《 电机与拖动》教案 8特种电机 项目八课件

项目特种电机8PAGE8项目特种电机8PAGE8特种电机项目PAGE78特种电机项目PAGE78课题其他特种电机课时2课时（90min）教学目标知识目标：熟悉直线电动机、旋转变压器、测速发电机的工作原理技能目标：能够测试旋转变压器的工作特性素质目标：养成认真负责、求真务实的工作作风弘扬执着专注、精益求精的职业精神践行服务集体、团结协作的团队精神教学重难点教学重点：直线电动机、旋转变压器、测速发电机的工作原理教学难点：直线电动机、旋转变压器、测速发电机的工作原理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：复习导入（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、提问在电动汽车中，旋转变压器常被用作驱动电机的速度传感器和位置传感器。对于三相异步驱动电机，旋转变压器可用来检测驱动电机的转速；对于永磁同步驱动电机，旋转变压器既可用来检测驱动电机的转速，又可用来检测驱动电机的转子位置，以保证电源的相位与转子的旋转同步。如果旋转变压器发生故障，则会导致电动汽车动力不足或无法启动。此时便需要对旋转变压器及其电源和通信线路进行检查，以确定故障原因并排除故障。（1）旋转变压器的工作原理是什么？（2）如何测试旋转变压器的性能？【学生】聆听、思考、讨论生活案例导入，吸引学生注意，引发学生思考，调动学生的学习积极性和主动性传授新知

（35min）【教师】发布任务工单【学生】扫一扫任务工单“8.3”，明确本节课任务【教师】演示：将一根圆环橡皮筋从中剪开，变成一根直线。请同学们思考如果将一台旋转电动机沿径向剖开会怎样？过渡到新知讲解一、直线电动机直线电动机是一种可以将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置，按工作原理的不同，可分为直线异步电动机、直线同步电动机和直线直流电动机；按结构形式的不同，可分为扁平式、圆筒式、圆盘式和圆弧式等多类。1．直线电动机的结构（1）结构初级：由普通异步电动机定子演变而来的一侧次级：由普通异步电动机转子演变而来的一侧（2）运动方式动次级：初级固定而次级运动的运动方式。动初级：次级固定而初级运动的运动方式。（3）结构分类：短次级和短初级。如图8-20（c）、图8-20（d）所示。直线异步电动机一般采用短初级形式。（a）沿径向剖开（b）把圆周展开成直线（c）短次级（d）短初级图8-20直线异步电动机的结构【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】提问：旋转电动机沿径向剖开后，结构发生了变化，工作原理是否会产生变化？随机邀请同学进行回答【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，复习异步电动机的工作原理。随机邀请同学进行回答【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，对比异步电动机工作原理讲解直线电动机的工作原理2．直线电动机的工作原理（1）工作原理：如图8-21所示。接通交流电源，气隙间产生行波磁场，行波磁场沿水平方向移动，次级导条在行波磁场的切割下，将产生感应电动势和感应电流，从而产生水平方向的推力。如果初级固定不动，则磁推力带动次级以速度做直线运动。图8-21直线异步电动机的工作原理行波磁场：当接通交流电源时，气隙间所产生的磁感应强度为B的磁场。同步速度：行波磁场的移动速度。（2）换向通过改变通电的相序，可以改变直线异步电动机的方向。（3）调速通过改变电源电压的幅值或相位，可以达到调速的目的。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】提问：旋转磁场和行波磁场有何异同？旋转电动机和直线电动机的工作原理有何异同？随机邀请同学进行回答【学生】聆听、思考、回答【教师】总结同学回答，根据直线电动机的工作原理，请同学们思考直线电动机的适用领域，自由发言【学生】聆听、思考、回答【教师】展示直线电动机应用图片，讲解直线电动机的特点及应用3．直线电动机的特点及应用（1）优点：低成本，响应速度快，噪声较小或无噪声，散热性好，机械磨损小，可靠性高，装配灵活。（2）缺点：效率和功率因数较低；受电源电压影响较大。（3）应用：吊车、金属传送带、高速电力列车、航空航天仪器、自动化仪器、医疗器械、电动门、电动桌等。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】复习提问：变压器的结构有哪几部分组成？随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答，展示旋转变压器外形图片，过渡到新知讲解二、旋转变压器旋转变压器作为信号运算元件用于自动控制系统中，能够按正弦、余弦、线性等函数关系将转角信号变为电压信号，其控制精度很高。旋转变压器主要有正余弦旋转变压器和线性旋转变压器两种。正余弦旋转变压器主要用于要求坐标变换、三角运算的场合，线性旋转变压器主要用于要求将转角转换成电信号的场合。1．旋转变压器的结构旋转变压器的一次绕组（定子绕组）与二次绕组（转子绕组）之间的电磁耦合程度随着转子转角的变化而变化。旋转变压器的外形如图8-22所示。它分为定子和转子两大部分，铁芯的槽中均嵌有在空间上电角度互差90°、参数完全相同的两套绕组。图8-22旋转变压器的外形图8-23正余弦旋转变压器的结构原理【教师】播放视频“旋转变压器的工作原理”，观看视频时请同学们思考：旋转变压器会旋转吗？和普通变压器有什么区别？视频结束随机邀请同学回答【学生】观看、思考、聆听、回答【教师】总结学生回答，结合原理图讲解旋转变压器的工作原理2．旋转变压器的工作原理1）正余弦旋转变压器的工作原理若在定子绕组两端加上交流励磁电压，如图8-23所示，则建立磁通势F并产生脉动磁场，当转子在原来的基准电气零位逆时针转过角度时，在转子绕组和中输出与转子转角成正弦或余弦关系的电压。2）线性旋转变压器的工作原理线性旋转变压器转子的输出电压与转子转角呈线性关系，即的函数曲线为一条直线，它只能在一定转角范围内用作机械角与电信号的线性变换。图8-24线性旋转变压器原理图线性旋转变压器把正余弦旋转变压器的定子绕组与转子绕组串联，成为一次侧（励磁方），如图8-24所示。当加上交流电压后，转子绕组所产生电压与转子转角的关系为当取值为0.56～0.6时，转子转角在范围内与输出电压呈良好的线性关系。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示旋转变压器应用场景，讲解其应用3．旋转变压器的应用举例如图8-25所示为用一对旋转变压器测量差角的原理图。—旋变发送机定子绕组；—旋变接收机定子绕组；

