资源简介

任务87 认识单向起动能耗制动控制线路
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《工厂电气控制设备》项目七——通风机械制制动控制线路的安装与维修，任务3——认识单向起动能耗制动控制线路。
“认识单向起动能耗制动控制线路”是为通风机械制制动控制线路的安装与维修奠定基础的。教材中将“认识单向起动能耗制动控制线路”任务分为“认识无变压器单相半波整流单向起动能耗制动控制线路的构成、工作原理和有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动控制线路的构成、工作原理”等内容。主要学习能耗制动控制线路的构成、特点和工作原理。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“认识单向起动能耗制动控制线路”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为——“两种控制线路的构成、两种控制线路的工作原理”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，通过项目一～项目六的学习，学生已具备了认识低压电器和识别、检测、选用低压电器的能力；已基本能够识读、绘制控制线路电路图，能分析控制线路的工作原理；熟悉电动机控制线路安装与维修的基本步骤、安装（维修）方法和注意事项；通过单向起动反接制动控制线路的学习，已认识了反接制动的原理和反接制动控制方法。因而，学生对控制线路的认识、安装与维修已有了一定的基础上，基本掌握了认识、安装与维修控制线路的方法和技能，但还不能全面分析控制线路的构成和工作原理，还需要后续的项目学习中逐步提高。学生在完成工作任务的过程，逐步体会到了原理性知识和实践性知识学习的重要性，对技能操作的兴趣在不断增强。
三、设计理念
认识控制线路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“认识无变压器单相半波整流单向起动能耗制动控制线路的构成、工作原理和有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动控制线路的构成、工作原理”二个环节，引导学生主动探索、认真实践、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，不仅要让学生掌握能耗控制线路的构成、工作原理等理论性知识，而且要培养学生认识控制线路的方法与技能，体现“学生为主体”、“教师为主导”、“训练为主线”的“三主”教学理念，培养学生综合职业能力。
四、教学目标
1．知识目标：
了解单向起动能耗制动控制线路在工程技术中的典型应用；
熟悉两种单向起动能耗制动控制线路的构成与工作原理。
2．技能目标：
会识读、绘制两种单向起动能耗制动控制线路电路图；
会分析两种单向起动反接制动控制线路中各电气元件的作用和工作原理。
3．情感目标：
养成善于观察、勤于思考、认真实践、认真分析、严谨求实的工作态度；
在小组合作学习中，体验团队意识的重要性；
感受学习的乐趣，激发学习兴趣。
五、教学重点与难点
1．教学重点：
两种单向起动能耗制动控制线路的构成、特点、工作原理。
2．教学难点：
分析两种单向起动能耗制动控制线路的工作原理。
六、教法与学法
1.教法：主要采用任务驱动法，以“认识能耗制动原理、认识控制线路的构成、熟悉控制线路的工作原理”等具体任务主线，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，实施“做中教”，突出重点，突破难点，达成教学目标。
2．学法：在教师的引导下，根据学习任务书，通过自主探究、团队协作，熟悉能耗制地制动原理、熟悉两种单向起动能耗制动控制线路的构成、特点、工作原理，了解其在工程技术中的典型应用；进一步熟悉识读控制线路的方法与技能。养成仔细观察、认真分析和安全文明生产的职业素养。通过课堂练习和课后作业练习，巩固所学的知识。
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；
两种单向起动能耗制动控制线路板。
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。
学习任务书：教师自行编写，用于引导学生完成学习任务。
练习作业：可从高等教育出版社出版的《工厂电气控制设备学习辅导与练习》中视学生学习情况选择。
教学设备：两种单向起动能耗制动控制线路板，用于学生完成学习任务。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“工厂电气控制设备实训室”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．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
教师活动：教师通过播放电动机单向起动能耗制动控制线路操作视频或演示单向起动能耗制动控制线路功能，使学生熟悉单向起动能耗制动控制线路的功能和特点，展示本课所需完成的任务——认识单向起动能耗制动控制线路，由此激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
学生活动：观看视频或演示、聆听教师讲解，熟悉单向起动能耗制动控制线路的功能和特点，明确学习任务——认识单向起动能耗制动控制线路。
（二）任务实施
任务1 认识能耗制动原理
内容1——能耗制动的原理
教师活动：结合课件，先让学生回顾反接制动的优缺点，再讲解能耗制动的原理。
学生活动：回顾反接制动的优缺点，聆听讲解，熟悉能耗制动的原理。
