资源简介

任务17 认识常用电动机
课 时：5课时
一、教材分析与处理
本课题选自高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电工基本电路安装与测试》项目五认识电动机与变压器，任务2认识常用电动机。
电动机是用电系统中常见的动力设备。教材内容主要包括“认识三相异步电动机、识读三相异步电动机铭牌、检测电动机的绝缘性能、判别三相异步电动机定子绕组的首尾端”等内容。电动机是学生学习的第二个电磁器件，教材中给定常见三相异步交流电动机若干，识读电动机的铭牌，认识电动机的型号和主要参数，检测电动机的绝缘电阻，判别电动机定子绕组的首尾端。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“识别常用电动机”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为“认识三相异步电动机、识读三相异步电动机铭牌、检测电动机的绝缘性能、判别三相异步电动机定子绕组的首尾端”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业一年级学生，《电工基本电路安装与测试》是学生专业学习的第一门专业核心课程。高一学生学习基础一般，学生学习能力较弱。通过前面学习，学生已认识电磁铁，并具备一定的电磁知识。学生对学习本课程的知识、技能有较强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电工基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。识别基本元件是电路识图、安装、测试与应用的基础。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“认识三相异步电动机、识读三相异步电动机铭牌、检测电动机的绝缘性能、判别三相异步电动机定子绕组的首尾端”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习过程的认识常用电动机，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握相应的知识和技能。
四、教学目标
1.知识目标
（1）知道电动机的基本原理和分类，熟悉常见交流电动机的功能和典型应用。
（2）熟悉常用三相异步电动机的符号、型号和主要参数。
2.技能目标
（1）会检测三相异步电动机的绝缘电阻。
（2）会判别三相异步电动机定子绕组的首尾端。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录的职业素养。
五、教学重点与难点
1.教学重点：三相异步电动机的符号、型号和主要参数的识读
2.教学难点：三相异步电动机定子绕组的首尾端判别
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，认识三相异步电动机、识读三相异步电动机铭牌、检测电动机的绝缘性能、判别三相异步电动机定子绕组的首尾端，养成仔细观察、认真记录的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“认识电动机”为任务主线，应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备
学习任务书1份/人，三相异步电动机1台/组。
2.学生准备
按同组异质对学生进行分组，每组2人。1人为检测员，1人为记录员，操作过程中，2人互换角色。
八、课时安排
5课时
九、教学资源
教学课件（高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载）、微视频（检测电动机的绝缘性能、判别三相异步电动机定子绕组的首尾端）、任务书（教师根据学情设计）。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电工基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每组学生配备电动机2台，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
实物（如常用电动机）演示及列举实例，让学生认识电动机，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
