《电机与电力拖动》教案.docx

电机及电力拖动教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 日授课题目绪 论授课方式多媒体教学课型新授课时1教学目标1了解电机的分类2熟悉电机在国民经济中的作用3了解电力拖动的发展过程教学内容1认识电机及电力拖动概貌2了解本课程的性质、内容、任务和要求教学过程任务一1电机的分类 1）按能量传递及用途分类 2）按电机的结构特点及电源性质分类2电机在国民经济中的作用 1）在机械制造、冶金、纺织、石油、煤炭、化工、印刷及其他工业企业中的应用 2）在交通运输业中的应用 3）在农业中的应用 4）在伺服传动、机器人传动、航天航空和国防科学等领域的自动控制技术中的应用 5）在医疗仪器、电动工具、家用电器、办公自动化设备和计算机外部设备中的应用3电力拖动的发展过程 1）成组拖动 2）单机拖动 3）多机拖动任务二本课程主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题。在学完本课程之后，应达到下列要求： （1）掌握常用交、直流电机及变压器的基本理论（电磁关系、能量关系等）。 （2）掌握控制电机的工作原理、特性及用途。 （3）掌握分析电机机械特性及各种运行状态（启动、反接制动、能耗制动、回馈制动）的基本理论。 （4）掌握电力拖动系统中电机参数调速方法的基本原理和技术经济指标。 （5）掌握电力拖动机械过渡过程的基本方程式及其主要的分析方法。 （6）掌握选择电机的方法。 （7）掌握电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能，并具有熟练的运算能力。课堂总结电机及电力拖动教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 日授课题目项目一 直流电机授课方式多媒体教学课型新授课时8教学目标知识目标1熟悉直流电机的基本结构，掌握直流电机的工作原理和铭牌数的含义2了解电枢绕组的几个基本概念3了解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基本公式4掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法5掌握直流电动机的基本方程式和工作特性6了解直流发电机的分类和运行特性技能目标1能够画出绕组展开图2能够分析和计算直流电机的主要参数3能够分析直流电机的运行问题教学重点实槽和虚槽、单叠绕组的展开图、功率、转矩、电动势平衡方程式教学难点他励直流电动机的基本方程式、直流弧焊发电机的工作原理教学方法行动导向教学法教学内容1认识直流电机的结构，了解其工作原理2了解直流电机的电枢绕组3了解直流电机的电枢反应、电枢电动势与电磁转矩4掌握直流电机的换向过程及改善方法S5了解直流电动机的种类、基本方程式和工作特性6认识常见直流发电机教学过程任务一1相关知识 1）直流电机的特点和用途 （1）直流电机的特点 （2）直流电机的用途 2）直流电机的基本结构 （1）定子 （2）转子 3）直流电机的工作原理 （1）直流发电机的工作原理 （2）直流电动机的工作原理 4）直流电机的铭牌数据 （1）铭牌 （2）型号 （3）额定值带领学生学习新知识2任务实施 老师提供可打开的直流电动机实物，并组织学生共同完成以下任务。 1）将全班学生进行分组，并选出小组长。 2）每组分别对照实物指出直流电机的各个部件，并做简要描述（如各部件的功能或作用原理）。 3）每组分别对照实物分析直流电动机和直流发电机的工作原理。 4）分组讨论实际见过（或听过）的电动机型号及应用场合，并做简要总结。 5）讨论结束后，小组长整理讨论结果，并交给老师，老师做点评。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，可独立完成以下任务。 1）快速指出直流发电机的主要部件。 2）描述各部件的作用。 3）知晓直流发电机是如何机械能转化为动能的以及直流电动机如何将电能转化为机械能的。 4）描述直流电机具体包括哪些额定数据。进一步巩固所学知识任务二1相关知识 1）绕组的概述 （1）绕组元件 （2）绕组的有效边与端线 （3）实槽和虚槽 实槽是指电枢铁芯上实际存在的槽。