资源简介

任务44 认识单相半波可控整流电路
课 时：2课时
一、教材分析与处理
本课题的教学内容选自由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《电子基本电路装接与调试》项目3——调光灯电路的装接与调试，任务2——调光灯电路的组装与调试。
教材中将“认识单相半波可控整流”作为“调光灯电路的装接与调试”的知识与技能基础来处理，主要包括“单相半波可控整流结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择”等内容。认识单相半波可控整流是学生该课程中第一次学习可控整流电路，教材中强调学生通过认识单相半波可控整流结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择等基本知识的学习与掌握。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“认识单相半波可控整流”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为——“单相半波可控整流结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择”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二年级学生，通过“电工基本电路安装与测试”等专业核心课程的学习，学生对电工电子基本元器件的认识已有一定的基础，掌握了一定的认识电工电子电路的基本方法与基本技能，有一定的电工电子常用仪器仪表及工具的使用技能。由于本课程为新开设课程，学生对常用装接工具认知缺乏系统性，但学生对学习本课程的知识、技能有很强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电子基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。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“单相半波可控整流电路结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择”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，引导学生通过学习检测二极管的过程，提高学习兴趣，激发学习动力，培养学生综合职业能力。
四、教学目标
1.知识目标
（1）熟悉单相半波可控整流电路结构。
（2）会分析单相半波可控整流电路工作原理。
2.技能目标
（1）会估算单相半波可控整流负载上直流电压和电流。
（2）会根据电路特点选择晶闸管。
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、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1．教学重点：熟悉单相半波可控整流结构，会分析其工作原理。
2．教学难点：估算单相半波可控整流负载上直流电压和电流。
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，按步骤认识单相半波可控整流结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择，养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“认识单相半波可控整流”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点；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：多媒体课件、学习任务书、评价表、网络资源等相关教学资料；万用表及常见晶闸管等教学设备。
2.学生准备：按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
共计2课时
九、教学资源
教学课件：可从高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载，用于辅助教师教学。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电子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常用装接工具一套，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
教师结合课件或实物讲解认识单相半波可控整流的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
教师讲解：单相半波可控整流结构、单相半波整流工作过程、负载上直流电压和电流的估算、晶闸管的选择。
学生小组合作，根据任务书，对照需求正确认识单相半波可控整流，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。
任务1 认识单相半波可控整流结构
可控整流是指把交流电转换成单一方向、大小可调的直流电的过程。可控整流技术是电力电子技术的基础，在生产、生活中应用极广。用可控硅组成的可控整流电路，在不影响工程计算精度的情况下，可将可控硅、二极管看做理想元件，即导通时正向压降与关断时漏电流以及管子的通断时间忽略不计。
电阻性负载情况下的单相半波可控整流的电路结构，如图3-2所示。由变压器T、可控硅VT、负载电阻RL组成。整流变压器一次电压u1、电流i1，二次电压u2、电流i2。可控整流电路输出电压平均值ud、电流平均值id。