任务1 认识三相异步动机
教师讲解电动机的基础知识：
（1）磁场对通电直导体的作用
如图所示，把一根直导线AB垂直放入蹄形磁铁的磁场中。当导体未接通电流时，导体不会运动。如果接通电源，当电流从B流向A的时候，导线立即向磁铁外侧运动。若改变导体电流方向，则导体会向相反方向运动。通电导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，也称安培力。
通电导线在磁场中运动
实验证明：在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，电磁力的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比。用公式表示为
F=BIL
实验还证明：当导线和磁感线方向成角时，如图所示，电磁力的大小为
F=BILsin
　导线和磁感线方向成角
通电导线在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则来判断，如图所示。伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁场对通电导线的作用力方向。
左手定则
（2）磁场对通电矩形线圈的作用
如图所示是直流电动机原理图。一矩形线圈abcd放在磁场中，直流电流通过电刷和换向器通入线圈，线圈的两个有效边ab、cd受到的电磁力的方向如图所示。它们是一对大小相等、方向相反、作用力不在同一直线上的力偶。线圈在力偶作用下，绕转轴OO’转动。理论和实验证明：线圈的力偶矩，即转矩的大小为
M＝BIScosα
直流电动机原理图
3．电动机分类
常见电动机的分类如下。
鼠笼式
绕线式
分相式
罩极式
同步电动机
直流电动机
伺服电机
步进电机
直线电动机
教师结合实物讲解：
（1）识别三相异步电动机的外形
三相异步电动机是一种将电能转变为机械能并拖动生产机械工作的动力设备，是电力拖动系统生产机械的原动机。如图所示。
三相异步电动机
三相异步电动机主要由两个基本部分组成，固定不动的部分叫定子，转动的部分叫转子，其基本结构如图所示。
三相异步电动机基本结构
①定子
三相异步电动机的定子主要由定子铁芯、定子绕组、机壳和端盖等组成，其作用是通入三相交流电源后产生一个旋转磁场。
②转子
三相异步电动机的转子主要由转子铁芯、转子绕组和转轴，其作用是在定子旋转磁场感应下产生电磁转矩，沿着旋转磁场方向转动，并输出动力带动生产机械运行。
按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼型和绕线转子两种，图形符号如图5.28所示。三相笼型异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，在生产中得到了广泛的应用。
（a）三相笼型异步电动机 （b）三相绕线转子异步电动机
三相异步电动机图形符号
学生小组合作，识别三相异步电动机，并在任务书上记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
任务2 识读三相异步电动机的铭牌
学生阅读教材P127－129，识读三相异步电动机的铭牌，并在任务书上记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
每台三相异步电动机的机壳上都有一块铭牌，上面标有三相异步电动机的型号、规格和有关技术数据，如图所示。
三相异步电动机的铭牌
（1）型号
三相异步电动机的型号表示电动机品种形式的代号，其由产品代号、规格代号和特殊环境代号等组成，具体编制方法如下：
产品代号 规格代号 特殊环境代号（用数字表示）
中心高度（用数字表示）
机座长度（长L，中M，短S）
铁心长度（用数字表示）
磁极数（用偶数表示）
设计序号（用数字表示）
特点代号（用字母表示）
产品代号（老型号为J，新型号为Y）
（2）主要参数
三相异步电动机铭牌上标注的主要参数有：
①额定功率（PN）：电动机在额定工作状态下运行时转轴上输出的机械功率，单位是kW或W。
②额定频率（f）：电动机的交流电源频率，单位是Hz。
③额定电压（UN）：在额定负载下情况时电动机定子绕组的线电压。通常铭牌上标有两种电压，如220V/380V，与定子绕组的不同接法一一对应。
④额定电流（IN）：电动机在额定电压、额定频率和额定负载下定子绕组的线电流。对应的接法不同，额定电流也有两种额定值。
⑤额定转速（nN）：电动机在额定电压、额定频率和额定负载下工作时的转速，单位是r/min。