在实际的电机结构中，电枢绕组元件数往往多于实槽数，常常在一个铁芯槽内放置几组绕组元件，通常把一个元件的上层边与另一个元件的下层边之间构成的一个虚拟凹槽称为一个虚槽，如图1-17所示。如果一个实槽内有u个虚槽，那么，电枢铁芯的总的虚槽数Z0和实槽数Z的关系为：Z0 = uZ （a）u = 1 （b）u = 2 （c）u = 3图1-17 实槽中的虚槽 （4）元件数与虚槽数、换向片数的关系 （5）极距 （6）绕组的节距 （7）绕组的形式 2）单叠绕组 （1）单叠绕组的展开图 以虚槽数Z0、换向片数K、元件数S都为16，磁极对数p2，组成右行单叠绕组的某直流电机为例，说明单叠绕组展开图的作图方法和步骤。 计算绕组极距。 计算绕组节距。采用整距绕组，因为是单叠右行，故： 列绕组元件连接顺序表。单叠绕组在接线时，先将绕组元件、槽及换向片按顺序编号，见表1-1。表1-1 单叠绕组元件串顺序表上层下层 画绕组展开图。 画磁极和电刷。 确定元件感应电动势方向、电刷的极性、电枢旋转方向。 （2）并联支路 （3）均压线 3）单波绕组 （1）单波绕组的特点 （2）并联支路 4）其他绕组及其应用带领学生学习新知识2任务实施 请同学们自行绘制某直流电动机的单波左行绕组，已知该直流电动机的磁极对数，。 思路：首先计算各节距，然后参照单叠绕组的展开图画法进行绘制。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，完成以下任务。 1）描述绕组元件及节距的概念。 2）实槽数和虚槽数相等吗？给出理由。 3）简述绘制绕组展开图的步骤。进一步巩固所学知识任务三1相关知识 1）直流电机的电枢反应 （1）直流电机的空载磁场 （2）直流电机的电枢磁场 （3）直流电机的电枢反应 2）直流电机的电枢电动势和电磁转矩 （1）直流电机的电枢电动势 （2）直流电机的电磁转矩带领学生学习新知识2任务实施 利用仪态直流发电机已有的参数及条件计算出其电枢电动势和电磁转矩。 思路：通过已知条件可以求出电动势常数和转矩常数，将它们代入相应的公式求解即可，结果参考如下。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）什么是电枢反应？ 2）直流电机的电枢电动势的大小跟什么有关？进一步巩固所学知识任务四1相关知识 1）换向过程 2）换向器的打火 （1）打火现象 （2）打火原因 3）改善换向的方法 （1）正确安装换向极 （2）合理选择电刷带领学生学习新知识2任务实施 学生分组，帮助小明解决“将某小容量无换向极的电机换向”这一问题。 思路：先考虑本任务给出的换向方法能否实现，若无法解决，尝试移动电刷位置，并分析结果。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）直流电机产生换向火花的原因有哪些？ 2）直流电机安装换向极的作用是什么？进一步巩固所学知识任务五1相关知识 1）直流电动机的种类 （1）他励电动机 （2）并励电动机 （3）串励电动机 （4）复励电动机 2）他励直流电动机的基本方程式 （1）电动势平衡方程式 他励直流电动机在稳定运行时，加在电枢两端电压为U，电枢电流为Ia，电枢电动势为Ea，由电动机的工作原理可知，此时Ea与Ia是反向的，即Ea是反电动势，若以U，Ea，Ia的实际方向为正方向，则可列出直流电动机的电动势平衡方程式为： （1-17）式中：Ra电枢电阻。该平衡方程式表示了电源电压除一小部分被电枢电阻消耗外，其余被电动机吸收转换为反电动势去带动电动机转动。 （2）转矩平衡方程式 他励电动机的电磁转矩Tem为拖动性转矩。当电动机以恒定的转速稳定运行时，电磁转矩Tem与负载转矩TL及空载转矩T0相平衡，即： （1-18）由此可见，电动机轴上的电磁转矩一部分与负载转矩相平衡，另一部分是空载损耗。 （3）功率平衡方程式 直流电动机工作时，从电网吸收电功率P1，除去电枢回路的铜损耗pCua、电刷接触损耗pCub及励磁回路铜耗pCuf后，其余部分功率转变为电枢上的电磁功率Pem。电磁功率并不能全部用来输出，它的一部分是运行时的机械损耗、铁损耗pFe和附加损耗pad，剩下的部分才是轴上对外输出的机械功率P2： （1-19）直流电动机的功率流程如图1-27所示。