(完整版)14电机与电气控制技术教案

班级周次时间节次情境名称情境四异步电动机及其继电接触控制教学任务（课题名称）任务四三相异步电动机的机械特性课时分配2（100分钟）教学目的1.了解三相异步电动机的固有机械特性；2.了解三相异步电动机的人为机械特性。

教学目标能力（技能）目标知识目标情感目标1.了解三相异步电动机的固有机械特性；2.了解三相异步电动机的人为机械特性。

1.三相异步电动机的固有机械特性；2.三相异步电动机的人为机械特性。

1.养成认真仔细的工作习惯2.培养严谨仔细的工作作风重点难点教学重点：1.三相异步电动机的固有机械特性；2.三相异步电动机的人为机械特性。

教学难点：1.三相异步电动机的固有机械特性；2.三相异步电动机的人为机械特性。

难点化解：教师分析公式，深入浅出的讲解，学生互学。

教学环境知行楼（）实训室（）教学用具黑板、多媒体教学资源北京邮电大学《电机与电气控制技术》资源包参考资料1.教材：《电机与电气控制技术》曲昀卿主编北京邮电大学出版社2.参考网站：中国低压电器网电工论坛电机与电气控制技术精品课网站（廊坊职院）教学方法讲授法教学手段教师引导学生思考、掌握教学内容（描述）教学设计1.了解三相异步电动机的固有机械特性；2.了解三相异步电动机的人为机械特性。

1.内容和目标分析：本节内容是后续内容学习的基础，较为重要，应尽量结合电机公式进行讲解，以便学生对电机的固有特性和人为特性有更深入的理解。

2.学情分析：学生普遍存在的问题是理解困难，但学生普遍对实践较感兴趣；3.教学策略：教师对照电机公式，深入浅出的讲解，学生讨论互学。

教学过程教学环节（时间分教师活动（任务）学生活动（任务）备注配）组织教学（2分钟）维持纪律、清点人数等迅速进入上课状态复习回顾（4分钟）回顾相关知识点1. 三相异步电动机的空载、负载。

积极回答为题并将掌握不透的地方进行补充记录新课导入（4分钟）通过回顾特种变压器——引入本节课目标、内容—三相异步电动机的固有机械特性、人为机械特性。

认真听讲、积极思考并跟随教师思路。

任务实施（80分钟）任务一三相异步电动机的固有机械特性 40分钟活动设计:结合预习效果，引导学生理解、学习三相异步电动机的固有机械特性特性。

1. 三相异步电动机的机械特性（固有机械特性）是指电动机电磁转矩T em与转速n之间的关系，即n= f(T em)。

因为异步电动机的转速n与转差率s之间存在着一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常也用s=f(T em)的形式表示。

感应电动机的固有机械特性2. 固有特性分析三相感应电动机的固有机械特性是指感应电动机工作在额定电压和额定频率下，按规定的接线方式接线，认真听讲，做好笔记并积极回应老师的引导和所提出的问题。

结合图示推导理解（非常重要），明确各物理量的含义和单位理解各示意图的特点和含义认真听讲，做好笔记并积极回应老师的引导和所提出的问题。

定、转子外界电阻为零时，n 与T em 的关系。

根据电磁转矩的参数表达式可绘出感应电动机的固有机械特性。

当同步转速n 1为正时，机械特性曲线跨越第一、二、四象限。

第一象限，旋转磁场的转向与转子转向一致，而0<n <n 1，转差率0<s <1。

电磁转矩T em 及转子转速n 均为正，电动机处于电动运行状态；在第二象限，旋转磁场的转向与转子转向一致，但n >n 1，故s <0，T em <0，n >0，电动机处于发电动机运行状态；第四象限，旋转磁场的转向与转子转向相反，n 1>0，n <0，转差率s >1，此时T em >0，电动机处于电磁制动运行状态三相异步电动机的第一像限的机械特性曲线有3个运行点值得关注，即图中的A 、B 、C 3点。

1) 同步转速点A是电动机的理想空载点，即转子转速达到了同步转速。

此时：T em =0，n =n 1=60f 1／p ，s =0。

转子电流I 2=0，显然，如果没用外界转矩的作用，异步电动机是不可能运行于这一点的。

2) 最大转矩点B是机械特性曲线中线性段(A —B )与非线性段(B —C )的分界点，此时，电磁转矩为最大值T max ，相应的转差率为s m 。

通常情况下，电动机在线性段上工作是稳定的，而在非线性段上工作是不稳定的，因此，称s m 为临界转差率。

T max 点由于是T em -s 曲线的最大点，所以可用对上式求导，并令其导数为0的办法求得临界转差率为()22121rm X X R R s σσ'++'±=把上式代入转矩方程中，得最大转矩())X X R R f(4U p m T 2212112111m e σσπ'+++±±=式中“+”号适用于电动运行状态(第一象限)；“-”号适用于发电动机运行状态或回馈制动运行状态(第二象限)。

从以上两式可得出以下结论：① 最大转矩T max 与定子电压U I 的平方成正比，而s m 与U I 无关；②T max 与转子电阻无关，s m 与R2’成正比； ③T max 和s m 都近似与(X 1+X2’ )成反比；④若忽略R 1，最大转矩T max 随频率增加而减小，且正比于221)f /(U 。