⑥绝缘等级：电动机绕组所用绝缘材料按它允许耐热程度规定的等级，这些级别为：A级为105℃；E级为120℃；B级为130℃；F级为155℃。
⑦额定效率（ηN）：电动机在额定情况下运行时的效率，是额定输出功率与额定输入功率的比值。
⑧功率因数(cos)：电动机从电网吸收的有功功率与视在功率的比值。
（3）工作方式
①连续工作。电动机在额定负载范围内，允许长期连续使用，但不允许多次断续重复使用。
②短时工作。电动机不能连续使用，只能在规定的负载下作短时间使用。
③断续工作。电动机在规定的负载下，可作多次断续重复使用。
（4）编号
编号表示三相异步电动机所执行的技术标准编号。其中“GB”为国家标准，“JB”为机械部标准，后面数字是标准文件的编号。
任务3 检测电动机绝缘性能
教师讲解兆欧表的使用
（1）选择种类
要根据被测设备的电压等级选择合适的兆欧表。一般额定电压在500V以下的设备，选用500V或1000V的兆欧表；额定电压在500V以上的设备，选用1000V或2500V的兆欧表。
（2）选择导线
兆欧表测量用的导线应采用单根绝缘导线，不能采用双绞线。
（3）平稳放置
兆欧表应放置平稳的地方，以免在摇动手柄时，因表身抖动和倾斜产生测量误差，如图（a）所示。
（4）开路试验
兆欧表使用前，应先对兆欧表进行开路试验。开路试验是先将兆欧表的两接线端分开，转动摇手柄，使速度逐渐增至120r/min左右。正常时，兆欧表指针应指“∞”，如图（b）所示。
（5）短路试验
开路试验后，再进行短路试验。短路试验是先将兆欧表的两接线端接触，再摇动手柄。正常时，兆欧表指针应指“0”，如图（c）所示。
（a）平稳放置　　　　 　（b）开路试验 （c）短路试验
兆欧表使用前的开路试验和短路试验
（6）放电
兆欧表使用后，应及时对兆欧表放电（即将“L”、“E”两导线短接），以免发生触电事故。
教师讲解三相异步电动机绝缘电阻检测操作要点。
学生小组合作，根据任务书，对照三相异步电动机绝缘电阻检测的操作步骤，检测三相异步电动机绝缘电阻，并将相关记录填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
三相异步电动机绝缘电阻检测方法见表。
表三相异步电动机绝缘电阻检测方法
测量项目 电动机对地绝缘电阻 电动机绕组间的绝缘电阻
示意图
操作要点 用单股导线将“L”端和电动机的待测部位连接，“E”端接设备外壳 用单股导线将“L”端和“E”端分别接在电动机两绕组的接线端
任务4 判别三相异步电动机定子绕组首尾端
教师讲解判别三相异步电动机定子绕组首尾端操作要点。
学生小组合作，根据任务书，对照判别三相异步电动机定子绕组首尾端操作步骤，判别三相异步电动机定子绕组首尾端，并将相关记录填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
当三相异步电动机接线盒中的接线板损坏，定子绕组的六个线头分不清楚时，不可盲目接线，以免引起电动机内部故障。因此，必须分清六个线头的首尾端后才能接线。三相异步电动机定子绕组首尾端判别的常见方法见表。
表 三相异步电动机定子绕组首尾端判别的方法
方法 示意图 操作要点
万用表判别1 （1）用兆欧表或万用表的电阻挡，分别找出三相绕组的各相两个线头，并进行假设编号（U1、U2、V1、V2和W1、W2） （2）在合上开关瞬间，若指针摆向大于零的一边，则接电池正极的线头与万用表负极所接的线头同为首端或尾端；如指针反向摆动，则接电池正极的线头与万用表正极所接的线头同为首端或尾端 （3）再将电池和开关接另一相两个线头，进行测试，就可正确判别各相的首尾端
万用表判别2 （1）用兆欧表或万用表的电阻挡，分别找出三相绕组的各相两个线头，并进行假设编号（U1、U2、V1、V2和W1、W2） （2）用手转动电动机转子，如万用表指针不动，则证明假设的编号是正确的；若指针有偏转，说明其中有一相首尾端假设编号不对。应逐相对调重测，直至正确为止
灯泡 判别法 （1）用兆欧表或万用表的电阻挡，分别找出三相绕组的各相两个线头 （2）先给三相绕组的线头作假设编号U1、U2、V1、V2、W1、W2，并把V1、U2连接起来，构成两相绕组串联 （3）U1、V2线头接上一只灯泡 （4）W1、W2两个线头上接通36V交流电源，如果灯泡发亮，说明线头U1、U2和V1、V2的编号正确。如果灯泡不亮，则把U1、U2或V1、V2中任意两个线头的编号对调一下既可 （5）再按上述方法对W1、W2两头线头进行判别
（三）任务小结
学生小结本次课知识与技能要点，以小组为单位完成任务评价表。