图1-27 直流电动机的功率流程 3）他励直流电动机的工作特性 （1）转速特性 （2）转矩特性 （3）效率特性带领学生学习新知识2任务实施 组织学生利用所学知识帮助小明分析、讨论并判断他进行测试得到的曲线（见图1-29）的正确性。图1-29 测试曲线 思路：转速特性、转矩特性、效率特性的理论知识分析该曲线的正确性。 提示：该转速特性曲线错误。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）直流电机产生换向火花的原因有哪些？ 2）直流电机安装换向极的作用是什么？进一步巩固所学知识任务六1相关知识 1）并励发电机 （1）并励发电机电动势的建立 （2）功率、转矩、电动势平衡方程式 功率平衡方程式 直流发电机输入的是机械功率P1，除去机械损耗和铁损耗pFe以后，剩下的是电磁功率Pem，电磁功率Pem即是机械能转换成为电能的这部分功率，功率平衡方程式为： （1-23）式中：，p0为空载损耗，它们的单位均为kW。发电机向负载供电时，电枢绕组中的电流将产生铜损耗，在电磁功率中除去电流在绕组中产生的铜损耗pCu，余下的则是输出的电功率P2。则有： （1-24）综合上述两式，可得直流发电机的功率平衡方程式为： （1-25）而直流发电机的效率为： （1-26） 转矩平衡方程式 由于，将式（1-23）两边同除以可得发电机的转矩平衡方程式： （1-27）式中：T1原动机拖动发电机的转矩，即输入驱动转矩，单位为N·m；Tem发电机的电磁转矩，单位为N·m；T0发电机的空载转矩，单位为N·m。 电动势平衡方程式 在他励发电机中输出功率P2 = UIa，电磁功率，铜耗为，代入式（1-24）可得：将上式两边都除以Ia，可得发电机的电动势平衡方程式为： （1-28） （3）并励发电机的外特性 2）直流弧焊机 （1）直流弧焊发电机的工作原理 （2）弧焊整流器带领学生学习新知识2任务实施 1）任务描述 小明去参观某工厂，看到一台铭牌和数据缺失的他励直流电机，已知，忽略附加损耗。小明想判断这台电机是发电机运行还是电动机运行，并想知道它的电磁转矩、输入功率和效率。 2）任务执行 组织学生利用所学知识帮助小明解决上述问题。 思路：通过比较电机的电枢电动势与端电压U，可以判断电机的运行方式，然后根据已知条件，计算要求参数即可。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，完成以下任务。 1）写出并励发电机功率、转矩、电动势平衡方程式。 2）简述直流弧焊发电机的工作原理。进一步巩固所学知识课堂总结电机及电力拖动教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 日授课题目项目二 直流电动机的电力拖动授课方式多媒体教学课型新授课时9教学目标知识目标1了解电力拖动系统的组成部分2了解单轴拖动系统和多轴拖动系统的运动方程式3理解电枢反应的概念，掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩的基本公式4掌握直流电机的换向过程和改善换向的主要方法5掌握直流电动机的基本方程式和工作特性6了解直流发电机励磁方式分类和运行特性技能目标1能够分析拖动系统的运行状态2能够分析和计算直流电机的主要参数3能够分析直流电机的运行问题教学重点转矩的折算、他励直流电动机的固有机械特性教学难点电枢回路串电阻启动、能耗制动电阻的计算教学方法行动导向教学法教学内容1认识电力拖动系统2掌握生产机械的负载转矩特性和他励直流电动机的机械特性3掌握他励直流电动机的启动方法4掌握他励直流电动机的调速方法S5掌握他励直流电动机的制动与反转方法6了解串励直流电动机的电力拖动教学过程任务一1相关知识 1）电力拖动系统概述 2）单轴电力拖动系统的运动方程式 3）运动方程式中正负号的规定 4）拖动系统的运动状态分析 5）多轴电力拖动系统的运动方程式 （1）旋转运动转矩的折算 图2-4所示的多轴电力拖动系统的工作机构做旋转运动，此时负载转矩折算的原则是折算前后的功率不变。若不考虑传动机构的损耗，则工作机构折算到电动机轴上的功率应等于工作机构的功率，即： （2-4）式中：TL工作机构折算到电动机轴上的转矩；Tg工作机构的实际负载转矩；电动机转轴的角速度；工作机构转轴的角速度；nd电动机转轴的速度；ng工作机构转轴的转速；j 传动机构的总转速比，其中j1，j2分别为第一、第二级转速比。也就是说，总的转速比应该是各级转速比之积。