电机拖动与控制单元设计1认识三相异步电动机精.docx
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电机拖动与控制单元设计1认识三相异步电动机精
课程单元教学设计
(2016~2017学年第2学期)
单元名称
:
认识三相异步电动机
院系部
:
自动化学院
制定人
:
居海清
合作人
:
制定时间
:
2017.2
淮安信息职业技术学院
教务处制
电机拖动与控制课程单元教学设计
单元标题:
认识三相异步电动机
单元教学学时
4
课次
第2-3次
班级
地点
周次
星期
节次
教学
目标
能力目标
知识目标
素质目标
1.能够了解三相异步电动机的拆卸流程
2.能进行电动机绝缘检测和空载参数测定
1.掌握三相异步电动机的内部结构;
2.理解三相异步电动机的工作原理;
3.了解三相异步电动机的装配流程;
4.理解三相异步电动机的铭牌数据;
1.具有规范安全操作意识
2.具有文明生产意识,工具的摆放整齐、环境的整洁
难点
1.三相异步电动机的工作原理
2.三相异步电动机的铭牌计算
重点
1.三相异步电动机的内部结构
2.三相异步电动机的工作原理及性能检测
能力训练任务
1.三相异步电动机的拆卸
2.三相异步电动机定子绕组的绝缘检测
3.三相异步电动机的空载参数测定
案例和
教学
材料
1、知识学习
微课1-1:
三相异步电动机构造与分类
微课1-2:
三相异步电动机工作原理
微课1-3:
三相异步电动机铭牌及其参数计算
微课1-4:
电动机的使用与维修
动画1-1:
三相异步电动机的拆卸
2、操作演示
技能操作视频1-5:
空载电流的测量
技能操作视频1-6:
空载转速的测量
技能操作视频1-7:
绝缘电阻的测量
3、虚拟实训——三相异步电动机的装配
单元教学进度设计(纲要)
步骤
教学内容及能力、知识目标
教师活动
学生活动
时间
1
(项目实践1)
三相异步电动机的拆卸
教师播放拆卸动画与实物拆卸展示同步,讲解三相异步电动机的内部结构
边看边记录三相异步电动机的内部组成及作用
25分钟
要求学生连接每个实验台上三相异步电动机的定子绕组
学生进行“Y”型连接和“△”型连接
20分钟
2
(项目实践2)
三相异步电动机定子绕组的检测
重点讲解三相对称的定子绕组,引导学生边学边做
提前预习兆欧表的使用,课上边学边做,分别完成:
1.定子绕组直流电阻值的检测
2.定子绕组之间和对地绝缘电阻的检测
3.电动机绕组首尾端判别(选做)
45分钟
3(项目学习1)
三相异步电动机的工作原理
设问引导,互动总结原理
回答问题,分析工作原理
30分钟
4(项目实践3)
三相异步电动机的空载测量
课前引导学生在线学习,课堂实践空载测量,并引导其观看反转、缺相等现象
提前预习钳形电流表的使用,课上完成:
1.三相异步电动机的空载测量
2.异步电动机的反转
3.电动机的缺相起动
30分钟
5(项目学习2)
电动机的铭牌数据分析
引导学生观看电动机铭牌,并列举铭牌计算例题
认识铭牌,并进行计算练习
20分钟
作业
自主学习笔记
思考题:
1.为何所测空载转速与铭牌上数值不一样,比它大?
2.试分析电动机反转方法
3.试分析电动机缺相起动及缺相运行的危害。
课后
体会
教学详案
一、项目实践1——三相异步电动机的拆卸
打开端盖(讲解电动机的构成及部件作用)松开扎带(捆扎电动机绕组的带子)拆下三相绕组接线端。
【设计学习情境】拆卸三相异步电动机,学习内部结构(教师示范,结合动画演示)
1、三相异步电动机的结构
(1)定子定子铁心:
嵌放绕组,提供磁路。
定子绕组:
产生旋转磁场。
(2)转子转子铁心:
嵌放绕组,提供磁路。
转子绕组:
感应出电势、电流。
(分为笼型和绕线型)
(3)机壳气隙等
(4)材料:
铁心均由硅钢片叠压而成;
图1铜条笼型绕组图2铸铝笼型转子
2、电动机三相绕组的连接(边讲边做)
电动机的定子绕组应连接方式不同,分星形(Y)和三角形(△)。
1.三相绕组的“Y”型连接
将用上述方法判别出来的每相绕组的首端分别接在电动机接线盒中标有U1、V1、W1的接线柱上(U1、V1、W1连接柱在一排上),再将每相绕组的尾端接在U2、V2、W2的接线柱上(注意接线柱上的标示,不得接错;接线要牢固),“Y”型连接就是将三相绕组的尾端用短接片相连,电源从三相绕组的首端接入。
2.三相绕组的“△”型连接
用上述同样方法将三相绕组的首尾端接至电动机的接线盒中的接线柱上。
“△”型连接就是相间绕组首尾端分别相连,即U1和W2相连、V1和U2相连、W1和V2相连。
一般情况下就是将接线合中六个接线柱的上下一组分别用短接片相连。
“Y”型连接“△”型连接
“△”型连接
【设计学习情境】学生自行练习“Y”型连接和“△”型连接,老师检查接线质量。
注意:
每台电动机的定子绕组的接法如何,应看清电动机的铭牌数据后再连接。
