《电机与电气控制》实训课程教案

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电机与电气控制技术

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使用人：白金会

适用班级：09机电

09春风电（1）

班

09春风电（2）

班

时间：2023年3月

教学构思

教材分析：

本书是教育部中等职业教育示范专业规划教材电一体化、电器及有关专业类

似课程的教材。涉及的主要内容有变压器、三相异步电动机、直流电机、常用控

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制电机、常用低压电器、电气控制电路基本环节、典型设备的电气控制、、组合机床的电气控制、电气控制系统设计等。从教学难度上来讲，变压器及其相关计算、直流电动机原理及控制、PLC控制技术难度比较大，且使用实习不多。常用低压电气、电动机控制技术、组合车床电气控制使用率较高，难度相当较低，且我校的试验实习能够满足其实习需要。

教学对象：

本书主要针对的是09春风电（1）班、09春风电（2）班三年级的学生和09机电二年级的学生。

09机电班级有31名学生，大部分来自外地（兰州东面），学习兴趣较浓，且暂时不牵扯就业，本书为两学期教学任务。上一学期已经完成一部分。但该班级整周实习较多，本学期主要侧重上机模拟实习和实习室操作台操作。

09春风电（1）班、09春风电（2）三年级的学生共计70余人，很可能本学期内就面临就业，以前没有上过该课程，且学生对学习相对松懈，计划本书教学一学期。主要平日侧重习惯的养成，理论侧重完成作业和绘图任务，实习主要侧重电动机控制部分的操作。

教学安排：

1、09春风电（1）班、（2）班、09机电教学进度统一。

2、前四周侧重理论学习，以后以试验实习为主，中间穿插上机模拟操作练习。

3、09春风电（1）班、（2）班需要补充上一学期的部分重点内容。

教学大纲：

1、了解中间继电器、时间继电器、行程开关、万能转换开关等低压电器的结构、工作原理及接线要求；

2、理解用时间继电器控制的电动机Y–Δ降压起动电路的结构与工作原理；3、理解用速度继电器控制电动机反接制动电路的结构与工作原理；4、了解三相笼型异步电动机变极调速控制电路的结构与工作原理；

5、了解6140车床电气控制电路结构与工作原理，并能分析其典型故障。6、会正确拆卸和装配常用开关类电器、熔断器、接触器、启动器、继电器和主令电器，会检查和排除其常见故障。

7、会在电路板上安装三相笼型异步电动机用接触器辅助触点作联锁且带过载保护的单相运转控制电路，并能排除典型故障。

8、会在电路板上安装用接触器辅助触点作联锁和按钮转换的笼型电动机可逆运转控制电路，并能排除典型故障。

《电机与电气控制》实训室规章制度

一、学生必需按规定的时间参与实训课，不得迟到早退或无故缺课。二、实训前必需认真预习实训内容，明确实训目的、原理、方法和步骤。

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三、学生进入实训室必需衣着整齐，保持恬静，遵守实训室各项规章制度，

严禁高声喧哗、吸烟、随地吐痰或吃零食，阻止将小说、扑克、MP3等与实训无关的东西带进实训室，不得随意动用与本实训项目无关的仪器。四、进入实训室后，找到位置对号入座，依照仪器仪表工具的编号对号使用，

不得随意调换，每次操作完成后，由每组的小组长检查无损坏后，统一在指定的位置放好，便利下次使用。

五、先听指导教师讲解实训目的、原理、方法、步骤以及本卷须知，学生明

白后方可进行实训。实训中应严格遵守仪器设备操作规程，认真观测和分析现象，如实记录试验数据，独立分析试验结果，认真完成试验报告。六、实训中要爱护实训仪器设备，注意安全，俭约水、电、元件等消耗材料，