通常传动机构是减速的，即ngnd，故；若传动机构是增速的，则ngnd，。 若考虑传动机构的传动效率，损耗应由电动机提供，即总的负载转矩应大于输出的负载转矩，则： （2-5）式中：为传动机构的传动效率，它是各级传动效率的乘积。此时。 （2）平移运动 （3）升降运动带领学生学习新知识2任务实施 老师组织学生完成以下任务。 1）将全班学生进行分组，并选出小组长。 2）每组学生根据拖动系统的运动方程式，讨论并计算以下两题。 （1）如图2-4所示，在传动机构为齿轮变速的电力拖动系统中，已知工作机构的转矩，转速128 r/min；转速比，；传动效率，；飞轮矩，。忽略电动机空载转矩，求： 折算到电动机轴上的负载转矩TL； 折算到电动机轴上系统的总飞轮矩。 （2）起重机的传动机构如图2-6所示。已知重物，卷筒半径，齿轮转速比，升降重物时的效率，提升重物的速度，电动机转子飞轮矩，齿轮飞轮矩，卷筒飞轮矩。忽略电动机空载转矩，求： 折算到电动机轴上的负载转矩TL； 折算到电动机轴上系统的总飞轮矩。 3）每组讨论结束后，由小组长上交本组答案。 4）老师指导讲述正确的解题过程。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，解决以下问题。 1）什么是电力拖动系统？它包括哪几个部分？都起什么作用？ 2）写出电力拖动系统的运动方程式，说明方程式中各物理量的意义及方程式中转矩和转速正负号的规定。进一步巩固所学知识任务二1相关知识 1）生产机械的负载转矩特性 （1）恒转矩负载的转矩特性 （2）恒功率负载 （3）通风机负载 2）他励直流电动机的机械特性 （1）机械特性的方程式 （2）固有机械特性 当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢回路不串电阻（即，）时的机械特性称为固有机械特性。其表达式为： （2-17）固有机械特性曲线如图2-12所示。图2-12 他励直流电动机固有机械特性 从图2-12中可以看出，他励直流电动机固有机械特性是一条斜直线，跨3个象限，具有以下几个特点： 电磁转矩Tem越大，转速n越小，其特性是一条下斜直线。这是由于当Tem增大时，电枢电流Ia与Tem成正比关系，Ia也增大；而电枢电动势，Ia增大，Ea则减小，转速n则减小。 当时，为理想空载转速。当时，由于，所以。由于Ce是电动机结构常数，由式（2-15）可知，n0与U成正比，与成反相关，当U和不变时，n0是一个定值。 斜率，其值很小，特性较平，习惯上称为硬特性，转矩变化时，转速变化较小。斜率大时的特性则称为软特性。 当时，转速降为额定转速降。一般情况下， ，而，这是硬特性的数量体现。 （3）人为机械特性 （4）根据电动机的铭牌数据估算机械特性带领学生学习新知识2任务实施 1）任务描述 某生产车间有一台他励直流电动机的铭牌数据为：额定容量，额定电压，额定电流，额定转速。相关人员想要估算并绘制该电动机的固有机械特性。 2）任务执行 请同学们帮助相关人员估算并绘制该电动机的固有机械特性。 思路：要想得到该电动机的机械特性，需要求取n0和TN；根据公式和可知，需要知道的数值才可求得n0和TN；根据公式可知，需要知道EaN的数值才可求得；根据已知可以求得EaN。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）什么是生产机械的负载转矩特性？ 2）什么是电动机的机械特性？ 3）如何根据电动机的铭牌数据估算机械特性？进一步巩固所学知识任务三1相关知识 1）直接启动 2）电枢回路串电阻启动 他励直流电动机串电阻启动的过程如下： 启动开始瞬间，电枢回路中接入全部启动电阻，启动电流达到最大值，随着电动机转速的不断增大，电枢电流和电磁转矩将逐渐减小，电动机沿着曲线1的箭头所指的方向变化。 当转速增大至n1，电流减小至Ist2（图2-18（b）中点b）时，将接触器KM1触头闭合，电阻R1短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线2上的点c（点c的位置可由所串电阻的大小控制），电动机又沿曲线2的箭头继续加速。 当转速增大至n2，电流又减小至Ist2（图2-18（b）中点d）时，将接触器KM2触头闭合，电阻R2短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线3上的点e，电动机又沿曲线3的箭头继续加速。 