图3-2 电阻性负载单相半波可控整流的电路
任务2 认识单相半波可控整流工作过程
①可控硅的控制极上未加触发电压，不论在正弦交流电压u2正半周还是负半周，可控硅都不会导通。这时负载电阻RL两端电压uO＝0，负载电流id＝0，电源电压全部加在可控硅上，uT=u2。单相半波可控整流波形如图3-3所示。
②在u2正半周(上正下负)，可控硅承受正向电压，若在ωt＝α时，在控制极加上适当的触发脉冲电压ug，可控硅将立即导通。电路中电流流向为u2（+）→VT→RL→u2（-）。可控硅导通后，忽略管压降，电源电压全部加在负载RL上，即uO＝u2。
③在电源电压u2从正半周转入负半周过零的时候，可控硅自行关断。
④在u2负半周(上负下正)，可控硅承受反向电压，即使控制极上加触发电压，可控硅也不会导通。这时，负载电压、电流都为零，可控硅承受u2的全部电压。
在以后各个周期，均重复上述过程。
图3-3 单相半波可控整流波形
单相可控整流电路中从可控硅承受正向电压起到被触发导通所经历的电角度称为控制角，又可称为触发角、移相角，用α表示。可控硅从开始导通到关断所经历的电角度称为导通角，用θ表示。若改变α角的大小即可改变可控硅导通的时刻，输出电压、电流波形和输出电压、电流平均值均随之改变，因此称为可控整流电路。单相半波可控整流电路控制角的移相范围是(0 ~180 )，故θ＝π-α。控制角α越小，则输出电压、电流的平均值越大，如图3-4所示。
图3-4 单相半波可控整流控制角α变化后的波形图
任务3 估算负载上直流电压和电流
①负载直流平均电压Ud和平均电流Id
变压器次级电压，Ud是负载电压ud波形在一个周期内面积的平均值：
根据欧姆定律，负载电阻RL中的直流平均电流为：
在单相半被可控整流电路中，触发脉冲的移相范围为0 ~180 。当α＝0 ，θ＝180 时，可控硅在正半周内全导通，输出电压平均值最高，即Ud＝0.45U2；当α＝180 ，θ＝0 时，可控硅全关断，输出电压、电流都为零。可见，输出电压的可控范围为(0~0.45U2)。负载上的电压与电流均为缺角的正弦半波。
②负载电压有效值U和电流有效值I
电压有效值U是ud的均方根值：
电流有效值为：
③功率因数cosφ
式中 P——变压器次级供给的有功功率，P= I2RL=UI；
S——变压器次级供给的视在功率，S=U2I。
功率因数受控制角的影响，当α=0°时，cosφ＝0.707为最大。由于有谐波的存在，即使阻性负载，功率因数最大只有0.707。而且cosφ随α的增大而降低，设备利用率也就越低。
任务4 选择可控硅参数
①可控硅电流有效值IT
在单相半被可控整流电路中，由于可控硅和负载串联，负载电流有效值即是流过可控硅的电流有效值。关系式为：
IT=I
②可控硅承受的最大正反向电压UTM
从图3-4的uT波形图可以看出，可控硅承受的最大反向电压就是变压器次级相电压的峰值电压，即：
UTM=
根据可控硅电流有效值I和最大正反向电压UTM的计算值，查阅有关半导体器件手册，选用合适的可控硅型号，使其额定值大于计算值。
（三）任务小结
由学生小结本次课知识要点，并完成任务评价表。
教师通过点评、分析学生学习情况，总结认识单相半波可控整流。
表2 认识单相半波可控整流
任务名称 认识单相半波可控整流
班级 姓名 学号 日期
实训 结果 记录 单相半波可控整流结构 电路工作过程
实训 收获
实训 体会
实训评价 评定人 评　　　　语 等级 签名
自 评
互 评
师 评
综合 评定
（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。
学习半波整流电路参数选择方法相关知识。
十二、作业布置
1.过网络查找有关常用半波整流电路应用实例，并简述晶闸管参数选择方法。
2.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：
2．教学特色、亮点、不足及改进策略：
教学附件：
课后拓展材料
认识电感性负载的单相半波可控整流电路
电感性负载的单相半波可控整流电路,如图3-6所示。电感性负载可用电感元件L和电阻元件R串联表示。可控硅触发导通时, 电感元件中存贮了磁场能量, 当u2过零变负时,电感中产生感应电势，可控硅不能及时关断,造成可控硅的失控，为了防止这种现象的发生，必须采取相应措施。
通常是在负载两端并联二极管VD(图7-1-7虚线)来解决。当交流电压u2过零值变负时，感应电动势eL产生的电流可以通过这个二极管形成回路。因此这个二极管称为续流二极管。这时VD的两端电压近似为零，可控硅因承受反向电压而关断。有了续流二极管以后，输出电压D的波形就和电阻性负载时一样。
值得注意的是，续流二极管的方向不能接反，否则将引起短路事故。
附件 综合职业能力评估表
综合职业能力评估表
任务 评价标准 配分 扣分
着装及仪表仪容 （1）按规范穿工作服 不穿工作服不得进入实训室 （2）仪表仪容整洁 3分 3
人际交往与团队合作 （1）能与师生进行良好的交流沟通 2分 （2）能与同伴良好的合作 2分 4
工作责任感与自主学习 （1）有强烈的工作责任感 2分 （2）能较好地开展自主学习 2分 4
工作态度与吃苦耐劳 （1）工作态度认真 2分 （2）能吃苦耐劳 2分 4
运用7S管理能力 （1）工器具、器材整理到位 1分 （2）实训工位清洁 1分 （3）节约实训材料 1分 （4）实训安全等 1分 （5）技术资料归档 1分 5
备注 各项目的最高扣分不应超过配分数 成绩
学生自评： 学生签名： 年 月 日
教师评语： 教师签名： 年 月 日
评价反馈汇总表
序号 评价项目 得分 总分
1 任务完成评价（占30%）
2 任务评价表（占50%）
3 综合职业能力评估（占20%）

展开更多......

收起↑