1.1 常用低压电器基本知识（教案）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

《工厂电气控制设备》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.1 常用低压电器基本知识 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 学生对低压电器分类有一定基础，但对电磁式低压电器结构理解尚浅。在学习分类时，能较快掌握按用途、工作电流等划分标准，但对部分细节易混淆。电磁式低压电器结构方面，对电磁系统原理相对容易理解，触头系统分类与灭弧装置作用需加强理解，可借助动画演示和实际操作帮助学生更好地掌握知识。 背景分析 随着工业自动化发展，低压电器应用场景多元化，对人才需求增加。课程理论与实践结合，先讲分类再析结构，助学生掌握知识，为电气工程学习和工作实践打基础。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 为从事汽车维修岗位积累一定的知识与经验 描述低压电器的分类 掌握电磁式低压电器的结构 学习任务 描述 描述低压电器的分类 掌握电磁式低压电器的结构 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 描述低压电器的分类 教学难点 掌握电磁式低压电器的结构 教学难点突破方法 本项目从常用低压电器开始，对电器系统做深入浅出的讲解并引导学生进行相关实训。 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 《工厂电气控制设备》，主编：许琴，许欣，2019年1月第3版；机械工业出版社出版。 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） 任务引入：总结电磁式低压电器的结构。 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） 一 、电力拖动控制方式的发展 19世纪末，在生产机械的拖动系统中，电动机逐渐代替了蒸汽机，出现了电力拖动。 在其初期，常以一台电动机拖动多台设备或一台机床的多个运动部件，称为集中拖动。随着 生产的不断发展，在20世纪20年代，电力拖动由集中拖动发展为单独拖动。为了进一步简 化机械传动机构，更好地满足生产机械各运动部件的不同拖动要求，在20世纪30年代出现 了多电动机拖动，即生产机械各运动部件分别采用不同的电动机拖动。这种多电动机拖动简 化了生产机械的结构，使其工作性能日趋完善，更为重要的是为生产机械的自动化控制创造 了良好条件。此外，自动检测技术的迅猛发展也对电气自动控制技术的发展起促进作用。 最初的自动控制是用数量不多的继电器、接触器及保护元件组成的继电一接触器控制系 统。这种控制系统具有使用上的单一性，即一台控制装置只适用于某一固定程序的设备，若 程序发生变动，必须重新接线。而且这种控制系统的输入、输出信号只有通和断两种状态， 是断续的，不能连续反映信号的变化，故称为断续控制系统。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新知识了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新知识的专业性有个大概了解，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 、低压电器的分类 低压电器种类繁多，功能多样，用途广泛，结构各异，工作原理也各不相同。按不同的 分类方式，可以分为不同的类型，通常按用途、操作方式、工作原理、使用场合的不同，低 压电器可分为以下几类。 1. 按用途分类 (1)低压配电电器 用在低压供、配电系统中进行电能输送和分配的电器，如刀开关、 转换开关、低压断路器、熔断器等。对这类电器要求分断能力强，限流效果和保护性能好， 有良好的动稳定及热稳定性。 (2)低压控制电器用在电力拖动控制系统中的电器，如接触器、控制继电器、起动 器、控制器、主令电器等。对这类电器的要求为具有一定的通断能力，操作频率高，电气和 机械寿命长。 2. 按操作方式分类 (1)自动电器通过电磁或气动机构动作来完成接通、分断、起动和停止等动作的电 器。主要有接触器、继电器、断路器等。 (2)手动电器 依靠人力来完成接通、分断、起动和停止等动作的电器。主要有刀开 关、转换开关和主令电器等。 3. 按工作原理分类 (1)电磁式电器 该电器的感测元件接受的是电流或电压等电量信号。 (2)非电量控制电器 该电器的感测元件接受的是热量、温度、转速、机械力等非电 量信号。 主要讲解低压电器的分类。 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。 4. 按使用场合分类 有一般工业用电器、特殊工矿用电器、航空用电器、船舶用电器、建筑用电器、农用电 器等。 低压电器产品多种多样，不同类型产品用不同型号表示，其型号类组代号见附录A 低 压电器产品型号编制方法。