11.7 三相异步电动机的控制（教案）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

《电力拖动控制线路与技能训练》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务11.7 三相异步电动机的控制 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 中职学生对电机控制的实际操作兴趣较高，但对自耦降压起动的过程、三种调速方法的原理及适用场景易混淆。多数已了解电机基本转动原理，对“起动时为何需降压”“不同调速方法的本质区别”理解不深，尤其对变频调速的电路组成和变极调速的绕组连接方式掌握薄弱。需结合接线图和实物演示，通过对比表格强化方法差异的认知。 背景分析 在工业生产中，电机直接起动会引发电网冲击，不同设备需不同转速，传送带需反向运行，这些都依赖起动、调速和反转控制技术。自耦降压起动是大容量电机的常用起动方式，三种调速方法满足不同生产需求，反转控制保障设备灵活运行。学习这些内容，既能解释生产中的“起动跳闸”现象，也为电机控制电路的学习奠定基础。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力(技能)目标 培养规范操作的安全意识，在分析起动和调速过程中养成严谨的思维习惯，树立设备合理使用的责任意识，提升工程应用中的问题解决能力。 掌握自耦降压起动的原理及操作步骤；理解变频、变转差率、变极调速的原理；知晓电机反转的实现方法及三种调速方法的适用场景。 能说明自耦降压起动的工作过程；能区分三种调速方法的特点；能举例说明电机反转的操作，初步判断不同场景下的控制方法。 学习任务 描述 学生需理解自耦降压起动的原理及步骤，掌握三种调速方法（变频、变转差率、变极）的原理和适用场景，知晓电机反转的实现方法，能区分不同控制方法的特点。 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 掌握自耦降压起动的过程（接入/切除自耦变压器的时机）；理解三种调速方法的核心原理（改变频率、转差率、磁极对数）；知晓电机反转的操作（对调两根电源线）。 教学难点 理解自耦降压起动中电压与电流的关系；区分三种调速方法的本质区别及适用电机类型；明确变极调速中绕组连接方式与磁极对数的关联。 教学难点突破方法 用接线图演示自耦降压起动步骤；对比表格梳理三种调速方法的原理、适用类型；实物模型展示绕组连接与磁极变化。 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 《电工基础》，主编：周绍敏，第2版；高等教育出版社。 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：复习三相异步电动机的工作原理（旋转磁场带动转子转动）、额定转速与旋转磁场转速的关系（n<n₀）。 提问“电机转动的动力来源是什么？转子转速与旋转磁场转速有何关系？”，结合板书简要回顾，纠正关键点。 集体回答问题，个别学生复述工作原理，同桌互查对转速关系的描述。 巩固电机转动的基础原理，为理解“起动需减小电流”“调速需改变转速”做铺垫，形成知识衔接。 新课导入 (3分钟) [新课引入](3分钟) 展示工厂电机直接起动时跳闸的图片、机床不同转速运行的视频，提问“为何大功率电机直接起动会跳闸？机床如何实现转速调节？”。 讲解“这些现象与电机的起动、调速控制有关”，引导学生联系生活经验思考“如何让电机安全起动、灵活调速”。 观察图片和视频，小组讨论猜测原因（如“起动电流太大”“改变电源参数”），记录疑问。 通过生产中的实际问题引发认知冲突，让学生感受所学知识的实用价值，自然过渡到起动、调速和反转的学习。 探索新知 (2分钟) 一、起动 电动机的起动有全压起动和降压起动两种。 1．直接起动（全压起动） 加在电动机定子绕组的起动电压是电动机的额定电压，这样的起动叫全压起动。 （1）特点：转子电流很大，定子电流也很大。 （2）适用于小型电动机。 （3）缺点：起动电流大，是额定工作电流的5～7倍，使电动机本身的使用寿命降低，同时，还影响同一电网上邻近电气设备的正常工作。 演示自耦降压起动模拟装置（带开关和指示灯），先将开关扳到“起动”，观察电流表示数较小；再扳到“工作”，电流增大。提问“为何起动时电流小？开关位置变化改变了什么？”，引导学生关联现象与电压变化。 