凡违反操作规程或不听从指挥而造成事故、损坏仪器设备者，必需写出书面检讨，并按学校有关规定赔偿损失。

七、实训中若发生仪器故障或其他事故，应马上切断相关电源、水源等，停

止操作，保持现场，报告指导教师，待查明原因或排除故障后，方可继续进行试验。

八、实训完毕后，应及时关闭总电源、清洁卫生、关好门窗，将所用仪器设

备、工具等进行清理和归还，经指导教师同意后，方可离开实训室。九、凡实训项目成绩考核不及格者，需重做实训项目，直到该项目成绩考核

合格，才能进入下一个项目的实训

十、在仪器设备管理中，阻止任何形式的私自转让、丢弃等行为。不得将实

训室的仪器仪表、电子元件、工具等私自带出实训室，若有特别需要应向指导老师申请登记后方可借出。

十一、借出的仪器设备如出现损坏、遗失等问题，要依照学校的标准赔偿损失。

收取的费用用于补偿仪器设备损坏、遗失的损失。

十二、实习人员要有有高度的安全意识，注意人身安全，防止触电事故的发生。

《电机与电气控制技术》实训室“六阻止〞：

1、阻止在实习室内追逐打闹。2、阻止偷拿实习导线及器材。3、阻止串组，乱坐座位。

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4、阻止将试验导线乱甩，打人。

5、阻止不按要求乱接导线，未经教师许可开启电源。6、阻止两人坐一椅子或多人挤坐。

学生进实训室“四必备〞：

1、必备课本、笔、直尺、作业、图纸。2、必备凳子，每人一个。

3、值日生必备抹布、扫把、桶子等清洁工具。4、各实训台必备抹布、万用表。

学生实训过程要求：

1、教师讲解过程：要求认真听讲，做好笔记。2、学生共同探讨过程：积极发言，群策群力。

3、学生个人练习过程：接线人员声音宏亮，表达明白，接线确凿，其余学生退后一米恬静观望，阻止探讨指示。

4、教师考核过程：考核人员等待指令，限时接线。其余学生预习准备，阻止走动。

学生综合成绩评价标准：

1、综合成绩由四部分构成：（1）、期中成绩20%

（2）、期末成绩30%（3）、平日成绩30%（4）、作业成绩20%2、平日成绩一学期安四次计算，每次10分制。

3、作业成绩按优、良、中、差、不做五个层次积分，分值依次为+1、+0.5、0、-0.5、-1、-2计算。

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项整改方法。

四、作业：1、电动机由哪几部分构成，各有何作用？2、简述电动机的工作原理？

3、电动机常见的启动方式有哪些，各有何特点？

理论教学教案三：常用低压电气

教学目标：1、把握低压电气的分类依据及分类；

2、认识刀开关，把握刀开关的作用、结构及图形符号；

3、认识低压断路器开关，把握低压断路器的作用、结构及图形符号。教学重点：常用低压电气的图形符号、用途及工作原理教学难点：低压断路器的工作原理。教学过程：前提测评：

1、变压器由哪几部分构成，各有何作用？2、变压器的主要参数有哪些？

3、作业点评：作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？教学过程：

一、低压电器的分类：1．按用途或控制对象分类

（1）配电电器：主要用于低压配电系统中。（2）控制电器：主要用于电气传动系统中。2．按动作方式分类

（1）自动电器：外来信号的作用，自动完成接通或分断等动作。（2）手动电器：用手动操作来进行切换的电器。3．按触点类型分类

（1）有触点电器：利用触点的接通和分断来切换电路。（2）无触点电器：无可分开的触点。4．按工作原理分类

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（1）电磁式电器：根据电磁感应原理动作的电器。

（2）非电量控制电器：依靠外力或非电量信号（如速度、压力、温度等）的变化而动作的电器。二、刀开关

又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。

1、作用：刀开关在电路中的作用是：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。

2、结构及图形符号：

由静插座、手柄、动触刀、铰链支座和绝缘底板组成。刀开关在低

压电路中用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。按极数不同刀开关分单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）三种。

静插座动触刀铰链支座静插座动触刀QSQS

铰链支座绝缘底板QSQS

绝缘底板(a)(b)单刀三刀单刀三刀(a)(b)

单刀三刀

3、组合开关：

组合开关又称转换开关，是手动控制电器。它是一种凸轮式的作旋转运动的刀开关。组合开关主要用于电源引入或5.5kW以下电动机的直接起动、中止、反转、调速等场合。三、低压断路器：

低压断路器又称自动空气开关、自动空气断路器或自动开关，它是一种半自动开关电器。当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，低压断路器能自动切断故障电路，有效保护串接在它后面的电气设备。在正常状况下，低压断路器也可用于不频繁接通和断开的电路及控制电动机。

1、塑料外壳式低压断路器又称装置式低压断路器或塑壳式低压断路器，一般用作配电线路的保护开关、电动机及照明线路的控制开关等。它主要由触头系统、灭弧装置、自动与手动操作机构、外壳、脱扣器等部分组成。根据功能的不同，低压断路器所装脱扣器主要有电磁脱扣器（用于短路保护）、热脱扣器（用于过载保护）、失压脱扣器、过励脱扣器以及由电磁和热脱扣器组合的复式脱扣器等。脱扣器是低压断路器的重要部分，可人为整定其动作电流。

2、塑壳式低压断路器工作原理：其中，触头2合闸时，与转轴相连的锁扣扣住跳扣4，使弹簧1受力而处于储能状态。正常工作时，热脱扣器的发热元件10温升不高，不会使双金属片弯曲到顶动6的程度；电磁脱扣器13的线圈磁力不大，不能吸住12去拔动6，开关处于正常供电状态。假使主电路发生过载或短路，电流超过热脱扣器或电磁脱扣器动作电流时，双金属片11或衔铁12将拨动连杆6，使跳扣4被顶离锁扣3，弹簧1的拉力使触头2

