7.8 直流电动机的调速（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7.8 直流电动机的调速 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 在教授直流电动机的调速课程中，学生通常能够理解基本的调速方法，如改变电枢电压、励磁电流或电枢回路电阻。他们也能够掌握这些方法对电动机转速和转矩的影响。然而，学生在理解复杂的调速系统，如双闭环控制系统和PWM调速技术时，往往感到困难。 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。 掌握改变电枢回路电阻调速 掌握改变电枢端电压调速 掌握并学会改变励磁回路电阻调速的内容 学习任务 描述 掌握改变电枢回路电阻调速 掌握改变电枢端电压调速 掌握并学会改变励磁回路电阻调速的内容 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 掌握改变电枢回路电阻调速 掌握改变电枢端电压调速 教学难点 掌握并学会改变励磁回路电阻调速的内容 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） 预习电枢回路电阻调速 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） 电动机在机械负载不变的情况下，改变电动机的转速称为调速。如电车和电力机车的速度调节， 需要改变电动机的转速。直流电动机具有良好的调速性能，能在广泛的范围内平滑而经济地调速。 调速方法，可以由电动机的机械特性方程看出，当转矩T 不变(即负载不变),影响电动机转速的有电源电压U、电枢电阻R。和主磁通Φ 三个因素，只要改变三个因素中的任意一个，电动机的转速就可以得到调节。 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） 一 、改变电枢回路电阻调速 对已经出厂的电动机，它的电枢电阻R, 是一定的，但是可以在电枢回路中串联一个可变电 阻 Rg 来调速。原理接线图参见图7-40,与电枢回路串联电阻器Rsr启动原理接线图相同。但有 一点要注意，调速变阻器可以作为启动变阻器用，相反，启动变阻器却不能作为调速用。原因是 启动变阻器按短时间接通工作设计的，不能长时间通电使用。根据并励和串励电动机的自然和 人工机械特性曲线可知，当负载一定时，在电枢回路串联不同的附加电阻R。能使转速下降，但此 法只能分挡将转速调低，是有级调速，如采取滑动变阻器，可实现无级调速。 改变电枢回路电阻调速方法的特点是： (1)电动机只能得到比自然机械特性更陡的机械特性，即转速只能调低，且为恒转矩调速。 (2)低速时，调速电阻Rg 上通过较大的电流，使电动机效率降低。 (3)如果负载稍有变动，电动机的转速就会有较大的变化，对于要求恒转速的负载不利。 这种调速方法的优点是设备简单，多用于负载对转速的稳定性要求不高的设备中，如起重 机、电车等。 主要讲解改变电枢回路电阻调速。 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 、改变电枢端电压调速 从电动机的机械特性方程可知，提高或降低电枢的端电压，也可相应地提高或降低直流电动 机的转速。采用这种方式调速时，应注意保持励磁电流不变，只改 变电枢电压。因此需要可变电压的直流电源。近年来，晶闸管整流 设备作为可调电压的直流电源已经普遍使用，采用这种方法调速比 较方便。改变电枢电压的机械特性曲线如图7-43所示。 改变电枢端电压调速方法的特点是： (1)可以平滑调速，且调速范围宽，但构成系统的设备较复杂。 (2)机械特性较硬，转速稳定。 (3)转速只能调低，不能调高，也是恒转矩调速。 教师根据改变电枢端电压调速讲解。 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 、改变励磁回路电阻调速 从电动机的机械特性方程可知，当U 为恒值时，调节励磁电 流改变主磁通Φ,也可以调节转速。变磁通调速一般是增大励磁回路电阻，使磁通减小，就使 得转速上升。励磁回路串联调速电阻原理图如图7-44所示。在励磁回路中串联一只调速电 阻Rp, 当电枢回路附加电阻Rp₂=0 时，调节励磁回路电阻Rp, 调节转速，其固有(自然)机械特 性如图7-45中直线1所示。调速后的直线2、3比自然机械特性升高，可见转速是上升的。 励磁回路串联电阻调速方法的特点是： (1)可得到无级平滑调速。 (2)励磁电流小能量消耗少，调速范围大，高速等于3~4倍低速。 (3)调速后的机械特性较硬，转速较稳定，属恒功率调速。 缺点是：只能使转速升高，不能获得低于自然机械特性以下的转速。 如果改变电枢电压和改变励磁回路串联电阻调速法配合使用，可以得到很广的调速范围。 在调速性能要求较高的机械设备上多采用这种方法。 教师讲解改变励磁回路电阻调速，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：总结电枢回路电阻调速。 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） 为了提高学生的理解，教学中应结合实际案例和仿真实验，让学生观察不同调速策略的效果。同时，应加强学生对调速系统设计原则的认识，以及如何根据系统性能指标进行调速方法的选择。通过这种方式，学生可以更好地将理论知识应用于实际问题的解决中。 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.简述励磁回路串联电阻调速方法的特点。 2.简述改变励磁回路电阻调速。 3.简述改变电枢端电压调速方法的特点。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 学生对于调速系统的动态响应和稳定性分析理解不够深入，这在设计和优化调速系统时可能导致问题。此外，学生在实际应用中如何选择合适的调速方法以满足特定负载要求的认识还有待提高。 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 $$