《 電機與拖動》教案 3直流電機的電力拖動 項目三

項目直流電動機的電力拖動3PAGE8項目直流電動機的電力拖動3PAGE8直流電動機的電力拖動項目PAGE73直流電動機的電力拖動項目PAGE73課題直流電動機的制動與反轉(zhuǎn)課時2課時（90min）教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：（1）掌握直流電動機常用的制動與反轉(zhuǎn)方法及其工作原理（2）掌握直流電動機制動和反轉(zhuǎn)運行時的機械特性技能目標(biāo)：能夠分析直流電動機制動和反轉(zhuǎn)電路能夠分析直流電動機制動和反轉(zhuǎn)運行時的機械特性素質(zhì)目標(biāo)：養(yǎng)成求真務(wù)實、開拓進取的工作作風(fēng)弘揚執(zhí)著專注的職業(yè)精神踐行服務(wù)集體、服從紀(jì)律的團隊精神教學(xué)重難點教學(xué)重點：直流電動機常用的制動與反轉(zhuǎn)方法及其工作原理、運行時的機械特性教學(xué)難點：直流電動機制動和反轉(zhuǎn)運行時的機械特性教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計第1節(jié)課：傳授新知（35min）第2節(jié)課：問題導(dǎo)入（5min）

傳授新知（35min）課堂小結(jié)（3min）

作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計意圖第一節(jié)課考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況任務(wù)導(dǎo)入

（8min）【教師】創(chuàng)設(shè)情景，進行案例分析、提問老顧長期在湖邊承包一個水上游艇項目，購置有幾十艘電動游艇。它們均由他勵直流電動機拖動，采用機械摩擦制動和機械換向閥換向。因此，需要經(jīng)常對摩擦片和換向閥進行檢查和維護，這是游艇維護費用中一筆不小的開支。近年來，競爭日益激烈，為縮減維護成本，加之旅客普遍反映機械換向操作不便，老顧決心對電動游艇的電力拖動系統(tǒng)進行升級改造。（1）直流電動機常用的制動方式有哪些？（2）關(guān)于上述電動游艇的升級改造，你有什么建議？【學(xué)生】聆聽、思考、討論生活案例導(dǎo)入，喚起學(xué)生的好奇心，引發(fā)學(xué)生思考，明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，端正學(xué)習(xí)態(tài)度傳授新知

（35min）【教師】發(fā)布本節(jié)課任務(wù)【學(xué)生】掃一掃“任務(wù)工單3.4”，明確本節(jié)課任務(wù)【教師】播放視頻“直流電動機的制動”，請同學(xué)們思考：制動就是停車的說法是否正確。隨機邀請學(xué)生進行回答【學(xué)生】聆聽、思考、觀看、回答【教師】點評學(xué)生回答，講解直流電動機的制動1．制動的定義所謂制動，就是在電動機上加上與原轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速停轉(zhuǎn)或限制電動機的轉(zhuǎn)速。2．制動的目的（1）使拖動系統(tǒng)迅速減速停車。（2）限制位能性負(fù)載的下降速度。3．制動的方式（1）機械制動（2）電氣制動：能耗制動、反接制動和回饋制動【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】展示圖3-23，講解能耗制動的原理一、能耗制動1．能耗制動的方法及原理（1）原理圖圖3-23能耗制動的原理圖（2）工作原理能耗制動時，勵磁電流保持不變，電樞繞組脫離電源而接到能耗制動電阻上。能耗制動過程中，電動機依靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割磁場后發(fā)電，再把由機械能轉(zhuǎn)換成的電能消耗在電樞電路電阻上，所以稱為能耗制動?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】請同學(xué)們根據(jù)能耗制動的原理，分析能耗制動的優(yōu)缺點，隨機邀請同學(xué)回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答（3）優(yōu)點所需設(shè)備簡單，成本低，制動減速平穩(wěn)可靠。（4）缺點能量消耗在電阻上，無法利用；制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變慢而相應(yīng)減少，制動時間較長。2．能耗制動電阻的計算【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】請同學(xué)們根據(jù)能耗制動的原理，分析能耗制動的機械特性，分組討論派代表回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答3．能耗制動的機械特性能耗制動的特點是：，常數(shù)，。因此，電動機的機械特性為式中，為能耗制動的機械特性曲線斜率。能耗制動的機械特性是一條過坐標(biāo)原點并與電樞電路串電阻調(diào)速的機械特性曲線平行的曲線，如圖3-24所示。圖3-24能耗制動的機械特性若是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)時，，即在時停車；若是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)時，，電動機將在位能性負(fù)載帶動下反向旋轉(zhuǎn)，沿能耗制動特性曲線繼續(xù)運行到點c開始穩(wěn)定運行。此時，，電動機處于穩(wěn)定的能耗制動運行狀態(tài)。【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】展示圖3-25，講解反接制動二、反接制動1．電壓反接制動（1）方法及原理指改變電樞繞組上的電壓方向（使反向）或改變勵磁電流的方向（使反向），使電動機得到反力矩，產(chǎn)生制動作用，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近0時迅速切斷電源的制動方法。（2）原理如圖3-25所示為電壓反接制動的原理圖，圖中已標(biāo)明各參量的正方向。圖3-25電壓反接制動的原理圖反接制動時，使電樞電壓反接，同時，串聯(lián)反接制動電阻。此時U為負(fù)，制動電流變?yōu)樨?fù)，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之變?yōu)樨?fù)，與n的方向相反，起制動作用?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】提問反接制動能準(zhǔn)確停車嗎？為什么？隨機邀請同學(xué)回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，講解新知注意：在電壓反接制動時，勵磁電流應(yīng)當(dāng)保持不變。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速降低至100r/min左右時，應(yīng)立即切斷電源，以防止電動機反轉(zhuǎn)。（3）優(yōu)點制動轉(zhuǎn)矩比較恒定，制動較強烈，操作比較方便。（4）缺點需要從電網(wǎng)吸取大量的電能，而且對機械負(fù)載有較強的沖擊。（5）適用場合一般應(yīng)用在需要快速制動的小功率直流電動機上。（6）反接制動電阻的計算為了限制電流不超過電動機的最大允許電流值，應(yīng)滿足反接制動電阻約比能耗制動電阻大一倍?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】請同學(xué)們模仿能耗制動的機械特性，分析反接制動的機械特性，分組討論派代表回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答（7）機械特性電壓反接制動的特點是：U為負(fù)，為常數(shù)，。因此，電壓反接制動的機械特性方程為式中，為電壓反接制動機械特性的斜率。電壓反接制動的機械特性是一條過點并與電樞電路串電阻調(diào)速的機械特性曲線平行的曲線，如圖3-26所示。圖3-26電壓反接制動的機械特性電壓反接制動的機械特性比能耗制動的機械特性軟?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶通過講解，使學(xué)生理解制動的意義，掌握制動的方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真負(fù)責(zé)、求真務(wù)實的工作作風(fēng)第二節(jié)課復(fù)習(xí)導(dǎo)入