任务评价表
序号 考核项目 配分 评分细则 得分
1 认识三相异步电动机 10 1. 能正确认识三相异步电动机，识别错误5分 2. 能正确画出三相异步电动机的图形符号，符号错误每个扣5分
2 识读电动机的铭牌 20 能正确识读三相异步电动机铭牌数据，识读错误每个扣2分
3 检测绝缘电阻 20 能正确检测电动机对地绝缘电阻，检测错误每个扣5分 能正确检测电动机绕组间的绝缘电阻，检测错误每个扣5分
4 判别定子绕组首尾端 30 能正确判别定子绕组首尾端，判别错误每个扣10分 能正确使用仪表，使用仪表错误每处扣10分
5 安全文明生产 20 1.劳动保护品穿戴符合要求，不符合要求每次扣5分 2．严格遵守操作规程，违规操作每次扣10分 3．安全文明操作，工完场清，不整理工位扣10分
合计 100
教师小结；点评、分析学生学习情况；布置作业。
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习三相异步电动机工作原理等相关知识。
十二、作业布置
1.教材P154第3、4题。
2.学习辅导与练习P83－87任务2认识常用电动机。
3.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1.学生学习情况反馈
教学的亮点、不足及改进策略
教学附件:
课后拓展材料
1．三相异步电动机工作原理
三相异步电动机的基本工作原理如图所示。
三相异步电动机的工作原理
（1）三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电产生一个旋转磁场
当三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电时，产生一个转速为n0的旋转磁场。旋转磁场的转速又称为同步转速。若三相交流电的频率为f，磁极对数为p，则三相异步电动机的同步转速为
（2）转子导体与旋转磁场作相对运动，产生感应电动势和感应电流
当旋转磁场以n0的转速作顺时针方向旋转时，由于转子导体与旋转磁场间存在着相对运动，转子导体切割旋转磁场，从而产生感应电动势，用右手定则可判断定转子导体上半部分的感应电动势方向是由里向外的，导体下半部分的感应电动势方向是由外向里的。由于转子导体是被短路环短路的，在感应电动势的作用下转子导体内将产生与感应电动势方向基本一致的感应电流。
（3）产生感应电流的转子导体在旋转磁场中形成电磁转矩
产生感应电流的转子导体在旋转磁场中会受到作用力，其方向可用左手定则来判定。这些作用于转子导体的电磁力，在转子的轴上形成转矩，称为电磁转矩，其作用方向与旋转磁场方向一致。因此，转子就顺着旋转磁场的方向转动起来。
（4）为保证转子导体与旋转磁场的相对运动，转子与旋转磁场“异步”
若转子的转速与旋转磁场的转速相同，转子导体就不切割磁感线，因而就不产生感应电动势、感应电流和电磁转矩。为保证转子导体与旋转磁场的相对运动，转子的转速n总是小于旋转磁场的转速n0。可见转子总是紧跟着旋转磁场以小于同步转速n0的转速旋转，所以这类交流电动机称为异步电动机。
2.三相异步电动机选用
（1）选择合适的防护形式
①开启式电动机。开启式电动机的机壳有通风孔，内部空气同外界相流通。因此，在周围环境条件允许时应尽量采用开启式电动机。
②封闭式电动机。封闭式电动机有封闭的机壳，电动机内部空气与外界不流通。在易爆、易腐蚀和尘埃较多的场合一般选用封闭式电动机。
（2）选择合适的功率
根据经验，一般应使电动机的额定功率比其带动机械的功率大10%左右，以补偿传动过程中的机械损耗，防止意外的过载情况。
（3）选择合适的转速
在工农业生产上选用1450r/min左右的电动机较多，其转速较高，适用性强，功率因数与效率也较高。
（4）满足其他要求
除了防护形式、功率和转速外，有时还有其他一些要求，如电动机轴头的直径和长度、电动机的安装位置等。
3.单相异步电动机
单相异步电动机的构造与三相异步电动机相似，也可由定子和转子两个基本部分组成。单相定子绕组的磁场不是旋转磁场，所以转子不能自行起动。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转矩。常用的单相电容式异步电动机在定子上有工作绕组和起动绕组两个绕组。两个绕组在定子铁心上相差90的空间角度，启动绕组中串联一个电容器，如图所示。单相异步电动机在日常生活中应用十分广泛，如吸尘器、电冰箱、洗衣机和电风扇等家用电器中都要使用单相交流电动机。
单相电容式异步电动机

展开更多......

收起↑