8.2 单相串励电动机(手电钻)（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8.2 单相串励电动机(手电钻) 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 单相串励电动机，广泛应用于手电钻等电动工具，因其高转速、大启动转矩、体积小、重量轻等优点而受到青睐。这种电动机的励磁绕组与电枢绕组串联，能够实现交直流两用，特别适合于需要快速响应和较大启动力矩的场合。然而，它也存在一些缺点，如无线电干扰、电刷磨损和噪声问题。在维修方面，由于转速高，对材料和工艺要求较高，维修时需严格按照原设计数据进行，以避免进一步损坏。在教学和学习中，了解其结构、工作原理、优缺点及维修方法对于掌握这种电动机至关重要。 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。 掌握单相串励电动机(手电钻)工作原理 掌握单相串励电动机(手电钻)机械特性 掌握并学会电枢绕组的内容 学习任务 描述 掌握单相串励电动机(手电钻)工作原理 掌握单相串励电动机(手电钻)机械特性 掌握并学会电枢绕组的内容 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 掌握单相串励电动机(手电钻)工作原理 掌握单相串励电动机(手电钻)机械特性 教学难点 掌握并学会电枢绕组的内容 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） 预习单相串励电动机(手电钻)工作原理 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） 单相串励电动机是交直流两用的，由于交流电源易于获得，大多数情况下都使用交流电源， 称为交流串励整流子式电动机。其原理是建立在直流串励电动机的基础上的。在电动工具中广 泛应用着，单相手电钻就采用这种电动机，如图8-1所示。单相手电钻主要由交直流两用串励电 动机、减速箱、快速切断自动复位手揿式开关、钻轧头等部分组成。 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 、工作原理 单相串励电动机原理和直流串励电动机一样，原理线路如图8-2(a) 所示。励磁绕组和电枢 绕组串联，接到直流电源上，根据主磁通Φ的方向和电枢电流I。的方向，利用左手定则不难判断 转子将在电磁转矩作用下，沿逆时针旋转，这就是直流串励电动机。如果将电源极性反过来，由 于是串励，励磁电流和电枢电流同时改变了方向，因此，主磁通和电枢电流方向同时改变，这时转 矩方向不变，仍使转子逆时针旋转，这仍然是直流电动机。因此，如果接通直流电源，不管怎么 接，电动机旋转方向是不变的，如图8-2(b) 所示。 主要讲解工作原理。 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 、机械特性 单相串励电动机的机械特性，不论采用直流电源或交流电源，与普通直流串励电动机特性相 似，有大的启动转矩和软的机械特性。其特性曲线如图8-2(d) 所示。因为励磁电流的大小与电枢电流相同，主磁通在磁极磁通未饱和时与电枢电流成正比增加(Φ=CI), 转矩与电枢电流的平 方成正比(T=C₁ΦI₄=C,CI²) 。 当负载增大时，转速降低，转矩很快增大。这种机械特性最适用于 电钻等电动工具的要求。钻小孔时，转矩可以小些，但转速可高一些；钻大孔时，转矩要求大一 些，但转速可以低一些。 这种电机由于使用交流电源，磁极铁心将受到交变磁通的作用，铁心中将产生涡流损耗和磁 滞损耗。为减少这种损耗，铁心采用硅钢片叠成。 这种交直流两用串励电动机有较高的转速，而且不受电源频率的限制，但转速也如直流电动 机一样是可以调节的，通常采用双向晶闸管控制其导通角进行调节电源电压调速。轻载时，转速 可达20000 r/min, 实用中转速一般在400~1000 r/min, 所以这类手电钻的电机维修后，要带减 速机构一同试车，以防转子高速“飞车”。 这种电动机的缺点是：由于有换向器和电刷，使结构复杂，运行可靠性差，易发生故障，维护 检修较难，运行时有火花产生，对广播通信会产生影响。 教师根据机械特性讲解。 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。 三 、电枢绕组 手电钻用串励电动机的电枢铁心槽数Z 通常为7~16不等，一般是两个磁极，电枢绕组采用 双层，节距由下式确定。 一般采用短节距，电枢绕组可采用叠绕式和对绕式，叠绕式单数槽和双数槽绕法完全一样。 如槽数Z=7, 节距y=(7-1)/2=3, 绕法如图8-3所示。首先在第1号槽和第4号槽之间绕第一 个元件，再在第2号槽和第5号槽间绕第二个元件，如此下去，最后在第7号槽和第3号槽间绕 第七个元件。 对绕式如图8-4所示。仍以Z=7 为例。首先在第1号槽与第4号槽间绕第一个元件，然后 在第4号槽和第7号槽之间绕第二个元件，接着在第7号槽和第3号槽之间绕第三个元件，如此 下去，最后在第5号槽和第1号槽之间绕第七个元件。 四 、励磁绕组 教师讲解电枢绕组，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：总结单相串励电动机(手电钻)工作原理。 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） 在教授单相串励电动机（手电钻）的课程时，我们首先介绍了单相串励电动机的基本概念，它是一种交直流两用的电动机，因其结构简单、转速高、起动转矩大等特点，在电动工具中得到广泛应用。接着，我们详细讲解了其结构组成，包括定子、转子和电刷换向器等部分，以及各部分的功能和作用。然后，我们分析了单相串励电动机的工作原理，强调了励磁绕组和电枢绕组串联的重要性，以及如何通过左手定则判断电机的转向。此外，我们还讨论了电机的调速方法，包括改变电源电压、改变励磁磁通和串电阻调速等。最后，我们探讨了单相串励电动机的维修和常见故障处理，包括不转动、转速慢、温升过高和火花大等问题的诊断与解决。通过本课程，学生能够全面了解单相串励电动机的理论知识和实践技能。 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.简述励磁绕组及安装。 2.简述对绕式绕组绕线次序。 3.简述叠绕式绕组绕线次序。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教授单相串励电动机（手电钻）的课程中，我意识到理论与实践的结合对于学生理解这一主题至关重要。通过引入实际的手电钻模型，学生们能够直观地看到电动机的各个组成部分，这有助于他们更好地理解励磁绕组和电枢绕组的串联方式以及它们是如何相互作用产生运动的。 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 $$