電機拖動與電氣控制 第2版 教案 2.6他勵直流電動機的制動

電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第2章直流電機2.6他勵直流電動機的制動授課時數(shù)2授課形式教學目標1.知識目標:

*理解直流電機制動的物理原理及其必要性。*掌握常見制動方法（能耗制動、反接制動、再生制動）的工作原理及特點。*熟悉制動過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系及對電機性能的影響。2.能力目標：*能夠分析不同制動方法的適用場景與優(yōu)缺點。*能夠設(shè)計簡單制動控制電路并解釋其工作原理。*具備通過實驗或仿真驗證制動特性的實踐能力。3.素質(zhì)目標:

*培養(yǎng)學生嚴謹認真的學習態(tài)度和科學探究精神。

*提高學生分析問題和解決問題的能力。

*增強學生的實踐意識和團隊合作精神。教學重點難點1.教學重點:

*能耗制動：電路結(jié)構(gòu)、能量消耗路徑及機械特性分析。*反接制動：實現(xiàn)條件、動態(tài)過程與電流限制措施。*再生制動：能量回饋原理及在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。2.教學難點:

*制動過程中電樞電流方向與轉(zhuǎn)矩方向的關(guān)系分析。*反接制動時避免電機反向啟動的邏輯設(shè)計。*再生制動對電源系統(tǒng)的要求及實現(xiàn)電路的設(shè)計復雜性。教學內(nèi)容1.制動的基本原理與分類制動的作用與意義快速停機、限制機械慣性、安全保護（如起重機下放重物）。制動與電動狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換對比：機械能→電能（或熱能）。制動方法分類能耗制動：電樞脫離電源，接入電阻形成閉合回路消耗能量。反接制動：改變電樞電壓極性，使電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向。再生制動：電機作為發(fā)電機運行，能量回饋至電網(wǎng)或儲能裝置。2.典型制動方法詳解能耗制動電路實現(xiàn)：電樞斷開電源，通過制動電阻形成回路（電路圖分析）。機械特性：轉(zhuǎn)速快速下降，制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小。應(yīng)用場景：中小型電機平穩(wěn)制動，如機床、傳送帶。反接制動實現(xiàn)條件：電樞反接電源，串聯(lián)限流電阻防止過電流。動態(tài)過程：轉(zhuǎn)速降為零時需及時切斷電源，否則反向啟動。應(yīng)用場景：需快速反轉(zhuǎn)或緊急制動場合，如卷揚機。再生制動能量回饋原理：電機轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速時，電動勢高于電源電壓。電路要求：需可控整流或逆變裝置（如電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)）。應(yīng)用場景：新能源車輛、電梯下行時的能量回收。3.仿真與實驗驗證(有條件選)仿真演示使用MATLAB/Simulink搭建能耗制動模型，觀察轉(zhuǎn)速與電流變化曲線。對比反接制動與再生制動的動態(tài)響應(yīng)差異。4.實驗操作(有條件選)搭建能耗制動電路，測量制動時間與電阻值的關(guān)系。設(shè)計反接制動保護電路（如時間繼電器控制），驗證制動效果。課外拓展1.電動汽車再生制動：如何通過DC-DC轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)能量高效回充。2.