7.4 直流电机的空载磁场和电枢反应（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7.4 直流电机的空载磁场和电枢反应 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 在进行直流电机的空载磁场和电枢反应的教学时，学生通常能够理解空载时主磁场的分布和特性，但对电枢反应如何影响磁场和电机性能的概念往往掌握不够深入。学生可能会遇到理解电枢磁场与主磁场相互作用的困难，尤其是磁场扭曲和去磁作用对电机实际工作的影响。 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。 掌握直流电机的空载磁场 掌握直流电机空载时的主磁场分布 掌握并学会直流电机的电枢反应的内容 学习任务 描述 掌握直流电机的空载磁场 掌握直流电机空载时的主磁场分布 掌握并学会直流电机的电枢反应的内容 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 掌握直流电机的空载磁场 掌握直流电机空载时的主磁场分布 教学难点 掌握并学会直流电机的电枢反应的内容 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） 预习直流电机的空载磁场 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） 一 、直流电机的空载磁场 电机空载时的气隙磁场称为直流电机的空载磁场。它是由主磁极绕组通以直流电流(即励 磁电流)建立的，又称主磁场。 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） 1. 直流电机空载时的主磁场分布 直流电机主磁场方向与励磁绕组电流方向之间符合右手螺旋定则。变化线圈的绕向或改变 电流方向，可在定子内腔产生所需的N、S相间排列磁场。图7-23所示为四极直流电机空载时 主磁场的分布情况。 当磁极上的励磁绕组按图示方向通以直流电以后，主磁极分别呈现N、S、N、S极性，磁通由 N 极进入气隙和电枢齿，分左右两路经电枢磁轭，再经S 极下的电枢齿和气隙进入相邻的S 极， 再由定子磁轭回到原来出发的N 极而自成闭合回路。因此，磁极气隙、电枢齿、电枢磁轭和定子 磁轭共同组成磁场的通路-磁路。通过该磁路的磁通称为主磁通，以φ。表示。Φ。既交链着励 磁绕组，也交链着电枢绕组。在N、S极之间还存在着一少部分磁通，它们不进入电枢铁心，不与 电枢绕组相交链，而另成闭合回路，如图7-23中的φ。所示的这部分磁通称为漏磁通。漏磁通 一般占总磁通的15%～20%。 2.直流电机的磁化曲线 主磁通Φ。的大小取决于励磁磁通势(NI) 的大小和磁路各段磁阻的大小。对某一台特定的 电机，其磁路材料的几何尺寸都已经确定，即磁阻已定。因此，主磁通φ。仅与磁通势有关，其关 系可由这台电机的磁化曲线体现，如图7-24所示。 3.气隙磁感应强度的分布 主要讲解直流电机空载时的主磁场分布。 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 、直流电机的电枢反应 当电机有负载时，电枢绕组中有电流通过，也要产生一个磁场，称为电枢磁场。发电机的电 枢磁场与电动机的电枢磁场是不同的，但它们的轴线均与主磁场的轴线垂直相交，所以又称交轴 磁场，如图7-26所示。 1.直流发电机的电枢反应 教师根据直流电机的电枢反应讲解。 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。 综合上述分析，直流电机的电枢反应造成的影响如下： (1)电机的主磁场发生畸变，磁极轴线发生了偏转。 (2)电机的主磁场被削弱。 这两种影响较严重的是由于磁场畸变，将使电刷与换向器之间产生火花，对电机工作影响很 大，必须采取措施加以改善。当直流电机大于1 kW 时，可以装设换向磁极，以抵消电枢磁场对主 磁场的影响。对小型电机，可采用移动电刷位置的方法来改善换向，将电刷从几何中性面转移到 物理中性面。 教师讲解直流电机的电枢反应造成的影响，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：总结直流电机的空载磁场。 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） 教学中应使用更多的图形和实例来直观展示电枢反应的效果，并结合实际电机模型进行分析。同时，通过问题导向的教学方法，引导学生探究电枢反应对电机性能的具体影响，以及如何通过设计优化来减少不利影响，从而增强学生的理论应用能力。 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.简述直流电机的电枢反应造成的影响。 2.简述发电机的合成磁场。 3.简述电动机的合成磁场。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 学生对电枢反应导致气隙磁场变化的理解不够清晰，往往难以将理论与电机的具体表现联系起来。例如，他们可能不清楚电枢反应如何影响电机的转速、转矩和换向性能。此外，学生在分析直流电机的电枢反应时，往往忽视了电机负载变化对磁场分布和电机性能的实际影响。 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 $$