6.4 同步电机的励磁系统（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6.4 同步电机的励磁系统 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 同步电机的励磁系统是其核心组成部分，对于学生来说，理解励磁系统的原理和功能是掌握同步电机运行机制的关键。在学情分析中，我们发现学生通常能够理解励磁系统的基本构成，包括励磁机、整流器和调节器。然而，对于励磁系统如何精确控制电机的端电压和无功功率，以及在不同运行条件下如何调节励磁电流以维持系统稳定性，学生往往缺乏深入的认识。 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。 掌握同轴直流发电机励磁系统 掌握晶闸管整流励磁系统 掌握并学会晶闸管他励恒压励磁系统的内容 学习任务 描述 掌握同轴直流发电机励磁系统 掌握晶闸管整流励磁系统 掌握并学会晶闸管他励恒压励磁系统的内容 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 掌握同轴直流发电机励磁系统 掌握晶闸管整流励磁系统 教学难点 掌握并学会晶闸管他励恒压励磁系统的内容 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） 预习同轴直流发电机励磁系统 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） 同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电，以便建立磁场，这个电流称为励磁电流， 而供给励磁电流的整个系统称为励磁系统。励磁系统是同步电机的一个重要组成部分，它对电机运行有很大影响，如运行的可靠性、经济性以及同步电机的某些主要特性等都直接与励磁 系统有关。 目前采用的励磁系统可分为两大类：一类是直流发电机励磁系统；另一类是交流整流励磁系 统。但不论何种励磁系统，都应满足下列要求： (1)励磁系统要有足够的功率，电流与电压均应留有一定的裕度。 (2)当负载变化时，要有足够的励磁调节范围及调节的稳定性。 (3)励磁系统要简单可靠、调节方便和便于检修。 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 、同轴直流发电机励磁系统 直流发电机励磁法是将一台较小的直流并励发电机与主机同装在一个轴上，直流发电机发 出的直流电，直接供给交流发电机的励磁绕组，如图6-16(a) 所示。直流电首先经过直流发电机 的电刷流出，然后又经过一对电刷流入交流发电机的励磁绕组。当需要改变并励直流发电机的 励磁电流时，直流发电机的端电压改变，主机的励磁电流就发生改变，于是主机的输出电压或输 出功率发生了变化。 主要讲解同轴直流发电机励磁系统。 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 、晶闸管整流励磁系统 晶闸管整流励磁系统也称静止交流整流励磁系统。可分为自励式和他励式两种。 1.晶闸管自励恒压励磁系统 直流励磁电流由二极管整流桥供给，与同步发电机同轴的交流主励磁机(复励变流器)是整 流装置的交流电源。自励式静止晶闸管励磁系统原理图如图6-17所示。 2.晶闸管他励恒压励磁系统 他励式静止硅整流励磁系统原理图如图6-18所示，它由交流励磁机、交流副励磁机、硅整流 装置和自动电压调整器等部分构成。其作用原理如下：同步发电机的励磁电流，是由与它同轴的 交流励磁机经静止的硅整流器整流后供给，而交流励磁机的励磁电流则由副励磁机(国内多采用 1000 Hz的中频发电机)通过晶闸管整流器整流后供给。 教师根据晶闸管整流励磁系统讲解。 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 、同轴交流发电机励磁系统 上述静止的晶闸管整流励磁系统，虽然未采用直流励磁机，解决了换向器上可能出现的火 花问题，但是主发电机还存在着滑环和电刷，不适合防腐、防爆或励磁电流过大的场合。如果 我们将交流励磁机制做成旋转电枢式的三相同步发电机，使交流励磁机的电枢与主发电机同 轴旋转，硅整流装置也安装在主发电机的转轴上，省去了电刷与滑环，无刷励磁系统原理图如 图6-19所示。 四 、三次谐波励磁系统 所谓谐波励磁，实际上是利用发电机气隙磁场中的三次及其整数倍次谐波进行自励磁，通常 简称谐波励磁。 教师讲解同轴交流发电机励磁系统，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：总结同轴直流发电机励磁系统。 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） 教学过程中，通过案例分析、模拟实验和互动讨论，可以帮助学生更好地理解励磁系统的设计原理和实际应用，从而提高他们对同步电机励磁系统的整体认识和分析能力。 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.简述凸极电机主磁极磁场的波形。 2.简述三次谐波的单相桥式全波整流电路。 3.简述无刷励磁系统原理。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 学生在理论知识与实际应用之间的联系上存在一定的困难，特别是在理解励磁系统在电力系统动态过程中的作用，例如在系统故障或负载变化时，励磁系统如何响应以维持电压稳定。此外，学生对于不同类型的励磁方式（如自并励、无刷励磁等）及其优缺点的比较分析能力有待提高。 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 $$