电工电子技术 教案 学习领域3-4 三相交流电路、变压器、电动机（机电一体化）

电工与电子技术课程教案课程编号：B3375001教师姓名：电工与电子技术课程组所属专业：机电一体化技术开课时间：授课类型：□理论型（A类）☑理实一体型（B类）□实践型（C类）目录TOC\o"1-2"\h\u13468学习领域3：三相交流电路 326493.1三相电源 387723.2三相负载的星形和三角形联结 9199803.3三相电路功率 1629518学习领域4：变压器和电动机 21学习领域3：三相交流电路3.1三相电源安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）学习领域3：三相交流电路3.1三相电源课次11授课教师☑单一教师姓名：□双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析1.已掌握直流电路的基本概念、和简单电路的分析方法；已掌握正弦交流电的基本理论和一般电路的主要分析计算方法；2.从作业和实验情况看，部分同学对正弦交流电路的计算能力和测试能力还有待提高。3.学习主动性不强。教学目标1.掌握三相电源的特点。2.掌握线电压、相电压、线电流、相电流的概念。3.掌握三相电源星形连接和三角形连接连接时线电压、相电压的关系。教学重点三相电源的特点，三相电源星形连接和三角形连接连接时线电压、相电压的关系。教学难点三相负载的星形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。思政元素介绍我国电力工业从“依赖进口”到“自主创新”的跨越（如特高压输电技术全球领先、三峡电站等重大工程），对比旧中国电力基础设施的匮乏，凸显新中国成立后尤其是改革开放以来的科技发展成就，激发学生的民族自豪感教学方法讲授法、头脑风暴法、案例分析法、项目法、引导文法授课班级授课日期教学资源《电工电子技术》，机械工业出版社，刘苏英、汤德荣、武昌俊学银在线《电工与电子技术》/course/241026369.html教学设计简表（含辅助时间分配） 时间分配教学环节设计意图10min课前引入引导学生思考工业上的负载比如电动机，跟生活中的用电器在电源使用上有什么区别和联系？20min三相电源的产生了解三相交流电由于其特殊优点，在在发电和输配电、工农业生产中得到了极其广泛的应用。25min电源绕组的星形联结了解星形连接电源的特点，了解三相四线制供电系统。25min电源绕组的三角形联结了解三角形连接电路的特点，了解线电压与相电压之间的关系。10min归纳总结介绍三相电源的特点，区分三角形联结与星形联结的区别和优缺点。课次11结束（90min）教学反思安徽机电职业技术学院教案续页（课次11）教学过程一、课前引入（10min）【教师活动】工业上的负载比如电动机，跟生活中的用电器在电源使用上有什么区别和联系？三相交流电由于其特殊优点，在在发电和输配电、工农业生产中得到了极其广泛的应用。各类工业机械（如机床、风机、水泵、压缩机、传送带等）的动力来源。【学生活动】分组讨论，常见的生活中的电器，是用的什么电？举例说明三相交流电应用的场景，选同学进行回答。【思政元素】科学精神：三相交流电凭借其独特的技术特性，成为现代社会不可或缺的能源载体，从工业制造到日常生活，从传统能源到可再生能源，其应用贯穿各个领域。绿色发展理念：随着新能源技术、电力电子技术的发展，三相交流电将在“双碳”目标下继续发挥核心作用，推动能源结构转型和全球可持续发展。二、新知讲解（50min）【教师活动】一、三相交流电动势的产生1.三相交流电动势的产生（1）三相对称绕阻（2）三相电动势的表达式瞬时表达式：相量表达式这种有效值相等，频率相同、各相之间相位差120°的三相电动势称为三相对称交流电动势。其波形和相量图如图所示。2.三相对称电压3.相序顺序：U-V-W-U逆序：U-W-V-U二、三相电源绕组的连接1.星形（y）联结中性点：用“N”表示中性线：通常又称为地线（或零线）相线（或端线）：俗称火线三相四线制：（1）相电压：相线与中性线之间的电压，分别用表示。（2）线电压：相线与相线之间的电压，分别用表示。（3）线电压与相电压的关系三相电源星形联结相电压、线电压相量图星形联结具有如下特点：

/30°/30°

/30°1)三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间相位差为120°。/30°/30°

/30°2．三角形（△）联结线电压等于相电压【学生活动】写出三相电源的表达式并画出向量图。【思政元素】引导学生认识到“对称性”是自然界的基本规律之一（如晶体结构、电磁感应定律），培养通过数学工具（如三角函数、复数运算）揭示物理本质的科学思维。三、课堂练习（20min）【教师活动】例1已知某三相对称电源的相电压瞬时值表达式为：

uA​=2202sin(ωt)

V

uB​=220​2sin(ωt−120°)

V

uC=2202sin(ωt+120°)

V画出该三相电源作星形（Y形）联结时的电路图，标注出相线、中性线、相电压UP和线电压UL。答：星形联结电路图：将三相电源的末端X、Y、Z连接在一起形成中性点N，从首端A、B、C分别引出三根线作为相线，中性点N引出一根线作为中性线。相电压UP为相线与中性线之间的电压，线电压UL为相线与相线之间的电压。线电压计算：线电压有效值UL=3UP相位关系：线电压超前对应的相电压30°。三角形联结电路图：将三相电源的A与Y、B与Z、C与X依次首尾相连，从三个连接点引出三根线作为相线。三角形联结时，线电压等于相电压，即UL【学生活动】跟随老师思路，试着去进行计算。【思政元素】

