《 电机与拖动》教案 3直流电机的电力拖动 项目三

项目直流电动机的电力拖动3PAGE6项目直流电动机的电力拖动3PAGE6直流电动机的电力拖动项目PAGE53直流电动机的电力拖动项目PAGE53课题直流电动机的机械特性课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）掌握电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性（2）掌握直流电动机的机械特性技能目标：熟悉电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性的分析方法熟悉直流电动机机械特性的分析方法素质目标：养成求真务实、开拓进取的工作作风弘扬执着专注的职业精神践行服务集体、服从纪律的团队精神教学重难点教学重点：电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性和机械特性分析方法教学难点：电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性和机械特性分析方法教学方法情景模拟法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：传授新知（35min）第2节课：问题导入（5min）

传授新知（35min）课堂小结（3min）

作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务导入

（8min）【教师】创设情景，进行案例分析、提问老吴最近买了一辆代步用的电动四轮车，常用其接送小孙女上下学。该车采用了永磁直流电动机，它需要满足代步车以最高载重行驶时的连续功率（指电动机稳定运行时输出的功率）要求。代步车电动机的调速范围普遍较小，这主要是为了限制车辆行驶速度，从而保证老年人的出行安全。同时，代步车的电动机还要具备良好的机械特性，以满足代步车以最大峰值转矩来加速或爬坡的要求，即要求在各种车速范围内电动机的可控性高、稳态精度高且动态特性好，能够快速、柔和地控制驱动和制动转矩，从而保证代步车能够适应各种复杂环境。（1）直流电动机的机械特性有哪些？（2）如何判断直流电动机机械特性的好坏呢？【学生】聆听、思考、讨论运用生活案例导入，吸引学生注意，引发学生思考，明确学习目的，激发学习兴趣，端正学习态度传授新知

（35min）【教师】提问：牛顿第二定律是什么？自由发言【学生】聆听、思考、回答【教师】点评学生回答，从牛顿第二定律入手，讲解电力拖动系统的运动方程一、电力拖动系统的运动方程1．运动方程（推导过程详见教材）式中，——电动机的拖动转矩（电磁转矩），单位为；——生产机械的阻转矩（负载转矩），单位为；——转动体的飞轮矩，单位为，它是电动机飞轮矩和生产机械飞轮矩之和，反映了转动体的转动惯性大小。2．运动方程中正负号的规定（1）转速的方向与规定的正方向相同时为正，相反时为负。（2）电磁转矩的方向与规定的正方向相同时为正，相反时为负。（3）负载转矩的方向与规定的正方向相反时为正，相同时为负。图3-2转矩、转速的正负号【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】以拔河为例，讲解新知3．（1）当时，，则或常数，即电力拖动系统处于静止或匀速运行的稳定状态。（2）当时，，电力拖动系统处于加速状态。（3）当时，，电力拖动系统处于减速状态。一个稳定的电力拖动系统应具有恢复平衡状态的能力。当时，系统处于加速（或减速）运动状态，其加速度（或减速度）与飞轮矩成反比。飞轮矩越大，系统惯性越大，转速变化越小，系统稳定性越好，而灵敏度越低；反之亦然。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示轧钢机、电梯、起重机图片，请同学们说出负载性质的区别【学生】聆听、思考、回答【教师】点评学生回答，结合图片，讲解新知二、电力拖动系统的负载转矩特性1．恒转矩负载（1）特点：生产机械负载转矩的大小为常数，与转速无关。（2）分类：1）反抗性恒转矩负载特点：总是反抗生产机械运动的，即的大小不变，但方向始终与生产机械运动的方向相反。特性曲线在第一与第三象限内，如图3-3所示。实例：轧钢机、机床的平移机构等。2）位能性恒转矩负载特点：的大小不变，且具有固定的方向，不随转向的改变而改变。特性曲线在第一与第四象限内，如图3-4所示。图3-3反抗性恒转矩负载特性图3-4位能性恒转矩负载特性恒功率负载负载功率为固定值，与n成反比，即特性如图3-5所示。3．风机、泵类负载特点为：与成正比，即，其负载特性如图3-6中曲线1所示。图3-5恒功率负载特性图3-6风机、泵类负载特性【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】小结上述介绍的是3种典型的负载转矩特性，而实际的负载转矩特性往往是几种典型特性的综合。例如，实际的鼓风机除了主要呈现风机负载特性外，由于其轴上还有一定的摩擦转矩，因此实际鼓风机的负载特性应为，如图3-6中曲线2所示。【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解，使学生理解直流电动机的运动方程，了解电力拖动系统的负载转矩特性，培养学生养成脚踏实地、认真负责的工作作风，弘扬细心专注、务真求实的职业精神借助小结，使学生明白看问题不能太绝对的道理，要学会全方位思考，全面看待，抓大放小第二节课复习导入