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分开切断主电路。当电压失压和低于动作值时，线圈9的磁力减弱，衔铁8受弹簧7拉力向上移动，顶起6使跳扣4与锁扣3分开切断回路，起到失压保护作用。

3、框架式低压断路器

框架式低压断路器又叫万能式低压断路器，主要用于40～100kW电动机回路的不频繁全压起动，并起短路、过载、失压保护作用。其操作方式有手动、杠杆、电磁铁和电动机操作四种，额定电压一般为380V，额定电流有20～4000A若干种。常用的框架式低压断路器有DW系列等，其所有零部件都安装在框架上，它的热脱扣器、电磁脱扣器和失压脱扣器等保护原理与塑壳式一致。

由脱扣器QF触头头(d)低压断路器

教师小结：总结本节课重点、难点以及在课堂教学中存在的问题，并提出本卷须知整改方法。

四、作业：1、绘制单刀、三刀开关？

2、绘制低压断路器，并说明低压断路器是如何实现过载、过流、以及电流不平衡保护的？

3、刀开关、组合开关有何区别，简要说明它们的用途用？

(c)理论教学教案四：熔断器、控制按钮、接触器

教学目标：1、把握熔断器的组成、选用原则、理解工作原理；2、把握控制按钮的作用、工作特点；3、把握接触器的工作原理、图形符号。

教学重点：熔断器、控制按钮、接触器的工作原理教学难点：控制按钮、接触器触点的状态转变。教学过程：前提测评：

1、变压器由哪几部分构成，各有何作用？

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2、变压器的主要参数有哪些？

3、作业点评：作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？教学过程：一、熔断器：

1、熔断器的构成：是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用作短路保护。熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，寻常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

2、熔断器的工作原理：熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过正常大小的电流而不熔断。短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断并切断电路，从而达到保护电路的目的。(a)

vFU熔断器

(c)(d)(e)

3、熔断器的选用原则：在照明和电热电路中选用的熔体额定电流应等于或略大于保护设备的额定电流，而保护电动机的熔体为了防止在起动时被熔断，又能在短路时尽快熔断，一般可选用熔体的额定电流约等于电动机额定电流的（1.5～2.5）倍二、按钮：

1、控制按钮的作用及工作原理：

又称控制按钮，也是一种简单的手动开关，寻常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机或其他电气设备的运行。它由按钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等构成。将按钮帽按下时，下面一对原来断开的静触点被桥式动触点接通，以接通某一控制电路；而上面一对原来接通的静触点则被断开，以断开另一控制回路。手指放开后，在弹簧的作用下触点马上恢复原态。原来接通的触点称为常闭触点，原来断开的触点称为常开触点。因此，当按下按钮时，常闭触点先断，常开触点后通；而松开按钮时，常开触点先断，常闭触点后通。

弹簧2、控制按钮的区分及图形符号：

常开触点为了标明各个按钮的作用，避免误操作，寻常将按钮帽做成不同的颜色，

以示区别。按钮帽的颜色有红、绿、黑、黄、蓝等，一般用红色表示中止

SB按钮，绿色表示起动按钮。

桥式动触点

弹簧常开触点静触点SB常闭触点静触点

(a)常闭触点(b)14

(b)SBSB

三、交流接触器：

1、交流接触器的定义及图形符号：

交流接触器是利用电磁吸力来接通和断开电动机或电源到负载的主电路的自动电器。图形符号如下：

弹簧线圈

常闭触头KM常开触头辅助触点线圈主触点2、交流接触器的组成：(b)(c)交流接触器主要由电磁铁和触点两部分组成，当电磁铁线圈通电后，吸住动铁心（也称衔铁），使常开触点闭合，因而把主电路接通。电磁铁断电后，靠弹簧反作用力使动铁心释放，切断主电路。3、接触器的触点系统：

交流接触器的触点分为两类，一类接在电动机的主电路中，通过的电流较大，称作主触点；另一类接在控制电路中，通过的电流较小，称为辅助触点。主触点断开瞬间，触点间会产生电弧烧坏触点，因此交流接触器的动触点都做成桥式，有两个断点，以降低当触点断开时加在断点上的电压，使电弧简单熄灭。在电流较大的接触器的主触点上还专门装有灭弧罩，其外壳由绝缘材料制成，里面的平行薄片使三对主触点相互隔开，其作用是将电弧分割成小段，使之简单熄灭。