当转速增大至n3，电流又减小至Ist2（图2-18（b）中点f）时，将接触器KM3触头闭合，电阻R3短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到固有特性曲线4上的点g，电动机又沿曲线4的箭头继续加速，最后稳定运行在固有特性曲线上的点h，启动过程结束。电枢回路串电阻启动设备简单，操作方便，但能耗较大，它不宜用于频繁启动的大、中型电动机，可用于小型电动机的启动。 （a）接线图 （b）机械特性图2-18 他励直流电动机的电枢回路串电阻启动 3）降压启动带领学生学习新知识2任务实施 老师组织一场关于“怎样启动他励直流电动机？”的讨论，组织学生共同完成以下任务。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由讨论。 3）讨论过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种启动方法并简述启动过程。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）直流电动机一般为什么不允许直接启动？如直接启动有什么问题？ 2）直流电动机的启动方法有哪几种？它们的适用场合分别是什么？进一步巩固所学知识任务四1相关知识 1）调速指标 （1）调速范围 （2）静差率 （3）调速的平滑性 （4）调速的经济性 2）改变电枢电压调速 改变电枢电压调速是指在他励直流电动机中，由一可调节的直流电源向电枢供电，在其他参数不变的条件下，通过调节直流电源来改变电枢电压U，使空载转速n0改变，从而使电动机拖动负载运行于不同的转速，如图2-20所示。图2-20 他励直流电动机改变电枢电压调速的机械特性 从图2-20中可以看出，在负载相同的情况下，不同的电枢电压所对应的转速是不同的。改变电枢电压调速的特点如下： 改变电枢电压调速时，机械特性曲线的斜率不变，所以，调速的稳定性好。 电压可做连续变化，调速的平滑性好，调速范围广。 属于恒转矩调速，电动机不允许电压超过额定值，只能由额定值向下降低电压调速，即只能减速。 电源设备的投资费用较大，但电能损耗小，效率高。随着晶闸管变流技术的飞速发展，改变电枢电压调速在电力拖动系统中的应用越来越广泛。 3）电枢回路串电阻调速 4）弱磁调速带领学生学习新知识2任务实施 老师组织开展一场关于“怎样对他励直流电动机进行调速？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由讨论。 3）讨论过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种调速方法并简述调速过程。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）直流电动机的调速指标有哪些？ 2）调速范围和静差率的概念是什么？两者有何联系？ 3）直流电动机的调速方法有哪几种？它们的优缺点分别是什么？进一步巩固所学知识任务五1相关知识 1）能耗制动 （1）能耗制动的方法及原理 （2）能耗制动电阻的计算 由于，Rz越小，则Ia越大，制动转矩越大，制动越快。但若Rz太小，Ia的数值可能超过电动机的最大允许电流Iamax。因此，需要选择合适的择Rz。选择Rz的原则是：则 式中：Ea在制动开始瞬间等于原来的稳态值，即：于是可得： （2-27） （3）能耗制动的机械特性 2）反接制动 （1）电压反接制动 （2）倒拉反转反接制动 3）回馈制动 （1）位能性负载拖动时的回馈制动 （2）改变电枢电压过程中的回馈制动 4）他励直流电动机的反转带领学生学习新知识2任务实施 老师组织开展一场关于“怎样对他励直流电动机进行制动？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由讨论。 3）讨论过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言，每小组说出一种制动方法并简述制动过程。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）什么是制动？