若不对称度超标，可能对电机运行产生哪些危害？从工程伦理角度分析设计人员应如何避免此类问题。四、归纳总结（10min）【教师活动】，即线电压等于相电压。由相量图可见：三个相电压相量和为零。因此，当电源的三相绕组采用三角形连接时，理论上在绕组内部不会有环路电流（环流）产生。但实际上三相绕组绝对对称很难做到，且绕组阻抗很小，导致环流很大，有烧毁绕组的危险。所以发电机绕组一般不采用三角形连接，而变压器绕组由于某种需要有时会采用三角形连接。【思政元素】强调理论推导需与实验验证结合（如通过示波器观测三相电压波形），避免“纸上谈兵”，培养严谨的治学态度。介绍国产三相发电机（如东方电气的大型汽轮发电机）的自主化进程，特别是在核电、水电领域打破国外垄断的案例，激发“把关键核心技术掌握在自己手中”的使命感。

3.2三相负载的星形和三角形联结安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）学习领域3：三相交流电路3.2三相负载的星形和三角形联结课次12、13授课教师□单一教师姓名：□双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析1.已掌握直流电路的基本概念、和简单电路的分析方法；已掌握正弦交流电的基本理论和一般电路的主要分析计算方法；2.能对比分析三相电源与单相交流电之间关系；3.从作业和实验情况看，部分同学对正弦交流电路的计算能力和测试能力还有待提高。4.学习主动性不强。教学目标1.掌握三相负载的星形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。2.掌握三相负载的三角形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。教学重点1.三相负载的星形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。2.三相负载的三角形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。教学难点1.三相负载的星形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。2.负载的三角形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。思政元素介绍大国工匠程平的故事，激发同学为祖国奉献青春，为梦想努力奋斗的精神。教学方法讲授法、头脑风暴法、案例分析法、项目法、引导文法授课班级授课日期教学资源学银在线《电工与电子技术》/course/241026369.html《电工电子技术》，机械工业出版社，刘苏英、汤德荣、武昌俊教学设计简表（含辅助时间分配） 时间分配教学环节设计意图5min课前引入回顾上节课知识，通过电源联结的方法，引入电机联结的方法。30min三相负载的星形联结方法介绍三相交流电动机绕组的星形联结的方法。讲解星形联结的特点和注意事项。25min线电压、相电压、线电流相电流介绍线电压、相电压、线电流相电流之间的关系，提醒学生注意区分。20min例题巩固记忆通过例题讲解，加强学生对电路概念的理解，提高其分析计算能力。10min归纳总结总结电动机星形联结的特点，强调各三相电压、电流之间的关系。课次12结束（90min）5min课前引入回顾电动机星形联结，引入电动机的三角形联结。30min三相负载的三角形联结方法介绍三相交流电动机绕组的三角形联结的方法。讲解三角形联结的特点和注意事项。25min线电压、相电压、线电流相电流之间的关系介绍线电压、相电压、线电流相电流之间的关系，提醒学生注意区分。20min例题巩固记忆通过例题讲解，加强学生对电路概念的理解，提高其分析计算能力。10min归纳总结总结电动机星形联结和三角形联结的区别，注意区分各三相电压、电流之间的关系。课次13结束（90min）教学反思安徽机电职业技术学院教案续页（课次12）教学过程一、课前引入（5min）【教师活动】在正式学习三相对称负载联结之前，先和大家分享几个生活中的现象。大家有没有注意过，小区里的配电房总是连接着好几根粗粗的电线？工厂里大型机器启动时，为什么比家用小电器更稳定、更强劲？再把目光投向远方，横跨高山峡谷的输电线路，为什么常常是三根线并排前行？【学生活动】分组讨论三相负载的联结方式，结合之前的知识点发表自己的看法。【思政元素】从保障千家万户用电的稳定，到支撑工业生产的高效运转；从减少电力传输过程中的损耗，到推动新能源技术的发展，三相负载的科学联结就像电力系统的“智慧枢纽”。它不仅蕴含着精妙的电路原理，更承载着工程师们对安全、高效、节能的不懈追求。二、新知讲解（40min）【教师活动】三相负载的星形联结1.三相四线制星形联结因为三相电源的对称，加在各相负载上的电压大小相等，即设电源相电压UU为参考相量，则三相四线制星形联结/0°/-120°/120°每相负载中的电流分别为各相负载中电流有效值分别为各相负载的电压与电流之间的相位差为电压电流相量图中性线上的电流电压和电流的相量图如图2-40所示（设三相负载为不对称感性负载）2．三相三线制星形联结若三相负载对称ZU=ZV=ZW，即，且又因为电压对称，所以负载相电流也是对称的，即三相对称负载电流相量图这时中性线电流等于零，即3．三相不对称负载星形联结时中性线的作用（1）中性线上有电流（2）使负载相电压对称三相电源三角形联结与其相量图【学生活动】提出问题引导学生思考：“为什么两种联结方式下，线电压与相电压、线电流与相电流的关系不同？”“如果负载不对称，会出现什么情况？这对实际工程应用有什么启示？”【思政元素】从“结构对称”看“平衡协调”：树立系统思维与全局观念从科学性看星形联结的能效优势：科学设计的经济性工匠精神培育：强调优化设计需精确计算（如电容容量计算误差不超过5%），体现“精益求精”的态度三、课堂练习（30min）【教师活动】例3-1三相对称感性负载，每相负载的三相电源上，求：（1）负载星形连接时。答：Z=UII【学生活动】根据老师在学习通布置的练习，进行课堂练习，并上传学习通。【思政元素】让学生以小组为单位，分析案例中负载联结存在的问题，探讨会产生什么影响，学会以小见大，见微知著。四、归纳总结（10min）【教师活动】1.三相正弦交流电的产生2.三相电源绕组的连接y形特点;△形特点;△形3.三相负载的星形联结中，如果三相负载不对称，只能用三相四线制，中性线不能省去。如果此时断开中性线，各相负载的电压就不再对称，使负载无法正常工作，甚至会造成重大事故，所以在不对称负载的星形连接中，中性线非常重要，它可以使三相不对称负载相电压对称，各相用电设备正常运行。【思政元素】学生在掌握“三相对称负载星形联结”技术细节的同时，能从专业知识中感悟“平衡协调、安全责任、绿色创新、秩序规则”等深层价值，实现“专业教育”与“思政教育”的同频共振，培养既有扎实技术能力、又有社会责任感的“大国工匠”后备军。五、课后作业（5min）P68：1、2、3

