7.5 直流发电机及其运行特性（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7.5 直流发电机及其运行特性 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 在教授直流发电机及其运行特性的课程中，学生通常能够理解直流发电机的基本原理，包括空载特性、外特性和调节特性。然而，对于电枢反应如何影响发电机性能的理解还不够深入，尤其是对电枢反应在不同负载下的变化及其对输出电压和转矩的影响。 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。 掌握电枢感应电动势 掌握电磁转矩 掌握并学会直流发电机的运行特性的内容 学习任务 描述 掌握电枢感应电动势 掌握电磁转矩 掌握并学会直流发电机的运行特性的内容 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 掌握电枢感应电动势 掌握电磁转矩 教学难点 掌握并学会直流发电机的运行特性的内容 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） 预习电枢绕组的感应电动势 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 、电枢感应电动势、电磁转矩、电磁功率、效率及转矩平衡方程式 1. 电枢绕组的感应电动势 当外界动力机械带动电枢旋转时，电枢绕组切割气隙磁场产生感应电动势，即正负电刷间的 电动势。 2. 电磁转矩 直流电机作为发电机运行时，电机由原动机拖动(输入转 矩为T₁) 并以恒转速旋转。发电机接有负载时，电枢内有电流 通过，它与电枢的电动势方向是一致的。它在磁场中要产生一 个转矩，转矩方向与输入转矩方向相反，如图7-29所示。对 输入的机械转矩来说，它是制动转矩，又因为它是由电磁力产 生的，所以称为电磁转矩。 3 . 电磁功率 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） 4.发电机的效率及转矩平衡方程式 发电机除了电枢绕组铜损外，还存在电枢铁心中由磁滞和涡流产生的铁损PF。,以及机械摩 擦产生的机械损耗Pn, 不管发电机有无负载，铁损和机械损耗都存在，所以又称空载损耗，统称 Po。如图7-34(a)所示的并励发电机的功率平衡图可以形象地说明各功率之间的关系。 主要讲解发电机的效率及转矩平衡方程式。 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 、直流发电机的运行特性 直流发电机的运行特性一般是指发电机运行时，端电压 U、负载电流I、励磁电流Ig, 这三个 基本量之间的关系。下面主要叙述发电机的空载特性和外特性。 1.并励发电机的空载特性 并励发电机原理图如图7-30所示，电路特点是：电枢绕组与励磁绕组并联，励磁电流由发电机本身的电枢绕组供给。 教师根据直流发电机的运行特性讲解。 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。 2.并励发电机的外特性 并励发电机的外特性是指发电机接上负载后，保持励磁电流Ig不变时，端电压U 随负载电流 I 的变化关系，可表示为U=f(I)。 并励发电机外特性测试电路如图7-32所示。求取外特性时，测试时应保持n=nx, 同时调节 励磁电流和负载电流，使电机达到额定状态，即U=UN,I=I 。 然后保持励磁电阻Rp 不变，求取 不同负载时的端电压，可得如图7-33 所示并励发电机外特性曲线。 教师讲解并励发电机的外特性，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：总结电枢绕组的感应电动势。 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） 学生在掌握励磁方式对发电机特性影响方面存在一定的困难，尤其是他励和并励之间的差异。此外，学生对于如何通过调节励磁电流来改善发电机的电压调整率和稳定性的实际操作技能还不够熟练。 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.简述并励发电机外特性。 2.简述并励发电机外特性测试电路。 3.简述并励发电机外特性曲线。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 为了提高学生的理解，教学中应结合实验和仿真软件，让学生直观地观察不同励磁条件下发电机的性能变化。同时，通过案例分析和问题解决活动，加强学生对理论知识与实际应用之间联系的认识。此外，课堂上应增加互动环节，鼓励学生提问和讨论，以促进他们的批判性思维和深入理解。 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 $$