控制直流电动机制动的方法包括哪几种？ 2）控制直流电动机反转的方法有哪些？进一步巩固所学知识任务六1相关知识 1）机械特性 （1）固有机械特性 （2）人为机械特性 2）串励直流电动机的启动与调速 3）串励直流电动机的制动 （1）能耗制动 （2）反接制动带领学生学习新知识2任务实施 老师组织开展一场关于“串励直流电动机在启动、调速、制动时与他励直流电动机有什么区别？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由讨论。 3）讨论过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组长发言。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）串励直流电动机的有哪两种制动方式？ 2）串励直流电动机能直接启动吗？为什么？进一步巩固所学知识课堂总结电机及电力拖动教案授课教师： 班级： 授课时间： 年 月 日授课题目项目三 变 压 器授课方式多媒体教学课型新授课时8教学目标知识目标1掌握变压器的工作原理和铭牌数据的含义，了解变压器的分类和结构2了解变压器空载运行和负载运行的物理情况3掌握变压器空载运行和负载运行时的基本方程式、等效电路4掌握变压器的运行特性5了解三相变压器并联运行的原因，掌握三相变压器并联运行的条件6了解自耦变压器、仪用互感器、电焊变压器的结构、工作原理技能目标1掌握进行空载试验和负载试验的方法2能够计算变压器的参数3能够折算绕组得到变压器负载运行时的等效电路教学重点变压器的结构、“T”形等效电路、变压器的外特性教学难点感应电动势、负载运行时的电磁关系、自耦变压器教学方法行动导向教学法教学内容1了解变压器的基本知识2了解变压器的空载运行3了解变压器的负载运行4掌握变压器参数的测定方法S5掌握变压器的运行特性6认识三相变压器7认识其他用途变压器教学过程任务一1相关知识 1）变压器的工作原理 2）变压器的分类 3）变压器的结构 （1）铁芯 （2）绕组 绕组是变压器的电路部分。它由漆包线或绝缘的扁铜线绕制而成，有同心式和交叠式两种。同心式绕组是将高、低压绕组套在同一铁芯柱的内外两层，如图3-7所示。交叠式绕组的高、低压绕组是沿轴向交叠放置的，如图3-8所示。 图3-7 同心式绕组 图3-8 交叠式绕组 （3）其他部件 4）变压器的铭牌数据 （1）变压器的型号 （2）变压器的额定数据 （3）变压器的其他数据带领学生学习新知识2任务实施 老师提供可打开的变压器实物，并组织学生共同完成以下任务。 1）将全班学生进行分组，并选出小组长。 2）每组分别对照实物指出变压器的各个部件，并做简要描述（如各部件的功能或作用原理）。 3）每组分别对照实物分析变压器的工作原理。 4）讨论结束后，小组长总结发言。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）变压器的类型有哪些？ 2）储油柜、气体继电器和安全气道各有什么作用？进一步巩固所学知识任务二1相关知识 1）空载运行时的物理情况 2）空载运行时的电磁关系 （1）各电、磁量正方向的规定 （2）感应电动势 （3）电压平衡关系 按图3-12所示的各物理量的正方向，根据电路的基尔霍夫电压定律，容易得出一、二次绕组的电压平衡方程式如下。 （3-12）（3-13）式中：r1一次绕组的电阻；Z1一次绕组的漏阻抗；二次绕组开路时的开路电压有效值向量。由于漏磁路主要由非磁性介质构成，其磁阻很大，漏磁通很小，因此反映漏磁通的漏电感和漏电抗很小，I0Z1也很小，有： （3-14）由此看出，主磁通的大小主要决定于电源的大小，只要电源电压不变，可以认为主磁通维持不变，这是一个很重要的结论，在变压器负载运行时仍然成立。 3）空载电流和空载损耗 4）空载运行时的等效电路带领学生学习新知识2任务实施 老师组织一场分组讨论。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由模拟空载运行过程。 3）模拟过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组组长发言。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，完成以下任务。 1）写出空载运行时的物理情况。 