4、接触器的选用：

在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量等。接触器的额定电压是指吸引线圈的额定电压，额定电流是指主触点的额定电流。教师小结：总结本节课重点、难点以及在课堂教学中存在的问题，并提出本卷须知整改方法。

四、作业：1、如何计算熔断器的容量？2、绘制控制按钮、接触器的图形符号？

3、接触器的触点系统由那几部分构成，各有何作用？

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(a)

理论教学教案五：继电器

教学目标：1、认识继电器的种类及工作方法；2、把握各类继电器的图形符号，工作原理。教学重点：继电器的图形符号及工作原理

教学难点：继电器触点的状态转变及工作原理的理解。教学过程：前提测评：

1、控制照明电路选用的熔断器规格如何确定？

2、绘制接触器的图形符号，标明各部分的名称及作用？

3、作业点评：作业优秀人员，差的人员，未能及时上交作业的人员？教学过程：

一、热继电器：

1、热继电器的作用：电动机在工作时，当负载过大、电压过低或发生一相断路故障时，电动机的电流都要增大，其值往往超过额定电流。假使超过不多，电路中熔断器的熔体不会熔断，但时间长了会影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机，因此需要有过载保护。热继电器用于电动机的过载保护，它是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触点动作的自动电器。

2、热继电器的结构：它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。

II发热元件双金属片常闭触点发热元件弹簧扣板常开触点FR复位按钮常闭触点热继电器

(a)(b)3、热继电器的选用：热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按

下复位按钮即可复位。热继电器的主要技术数据是整定电流。整定电流是指长期通过发热元件而不致使热继电器动作的最大电流。当发热元件中通过的电流超过整定电流值的20％时，热继电器应在20分钟内动作。热继电器的整定电流大小可通过整定电流旋钮来改变。选用和整定热继电器时一定要使整定电流

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38(b)1—线圈；2—反作用弹簧；53—衔铁；44—铁心；值与电动机的额定电流一致。5—弹簧片；310二、时间继电器：6—瞬时触头；在生产中，经常需要按一定的时间间隔来对生产机械进行控制。这类自动117—杠杆；28—延时触点；控制称为时间控制。时间控制寻常是利用时间继电器来实现的。时间继电器是1129—一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器，调理螺钉；10—推板；其种类好多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等。这里仅11—推杆；介绍通电延时的空气阻尼式时间继电器和晶体管式时间继电器。12—宝塔弹簧1．空气阻尼式时间继电器：

空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁机构、延时机构、触头三部分组成。(a)(b)

通电延时断电延时瞬时动作通电延时线圈断电延时线圈

常开触头或或2KT

1—连接头常闭触头或或；2—端盖；3—定子；4—转子；1

5—可动支架；6—触点；(c)7—胶木摆杆；8—簧片；时间继电器

9—静触头；10—绕组；2．晶体管式时间继电器：11—轴晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它主要利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成。其特点是延时范围广，精度高，体积小，便调理，寿命长，是目前发展最快、最有前途的电子器件。三、速度继电器1141、速度继电器的组成：速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。它主要由转子、定子和触头三部分组成。转10子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。

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nnKS

2、速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动。当转到一定角度时，装在定(c)子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在弹簧作用下复位

教师小结：总结本节课重点、难点以及在课堂教学中存在的问题，并提出本卷须知整改方法。

四、作业：1、绘制时间继电器的图形符号，并说明其工作类型？

2、通用继电器的图形符号，说明与接触器的区别？

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83、绘制热继电器、速度继电器的图形符号，说明热继电器的工作原

理？

试验实训教案1：并励直流电动机起动调速控制

课程名称授课班级课题《电机与电气控制技术》09级机电、09春风电（1）、（2）班并励直流电动机起动调速控制能力目标：专业能力：1、了解电机试验基本要求及安全操作本卷须知。2、了解电机试验室的仪器设备及电源布置。3、把握直流电机的基本接线方法和实际操作方法。关键能力：教学目标1.能够向大家介绍简单的并励直流电动机原理性知识，锻炼良好的表达能力；2.能相互协同，具有团队协作能力；3.能养成很好的自学能力。应用性知识目标：1.熟练把握基本电气控制元件；2.把握直流电机的基本控制方法；3.熟练把握直流电机启动与调速方法。18

学时4序号1日期任课教师训练项目（任务）1.通过给出引导性问题，独立查阅相关资料进行问题的解答与学习；2.阅读直流电机控制电路图。1.电力拖动训练装置；教学媒体准备2.多媒体教学设备、教学课件、视频教学资料；3.实训记录单。引导性问题：1、直流电机的原理2、直流电机的调速方法3、直流电机控制电路图的绘制方法4、试验接线图：教学过程试验器材：1、直流电动机1台2、起动器