为了保证电动机的稳定运行，不至于因短时过载而认真听讲，做好笔记 并积极回应老师的引导和所提出的问题。

停止运转，要求电动机有一定的过载能力。

异步电动机的过载能力用最大转矩T max 与额定转矩T N 之比来表示，称为过载能力或过载倍数，用λm 表示，即 N m m T T =λ过载倍数λm 是异步电动机的主要性能技术指标。

通常异步电动机的过载倍数λm =1.8～2.2，起重冶金用电动机λm =2.2～2.8。

3) 起动点C 在C 点s =l ，n =0，电磁转矩为起动转矩T st 。

把s =1代入参数表达式中可得 ()()[]2112r 11r211st X X R R f 2R pU m T σσπ'++'+'= 由上式可得以下结论： ① T st 与电压U 1的二次方成正比。

② 在一定范围内，增加转子回路电阻R2’，可以增大起动转矩T st 。

③ 电抗参数(X 1+X2’ )越大，T st 就越小。

异步电动机的起动转矩T st 与额定转矩T N 之比用起动转矩倍数K m 来表示，即 N st m T T K =起动转矩倍数K m 也是笼型异步电动机的重要性能指标之一。

起动时，当T st 大于负载转矩T 2，电动机才能起动。

一般将异步电动机的特性曲线分为两部分： ① 转差率0～s m 部分：在这一部分，T em 与s 的关系近似成正比，即s 增大时，T em 也随之增大，根据电力拖动系统稳定运行的条件，可知该部分是异步电动机稳定运行区。

只要负载转矩小于电动机的最大转矩T max ，电动机就能在该区域中稳定运行。

② 转差率s m ～1部分：在这一部分，T em 与s 的关系近似成反比，即s 增大时，T em 反而减小，与0～s m 部分的结论相反，该部分为异步电动机的不稳定运行区(风机、泵类负载除外)。

任务二 三相异步电动机的人为机械特性 40分钟 人为改变电动机的某个参数后所得到的机械特性，称为人为机械特性，如改变U 1、f 1、p ，改变定子回路电阻或电抗，改变转子回路电阻或电抗，等等。

认真听讲，做好笔记 并积极回应老师的引导和所提出的问题。

感应电动机降低电压时的人为特性1. 降低定子端电压的人为特性电动机的其他参数都与固有特性相同，仅降低定子端电压，这样所得到的人为特性，称为降低定子端电压的人为特性，其特点如下：1) 降压后同步转速n1不变，即不同U1的人为特性都通过固有特性上的同步转速点。

2) 降压后，最大转矩T max随21U成比例下降，但是临界转差率s m不变，为此，不同U1时的人为特性的临界点的变化规律如图4-15所示。

3) 降压后的起动转矩stT'也随21U成比例下降。

转子串接对称电阻时的人为特性2．转子回路串对称三相电阻的人为特性对于绕线转子异步电动机，如果其他参数都与固有特性时一样，仅在转子回路中串入对称三相电阻ΩR，所得的人为特性，称转子回路串对称三相电阻的人为特性。

认真听讲，做好笔记并积极回应老师的引导和所提出的问题。

认真听讲，做好笔记并积极回应老师的引导和所提出的问题。

转子串电阻的人为特性曲线有特点如下： 1)n 1不变，所以不同ΩR 的人为特性都通过固有特性的同步转速点。

2) 临接转差率s m 会随转子电阻的增加而增加，但是T max 不变。

为此，不同ΩR 时的人为特性如图5.3所示。

3) 当m s '＜1 时，起动转矩T st 随着ΩR 的增加而增加；但是，当m s '＞1时，起动转矩T st 随ΩR 的增加反而减小。

3．机械特性的使用表达式 机械特性的参数表达式清楚地表达了转矩与转差率与电动机参数之间的关系，用它分析各种参数对机械特性的影响是很方便的，但由于异步电动机的参数必须通过试验求得，因此在应用现场难以做到。

而且在电力拖动系统运行时，往往只需要了解稳定运行范围内的机械特性。

此时，可利用产品样本中给出的技术数据：过载能力λm ，额定转速n N 和额定功率P N 等来得到电磁转矩T em 和转差率s 的关系式。

由于在机械特性的参数表达式中()211X X R σσ'+〈，所以()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+='+≈'+'≈⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡'++⎪⎭⎫ ⎝⎛''≈s s s s /2T T X X f 4pU m T X X R s X X s R f 2s/R pU m T m m m em 211211m 21rm 2212r r 211em σσσσσσππ 只要知道T m 和s m ，就可以求出T em 和s m 的关系。

N mm T T =λ NNN n P 9550T = 当s=s N 时，T em =T N ，得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s s s /2T T m m m em=m1λ认真听讲，做好笔记 并积极回应老师的引导和所提出的问题。

考核评价（5分钟）以小组为单位组织学生发言，学生互评，教师点评。

小组互评总结归纳（3分钟）三相异步电动机的固有机械特性、人为机械特性的相关内容。

认真听讲，做好笔记作业布置（2分钟）布置课后作业，明确要求。

1.独立完成，不得抄袭2.作业记录、理解作业内容板书设计 1.三相异步电动机的固有机械特性2.三相异步电动机的人为机械特性教学反思教研室主任审阅意见签名：年月日累计课时28课时。