安徽机电职业技术学院教案续页（课次13）教学过程一、课前引入（5min）【教师活动】“为什么工厂电机有时‘先星形启动，后三角运行’？这对你应对复杂任务有何启发？”“如何利用身边资源实现‘低成本、高可靠’的电路连接？体现了什么环保理念？”“生活中哪些现象体现了‘三角形的稳定性’？【学生活动】分组讨论，派代表回答老师的问题，举例说明。【思政元素】创新应用意识：引导学生思考“如何将三角形联结的闭环特性用于解决生活问题”，如设计循环利用的垃圾分类系统、构建团队成员互评的“反馈闭环”，培养“技术服务生活”的创新思维。二、新知讲解（45min）【教师活动】三相负载的三角形联结若三相负载对称由于三相电源电压对称，所以三个相电流也对称/0°V/0°V/120°V/120°V图2-42三相负载的三角形联结各相电流分别为三个线电流可由基尔霍夫电流定律求得，并作出相量图，如图2-43/-30°/-30°/-30°/-30°三相对称负载（感性）三角形联结电流、电压相量图【学生活动】提出问题引导学生思考：“为什么两种联结方式下，线电压与相电压、线电流与相电流的关系不同？”“如果负载不对称，会出现什么情况？这对实际工程应用有什么启示？”【思政元素】专业知识：根据负载需求选择联结方式（如电动机常用星形启动，三角形运行），体现“因需而变”的灵活性。三、课堂练习（30min）【教师活动】例：在电源线电压UL=380V的三相对称负载中，将三只R=55Ω的电阻接成三角形，试求线电流。答：UII【学生活动】根据老师在学习通布置的练习，进行课堂练习，并上传学习通。【思政元素】让学生对案例进行分析计算，通过计算结果，分析案例中负载联结存在的问题，探讨会产生什么影响，学会以小见大，全面思考。四、归纳总结（10min）【教师活动】线电流也是对称的，且线电流是相电流的倍，在相位上线电流比相应的相电流滞后30°对称三角形负载的特点：1）各相电流对称，各线电流亦对称。2）线电流是相电流的倍，即。3）线电流比相应的相电流滞后30°。【思政元素】通过挖掘三角形联结的结构特性、物理规律、工程应用中的深层内涵，将“辩证思维、团队协作、责任担当、绿色创新”等思政要素自然融入教学五、课后作业P68：4、5

3.3三相电路功率安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）学习领域3：三相交流电路3.3三相电路功率课次14授课教师☑单一教师姓名：□双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析1.已掌握直流电路的基本概念、和简单电路的分析方法；已掌握正弦交流电的基本理论和一般电路的主要分析计算方法；2.能对比分析三相电源与单相交流电之间关系；能进行三相交流电路的简单计算和实验电路搭建测试；3.从作业和实验情况看，部分同学对正弦交流电路的计算能力和测试能力还有待提高。4.学习主动性不强，需老师不断督促。教学目标掌握三相电路的各种功率的意义及计算方法。教学重点三相电路的各种功率的意义及计算方法。教学难点三相电路的各种功率的意义及计算方法、测试。思政元素介绍我国电力电力系统的新成就，激发学生的民族自豪感。教学方法讲授法、头脑风暴法、案例分析法、项目法、引导文法授课班级授课日期教学资源《电工电子技术》，机械工业出版社，刘苏英、汤德荣、武昌俊学银在线《电工与电子技术》/course/241026369.html教学设计简表（含辅助时间分配） 时间分配教学环节设计意图5min课前引入回顾单相交流电中负载的功率，引入三相电路的功率。引发学生思考。15min三相电路的功率详细介绍三相电功率的特点，引入电功率和电压、电流之间的关系。5min有功功率、无功功率、视在功率之间的关系详细介绍三相电路的各种功率的计算方法，引导学生思考三者的转换。60min有功功率和无功功率的测量通过实验提高学生操作技能和对有功功率和无功功率的理解。5min归纳总结三相交流电路是三个单相交流电路的组合，因此不论三相负载采用何种联接方式或三相负载对称与否，三相交流电路的功率都可看成是三个单相交流电路的功率之和。课次14结束（90min）教学反思安徽机电职业技术学院教案续页（课次14）教学过程一、课前引入5min）【教师活动】工厂中精密的机器持续高效运转，这些庞大的电力需求是如何被精准满足的？再看我国的“西电东送”工程，跨越数千公里将西部的清洁电力输送到东部，为何能做到低损耗、高效率？答案就藏在我们今天要学习的

