运行时，定子绕组的线电压，单位是V(伏)或kV (千伏)。 (2)额定电流I、 指发电机在额定运行时，定子绕组的线电流，单位是A(安)或kA (千安)。 (3)额定容量P 、 指发电机在额定运行时输出的电功率 (4)额定转速 n 、 指转子正常运行时的转速，单位是r/min 。 (5)额定效率η、指发电机在额定状态下运行的效率。 (6)额定频率f 指我国规定的交流电标准频率f 为50 Hz。 此外还有极数、功率因数、温升、绝缘等级、励磁容量和励磁电压等，也是需要考虑的数据。 教师讲解三相同步电机的铭牌数据，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：总结隐极式同步发电机的结构。 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） 课程将通过更多的实例和案例分析来帮助学生更好地理解铭牌数据的重要性。同时，计划增加实验室实践活动，让学生有机会亲手操作和测试不同的同步电机，以便他们能够直观地观察和学习电机的实际运行情况。通过这些改进，预期能够提升学生对三相同步电机结构和铭牌数据的掌握程度，并增强他们的实际操作能力。 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.简述三相同步电机的铭牌数据。 2.简述悬式水轮发电机结构。 3.简述凸极式同步发电机的结构。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 学生们在将理论知识与实际应用联系起来方面存在一定的困难，例如在解读铭牌数据时，他们不太能够迅速地识别哪些参数对于电机的选择和使用是关键的。此外，对于同步电机的启动和运行特性，学生们的理解还不够深入，这在一定程度上限制了他们对电机性能的全面把握。 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 $$