（5min）【教师】复习提问，随机邀请同学回答电力拖动系统中有哪几种负载？试对比分析这些负载的转矩特性。【学生】聆听、思考、讨论、回答通过复习提问，了解学生对知识的理解程度传授新知

（30min）【教师】请同学们扫码观看“直流电动机的机械特性”，总结直流电动机机械特性的特点，随机邀请同学回答【学生】观看、聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，展示图3-7，讲解直流电动机的机械特性三、直流电动机的机械特性电动机的机械特性是指电动机加上一定的电压U和一定的励磁电流时，电磁转矩与转速之间的关系，即。1．机械特性的方程他励直流电动机的电路原理如图3-7所示。图3-7他励直流电动机的电路原理他励直流电动机的3个基本方程：电磁转矩方程：感应电动势方程：电枢电路电压平衡方程：将电磁转矩方程、感应电动势方程代入电枢电路电压平衡方程中，整理后得机械特性方程为：式中，、——电动势常数和转矩常数，；——理想空载转速，；——机械特性的斜率，。【学生】观看、聆听、理解、记忆【教师】提问：机械特性方程中哪些是变量？哪些是常量，是由电动机构造决定的？随机邀请同学回答【学生】观看、聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，讲解新知2．固有机械特性（1）定义他励直流电动机在电枢电压和励磁磁通均为额定值且电枢电路不串电阻（即，，）时的机械特性称为他励直流电动机的固有机械特性。（2）表达式【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们根据机械特性方程画出特性，思考如何确定图线的关键点？随机邀请同学在黑板上演示【学生】聆听、思考、回答【教师】点评学生回答，展示图3-8，讲解新知（3）特性曲线：如图3-8所示。是一条斜曲线。属于硬机械特性。图3-8他励直流电动机的固有机械特性3．人为机械特性人为地改变电动机的电路参数（如电压、励磁电流、电枢电路电阻），所得到的机械特性称为人为机械特性。1）电枢电路串电阻时的人为机械特性条件：电枢电压和励磁磁通均为额定值，即，，特性方程：特性曲线：如图3-9所示。是一组放射状曲线。斜率与电枢电路串联的电阻有关，电阻值越大，值越大，机械特性越软。图3-9电枢电路串电阻时的人为机械特性【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们仿照电枢电路串电阻的人为机械特性，推导改变电枢电压时的人为机械特性和减弱磁通时的人为机械特性，分组讨论派代表回答【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】点评学生回答，展示图片，讲解新知改变电枢电压时的人为机械特性条件：励磁磁通为额定值，即特性方程：特点：只能在低于额定电压的范围内变化。除改变电枢电压的大小外，还可以改变电枢电压的方向。特性曲线：如图3-10所示。是一组平行曲线。各曲线的斜率都与固有机械特性曲线的斜率相同。图3-10改变电枢电压时的人为机械特性3）减弱磁通时的人为机械特性条件：在励磁电路串接电阻或降低励磁电压，使励磁磁通减弱。特性方程：特性曲线：如图3-11所示。是一组既不平行又不呈放射状的曲线。图3-11减弱磁通时的人为机械特性4．考虑电枢反应时的机械特性特点：电枢反应表现为去磁效应，因此会使机械特性出现上翘现象。特性曲线：如图3-12所示。图3-12考虑电枢反应时的机械特性【学生】聆听、理解、思考、记忆通过讲解，使学生掌握直流电动机的机械特性，理解人为特性与固有特性的区别，学会分析问题的方法，弘扬科学严谨的职业精神运用探究法，激发学生的求知欲，培养学生举一反三、主动思考