三相功率

之中。从保障家庭用电稳定，到支撑国家重大工程建设；从传统工业生产，到新能源技术的蓬勃发展，三相功率的科学计算与合理分配，就像电力系统的“能量指挥官”。【思政元素】大国工程与责任担当：结合“西电东送”“特高压输电”等国家重大工程，讲述三相功率计算在电力分配、降低损耗中的关键作用，让学生感受电力工程对国家发展的支撑意义，激发学生的家国情怀和作为未来工程师的责任担当。二、新知讲解（20min）【教师活动】三相交流电路是三个单相交流电路的组合，因此不论三相负载采用何种联接方式或三相负载对称与否，三相交流电路的功率都可看成是三个单相交流电路的功率之和。式中在三相负载对称时：有功功率P=PU+视在功率S=P各相的有功功率、无功功率及视在功率均分别相等三相对称负载不论是星形联结或三角形联结，其总的有功功率统一写成三相负载对称时，各相的有功功率、无功功率及视在功率均分别相等。角均为负载阻抗角，或相电压相电流相位差，而非线电压线电流相位差。【学生活动】讨论三相电路的各种功率的计算方法，引导学生思考三者的转换。【思政元素】强调三相功率计算的准确性直接影响电力系统的安全与效率，一个数据的偏差可能导致严重后果。通过电力事故案例，培养学生严谨认真、精益求精的科学精神，让学生明白在工程领域容不得半点马虎。三、实验操作（20min）【教师活动】指导学生完成：（1）三相负载星形联结（三相四线制供电）按图3-9将白炽灯接成星形接法。将三相电源线电压调至220Ｖ。图3-9三相负载星形联结图3-10三相负载三角形联结（2）三相负载三角形联结按图3-10将白炽灯连接成三角形接法。将三相电源线电压调至220Ｖ。（3）测量三相对称负载总有功功率。星形联结P=三角形联结P=（4）测量星形联结时的无功功率。星形联结Q=【学生活动】根据老师老师指导，完成对应有功功率和无功功率的测量。【思政元素】强调三相功率计算的准确性直接影响电力系统的安全与效率，一个数据的偏差可能导致严重后果。通过电力事故案例，培养学生严谨认真、精益求精的科学精神，让学生明白在工程领域容不得半点马虎。四、归纳总结（5min）【教师活动】1、三相负载的三角形连接的特点以及线电压、相电压、线电流、相电流的关系。三相电路的各种功率的计算方法。【思政元素】大型电力项目中，三相功率的计算与应用涉及多个专业领域的合作。以三峡电站为例，从发电、输电到配电，需要电气、机械、土木等多专业协同，培养学生的团队协作意识和系统思维，让学生明白任何复杂工程都离不开集体智慧。五、课后作业P69:1、2

