《 電機(jī)與拖動(dòng)》教案 3直流電機(jī)的電力拖動(dòng) 項(xiàng)目三

項(xiàng)目直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)3PAGE6項(xiàng)目直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)3PAGE6直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)項(xiàng)目PAGE53直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)項(xiàng)目PAGE53課題直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：（1）掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性（2）掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性技能目標(biāo)：熟悉電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的分析方法熟悉直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的分析方法素質(zhì)目標(biāo)：養(yǎng)成求真務(wù)實(shí)、開拓進(jìn)取的工作作風(fēng)弘揚(yáng)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(tuán)隊(duì)精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性分析方法教學(xué)難點(diǎn)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性分析方法教學(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(jì)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(jì)意圖第一節(jié)課考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)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(jìn)行案例分析、提問老吳最近買了一輛代步用的電動(dòng)四輪車，常用其接送小孫女上下學(xué)。該車采用了永磁直流電動(dòng)機(jī)，它需要滿足代步車以最高載重行駛時(shí)的連續(xù)功率（指電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出的功率）要求。代步車電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍普遍較小，這主要是為了限制車輛行駛速度，從而保證老年人的出行安全。同時(shí)，代步車的電動(dòng)機(jī)還要具備良好的機(jī)械特性，以滿足代步車以最大峰值轉(zhuǎn)矩來加速或爬坡的要求，即要求在各種車速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的可控性高、穩(wěn)態(tài)精度高且動(dòng)態(tài)特性好，能夠快速、柔和地控制驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而保證代步車能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。（1）直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有哪些？（2）如何判斷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的好壞呢？【學(xué)生】聆聽、思考、討論運(yùn)用生活案例導(dǎo)入，吸引學(xué)生注意，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】提問：牛頓第二定律是什么？自由發(fā)言【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】點(diǎn)評學(xué)生回答，從牛頓第二定律入手，講解電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程一、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程1．運(yùn)動(dòng)方程（推導(dǎo)過程詳見教材）式中，——電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩（電磁轉(zhuǎn)矩），單位為；——生產(chǎn)機(jī)械的阻轉(zhuǎn)矩（負(fù)載轉(zhuǎn)矩），單位為；——轉(zhuǎn)動(dòng)體的飛輪矩，單位為，它是電動(dòng)機(jī)飛輪矩和生產(chǎn)機(jī)械飛輪矩之和，反映了轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小。2．運(yùn)動(dòng)方程中正負(fù)號的規(guī)定（1）轉(zhuǎn)速的方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。（2）電磁轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定的正方向相反時(shí)為正，相同時(shí)為負(fù)。圖3-2轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的正負(fù)號【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】以拔河為例，講解新知3．（1）當(dāng)時(shí)，，則或常數(shù)，即電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于靜止或勻速運(yùn)行的穩(wěn)定狀態(tài)。（2）當(dāng)時(shí)，，電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于加速狀態(tài)。（3）當(dāng)時(shí)，，電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。一個(gè)穩(wěn)定的電力拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)處于加速（或減速）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其加速度（或減速度）與飛輪矩成反比。飛輪矩越大，系統(tǒng)慣性越大，轉(zhuǎn)速變化越小，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好，而靈敏度越低；反之亦然。【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】展示軋鋼機(jī)、電梯、起重機(jī)圖片，請同學(xué)們說出負(fù)載性質(zhì)的區(qū)別【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】點(diǎn)評學(xué)生回答，結(jié)合圖片，講解新知二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性1．恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（1）特點(diǎn)：生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小為常數(shù)，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。（2）分類：1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：總是反抗生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的，即的大小不變，但方向始終與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向相反。特性曲線在第一與第三象限內(nèi)，如圖3-3所示。實(shí)例：軋鋼機(jī)、機(jī)床的平移機(jī)構(gòu)等。2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：的大小不變，且具有固定的方向，不隨轉(zhuǎn)向的改變而改變。特性曲線在第一與第四象限內(nèi)，如圖3-4所示。圖3-3反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性圖3-4位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒功率負(fù)載負(fù)載功率為固定值，與n成反比，即特性如圖3-5所示。3．風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特點(diǎn)為：與成正比，即，其負(fù)載特性如圖3-6中曲線1所示。圖3-5恒功率負(fù)載特性圖3-6風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】小結(jié)上述介紹的是3種典型的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，而實(shí)際的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性往往是幾種典型特性的綜合。例如，實(shí)際的鼓風(fēng)機(jī)除了主要呈現(xiàn)風(fēng)機(jī)負(fù)載特性外，由于其軸上還有一定的摩擦轉(zhuǎn)矩，因此實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性應(yīng)為，如圖3-6中曲線2所示?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶通過講解，使學(xué)生理解直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程，了解電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成腳踏實(shí)地、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，弘揚(yáng)細(xì)心專注、務(wù)真求實(shí)的職業(yè)精神借助小結(jié)，使學(xué)生明白看問題不能太絕對的道理，要學(xué)會(huì)全方位思考，全面看待，抓大放小第二節(jié)課復(fù)習(xí)導(dǎo)入