三.项目实践2
1.三相异步电动机定子绕组的检测
工具使用:
万用表的使用、兆欧表的使用
1)定子绕组直流电阻值的检测
选择万用表的电阻档(R×1)指针校零检测每相绕组,观察万用表的指针若有读数并记录电阻值。
使用同样方法,再次检测其他两相绕组。
2)定子绕组之间和对地绝缘电阻的检测(微课辅助教学,边讲边做)
用兆欧表检测两相绕组之间和绕组与电机外壳之间的绝缘电阻。
将兆欧表的两个接线柱分别接两相绕组的一端均匀地摇动手柄观察指针的动向若有读数并记录其测量值,若没有则说明两相绕组相间短路,应立即排查。
用同样方法检测电动机绕组与其外壳之间的绝缘电阻,要求绝缘电阻不低50MΩ。
2.电动机绕组首尾端判别(选做)
1.区分相绕
在保证绕组相间绝缘的情况下,用万用的电阻档,把其中一个表笔放至任意一相绕组的一端,用另一本接触其余绕的线端,当万用表指针迅速摆向零时,说明此时万用表两表笔所接的线端为一相绕组;用同样方法找出另两相绕组。
2.假设首尾端
假设每相绕组的首尾端,并且笔作好记号。
3.首尾端判别
将假设好的每相绕组的首端相连,尾端相连,在首尾端间接一万用表的交流电流档(微安档)用手转动电动机的转子若万用表指针不动,则说明假设的编号是正确;若有所偏转,则说明其中有一相首尾端假设不对,应逐相对调重测,直至正确为止。
让学生使用同样的方法判别每相绕组的首尾端。
根据学生理解和掌握情况,可使用灯泡法或直流开关法去判别。
四、项目学习1——异步电动机的工作原理(结合模型、视频讲解)
首先通过电动机模型和视频让学生感受到电动机的在通电情况下的转动,然后再通过设问法、启发法(为何电动机通电后它就转动)等进行教学。
【设问引导,分析原理】
问题1:
电动机若要转动应具备哪些条件?
问题2:
旋转磁场是如何形成的?
问题3:
转子中如何形成电流的?
问题4:
转子在磁场中如何受到力的驱使?
问题5:
“异步”的由来?
问题6:
磁场和转子的转速是多少?
通过电动机拆卸回忆电动机的组成,即回答了问题1,进一步理解各部件的作用。
通过图解法画出旋转磁场(对称的三相电流通入对称的三相绕组中形成),解决问题2。
330°
通过回忆右手定则,具备磁场、导体相对运动(切割磁力线)则会产生感应电流,解决问题3。
通过回忆左手定则,具备磁场、导体中有电流通过,则导体会受到力的作用,上下两导体受对相反的力作用,则转子就会旋转起来,解决问题4。
通过假设法,如果转子和磁场同步,则无导体与磁场无相对运动,则不能产生感应电流,更不会产生电磁力,则转子不会转动。
磁场与转子始终有个速度的差,即“异步”的由来,解决问题5。
通过比较所成磁场的方向与交流电源的相位关系,得出旋转磁场的速度与电源的频率成正比,再通过画四极电机所形成的磁场着比较,则得出旋转磁场的速度与电动机的极对数成反比,因而得出旋转磁场的公式,解决问题6。
工作原理的总结:
电生磁、磁生电、电磁生力。
结论:
旋转磁场的磁极对数p与定子绕组的组成有关,旋转磁场的转速大小与p成反比
r/min
(旋转磁场的转速取决于电流频率f和磁极对数p,我国的标准工业频率规定为f=50Hz,磁极对数p则由三相绕组的结构决定。
成品三相异步电动机的f和p都是定值,故其磁场的转速n1也是常数。
)
五.项目实践3
1.三相异步电动机的空载测量
需要材料:
三相异步电动机、钳形电流表、转速表、交流电源等
(1)根据铭牌数据上的转速将转速表拨至相应测量档位,在老师的指导下,将电动机通电,把转速表抵在电动机的转子上,观察转速表的指针并记录电动机的空载转速值。
设问:
为何读数与铭牌上数值不一样,比它大?
(课后思考)
(2)使用钳形电流表分别测量三相电流值,并记录数据;
2.异步电动机的反转
让学生任意对调三相电源的相序,再观察电动机的转向。
提问:
为什么对调相序后电动机的转向变反?
让学生思考(并不因为相序接反了,所以电动机转向就反了,而是要从理论上思考,可请理解和掌握其工作原理的学生讲解)。
3.电动机的缺相起动
让学生人为少接一相电,通电3秒后断电,观察电动机是否转动?
并听其电动机所发出的声音。
设问:
为什么会出现这样的现象?
说明电动机的缺相起动及缺相运行的危害。
(课后思考)
通过让学生实际操作,学生们有根据操作的现象加以理解、掌握和记忆所学的知识点,并对此课程产生浓厚的学习兴趣。
六、知识学习2——电动机的铭牌数据分析(结合微课讲解)
电动机的铭牌数据就像生产设备的简易说明书,在使用电动机前,使用者必须认真观察电动机的铭牌数据。
因为它涉及到电动机所能驱动的负载大小、电源的电压、电动机的转速、电动机的绕组连接、电动机的工作方作方式等。
【设计学习情境】铭牌计算实例练习
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