学习领域4：变压器和电动机安徽机电职业技术学院教案首页模块（项目、章节）学习领域4：变压器和电动机4.1变压器4.2三相异步电动机的典型控制电路4.3步进电机的构成与应用4.4伺服电机的构成与应用课次15、16、17授课教师☑单一教师姓名：□双师授课姓名：□实践指导姓名：学情分析1.已掌握直流电路的基本概念、和简单电路的分析方法，掌握正弦交流电的基本理论和一般电路的主要分析计算方法；掌握三相交流电路的联结方法和功率的计算。2.从三相交流电实验中可以看出部分学生对220V及以上的电压还是有些恐惧心理。教学目标1.了解变压器的基本结构及铭牌参数。2.变压器的工作原理3.变压器的分类4.了解三相异步电动机的基本结构与工作原理。5.常用低压电器的基本知识6.掌握三相异步电动机的各种起动方法及其适用范围。7.步进电动机的构成与应用8.伺服电动机的位置控制教学重点1.变压器的基本结构2.三相异步电动机的基本结构3.三相异步电动机的工作原理4.几种常用主令电器与转换开关的结构、图形符号、文字符号5.三相异步电动机的起动方法6.步进电动机的构成与应用7.伺服电动机的位置控制教学难点1.变压器的工作原理。2.了解三相异步电动机的基本结构与工作原理。3.掌握三相异步电动机的各种起动方法及其适用范围思政元素1.变压器的绕线工艺（如±0.1mm的线圈误差控制）、电机的装配精度（如轴承间隙微米级调整）体现了“工匠精神”。2.对比国内外电机产业的技术差距（如日本电产的精密伺服电机、德国西门子的工业电机），引导学生客观认识“既有成就，也有挑战”的现状。鼓励学生树立全球视野，以“追赶超越”的心态投身科技创新，为提升我国产业链竞争力贡献力量。教学方法讲授法、头脑风暴法、案例分析法、项目法、引导文法授课班级授课日期教学资源《电工电子技术》，机械工业出版社，刘苏英、汤德荣、武昌俊学银在线《电工与电子技术》/course/241026369.html教学设计简表（含辅助时间分配） 时间分配教学环节设计意图10min课前引入了解变压器的应用，了解电机的基本应用20min变压器的基本结构和分类了解变压器的基本结构和应用20min变压器的基本工作原理了解变压器的工作原理和种类30min三相异步电动机的结构和工作原理了解三相异步电动机的结构，了解三相异步电动机的工作原理10min归纳总结让学生对变压器的结构和种类、三相异步电动机的结构和种类和工作原理更加的清晰。课次15结束（90min）10min课前引入介绍低压电器主要用于对电动机进行控制、调节和保护及重要性。20min常见低压电器的结构了解各种低压电器的结构和工作原理30min三相异步电动机的起动控制了解三相异步电动机的全压起动、减压起动20min步进电机的构成与应用掌握步进驱动器的端子功能。学会设置步进驱动器的工作电流(动态电流)、细分精度和静态电流。10min归纳总结掌握PLC控制步进电机的硬件接线图，学会用西门子PLC控制步进电机运行课次16结束（90min）5min课前引入交流伺服电动机的转子与普通电机相比，有什么特点？一个伺服控制系统一般由哪几部分组成，每部分各有什么功能30min伺服电动机介绍了解伺服控制系统是机械装备实现自动化、智能化的重要部件25min伺服驱动器的控制模式了解主要有3种控制模式：位置控制模式（P）、速度控制模式（S）和转矩控制模式（T）。20min伺服驱动器位置控制如何设置伺服驱动器的参数、电子齿轮比10min归纳总结如何用plc控制伺服电机实现位置控制课次17结束（90min）教学反思

安徽机电职业技术学院教案续页（课次15）教学过程一、课前引入（10min）【教师活动】变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。旋转电机分类：按工作方式不同，可分为直流发电机直流电机直流电动机感应（异步）电动机旋转电机感应电机（异步电机）交流电机同步发电机感应（异步）发电机同步电机同步电动机同步补偿机其中，异步电动机按相数不同，可分为三相异步电动机和单相异步电动机；按转子结构不同，可分为笼型和绕线转子型，其中笼型三相异步电动机由于具有结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低等优点得到广泛应用。【思政元素】全生命周期管理的系统观：变压器和电机的设计需考虑“生产—使用—回收”全链条，如油浸式变压器的绝缘油回收处理、废旧电机的稀土永磁材料再利用。介绍“循环经济”理念在设备设计中的应用，引导学生从系统角度思考技术方案的环境影响，培养“可持续设计”的责任意识。二、新知讲解（70min）【教师活动】一、电力变压器的基本结构电力变压器主要由铁心、绕组、绝缘套管、油箱及附件等部分组成。1.铁心铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架。铁心由心柱和磁轭两部分组成，用厚度为0.35mm，表面涂有绝缘漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。2.绕组绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压统组。3.绝缘套管绝缘套管是变压器绕组的引出装置，将其装在变压器的油箱上，实现带电的变压器绕组引出线与接地的油箱之间的绝缘。4.油箱及其附件油箱安装变压器的铁心与绕组。变压器油起绝缘和冷却作用。电力变压器附件还有安全气道、测温装置、分接开关、吸湿器与油表等。二、变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中，套上两个相互独立的、绝缘的绕组，这两个绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系。一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源；其匝数为Nl；二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载；其匝数为N2。当在一次绕组中加上交流电压u1时在一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别为三、三相异步电动机的结构主要结构包括：静止的定子、旋转的转子以及两者之间的气隙。定子定子铁心、定子三相或单相绕组、机座转子转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴气隙0.2mm~1.5mm，因为磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机的空载磁化电流就小，功率因数高。考虑到机械的原因，气隙又不能太小。4．接线:对于三相异步电动机定子绕组可以接成星形或三角形。四、三相异步电动机（0<n<n1,0<s<1）工作原理定子三相对称绕组通入相对称电流，产生同步转速旋转的气隙磁场。转子导体运动（相对磁场，磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。1.磁场对称的三相绕组在空间上彼此相差1200，三相磁势互差1200。绕组中通入对称三相电流，其在时间上彼此相差1200电角度。把空间坐标的原点取在A相绕组的轴线上，把A相电流达到最大值的时刻作为时间坐标的起点，则：三相电流为2．旋转磁场的转速为同步转速：3．旋转磁场的旋转方向旋转磁场由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线。改变电流相序，则旋转磁场改变方向。4．三相合成磁场的性质：电流变化一个周期，即360电角度时，旋转磁场在空间上转过同样数值的电角度。旋转磁场的转速为同步转速；旋转磁场由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线。改变电流相序，则旋转磁场改变方向。总之，对称三相绕组通过对称三相电流，产生气隙旋转磁场。五、三相异步电动机的铭牌及主要系列1.型号：Y112S-6极数6极短机座规格代号：中心高112mm产品代号：异步电动机2.额定值①额定功率PN：电动机在额定情况下运行，轴端输出的机械功率，单位W，kW。②额定电压UN：电动机在额定情况下运行,加在定子绕组上的线电压，单位为V。③额定频率fN：50Hz。④额定电流IN：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A。⑤额定转速nN：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。对于三相异步电动机，额定功率：【学生活动】将学生分组，观看废旧小型电机（如单相异步电机、直流电机）、拆解过程及记录表格。学生需了解拆解电机的步骤，观察并标注定子、转子、绕组、轴承等部件，分析各结构的功能与设计特点。【思政元素】1.电机定子（固定部分）与转子（旋转部分）通过电磁感应实现能量转换，二者结构相互独立又紧密依存（如异步电机定子绕组产生旋转磁场，转子导体切割磁场感应电流）。2.引导学生理解“对立统一规律”——定子与转子的“静”与“动”、“固定”与“旋转”是矛盾的统一体，共同服务于能量转换的核心目标。四、归纳总结（10min）【教师活动】本次课介绍常见变压器的基本结构和分类，考核知识点有变压器的基本结构，铭牌参数。介绍三相异步电动机的结构及工作原理。考核知识点有三相异步电动机的结构、铭牌，旋转磁场的产生与转动原理以及转速大小。【思政元素】类比团队协作：一个高效的团队需明确分工（如定子的“支撑”与转子的“执行”），又需密切配合（如电磁耦合），才能实现整体目标。培养学生的辩证思维和团队协作意识。