（5min）【教師】復(fù)習(xí)提問，隨機(jī)邀請同學(xué)回答電力拖動(dòng)系統(tǒng)中有哪幾種負(fù)載？試對比分析這些負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性?！緦W(xué)生】聆聽、思考、討論、回答通過復(fù)習(xí)提問，了解學(xué)生對知識的理解程度傳授新知

（30min）【教師】請同學(xué)們掃碼觀看“直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性”，總結(jié)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的特點(diǎn)，隨機(jī)邀請同學(xué)回答【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，展示圖3-7，講解直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)加上一定的電壓U和一定的勵(lì)磁電流時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即。1．機(jī)械特性的方程他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路原理如圖3-7所示。圖3-7他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電路原理他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的3個(gè)基本方程：電磁轉(zhuǎn)矩方程：感應(yīng)電動(dòng)勢方程：電樞電路電壓平衡方程：將電磁轉(zhuǎn)矩方程、感應(yīng)電動(dòng)勢方程代入電樞電路電壓平衡方程中，整理后得機(jī)械特性方程為：式中，、——電動(dòng)勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，；——理想空載轉(zhuǎn)速，；——機(jī)械特性的斜率，?！緦W(xué)生】觀看、聆聽、理解、記憶【教師】提問：機(jī)械特性方程中哪些是變量？哪些是常量，是由電動(dòng)機(jī)構(gòu)造決定的？隨機(jī)邀請同學(xué)回答【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，講解新知2．固有機(jī)械特性（1）定義他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在電樞電壓和勵(lì)磁磁通均為額定值且電樞電路不串電阻（即，，）時(shí)的機(jī)械特性稱為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。（2）表達(dá)式【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】請同學(xué)們根據(jù)機(jī)械特性方程畫出特性，思考如何確定圖線的關(guān)鍵點(diǎn)？隨機(jī)邀請同學(xué)在黑板上演示【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】點(diǎn)評學(xué)生回答，展示圖3-8，講解新知（3）特性曲線：如圖3-8所示。是一條斜曲線。屬于硬機(jī)械特性。圖3-8他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性3．人為機(jī)械特性人為地改變電動(dòng)機(jī)的電路參數(shù)（如電壓、勵(lì)磁電流、電樞電路電阻），所得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。1）電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性條件：電樞電壓和勵(lì)磁磁通均為額定值，即，，特性方程：特性曲線：如圖3-9所示。是一組放射狀曲線。斜率與電樞電路串聯(lián)的電阻有關(guān)，電阻值越大，值越大，機(jī)械特性越軟。圖3-9電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶【教師】請同學(xué)們仿照電樞電路串電阻的人為機(jī)械特性，推導(dǎo)改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性和減弱磁通時(shí)的人為機(jī)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】點(diǎn)評學(xué)生回答，展示圖片，講解新知改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性條件：勵(lì)磁磁通為額定值，即特性方程：特點(diǎn)：只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化。除改變電樞電壓的大小外，還可以改變電樞電壓的方向。特性曲線：如圖3-10所示。是一組平行曲線。各曲線的斜率都與固有機(jī)械特性曲線的斜率相同。圖3-10改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性3）減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性條件：在勵(lì)磁電路串接電阻或降低勵(lì)磁電壓，使勵(lì)磁磁通減弱。特性方程：特性曲線：如圖3-11所示。是一組既不平行又不呈放射狀的曲線。圖3-11減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性4．考慮電樞反應(yīng)時(shí)的機(jī)械特性特點(diǎn)：電樞反應(yīng)表現(xiàn)為去磁效應(yīng)，因此會(huì)使機(jī)械特性出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。特性曲線：如圖3-12所示。圖3-12考慮電樞反應(yīng)時(shí)的機(jī)械特性【學(xué)生】聆聽、理解、思考、記憶通過講解，使學(xué)生掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，理解人為特性與固有特性的區(qū)別，學(xué)會(huì)分析問題的方法，弘揚(yáng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)精神運(yùn)用探究法，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、主動(dòng)思考