反接制动具有制动能力强、制动迅速的优点，但由于其制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动等缺点，所以在实际生产中，对于制动比较频繁的生产机械不宜采用反接制动，而是采用能耗制动，如C5525型车床工作台主拖动电动机采用的就是能耗制动。 能耗制动是当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法。由于这种制动方法是通过在定子绕组中通入直流电，以消耗转子惯性运转的动能来进行制动的，所以称为能耗制动，又称为动能制动。
内容2——能耗制动注意事项
教师活动：提出问题——在能耗制动过程中，当电动机转速接近零值时，如果不及时切断电源，会出现什么现象？
学生活动：回答问题——电动机能够停止，但定子绕组中一直通有直流电，会使定子绕组发热，甚至烧毁。
教师根据学生的回答，适时提出如何及时切断电源？利用手动控制是否及时、是否可靠？
教师提出可利用时间继电器来控制电动机的能耗制动。
任务2 认识无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路
内容1——控制线路的构成要素
教师活动：结合课件和控制线路板实物，讲解单向起动能耗制动控制线路的构成，使学生熟知构成控制线路的要素；要求学生绘制控制线路电路图。
学生活动：聆听讲解、识读控制线路图，熟悉控制线路的构成要素；绘制控制线路电路图；完成《学习辅导与练习》P171-173填空题、判断题中相关习题。
无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路电路图 无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路电路图如图所示，该控制线路采用单相半波整流作为直流电源，所用附加设备较少，线路简单，成本较低，常用于10KW以下小容量电动机且对制动要求不高的场合。
教师提出问题——无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路适应范围？
学生阅讯教材P207内容回答问题，转入下面内容学习。
内容2——控制线路的特点
（1）主电路的特点
教师活动：提出问题——能耗制动时，由哪只接触器来控制？能够制动的交流电源电压为多少伏？整流后为什么类型的直流电？
学生活动：回答问题——通过识读控制线路中的主电路，回答问题。
（2）控制电路的特点
教师活动：提出问题——控制电路分成哪两部分，各起什么作用？
学生活动：回答问题——通过识读控制电路，得出结论。
内容3——控制线路的工作原理
教师活动：教师演示单向起动能耗制动控制线路的工作过程，使学生熟悉起动过程和制动过程。
学生活动：通过观看单向起动能耗制动控制线路的工作过程，分析控制线路的工作原理。
教师根据学生分析控制线路工作原理的情况，提出如下问题：
1．控制线路中，能耗制动的时间由谁来控制的？
2．电动机起动控制回路和制动控制回路中为什么要串接接触器KM2、KM1的辅助动断触点？
3．在能耗制动控制回路中，接触器KM2的辅助动合触点和时间继电器的动合触点为什么要串接后再并联到停止按钮的动合触点两端？
线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。 （1）单向起动运转： （2）能耗制动停转： 图7-15中时间继电器KT瞬时闭合动合触头的作用是：当KT出现线圈断线或机械卡住等故障时，按下SB2后能使电动机制动后脱离直流电源，防止电动机长时间处于能耗制动状态。
任务3 认识有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动自动控制线路
内容1——控制线路的构成要素
教师活动：结合课件和控制线路板实物，讲解单向起动能耗制动控制线路的构成，使学生熟知构成控制线路的要素；要求学生绘制控制线路电路图。
学生活动：聆听讲解、识读控制线路图，熟悉控制线路的构成要素；绘制控制线路电路图；完成《学习辅导与练习》P171-173填空题、判断题中相关习题。
有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路电路图 对于10KW以上容量的电动机，多采用有变压器单相桥式整流能耗制动自动控制线路，如图所示。其中直流电源由单相桥式整流器VC供给，TC是整流变压器，电阻R用来调节直流电流，从而调节制动强度，整流变压器一次侧与整流器的直流侧同时进行切换，有利于提高触头的使用寿命。
内容2——控制线路的特点
（1）主电路的特点
教师活动：提出问题——在辅助电路中，能耗制动的直流电是如何控制的？
学生活动：回答问题——通过阅读教材内容、识读电路图，回答问题。
（2）控制电路的特点
学生活动：学生自行分析控制电路部分的组成及特点。
内容3——控制线路的工作原理
学生活动：自行分析控制线路的工作原理，并写出工作原理。
内容4——能耗制动的优缺点
学生活动：通过阅读教材P209，熟悉能耗制动的优缺点及适用范围。
能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。其缺点是需要附加直流电源装置，设备费用较高，制动能力较弱，在低速时制动力矩小。因此能耗制动一般用于要求制动准确、平稳的场合，如磨床、立式铣床等的控制线路中。
（三）任务准备小结
由学生小结任务知识要点；教师通过点评、分析学生学习情况，总结能耗制动原理，单向起动能耗制动控制线路的构成、特点和工作原理；布置作业（《学习辅导与练习》P171-173相关习题）。
（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。
电容制动与再生发电制动。