安徽机电职业技术学院教案续页（课次16）教学过程一、课前引入（10min）【教师活动】介绍低压电器在生产中的作用，引出概念：

低压电器是指工作在交流电压1000V及以下、直流电压1500V及以下的电路中，用于电能分配、控制、保护、测量和调节的电气设备。小到家庭开关，大到工业控制系统，它们都是电力系统的“神经末梢”，默默保障着用电安全与效率。【学生活动】回答问题，思考生活中哪些常见的低压电器。【思政元素】工匠精神：精益求精的职业底色，低压电器的设计、制造、调试过程对精度和可靠性要求极高（如断路器的灭弧时间需精确到毫秒级）。电器元件的选型、装配工艺体现“细节决定成败”的理念。二、新知讲解（70min）【教师活动】一、常用低压电器用于额定电压在交流1200V或直流1500V及其以下的电路中起通断、保护、控制和调节作用的电器，称为低压电器。低压电器种类繁多，功能多样，用途广泛。按电力拖动自动控制系统用电器分类：接触器：有交流接触器、直流接触器、切换电容器接触器、真空接触器和智能接触器等类型。a）线圈b）主触头c）辅助常开触头d）辅助常闭触头图4-19NC1-0910型交流接触器及符号接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。接触器具有大的执行机构，大容量的主触头有迅速熄灭电弧的能力。接触器由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成，电磁机构主要由励磁线圈、铁心和衔铁组成。当线圈通电后，衔铁在电磁吸力作用下吸向铁心，同时带动动触头动作，实现常闭触头断开，常开触头闭合。当线圈断电或线圈电压降低时，电磁吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下释放，触头复位，实现低压释放保护功能。接触器外形与符号如图4-19所示。继电器：有电压继电器、电流继电器、时间继电器、中间继电器、热继电器、温度继电器、压力继电器、速度继电器和固态继电器等。热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，进而推动机构动作的一种保护电器。由于发热元件具有热惯性，在电路中不能用于瞬时过载保护，更不能做短路保护，主要用作电动机的长期过载保护。如图4-20是双金属片式热继电器，它主要由热元件、双金属片、触头系统、复位按钮、整定装置等部分组成，双金属片由两种线胀系数不同的金属片压制而成，而环绕其上的电阻丝串接于电动机定子电路中，流过电动机定子线电流。当电动机正常运行时，发热量少，双金属片弯曲程度小，触头不会动作；当电动机长期过载时，热元件发热量增大，使双金属片弯曲位移增大，推动导板使触头动作，其常闭触头串接于接触器线圈电路中，触头断开后，使接触器线圈断电，接触器主触头断开电动机定子电源，实现电动机的过载保护。图4-20JR20系列热继电器外形及符号时间继电器继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后一段时间，延时触头状态才发生变化，即延时触头才动作。时间继电器种类很多，常用的有电磁阻尼式、空气阻尼式、电动机式和电子式等。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型。通电延时型当接受输人信号后延迟一定时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时型当接受输入信号后，瞬时产生相应的输出信号，当输入信号消失后，延迟一定时间，输出信号才复原。如图4-21是空气阻尼式时间继电器和晶体管时间继电器的外形及符号。图4-21空气阻尼式时间继电器、晶体管时间继电器及符号3）主令电器：有按钮、微动开关、接近开关、行程开关和主令控制器等。控制按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。主要用于在控制电路中发布指令，远距离操作，接通或断开接触器、继电器等的电磁线圈。控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触头和外壳等部分组成，其外形结构与符号如图4-17所示。每个按钮中的触头形式和数量可根据需要装配成一常开一常闭到六常开六常闭等形式。按下按钮时，先断开常闭触头，后接通常开触头。当松开按钮时，在复位弹簧作用下，常开触头先断开，常闭触头后闭合。图4-17LAY39控制按钮外形及符号4）执行电器：有电磁铁、电磁阀、电磁离合器和电磁抱闸等。5）熔断器：有插入式熔断器、螺旋式熔断器、有填料密封式熔断器、无填料密封式熔断器、快速熔断器和自恢复熔断器等类型。熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中作短路和过电流保护。熔断器主要由熔体、熔断管（座）、填料及导电部件等组成。熔断器接入电路时，熔体串接在电路中，负载电流流经熔体，当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔体金属熔化温度时就会自行熔断，切断故障电路，起到保护作用。部分熔断器外形及符号如图4-18所示。图4-18RL系列螺旋式熔断器、RT28熔断器外形及符号低压断路器：有万能框架式低压断路器、装置式（塑壳式）低断路器和智能化断路器等类型。图图4-16NXB系列断路器外形及符号低压断路器又称自动空气开关，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关电器。NXB系列断路器外形及符号如图4-16所示。7）隔离开关、转换开关：有单极、双极和三极等类型，并有多种安装形式。8）成套电器：主要有低压控制屏（柜）、低压配电屏（柜）、动力配电箱（柜）和照明配电箱（柜）四大类。二、三相异步电动机的起动控制全压起动控制10kW及其以下容量的三相异步电动机，通常采用全压起动，即起动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。全压起动的优点：起动设备少，成本低；电路简单，操作简单。全压起动的缺点：起动电流大，引起供电系统电压波动（下降），干扰其他用电设备的正常工作。全压起动适用场合：电网容量足够大，电动机功率相对较小（小于电网容量的10%~15%）且电动机起动不频繁的场合。是否允许全压起动应遵循相关国标和规范的要求（一般要求电动机起动时在电网上引起的电压降不应超过10%～15%）。