1.1 开关电器与保护电器认知（一）（教案）《电器及PLC控制技术与实训》（机工版·第2版）同步精品课堂

《电器及PLC控制技术与实训》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.1 开关电器与保护电器认知（一） 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 常用的开关电器如低压开关、断路器，常用的保护电器有熔断器、热继电器，其结构原理工作过程，可借助实物分析其结构，理解其工作过程，识别其符号，还可借助图形，让学生有直观的印象；低压断路器由于封装较好，若拆装不便，可借助原理图选用直观的实物图片步步深入，能降低其理论难度，增强学生的视觉感受，从而解决其关键点，突破教学难点。 背景分析 从行业发展需求角度，随着工业自动化、智能制造的推进，电气设备在生产生活中的应用愈发广泛，而开关电器与保护电器是电气系统的 “神经节点”，其选型、安装与使用的合理性直接关系到电路的安全稳定运行。无论是工业生产线的控制回路，还是建筑配电系统，都离不开刀开关、转换开关、低压断路器等基础电器，掌握其相关知识是电工、电气自动化等专业学生必备的职业技能。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养严谨细致的学习态度，认识到正确识别和选用电器元件对电路安全运行的重要性，避免因疏忽导致电气故障。 理解刀开关、转换开关和低压断路器的选用原则，包括额定电流、额定电压、安装环境、操作频率等关键参数的选择依据。 能根据电路的基本参数（如最大工作电流、额定电压），正确选用合适的刀开关、转换开关和低压断路器。 学习任务 描述 能准确描述刀开关、转换开关和低压断路器的外形特征，说出它们在不同应用场景中的典型外观差异。​ 掌握刀开关（操作手柄、动触点、静触点、绝缘底板等）、转换开关（操作手柄、触点系统、定位机构等）和低压断路器（触点系统、脱扣器、灭弧装置等）的结构组成，明确各组成部分的作用。​ 熟记刀开关、转换开关和低压断路器的图形符号及文字符号（如刀开关文字符号 QS、转换开关文字符号 SA、低压断路器文字符号 QF），并能在简单电气图中正确识别。 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 刀开关、转换开关和低压断路器的外形、结构及符号识别。这是认知三种电器的基础，包括刀开关的操作手柄、触点等结构，转换开关的定位机构，低压断路器的脱扣器和灭弧装置，以及它们各自的图形符号。 教学难点 转换开关图形符号的理解与应用。其图形符号中不同档位的触点通断状态表示较为抽象，学生难以快速对应实际操作中的电路切换关系，在复杂电气图中识别时容易混淆。 教学难点突破方法 将转换开关的图形符号与实物结构拆解对应，用不同颜色标注图形符号中 “触点通断” 与实物中 “触点接触状态” 的关系，例如用红色标记图形符号中实心点（接通）对应的实物触点闭合状态。 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 《电器及PLC控制技术与实训》，主编：崔金华，第2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：能准确描述刀开关、转换开关和低压断路器的外形特征，说出它们在不同应用场景中的典型外观差异。 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、刀开关 1.外形、结构和符号 刀开关是一种结构简单、应用广泛的手动电器。常用的HK系列瓷底胶盖刀开关如图 1-1-3所示。 HK系列瓷底胶盖刀开关由刀开关和熔断器组合而成，开关的瓷底座上装有进线座、静触点、熔体、出线座和带瓷质手柄的刀式动触点，上面盖有胶盖，以防止操作时触及带电体或分断时产生的电弧灼伤人手。 2.选用 在一般的照明电路和功率小于5.5kw的电动机控制电路中广泛采用刀开关。HK1系列刀开关的主要技术参数见表1-1-1。 具体选用方法如下。 1)用于照明和电热负载时，选用额定电压为220V、额定电流不小于电路所有负载定电流之和的两极刀开关。 2)用于控制三相电动机直接起动和停止时，选用额定电压为380V、额定电流不小于电动机3倍额定电流的三极刀开关。 3.安装与使用 1)HK系列刀开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，合闸状态时手柄要向上，不得倒装或平装，否则在分断状态时手柄有可能松动落下引起误合闸，造成人身安全事故。 2)开关距地面的高度为1.3~1.5m，接线时进线和出线不能接反，电源进线接在最上端，负载出线接在熔体下端，这样在开关断开后闸刀和熔体上都不会带电，如图1-1-4所示。 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） 二、转换开关 1、外形、结构和符号 转换开关又称为组合开关，是一种可供两路或两路以上电源或负载转换用的开关电器。它具有体积小、功能多、结构紧凑、绝缘良好、转换操作灵活、安全可靠等特点。常用的LW26系列万能转换开关外形和层结构示意图如图1-1-5所示。 LW26系列万能转换开关用途广泛，可作为电路控制开关、测试设备开关、电动机控制开关和主令控制开关及电焊机用转换开关等。 转换开关由操作机构、定位装置和触点系统三部分组成。其触点系统是由数个装嵌在绝缘壳体内的静触点座和可动支架中的动触点构成，动触点是双断点对接式的触桥，在附有手柄的转轴上，随转轴旋至不同位置使电路接通或断开。