项目五,任务七直流电动机的制动

《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教案首页（宋体小四号字）任务七直流电动机的制动第几节项目五班级13机电时数3课时教学目标1.知识目标：熟悉直流电动机的制动方法，控制线路。2.能力目标：熟悉各种制动的特点，应用场合。3.情感目标：培养学生积极向上的学习态度，培养学生接受新知识的能力。教学内容1.机械制动2.电力制动教材分析重点通过自主探究，让学生掌握直流电动机的制动方法和原理。难点对直流电动机的制动原理的掌握。教学方法问题引导动画演示案例教学教学准备多媒体直流电动机实物《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计第一部分：导课本次主题：直流电动机的制动主题描述：⒈制动方法机械制动、电力制动解决问题：1.帮助学生了解机械制动的原理。2.帮助学生了解电力制动的原理。3.帮助学生建立把理论与实践结合起来的抽象思维方式。第二部分：授课…………………………………………第一课时想一想：三相异步电动机的制动方法有哪几种？怎样实现直流电动机的制动控制？与交流电动机一样，直流电动机在工作中也需要制动。所谓制动就是在电动机上加上与原转向相反的转矩，使电动机迅速停转或限制电动机的转速。直流电动机的制动也可以分为机械制动和电气制动，其中电气制动又可以分为再生制动、能耗制动和反接制动等。一、再生发电制动（又称为回馈制动、发电制动）⒈制动原理当电动机下坡或吊车重物下降时，可能会出现这样的情况，电动机的转速n超过了它的空载转速0n。由公式aeECn可知，如果电动机的主磁通Ф不变，则aEU,此时电机就处在发电机状态下运行，即aI与aE方向相同，这时电动机把机械能转换成电能，反送到电网中去，并产生制动转矩，从而限制了电动机转动的速度，这就是再生制动。特别提示：对于串励电动机而言，主极磁通随电枢电流aI的变化而变化，不能保持不变。因此串励电动机如要进行再生制动，必须先将串励改为他励，由专门的低压直流电源给励磁绕组供电，以保证主极磁通有一定的量（不随aI变化）。⒉制动特点再生制动的优点是产生的电能可以反馈回电网中去，使电能获得利用，简便可靠而经济。缺点是再生制动只能发生在n0n的场合，限制了它的应用范围。二、能耗制动㈠并励电动机能耗制动⒈制动原理一、情境设计：1.多媒体教室2.多媒体投影二、方法设计1.问题引导2.实物演示3.案例教学三、过程设计：第一部分：导课第二部分：授课第三部分：总结与拓展…………………步骤:1导课步骤:2再生发电制动能耗制动动画演示并励电动机能耗制动…………………《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计能耗制动是指维持直流电动机的励磁电源不变，切断正在运转的电动机电枢的电源，再接入一个外加制动电阻，组成回路，将机械动能变为热能消耗在电枢和制动电阻上，迫使电动机迅速停转。⒉控制线路如图5-21所示图5-21并励直流电动机单向起动能耗制动控制电路图线路工作原理如下：…………………………………………（二）串励电动机的能耗制动串励直流电动机的能耗制动分为自励式和他励式两种⒈自励式能耗制动⑴制动原理自励式能耗制动是指电动机断开电源后，将励磁绕组反接并与电枢绕组和制动电阻串联构成闭合回路，使惯性运转的电枢处于自励发电状态，产生与原方向相反的电流和电磁转矩，迫使电动机迅速停转。这种制动设备简单，在高速时制动力矩大，制动效果好。但在低速时制动力矩减小很快，制动效果变差。⑵控制线路如图5-22所示。《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计图5-22串励电动机自励式能耗制动控制电路图线路工作原理如下：⒉他励式能耗制动⑴制动原理他励式能耗制动原理图如图5-23所示，制动时，切断电动机电源，将电枢绕组与放电电阻R1接通，将励磁绕组与电枢绕组断开后串入分压电阻R2，再接入外加直流电源励磁。若与电枢供电电源共用时，则需要在串励回路串入较大的降压电阻（因串励绕组电阻很小）。这种制动方法不仅需要外加的直流电源设备，而且励磁电路消耗的功率较大，所以经济性较差。步骤:3动画演示串励电动机自励式能耗制动控制…………………《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计图5-23他励式能耗制动原理图⑵控制线路如图5-24所示。图5-24他励式能耗制动控制线路图小型串励直流电动机作为伺服电动机使用时，采用的他励式能耗制动电路如图5-23所示。其中，R1和R2为电枢绕组的放电电阻，减小它们的阻值可使制动力矩增大；R3是限流电阻，防止电动机起动电流过大；R是励磁绕组的分压电阻；SQ1和SQ2是位置开关。