电容制动与再生发电制动 电力制动除反接制动和能耗制动外，还有电容制动和再生发电制动。 1．电容制动 当电动机切断交流电源后，通过立即在电动机定子绕组的出线端接入电容器迫使电动机迅速停转的方法叫电容制动。 电容制动的原理是：当旋转着的电动机断开交流电源时，转子内仍有剩磁。随着转子的惯性转动，形成一个随着转子转动的旋转磁场。该磁场切割定子绕组产生感应电动势，并通过电容器回路形成感应电流，这个电流产生的磁场与转子绕组中的感应电流相互作用，产生一个与旋转方向相反的制动力矩，使电动机受制动迅速停转。 电容制动控制线路电路图如图7-15所示。电阻R1是调节电阻，用以调节制动力矩的大小，电阻R2为放电电阻。经实验证明，对于380V、50Hz的三相笼型异步电动机，每千瓦每相约需要150uF左右，电容器的耐压应不小于电动机的额定电压。 实验证明，对于5.5KW、 形接法的三相笼型异步电动机，无制动停车时间为22S，采用电容制动后其停车时间仅需要1S；对于5.5KW、Y形接法的三相笼型异步电动机，无制动停车时间为36S，采用电容制动后其停车时间仅需要2S。所以电容制动是一种制动迅速、能量损耗小、设备简单的制动方法，一般用于10KW以下的小容量电动机，特别适用于存在机械摩擦和阻尼的生产机械和需要多台电动机同时制动的场合。 图7-15 电容制动控制线路电路图 2．再生发电制动（回馈制动） 再生发电制动又称为回馈制动，主要用在起重机械和多速异步电动机上。下面以起重机械为例说明其工作原理。 当起重机在高处开始下放重物时，电动机转速n小于同步转速n1，这时电动机处于电动运行状态，其转子电流和电磁转矩的方向如图7-16（a）所示。但由于重力的作用，在重物的下放过程中，会使电动机的转速大于同步转速n1，这时电动机处于发电制动状态，转子相对于旋转磁场切割磁感线的运动方向发生了改变，其转子电流和电磁转矩的方向都与电动运行时相反，如图7-16（b）所示。可见电磁力矩变为制动力矩限制了重物的下降速度，保证了设备和人身的安全。
（五）评价反馈
教师活动：结合任务书、作业完成情况，以学生互评、抽样检查等方式组织考核评价。通过考核评价，发现学生学习中存在的问题，审视自己的教学情况，激发学生学习兴趣。
学生活动：充分发挥团队协作的作用，积极参与考核评价。
1．根据学生完成《学习辅导与练习》相关内容的情况进行考核，占50%。
2．根据学习任务评价表进行考核，占30%。
3．综合职业能力评估，占20%。
十二、作业布置
1．《学习辅导与练习》P171-173任务3认识单向起动能耗制动控制线路。
2．预习任务4——通风机械可逆运行反接制动控制线路。
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：
附件一 学习任务书
学习任务 认识单向起动能耗制动控制线路
班级 组 组长 组员
一、学习目标
完成本学习任务后，你应当： 1．熟悉两种单向起动能耗制动控制线路的构成、特点与工作原理，了解其在工程技术中的典型应用； 2．会识读、绘制两种单向起动能耗制动控制线路电路图； 3．会分析两种单向起动能耗制动控制线路中各电气元件的作用和工作原理。 4．能落实7S管理规范要求。
二、课前准备
请你检查学习资料是否齐全！（5分）；
分组：2人一组，一人为组长。
三、任务描述
☆任务1 认识能耗制动原理；
☆任务2 认识无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路；
☆任务3 认识有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动自动控制线路。
四、任务实施
●任务１——认识能耗制动原理（10分）
1．能耗制动原理（5分）
2．能耗制动注意事项（5分）
※想一想
1．在能耗制动过程中，当电动机转速接近零值时，如果不及时切断电源，会出现什么现象？（附加5分）
2．可以用什么继电器来及时切断电源？（附加5分）
●任务２——认识无变压器单相半波整流单向起动能耗制动自动控制线路（40分）
1．控制线路的构成要素（10分）
2．控制线路的特点（10分）
3．控制线路的工作原理（15分）
4．控制线路的适用范围（5分）
※想一想
1．能耗制动时，由哪只接触器来控制？能够制动的交流电源电压为多少伏？整流后为什么类型的直流电？（附加5分）
2．控制电路分成哪两部分，各起什么作用？（附加5分）
3．控制线路中，能耗制动的时间由谁来控制的？（附加5分）
4．电动机起动控制回路和制动控制回路中为什么要串接接触器KM2、KM1的辅助动断触点？（附加5分）
5．在能耗制动控制回路中，接触器KM2的辅助动合触点和时间继电器的动合触点为什么要串接后再并联到停止按钮的动合触点两端？（附加5分）
●任务3——认识有变压器单相桥式整流单向起动能耗制动自动控制线路（50分）
1．控制线路的构成要素（10分）
2．控制线路的特点（10分）
3．控制线路的工作原理（15分）
4．控制线路的适用范围（5分）
5．能耗制动的优缺点（10分）
※想一想
1．在辅助电路中，能耗制动的直流电是如何控制的？（附加5分）
五、任务评估
《认识单向起动能耗制动控制线路》总结评价表（总分175分）
任务 认识单向起动能耗制动控制线路
姓名 学号 同组合作者 学号
学习 评价 145分 任务实施 得分
组内评 组间评 教师评
课前准备（5分） ——
任务１（10分） ——
任务2（40分） ——
任务3（50分） ——
附加题（40分） —— ——
学习 收获 15分
学习 体会 15分
综合 评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评定
附件二 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 《学习辅导与练习》（占50%）
2 任务评价表（占30%）
3 综合职业能力评估（占20%）

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