观察电流表示数变化，记录“起动时电流小，工作时电流大”，讨论“可能与电压有关”，结合欧姆定律猜测“电压降低导致电流减小”，记录猜想。 通过直观演示让学生感知起动时电流的变化，自主提出“电压与电流关系”的问题，培养观察与推理能力，为理解自耦降压起动原理奠定基础。 学习新知(14分钟) 2．降压起动 减小起动电流，避免直接起动时的缺点。 （1）串电阻降压起动——在电动机起动时将电阻串联在定子绕组与电源之间的起动方法。 （2）星形 — 三角形换接起动 —— 电动机在起动时把定子绕组连成星形，等到转速接近额定值时再换成三角形的起动方法。起动电流仅为直接起动时的，只适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。 结合接线图讲解自耦降压起动：起动时开关S2接“起动”，自耦变压器接入电路，降低电机端电压，减小起动电流；转速接近额定值时接“工作”，切除变压器，全压运行。强调适用场景（大容量笼型电机或星形运行电机）。 绘制自耦降压起动的接线简图，标注“起动”“工作”位置的电路连接，用箭头标注电流路径，对“为何星形运行电机不能用星-三角起动”举手提问。 通过接线图具象化起动过程，让学生掌握操作步骤和适用场景，解决“为何需降压起动”的疑问，强化理论与实操的关联。 二、调速 1．变频调速 2．变转差率调速：只适用于绕线式转子电动机 方法：在转子电路中接入一个调速电阻，通过改变电阻的大小来改变转速。 3．变极调速 三、反转 只要将三根相线中任意两根对调即可。 讲解三种调速方法：变频调速（改变电源频率，无级调速，适用于各类电机）；变转差率调速（绕线转子电机转子接电阻，改变转差率）；变极调速（改变定子绕组连接，改变磁极对数，有级调速）。用表格对比三者的原理和适用类型。 填写对比表格，标注每种方法的“核心改变量”和“适用电机”，计算“p=2变为p=4时，n₀的变化（f=50Hz）”，小组讨论“为何笼型电机不能用变转差率调速”。 通过对比表格梳理方法差异，计算练习强化磁极对数与转速的关系，讨论加深对适用类型的理解，突破“方法混淆”的难点。 四、制动 1．机械制动 2．电气制动 （1）反接制动：在电动机停车时，将接到电源的三根导线中的任意两根对调位置，使旋转磁场反向旋转，而转子由于惯性仍在原方向转动。这时的转矩方向与电动机的转动方向相反，因而起制动的作用。当转速接近零时，利用某种控制电器将电源自动切断，否则，电动机将会反转。 缺点：反接后旋转磁场与电动机的相对运动转速很大，因而电流较大。 （2）能耗制动：在切断三相电源的同时通入直流电，该直流电的恒定磁场与转动的转子相互作用产生的转矩与电动机转子惯性运动的方向相反，从而使电动机停下来。 讲解电机反转原理：旋转磁场方向由电源相序决定，对调任意两根接绕组首端的电源线，相序改变，磁场反转，电机反转。演示简单反转操作（对调导线后电机转向改变）。 用箭头在纸上标注原相序和对调后的相序，记录反转操作步骤，模拟“对调L1和L2后电机转向的变化”，同桌互查操作描述是否准确。 通过原理讲解和模拟操作，让学生掌握反转的核心是改变相序，操作步骤的具象化记忆有助于实际应用，为后续控制电路学习打基础。 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：①自耦降压起动中，“起动”和“工作”位置的电路有何不同？②某绕线转子电机需平滑调速，应采用哪种方法？说明原理。 2)、每组派出代表回答老师提问 3)、学生分组相互评价 4)、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) 本节课学习了自耦降压起动的过程、三种调速方法（变频、变转差率、变极）的原理及适用场景，还有电机反转的实现方法。要牢记不同方法的特点，灵活应用于实际场景。 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) 完成教材对应习题（自耦降压起动步骤、三种调速方法对比）；观察工厂电机的起动和调速方式，记录所用方法。 板书设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过演示和对比表格，多数学生能掌握起动和反转的基本操作，但对三种调速方法的原理区别仍有混淆。需增加实操环节，让学生动手连接简单调速电路；对变极调速的绕组连接，可增加动画演示，提升理解效果。同时，应多结合生产案例，强化方法与场景的关联。 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 学科网（北京）股份有限公司 $