第二课时三、反接制动㈠并励直流电动机的反接制动⒈制动原理《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计并励直流电动机的反接制动是把正在运行的电动机的电枢绕组突然反接来实现的。特别提示：采用反接制动时应注意以下两点：一是电枢绕组突然反接的瞬间，会在电枢绕组中产生很大的反向电流（aaaUEIR），易使换向器和电刷产生强烈火花而损伤，故必须在电枢回路中串入附加电阻以限制电枢电流，附加电阻的大小可取近似等于电枢的电阻值；二是当电动机转速等于零时，应及时准确可靠地断开电枢回路的电源，以防止电动机反转。⒉控制线路并励直流电动机双向起动反接制动控制电路如图5-25所示。其中，KV是电压继电器；KA是欠电流继电器；R1和R2是二级起动电阻；RB是制动电阻；R是励磁绕组的放电电阻。图5-25并励直流电动机双向起动反接制动控制电路图线路工作原理如下：步骤:1并励直流电动机的反接制动步骤:2动画演示并励直流电动机双向起动反接制动控制《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计㈡串励电动机的反接制动串励电动机的反接制动可通过位能负载时转速反向法和电枢直接反接法两种方式来实现。⒈位能负载时转速反向法这种方法通过强迫电动机的转速反向，使电动机的转速方向与电磁转矩的方向相反来实现制动。如提升机下放重物时，电动机在重物（位能负载）的作用下，转速n与电磁转矩T反向，使电动机处于制动状态。如图5-26所示。图5-26串励电动机转速反向法制动原理图第三课时⒉电枢直接反接法⑴制动方法它是切断电动机的电源后，将电枢绕组串入制动电阻后反接，并保持其励磁电流方向不变的制动方法。特别提示：采用电枢反接制动时，不能直接将电源极性反接，否则，由于电枢电流和励磁电流同时反向，起不到制动作用。⑵控制线路如图5-27所示。《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计图5-27串励电动机反接制动自动控制电路图图5-27中AC是主令控制器，用来控制电动机的正反转；KM是线路接触器；KM1是正转接触器；KM2是反转接触器；KA是过电流继电器，用来对电动机进行过载和短路保护；KV是零压保护继电器；KA1、KA2是中间继电器；R1、R2是起动电阻；RB是制动电阻。线路的工作原理如下：准备起动：将主令控制器AC手柄放在“0”位合上电源开关QF零压继电器KV线圈得电KV常开触头闭合自锁。电动机正转：将控制器AC手柄向前扳向“1”位置AC触头（2-4）、（2-5）闭合KM和KM1线圈得电KM和KM1主触头闭合电动机M串入电阻R1、R2和RB起动KT1、KT2线圈得电它们的常闭触头瞬时分断KM4、KM5处于断电状态。因KM1得电时其辅助常开触头闭合KA1线圈得电KA1常开触头闭合KM3、KM4、KM5依次得电动作KM3、KM4、KM5常开触头依次闭合短接电阻RB.R1、R2电动机起动完毕进入正常运转。电动机反转：将主令控制器AC手柄由正转位置向后扳“1”反转位置，这时，接触器KM1和中间继电器KA1失电，其触头复位，电动机由于惯性仍沿正转方向转动。但电枢电源则由于接触器KM、KM2的接通而反向，使电动机运行在反接制动状态，而中间继电器KA2线圈上的电压变得很小，并未吸合，KA2常开触头分断，接触器KM3线圈失电，KM3常开触头分断，制动电阻RB接入电枢电路，电动机进行反接制动，其转速迅速下降。当转速降到接近于零时，KA2线圈上的电压升到吸合电压，此时，KA2线圈得电，KA2常开触头闭合，使KM3《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计得电动作，RB被短接，电动机进入反转起动运转，其详细过程请自行分析。若要电动机停转，把主令控制器手柄扳向“0”位即可。㈢特点优点：制动转矩比较恒定，制动较强烈，操作比较方便。缺点：需要从电网吸取大量的电能，而且对机械负载有较强的冲击作用。一般应用在快速制动的小功率直流电动机上。第三部分：总结与拓展（总结：这节课的课堂小结。拓展：课后作业）1、再生发电制动的应用场合，优缺点。再生制动的优点是产生的电能可以反馈回电网中去，使电能获得利用，简便可靠而经济。缺点是再生制动只能发生在n0n的场合，限制了它的应用范围。2、能耗制动的制动原理。能耗制动是指维持直流电动机的励磁电源不变，切断正在运转的电动机电枢的电源，再接入一个外加制动电阻，组成回路，将机械动能变为热能消耗在电枢和制动电阻上，迫使电动机迅速停转。3、反接制动的特点优点：制动转矩比较恒定，制动较强烈，操作比较方便。缺点：需要从电网吸取大量的电能，而且对机械负载有较强的冲击作用。一般应用在快速制动的小功率直流电动机上。《电机及拖动技术应用》教案机电工程系教学内容教学设计说明：此版式的字体为宋体，五号字，小标题加粗，页面设置：页边距上下左右均为20毫米，页眉页脚均为10毫米，行距为固定值20榜。）