課程單元教學(xué)設(shè)計（激光設(shè)備控制技術(shù)1-1）

1、浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院單元教學(xué)設(shè)計201 201 學(xué)年 第 學(xué)期課程名稱： 激光設(shè)備控制技術(shù) 授課班級： 任課教師： 所在系部及教研室：電子工程系機電一體化技術(shù)教研室 單元序號及單元標(biāo)題： 直流電機概論、直流電機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩授課班級上課時間周 月 日 第 節(jié)上課地點 周 月 日 第 節(jié)教學(xué)目的1. 了解直流電動機的概述2. 掌握直流電動機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的公式及性質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識目標(biāo)1. 能識別各種電動機2. 能用感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的公式進行參數(shù)計算重點難點及解決方法重點：直流電動機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)。難點：公式的應(yīng)用。可以通過舉例說明計算題的計算過程

2、，進行相關(guān)計算題的計算練習(xí)，再通過課后習(xí)題，進行鞏固。參考資料王本軼編激光設(shè)備控制技術(shù)校本特色教材，2014.12主要參考書：1.郁建平編機電綜合實踐北京：科學(xué)出版社，2.王本軼編.機電設(shè)備控制技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2006.4單元教學(xué)設(shè)計基本框架第一部分：組織教學(xué)和復(fù)習(xí)上次課主要內(nèi)容 （時間：0分鐘）無第二部分：學(xué)習(xí)新內(nèi)容1. 直流電動機概論2. 直流電動機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩【步驟一】說明主要教學(xué)內(nèi)容、目的 （時間：5 分鐘）了解直流電動機的概述掌握直流電動機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的公式及性質(zhì)。【步驟二】 新知識的引入 （時間： 45 分鐘）直流電機是電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機

3、之一。當(dāng)用作發(fā)電機時，它將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能；當(dāng)用作電動機時，它將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能。由于直流發(fā)電機能提供無脈動的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制，主要用作各種直流電源，如直流電動機電源、化學(xué)工業(yè)中所需的低電壓大電流的直流電源，直流電焊機電源等。而直流電動機因為具有良好的啟動和調(diào)速性能，常應(yīng)用于對起動和調(diào)速有較高要求的場合，如大型可逆式軋鋼機、礦井卷揚機、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機車、內(nèi)燃機車、城市電車、地鐵列車、電動自行車、造紙和印刷機械、船舶機械、大型精密機床和大型起重機等生產(chǎn)機械中。直流電動機的工作原理：當(dāng)直流電動機接入直流電源時，借助于電刷和換向器的作用，使直流電

4、動機線圈中流過方向交變的電流，從而使線圈產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，保證了直流電動機朝一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電機的靜止部分叫做定子，包括機座、主磁極、換向極、電刷等裝置。轉(zhuǎn)動部分叫做轉(zhuǎn)子（又稱電樞），包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、軸、風(fēng)扇等裝置。直流電機按照主磁極的不同，一般可分兩大類：一類是由永久磁鐵作為主磁極；而另一類利用給主磁極繞組通入直流電產(chǎn)生主磁場。后一類根據(jù)勵磁方式（主磁極繞組與電樞繞組接線方式）的不同，還可分為他勵式、并勵式、串勵式和復(fù)勵式。對于發(fā)電機，三個額定值之間的關(guān)系為 （1-2）對于電動機，三個額定值之間的關(guān)系為（1-3）額定效率（1-4）無論是直流電動機還是直流發(fā)電機，

5、在轉(zhuǎn)動時，其電樞繞組都會由于切割主磁極產(chǎn)生的磁力線而感應(yīng)出電動勢。同時，由于電樞繞組中有電流流過，電樞電流與主磁場作用又會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。因此，直流電機的電樞繞組中同時存在著感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，它們對電機的運行起著重要的作用。不同的是，直流發(fā)電機中是感應(yīng)電動勢在起主要作用，直流電動機中是電磁轉(zhuǎn)矩在起主要作用。對電樞繞組電路進行分析，可得直流電機電樞繞組的感應(yīng)電動勢Ea為 （1-5）式中，為電機的每極磁通；n為電機的轉(zhuǎn)速；Ce是與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電動勢常數(shù)，。Ea的方向由與n的方向按右手定則確定。從式 (1-5)可以看出，若要改變Ea的大小，可以改變(由勵磁電流If決定)或n的大小。若要

6、改變Ea的方向，可以改變的方向或電機的旋轉(zhuǎn)方向。 無論直流電動機還是直流發(fā)電機，電樞繞組中都存在感應(yīng)電動勢，在發(fā)電機中Ea與電樞電流Ia方向相同，是電源電動勢；而在電動機中Ea與Ia的方向相反，是反電動勢。二、直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩同樣，我們也能分析得到電磁轉(zhuǎn)矩T為 （1-6）式中，Ia為電樞電流；CT也是一個與電機結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 電磁轉(zhuǎn)矩T的方向由磁通及電樞電流Ia的方向按左手定則確定。式（1-6）表明：若要改變電磁轉(zhuǎn)矩的大小，只要改變或Ia的大小即可；若要改變T的方向，只要改變或Ia其中之一的方向即可。轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT與電動勢常數(shù)Ce之間有固定的比值關(guān)系： （1-7）【步驟三】操練

7、1（通過任務(wù)訓(xùn)練或案例分析，懂得新知識的初步運用） （時間：20分鐘） 例1.1 一臺直流發(fā)電機，PN=10kW，UN=230V，nN=2850r/min，N=85%。求其額定電流和輸入功率。解：由式（1-2）得，由式（1-4）得，例1.2 一臺直流電動機，PN=17kW，UN=220V，nN=1500r/min，N=83%。求其額定電流和輸入功率。解：由式（1-3）得，由式（1-4）得，例1.3 已知一臺直流電機的數(shù)據(jù)為：單疊繞組，極數(shù)2p=4，電樞總元件數(shù)N=400，電樞電流Ia=10A，每極磁通×10-2Wb，求轉(zhuǎn)速n=1000r/min時的電樞電動勢為多少？此時的電磁轉(zhuǎn)矩又為多少？解：在計算過程中首先要弄清電機的繞組形式，是單波繞組還是單疊繞組，即公式中的a為多少。單波繞組的a=1，單疊繞組的a=p，對于本題a=2。由式（1-5）得，由式（1-6）、（1-7）得，【步驟四】知識和能力的歸納 （時間：10分鐘）感應(yīng)電動勢Ea和電磁轉(zhuǎn)矩T是密切相關(guān)的。例如當(dāng)他勵直流電動機的機械負載增加時，電機轉(zhuǎn)速將下降，此時反電動勢Ea減小，Ia將增大，電磁轉(zhuǎn)矩T也增大，這樣才能帶動已增大的負載。 【步驟十】 總結(jié) （時間： 5 分鐘）l 電動機是用電器或各種機械的動力源。l 電動機按其電源種類不同，分為直流電 動機和交流電動機。l