电机教学组织设计.doc

教学组织设计
学习领域
电机应用与维修维护
学习情境
项目2 直流电机拖动
任务单元
2-3 他励直流电动机的制动
课时
2
序号
6
讲课班级

日 期

任课教师

学习目的
知识：（1）掌握能耗制动、反接制动、回馈制动三种制动措施；
（2）掌握多种制动状态下的机械特性和制动过程中的工作点变化；
（3）掌握多种制动方式的特点和能量关系；
（4）理解直流电机的换向原理。
技能：会对有关的制动电流和制动电阻进行计算。
态度：（1）能准时出勤；
（2）能认真听课、积极发言；
（3）能与小组组员友好合作、认真完毕实训任务；
（4）作业整洁、字迹工整，能有独到见解。
教学措施及组织形式
采用讲授和任务驱动相结合的教学措施，通过讲授引导、任务引路，学生边学边练，完毕学习任务。
教学
流程图
(1)内容回忆（2）情景导入（3）能耗制动，随堂练习
（4）反接制动，随堂练习（5）回馈制动，随堂练习（6）电动机反转
教学过程
第一部分：内容回忆 （5分钟）
（内容回忆略）
第二部分：情景导入 （10分钟）
当电磁转矩的方向与转速方向相似时,电机运行于电动机状态;当电磁转矩方向与转速方向相反时,电机运行于制动状态。
电动机在制动状态时，电磁转矩为制动转矩，电动机将机械能转换成电能。例如，生产机械有时候需要迅速停车和由高速运行迅速转为低速，这就规定电动机进行制动；起重机等位能性负载，为了获得稳定的下放速度，电动机也必须运行在制动状态。
他励直流电机重要有三种制动方式：能耗制动、反接制动和回馈制动。
第三部分：能耗制动，随堂练习 （25分钟）
将开关S投向制动电阻RB上即实现制动。
由于惯性，电枢保持本来方向继续旋转，电动势Ea方向不变。由Ea产生的电枢电流IaB的方向与电动状态时的Ia方向相反,对应的电磁转矩TemB与Tem方向相反,为制动性质,电机处在制动状态。
制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。
图2.3.1 能耗制动接线图
n=-(Ra+RB)Tem/CeCTφN2=0-βTem
因此，变化制动电阻RB的大小可以变化能耗制动特性曲线的斜率,从而可以变化制动转矩及下放负载的稳定速度。RB越小,特性曲线的斜率越小,起始制动转矩越大,而下放负载的速度越小。
制动电阻越小，制动电流越大。选择制动电阻的原则是
RB≥Ea/(2-2.5)IN- Ra
能耗制动操作简朴,但伴随转速下降,电动势减小,制动电流和制动转矩也伴随减小,制动效果变差。若为了尽快停转电机,可在转速下降到一定程度时,切除一部分制动电阻,增大制动转矩。
第四部分：反接制动，随堂练习 （25分钟）
1、电压反接制动
开关S投向“电动”侧时，电枢接正极电压，电机处在电动状态。进行制动时，
开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流：
IaB=-(U+Ea)/(Ra+RB)
反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用——电压反接制动。
电压反接制动时的机械特性为：
n=-UN/CeφN-(Ra+RB)Tem/CeCTφN2
=-n0-βTem
制动时，U、Ia、Tem均为负,而n、Ea 为正。
图2.3.2 电压反接制动接线图
P1=UIa<0表明电机从电源吸取电功率；
P2=T2Ω≈TemΩ<0表明电机从轴上吸取机械功率；
Pem=EaIa<0表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。
可见,反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。
2、倒拉反转反接制动
倒拉反转反接制动只合用于位能性恒转矩负载，在电枢回路中串联一种较大的电阻,即可实现制动。倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻很大，有
n= n0 -(Ra+RB)TL/CeCTφN2<0
倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。
第五部分：回馈制动，随堂练习 （25分钟）
电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现实状况况，此时，反向，反向，由驱动变为制动。从能量方向看，电机处在发电状态——回馈制动状态。
图2.3.3中A点是电机处在正向回馈制动稳定运行点，表达机车以恒定的速度下坡，B点是电机处在反向回馈制动稳定运行点，表达重物匀速下放。
除了以上两种回馈制动稳定运行外，尚有一种发生在动态过程中的回馈制动过程，如减少电枢电压的调速过程和弱磁状态下增磁调速过程。
回馈制动时，由于有功率回馈到电网，因此与能耗制动和反接制动相比，回馈制动时比较经济的。

图2.3.3 回馈制动机械特性
第六部分：电动机反转 （10分钟）
由于直流电动机的转向是由电枢电流方向和主磁场方向确定的，要变化其转向，一是变化电枢电流方向，二是变化励磁电流方向。不过假如同步变化两者方向，则电动机的转向不会变化。
实际中常常通过变化电枢两端的电压极性或者把电枢绕组两端换接来变化电枢电流的方向，实现电动机的反转。

总结回忆
本次课讲授了他励直流电动机的制动措施，在讲授完一种制动措施后来，让学生通过例题加深对这种制动措施的理解和认识。不过由于学生们对机械特性掌握欠纯熟，在分析制动状态是显得吃力，因此需要在此后的学习中继续熟悉电动机的机械特性。