定位装置采用滚轮卡棘轮结构，配置不同的限位件，可获得不同挡位的开关。转换开关由多层绝缘壳体组装而成，可立体布置，减小了安装面积，结构简单、紧凑，操作安全可靠。在每层触点底座上至多装有四对触点，并通过转轴控制静触点底座中的凸轮来实现触点的通断。由于各层凸轮可以做成不同的形状，当手柄转到不同位置时，通过凸轮的作用使各触点按所需的规律实现通断。 转换开关可以按线路的要求组成不同接法的开关，以适应不同电路的要求。在控制和测量系统中，采用转换开关可进行电路的转换。例如电工设备供电电源的倒换，电动机的正反转倒换，测量回路中电压、电流的换相等。用转换开关代替刀开关使用，不仅可使控制回路或测量回路简化，而且能避免操作上的差错，还能够减少元器件的使用数量。 主要讲解转换开关外形、结构和符号。 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。 2.图形符号和文字符号 由于触点的分合状态与操作手柄的位置有关，因此在电路图中除需绘制触点符号外还要给出触点的分合状态。图1-1-6所示为两种触点分合状态表示方法，文字符号一般用SA 表示。 转换开关的图形符号如图1-1-6a所示，这也是画“·”标记法，在这种表示方法中，用虚线表示操作手柄的位置，在触点图形符号下方的虚线位置画“·”，表示当操作手柄处于该位置时，该触点处于闭合状态;若未画“·”，则表示当操作手柄处于该位置时，该触点处于断开状态。 3.选用 转换开关因用途不同，其种类不同，选择型号也是不同，LW26系列直接控制电动用转换开关的主要技术参数见表 1-1-2。 4.安装与使用 1)确保正确的安装位置。转换开关应安装在干燥、无腐蚀性气体和粉尘的环境中避免阳光直射和高温。安装时应确保开关的操作手柄有足够的操作空间，以便于操作和维修。 2)避免过度用力操作。在操作转换开关时，应避免过度用力，以免损坏内部机构。 3)安装时一般应水平安装在屏板上，但也可倾斜或垂直安装，应尽量使手柄保持水平旋转位置。 4)注意安全操作。在安装、使用和维修转换开关时，应遵守安全操作规程，切断电源，确保人员安全。 教师根据课本内容讲解转换开关的图形符号。 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。 三、低压断路器 1.外形、结构和符号 低压断路器简称断路器。它集控制和多种保护功能于一体，在正常情况下可用于不频繁接通和断开电路以及控制电动机的运行。当电路发生短路、过载和失电压等故障时，能自动切断电路(俗称跳闸)。常见的三极低压断路器的外形如图1-1-7所示。 DZ5-20型低压断路器的结构和符号如图1-1-8所示。低压断路器的结构采用立体布置，操作机构在中间，外壳上有“分”按钮(红色，稍低)和“合”按钮(绿色，稍高)。 低压断路器的选用原则如下。 1)低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的正常工作电压和负载电流。 2)热脱扣器的脱扣整定电流应等于所控制负载的额定电流， 3)电磁脱扣器的脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流。用于控制电动机的断路器、其值应为1.5-1.7倍电动机起动电流。 4)在要求带漏电保护的场合，则需要使用剩余电流路器。 5)C系列断路器和D系列断路器比较:从抗冲击电流方面看，C系列比D系列断路器弱，C系列的瞬时脱扣电流值一般为额定电流的5-10倍，而D系列的瞬时脱扣电流值一般为额定电流的10~14倍。因此从用途上比较，C系列多用于家庭电路和二次控制电路、D系列多用于动力电路。 教师讲解低压断路器，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：低压断路器的结构中，脱扣器有哪些类型？各自的作用是什么？ 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） 课程主要围绕刀开关、转换开关和低压断路器展开，刀开关要掌握其外形结构、符号（QS），选用时额定电流不小于最大工作电流，安装需手柄向上。转换开关需了解外形结构、图形及文字符号（SA），选用看相数等，安装要牢固。低压断路器要清楚外形结构、符号（QF），选用考虑额定电流、电压等。三者功能不同，刀开关侧重隔离，转换开关用于切换，断路器有保护作用。希望大家课后巩固，掌握它们在电路中的应用。 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)刀开关在使用过程中，应注意哪些事项？​ (2)选用低压断路器时，如何确定其额定短路分断能力？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教学目标达成方面，大部分学生能够准确识别三种电器的外形、结构及符号，对选用原则也有基本理解，知识目标的核心内容得到了较好落实。通过课堂互动和练习题反馈，学生对刀开关（QS）、转换开关（SA）、低压断路器（QF）的文字符号记忆清晰。然而，课程也存在明显不足。理论讲解与实践结合的深度不够。虽然涉及了选用原则，但学生在面对具体电路参数（如给定电路最大电流、电压）时，仍有部分人难以快速匹配合适的电器型号，说明对参数匹配的逻辑理解不够透彻。后续教学可增加 “参数匹配实战练习” 环节，设计不同场景的电路案例（如照明电路、小型电机控制电路），让学生分组完成电器选用方案设计，强化理论与实践的结合。 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 $$