（5min）【教師】復(fù)習(xí)提問，隨機邀請同學(xué)回答什么是制動？電氣制動的方法有哪些？【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答通過復(fù)習(xí)提問，檢查學(xué)生對知識的掌握程度傳授新知

（30min）【教師】提問：起重機下放重物時需要制動嗎？自由發(fā)言【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，講解倒拉反轉(zhuǎn)反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動（1）方法及原理倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，原理如圖3-27（a）所示。通過位能性負(fù)載使電動機反向旋轉(zhuǎn)，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速n方向相反，起制動作用。圖3-27倒拉反轉(zhuǎn)反接制動（2）機械特性倒拉反轉(zhuǎn)反接制動的特點是：U為正，為常數(shù)，（值較大），因此，倒拉反轉(zhuǎn)反接制動的機械特性就是電樞電路串電阻調(diào)速的機械特性，即因為值較大，所以，如圖3-27（b）所示。顯然，值越大，電動機的機械特性越軟，穩(wěn)定運行的轉(zhuǎn)速就越高。一般的大小應(yīng)由生產(chǎn)工藝要求決定?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】展示圖3-28，結(jié)合電動汽車下坡案例講解回饋制動三、回饋制動由于某種原因使電動機的轉(zhuǎn)速n超過理想空載轉(zhuǎn)速，電動機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速n反向，且電動機向電源回饋電能，這種制動方法稱為回饋制動（也稱再生制動）。回饋制動的優(yōu)點是產(chǎn)生的電能可以反饋回電網(wǎng)中，使回饋電能獲得利用，經(jīng)濟性好；缺點是回饋制動只能發(fā)生在的場合，應(yīng)用范圍有限。1．拖動位能性負(fù)載時的回饋制動（a）（b）（c）圖3-28電動汽車下坡時的回饋制動如圖3-28（a）所示，平路行駛時，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩為摩擦轉(zhuǎn)矩，即。這時，系統(tǒng)在圖3-28（c）所示的點a穩(wěn)定運行，為正（電動機轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩），為正，電流由電源流向電動機。如圖3-28（b）所示，下坡時，車重產(chǎn)生一個幫助運動的位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩，總負(fù)載轉(zhuǎn)矩。2．改變電樞電壓過程中的回饋制動改變電樞電壓回饋制動的機械特性為一組平行曲線，如圖3-29所示。設(shè)電樞繞組兩端加上額定電壓時，電動機在點a運行。當(dāng)電壓下降到時，工作點由點a切換到點b，電動機轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)，則，，n下降，工作點由點b移動到點c。過點c以后，電動機的轉(zhuǎn)矩雖然變?yōu)檎?，n繼續(xù)下降，直到點d，電動機進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。在機械特性的bc段，，，電動機轉(zhuǎn)矩起制動作用，電流由電動機流向電源，電動機處于回饋制動狀態(tài)。此時的回饋制動起加快減速作用。圖3-29改變電樞電壓回饋制動的機械特性【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】復(fù)習(xí)提問：簡述電動機的工作原理。影響電動機轉(zhuǎn)動方向的因素是什么？隨機邀請同學(xué)回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，講解反轉(zhuǎn)四、反轉(zhuǎn)1．原理要使他勵直流電動機反轉(zhuǎn)，必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，而電磁轉(zhuǎn)矩的方向由和的方向決定。所以，只要將、中任意一個參數(shù)改變方向，的方向即可改變。2．方法（1）改變勵磁繞組的極性（改變的方向）保持電樞兩端電壓極性不變，將勵磁繞組反接，使反向，的方向隨之改變，直流電動機即可反轉(zhuǎn)。（2）改變電樞電壓的極性保持勵磁繞組兩端的電壓極性不變，將電樞繞組反接，使的方向改變，直流電動機即可反轉(zhuǎn)。【學(xué)生】聆聽、理解、思考、記憶通過講解，使學(xué)生理解倒拉