我国编制的低压电器产品型号适用于13大类产品：刀开关、转 换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、起动器、控制断电器、主令电器、电阻器、变 阻器、调整器、电磁铁和其他电器等，并用字母H 、R、D 、K、C 、Q 、J 、L 、Z 、B 、T 、M和A分别表示这13大类电器产品。 教师根据低压电器的分类讲解。 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学习内容，突破了课程内容难点。 二 、电磁式低压电器的结构 从结构上看，低压电器一般都具有两个基本组成部分，即感测部分与执行部分。感测部 分接受外界输入的信号，并通过转换、放大与判断作出有规律的反应，输出相应的指令，驱 动执行部分动作，实现控制的目的。对于有触头的电磁式低压电器，感测部分是电磁机构， 执行部分是触头系统。 1. 基本机构 (1)电磁机构 1)电磁机构的结构型式。电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。吸引线圈通以一定的电 压和电流产生磁场及吸力，并通过气隙转换成机械能，使衔铁在电磁吸力作用下产生机械位 移并吸合，从而带动触头动作，以实现触头的断开和闭合，控制电路的分断和接通。图1-1 所示是几种常用电磁机构的结构型式，根据衔铁相对铁心的运动方式不同，电磁机构有直动 式与拍合式，拍合式又有衔铁沿棱角转动和衔铁沿轴转动两种。2)线圈。线圈用以将电能转换为磁能，按线圈通入电流的性质不同，电磁机构分为直 流电磁机构和交流电磁机构，相应线圈称为直流线圈和交流线圈。直流线圈一般做成无骨 架、高而薄的瘦高型，线圈与铁心直接接触，易于线圈散热；交流线圈由于铁心存在磁滞和 涡流损耗，造成铁心发热，为此铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，且为改善线圈和铁心的散 热，线圈设有骨架，将铁心和线圈隔开，并将线圈做成短而厚的矮胖型。另外，根据在电路 中的连接方式不同，线圈又分串联线圈和并联线圈。串联线圈采用粗导线、匝数少，又称为 电流线圈；并联线圈匝数多、线径较细，又称为电压线圈。 (2)触头系统 触头亦称触点，是电磁式低压电器的执行部分，起接通和分断电路的 作用。因此，要求触头导电、导热性能好，通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时也在 铜触头表面电镀锡、银或镍。对于一些特殊用途的低压电器如微型继电器和小容量的电器， 触头采用银质材料制成。触头能否正常工作，将直接影响整个低压电器的工作性能。 1)电接触与接触电阻。触头闭合且有工作电流通过时的状态称为电接触状态，电接触 状态时触头之间的电阻称为接触电阻，其大小直接影响电路的工作情况。接触电阻较大，电 流流过触头时将造成较大的电压降，这将对弱电控制系统产生较大影响。同时由于电阻损耗 电能，将使触头发热导致温度升高，严重时可使触头熔焊，这样既影响工作的可靠性，又降 低了触头的寿命。触头接触电阻的大小主要与触头的接触形式、接触压力、触头材料及触头表面状况等有关。 2)触头的接触形式。触头的接触形式有点接触、线接触和面接触三种，如图1-2所示。 点接触由两个半球形触头或一个半球形与一个平面触头构成，常用于小电流的电器中， 如接触器的辅助触头和继电器触头。线接触常做成指形触头结构，它们的接触区是一条直 线，触头通、断为滚动接触并产生滚动摩擦，适用于通电次数多、电流大的场合，多用于中 等容量的电器。面接触触头一般在接触表面镶有合金，允许通过较大电流，中小容量的接触 器的主触头多采用这种结构。 3)触头的结构形式。为使触头接触更加紧密，减小接触电阻，同时消除开始接触时产 生的振动，在触头上装有触头弹簧，使触头刚刚接触时产生初压力，随着触头闭合逐渐增大 触头互压力。 教师讲解电磁式低压电器的结构，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：总结电磁式低压电器的结构。 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） 课程先讲解低压电器分类，按用途分控制、保护、开关等，再按工作电流分交流、直流；后剖析电磁式低压电器结构，含电磁系统（吸引线圈、铁芯、衔铁）、触头系统（主触头、辅助触头）和灭弧装置，助学生掌握电气控制基础。 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)电磁式低压电器的结构包括什么? (2)低压电器的分类是什么? 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教学过程中，应注重理论与实践结合，通过实际案例和模型展示，帮助学生更好地理解低压电器的分类和电磁式低压电器的结构。在讲解分类时，可引导学生自己查阅资料，进行对比学习。对于电磁式低压电器的结构，教师应详细拆解每个部件，讲解其功能和工作原理，并鼓励学生动手操作，提高实践能力。同时，要注重引导学生思考和讨论，培养其自主学习和解决问题的能力。 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 $$