生产机械的运转状态有长时间连续运转与短时间断续运转，所以对其拖动电动机的控制也有点动与连续运转两种控制方式，对应的有点动控制与连续运转控制电路，如图4-23、4-24所示。图4-23点动控制电路图4-24连续运转控制电路1.点动控制电路图4-23所示点动控制电路由刀开关Q，熔断器FU、接触器KM、按钮SB等低压电器组成。工作原理：闭合电源开关Q，接通控制电路电源，按下按钮SB→接触器KM线圈通电→KM主触头闭合→电动机通入三相额定交流电源，全压起动运转。松开按钮SB→接触器KM线圈断电→KM主触头断开→电动机断电，停止运转。2.连续运转控制电路图4-24所示连续运转控制电路由刀开关Q，熔断器FU、接触器KM、按钮SB及热继电器FR等低压电器组成。工作原理：合上电源开关Q，接通控制电路电源，按下起动按钮SB2，其常开触头闭合，接触器KM线圈通电吸合，KM主触头与常开辅助触头同时闭合，前者使电动机接入三相交流电源起动旋转；后者并接在起动按钮SB2两端，从而使KM线圈经SB2常开触头与KM自身的常开辅助触头两路供电。松开起动按钮SB2后，虽然SB2这一路已断开，但KM线圈仍通过自身常开触头这一通路而保持通电，使电动机继续运转。要使电动机停止运转，可按下停止按钮SB1，KM线圈断电释放，主电路及自锁电路均断开，电动机断电停止转动。这种依靠接触器自身辅助触头而保持接触器线圈通电的现象称为自锁，这对起自锁作用的辅助触头称为自锁触头，这段电路称为自锁电路。3.既可以点动又可以连续的控制电路（a）（b）（c）图4-25既可以点动又可以连续的控制电路图4-25（b）是用开关SA断开或接通自锁电路，可实现点动也可实现连续运转的电路。工作原理：当开关SA断开时，即使KM常开辅助触点闭合，自锁电路也是断开的，这时按下按钮SB2只能实现点动控制。只有当开关SA闭合时，KM常开辅助触点闭合，才可以形成自锁，这时按下按钮SB2可以实现连续运转控制。图4-25（c）是用复合按钮SB3实现点动控制。工作原理：当按下按钮SB3，其常闭触点先断开，将自锁电路断开，常开触点再闭合，使KM线圈通电，只能实现点动控制。当按下按钮SB2时，KM常开辅助触点与SB3常闭触点串联，可以形成自锁，实现连续运转控制。4.4.2三相异步电动机减压起动控制当电动机容量超过10kW时，因起动电流较大，线路压降大，负载端电压降低，影响起动电动机附近电气设备的正常运行，所以一般采用减压起动。所谓减压起动，是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机起动起来后再将电压恢复到额定值，使之运行在额定电压下。减压起动可以减少起动电流，减小线路电压降，也就减小了起动时对线路的影响。但电动机的电磁转矩与定子端电压平方成正比，所以使得电动机的起动转矩相应减小，故减压起动适用于空载或轻载下起动。减压起动方式有定子串电阻减压起动、星形-三角形减压起动、自耦变压器减压起动等。下面重点介绍星形-三角形减压起动控制电路。电路图（b）三角形接法（c）星形接法图4-26星形—三角形减压起动对于正常运行时定子绕组接成三角形的三相笼型异步电动机，均可采用星形-三角形减压起动。如图4-26所示，起动时，定子绕组先接成星形，这时电动机在相电压（UN/3）的电压下起动，待电动机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组换接成三角形，使电动机在额定电压UN下正常运转。星形接法起动电流只是三角形接法的1/3，起动电流小、结构简单、价格低；但起动转矩低（三角形接法的1/3），只适用于电动机空载或轻载起动。图4-27为时间继电器控制的星形-三角形减压起动控制电路，该电路由接触器KM1、KM2、KM3，热继电器FR，时间继电器KT（原理见4.3），按钮SB1、SB2等元件组成。工作原理：合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电并实现KM1的自锁，电动机三相定子绕组接成星形接入三相交流电源进行减压起动，通电延时型时间继电器开始延时，时间到延时触头动作，KT常闭触头断开，KM3线圈断电释放;同时KT常开触头闭合，KM2线圈通电吸合并自锁，电动机绕组接成三角形全压运行。当KM2通电吸合后，KM2常闭触头断开，使KT线圈断电，避免时间继电器长期工作。KM2、KM3常闭触头为互锁触头，以防同时接成星形和三角形造成电源短路。按下停止按钮SB1，KM1、KM2线圈同时断电，主触头、常开辅助触头断开，电动机停止工作。图4-27时间继电器控制的星形—三角形减压起动电路三、步进电机步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的执行机构，是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机。由于电机的转动是每输入一个电脉冲，电机前进一步，所以叫做步进电机。步进电机的误差不积累，可以达到精确定位的目的，因此它广泛应用在经济型数控机床、雕刻机、贴标机和机械手等定位控制系统中。步进电机的分类永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点，分为两相和五相，两相步进角一般为1.8度，而五相步进角一般为0.72度，最受欢迎的是两相混合式步进电机，性价比高，配上细分驱动器后效果良好。以机座号（电机外径）可分为：42BYG（BYG为混合式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG（国际标准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。步进控制系统的组成步进电机控制系统由控制器、步进驱动器和步进电机构成，如图4-36所示。步进电机必须有驱动器和控制器才能正常工作。控制器发出控制信号，驱动器在控制信号作用下输出较大电流（1.5~6A）驱动步进电机，按控制要求对机械装置实现位置或速度控制。控制器可以是内置运动卡的计算机、单片机和PLC。本教材主要介绍PLC控制步进电机的方式。【思政元素】安全责任：守护生产与生命的底线思维,电动机起动方式（如直接起动、降压起动）的选择不当可能引发电网冲击、设备损坏甚至人员伤亡（如大电机直接起动导致线路过载起火）。控制电路中的保护环节（如过载保护、短路保护）是安全生产的核心屏障。三、归纳总结（10min）【教师活动】本节课程主要介绍了常用低压电器，例如低压断路器、接触器、熔断器、按钮开关等，三相异步电动机的起动控制，全压起动、减压启动控制。这些是在生产应用中常见的电气控制电路。