—旋变发送机转子绕组；—旋变接收机转子绕组。图8-25用一对旋转变压器测量差角的原理图旋变接收机的转子绕组作输出绕组，输出一个与两转轴的差角成正弦函数的电动势，当差角较小且用弧度表示时，该电动势近似正比于差角。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】请同学们总结对比旋转变压器和变通变压器的相同点和不同点。随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解，使学生了解直线电动机的结构和工作原理，掌握旋转变压器的工作原理和应用，培养学生独立思考和处理问题的能力，弘扬细心专注、科学严谨的职业精神从旧知过渡到新知讲解，降低学生理解的难度，便于学生对知识的掌握第二节课问题导入

（5min）【教师】提问：简述直流发电机的结构组成和工作原理。随机邀请同学回答【学生】聆听、思考、讨论、回答复习提问，考察学生对知识的理解与记忆程度传授新知

（30min）【教师】总结学生回答，讲解新知三、测速发电机测速发电机是把机械旋转量转变为电信号的一种电磁装置，它不仅可以测量转速，还可以用作校正元件。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】仅从名称上看，测速发电机和普通发电机相同吗？有何区别？自由发言【学生】聆听、思考、回答【教师】点评学生回答，强调测速发电机的测速功能，展示直流测速发电机结构图片，进入新知讲解1．直流测速发电机直流测速发电机是一种能够将转速信号转换成直流电压信号的测速元件。根据励磁方式的不同，直流测速发电机可分为他励式和永磁式两种类型。1）直流测速发电机的结构直流测速发电机的结构和普通直流发电机基本相同，主要由主磁极、电枢铁芯、电枢绕组、换向器、电刷装置等组成，如图8-26所示。他励式直流测速发电机的励磁绕组需要一个恒定电源供电，故比较少用。永磁式直流测速发电机的定子磁极为永久磁铁，无须电源提供励磁电流，故应用较多。图8-26直流测速发电机【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】结合直流测速发电机的直流发电机的属性，以直流发电机的工作原理为基础，配合图片进行新知讲解2）直流测速发电机的输出特性直流测速发电机实际上是一台微型的直流发电机，其工作原理与一般的直流发电机类似，如图8-27所示。图8-27直流测速发电机的工作原理直流测速发电机的输出电压为式中，C——直流测速发电机输出特性曲线的斜率。直流测速发电机在理想状态下的输出特性是线性的，其在不同负载电阻时的理想输出特性如图8-28所示。图8-28直流测速发电机在不同负载电阻时的理想输出特性3）直流测速发电机的特点及应用直流测速发电机广泛应用于自动控制系统、测量技术装置及计算机装置中。如图8-29所示为恒速自动调节系统的原理框图。图8-29恒速自动调节系统的原理框图【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】直流测速发电机是直流发电机，那交流场合可以使用吗？如果遇到交流，应该怎么解决呢？自由发言【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】从学生的发言过渡到新知讲解2．交流测速发电机交流测速发电机可分为同步交流测速发电机和异步交流测速发电机两种。同步交流测速发电机是以永磁铁制成的磁极作为转子的交流发电机。它的输出电压和频率随着转速的变化而变化，因此它的输出特性不是线性的。同步交流测速发电机不能对旋转方向做出准确的判别，通常只用作指针式转速计。异步交流测速发电机又分为杯式异步交流测速发电机和笼式异步交流测速发电机。杯式异步交流测速发电机由于控制精度较高，结构相对简单，噪声低，目前被广泛应用。笼式异步交流测速发电机的输出线性较差，仅用于控制精度要求不高的场合。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示交流测速发电机结构图片，是否有似曾相识的感觉？和哪种电机比较相似呢？随机邀请同学进行回答【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】点评学生回答，结合交流测速发电机结构图片，讲解新知1）交流测速发电机的结构杯式异步交流测速发电机的结构主要由内定子、外定子以及夹在它们之间的杯式转子组成，如图8-30所示。图8-30杯式异步交流测速发电机的结构转子采用薄壁非磁性杯状结构（杯厚约为0.2～0.3mm），通常用高电阻率的非磁性材料制成。定子两相绕组的空间电角度相差90°，一个为励磁绕组，另一个为输出绕组。2）交流测速发电机的工作原理如图8-31所示为杯式异步交流测速发电机的工作原理，其中励磁绕组接到幅值和频率均不变化的电压上。图8-31杯式异步交流测速发电机的工作原理当转子静止时（），输出电压为零。当转子以转速n旋转时，输出绕组中有感应电动势产生，并且输出电压的大小与转子转速n成正比。当转子反转时，输出电压的大小仍然与转速成正比，但相位与转子正转时的输出电压相反。3）交流测速发电机的特点及应用杯式异步交流测速发电机的技术性能优越，结构相对简单且噪声低，无干扰，体积比较小，但稳定性较差。杯式异步交流测速发电机经常用在反馈稳速系统中，作为阻尼元件；也可用在计算机、解算装置中，作为