2）描述变压器空载运行时，各电、磁量的正方向是如何规定的。进一步巩固所学知识任务三1相关知识 1）负载运行时的物理情况 2）负载运行时的电磁关系 （1）磁动势平衡方程式 空载时的主磁通由空载磁动势建立，负载时主磁通则由建立。因为从空载到负载，电源电压不变，所以主磁通不变，因此建立主磁通的磁动势相等，即： （3-18）这一关系式称为磁动势平衡方程式。式（3-18）两边同除以N1并移相，得：（3-19）由式（3-19）可知，当负载电流增大时，增大，一次绕组的电流也随之增大。可见，虽然变压器的一、二次绕组之间没有直接的电路联系，但负载电流的变化也会使原边电流相应地发生改变。 （2）电压平衡方程式 3）负载运行时的等效电路 （1）绕组的折 （2）“T”形等效电路 经过折算绕组，可得变压器的部分等效电路，如图3-16（a）所示。其中一、二次侧之间的耦合作用，由主磁通在绕组中产生的感应电动势，反映出来，经过折算绕组后，构成了相应的一、二次侧部分的等效电路。又根据和的关系式，可将一、二次绕组的等效电路和励磁支路连接起来，构成图3-16（b）所示的等效电路。由于它的6个参数分布如“T”形，所以称为“T”形等效电路。（a）部分等效电路（b）“T”形等效电路图3-16 变压器的“T”形等效电路的形成过程 （3）近似和简化等效电路带领学生学习新知识2任务实施 老师组织学生用近似和简化等效电路完成一、二次侧电流及二次侧电压的计算。 已知一台单相变压器的数据为：，。一次侧加上额定频率的额定电压，并保持不变，二次侧接负载阻抗。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，完成以下任务。 1）描述负载运行时的物理情况。 2）解释这一原因：变压器一、二次绕组没有直接的电路连接，可是，当负载运行时，二次侧电流增大或减小的同时，一次侧电流也随之增大或减小。进一步巩固所学知识任务四1相关知识 1）空载试验 2）短路试验 3）标幺值带领学生学习新知识2任务实施 老师给出如图3-22、图3-23所示空载试验和短路试验的线路图，请同学们分组讨论该试验的操作方法。图3-22 变压器的空载试验线路图图3-23 变压器的短路试验线路图巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）空载试验和短路试验的目的是什么？ 2）变压器的空载试验一般在哪侧进行？短路试验一般在哪侧进行？ 3）标幺值是如何定义的？进一步巩固所学知识任务五1相关知识 1）变压器的外特性和电压变化率 （1）变压器的外特性 （2）变压器的电压变化率 2）变压器的损耗和效率 （1）变压器的损耗 （2）变压器的效率带领学生学习新知识2任务实施 老师组织一场作图比赛。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组学生在规定时间内，画出变压器的外特性曲线和效率特性曲线，并做简要文字说明（组内同学可分工合作）。 3）作图结束后，由老师提问，小组组长发言。巩固所学知识，提升学生实践技能3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）变压器的电压变化率是如何定义的？它与哪些因素有关？ 2）变压器的效率与哪些因素有关？ 3）变压器运行中有哪些基本损耗？它们与哪些因素有关？进一步巩固所学知识任务六1相关知识 1）三相变压器的磁路结构 （1）三相组式变压器的磁路结构 （2）三相心式变压器的磁路结构 2）单相变压器的极性 3）三相变压器绕组的联结及联结组 （1）星形联结 （2）三角形联结 （3）Yy联结组 （4）Yd联结组 4）三相变压器的并联运行 （1）三相变压器并联运行的原因 （2）三相变压器并联运行的条件带领学生学习新知识2任务实施 老师组织开展一场关于“三相变压器为什么要并联运行？并联运行时需要满足什么条件？”的讨论，带领学生共同完成以下任务。 1）将学生分组，并选出小组长。 2）每组同学自由讨论。 3）讨论过程中，请小组长总结。 4）讨论结束后，由老师提问，小组组长发言，每小组回答并联运行的原因或并联运行的一个条件。巩固所学知识，3任务测试 学生利用所学知识，回答以下问题。 1）三相心式变压器与三相组式变压器相比，有什么优点？ 2）怎样判断变压器的极性？ 3）什么是时钟表示法？进一步巩固