安徽机电职业技术学院教案续页（课次17）教学过程一、课前引入（10min）【教师活动】介绍什么是伺服电机，举例生活中常见的伺服电机的应用，工业常用控制电机有步进电机和伺服电机，它们的主要任务是转换和传递控制信号。二、新知讲解（70min）【教师活动】1、伺服电机的应用伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及转矩输出的自动控制系统，它用来控制被控对象的转角或位移，使其自动、连续、精确地复现输入指令的变化。主要应用在高精度数控机床、机器人和其他广义的数控机械，比如纺织机械、印刷机械、包装机械、自动化流水线、各种专用设备等。伺服控制系统是机械装备实现自动化、智能化的重要部件，其主要组成部分为控制器、伺服驱动器、执行机构（伺服电机）、被控对象、位置检测反馈元件，如图9-43所示。伺服驱动器又称伺服功率放大器，通过执行控制器的指令来控制伺服电机，进而驱动机械装备的运动部件，实现对机械装备运动的速度、载荷和位置的快速、精确和稳定的控制，反馈元件是伺服电机上的光电编码器或旋转编码器，能够将实际机械运动速度、位置等信息反馈至电气控制装置，从而实现闭环控制。控制器按照系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量，可以是工业控制计算机，也可以是PLC。伺服电机是系统的执行元件，它将控制电压转换成角位移或角速度拖动生产机械运转。图4-43伺服控制系统组成原理图2、伺服电机的铭牌和外部结构以HC-SFS202为例，图4-44（a）为伺服电动机的铭牌参数，型号HC表示中小功率系列电动机，SFS表示中等容量、中等惯性时间常数、高转速，20代表额定输出功率为2000W，2表示输出转速为2000r/min。图4-44（b）给出了三菱伺服电动机外部的