План-конспект урока по дисциплине «Основы электротехники» Тема: «Электрические двигатели»

План-конспект урока по дисциплине «Основы электротехники»

Тема: «Электрические двигатели»

Цели урока:

Образовательные:

- изучение принципа действия электродвигателей.

- изучение типов электродвигателей.

- формирование представления о применение электродвигателей в быту, промышленности, на транспорт.

Развивающие:

- развивать познавательные процессы: память, логического мышления – через построение умозаключений, внимания – через умение анализировать, делать выводы, подводить итоги.

- дать возможность почувствовать свой потенциал каждому ученику.

Воспитательные:

-способствовать воспитанию целеустремленности.

-способствовать воспитанию чувства ответственности.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Количество часов: 1 ч.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся: коллективная, индивидуальная, групповая.

Методы обучения: репродуктивный, проблемный, эвристический.

Средства обучения: компьютер, экран, мультимедийный проектор, карточки-задания.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие. Проверка отсутствующих студентов, наличия необходимых принадлежностей.

II. Актуализация знаний.

Сегодня мы продолжим изучать тему «Электрические машины». На прошлом уроке мы изучили устройство и назначение генераторов. Сегодня рассмотри электродвигатели.

Фронтальный опрос студентов:

- Дайте определение понятию электрические машины.

- Что такое генератор электрического тока?

- На чем основан принцип работы генератора?

- Приведите примеры использования генераторов.

III. Постановка учебной проблемы, мотивация к учебной деятельности.

Исходя из определения электрической машины (электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в электрическую (электрический генератор), либо электрической энергии в механическую (электрический двигатель), понятно, что электродвигатель преобразует электрический ток в механическое движение.

Предположите какую конструкция должен иметь электродвигатель и на каких принципах и законах физики он может работать?

Студенты, зная устройство и принцип действия генератора, должны сделать выводу, что электродвигатель имеет схожую конструкцию и принцип действия.

Приведите примеры где можно встретить электродвигатели в быту и производстве?

1. Станки

2. Подъемные механизмы

3. Электроинструмент

4. Транспорт

5. Бытовая техника

IV. Изучение нового материала.

Принцип действия ЭМ основан на законе электромагнитной индукции и законе Ампера.

Закон ЭМИ - при движении проводника в магнитном поле со скоростью v в направлении, перпендикулярном вектору магнитной индукции В, в нем индуцируется ЭДС Е = Blv, где l —длина проводника

Сила Ампера - магнитное поле с индуктивностью В действует на проводник с током I с силой равной FA=BlI, где l – длина проводника.

Электрические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия, но прошло нескольких десятилетий, прежде чем их стали применять в промышленности. Открытие электромагнетизма Х.Эрстедом в 1820 году положило начало изобретению электродвигателя. Майкл Фарадей в 1921 году изобрел мотор, названный его именем. Электрическая энергия в моторе Фарадея превратилась в механическое движение, т.е. механическую энергию. Фарадей в качестве источника электрической энергии использовал Чашку со ртутью, которая является хорошим проводником электричества. Действие мотора Фарадея основано на взаимодействии магнитного поля, созданного вокруг проволоки с током, и магнитного поля постоянного магнита. Один из первых совершенных электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Борис Семенович Якоби.

Электродвигатель состоит из неподвижной части – статора - постоянного магнита или электромагнита; подвижной части – ротора - сердечника, на который наматывается обмотка; коллектора - коллекторных пластин с припаянными выводами обмотки ротора и прижатыми к ним угольных щеток, к которым подводится напряжение, питающее обмотку ротора.

В электродвигателях постоянного тока частота вращения регулируется плавно и в широком диапазоне, поэтому такие двигатели чаще всего применяются для привода подъемных и транспортных механизмов.

Электродвигатели переменного тока имеют более простую конструкцию, отличаются более доступной ценой и предусматривают эксплуатацию практически в любых условиях. Их основным недостатком является то, что они не предусматривают плавной регулировки частоты вращения.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Синхронные двигатели применяются в гидравлических насосах, воздуховодах и т.п. Асинхронные же электродвигатели переменного тока применяются как производстве (краны, лебедки и т.п.), так и в бытовой технике. Самое широкое применение находят трехфазные электродвигатели, которые используются практически во всех сферах народного хозяйства.

ТАД состоит из неподвижной части – статор и подвижной – ротор. Статор состоит из станины (корпус) и трехфазной обмотки.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами.

Начала и концы фаз выведены на клеммник, закреплённый на станине.

Основное назначение обмотки статора – создание вращающего магнитного поля

Ротор представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали (сердечник) насаженный на вал.

Роторы ТАД делятся на короткозамкнутые и фазные

Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из стержней, которые закладываются в пазы сердечника ротора.

Такая обмотка называется “беличья клетка”.

Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов

Двигатель с короткозамкнутым ротором имеет очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент.

Для устройств с тяжелыми условиями пуск (подъемный кран) используют ТАД с фазным ротором

На сердечнике фазного ротора укладывают трехфазную обмотку выполненную аналогично обмотке статора.

Ее концы подключают к контактным кольцам, по которым скользят щетки, подключенные к источнику питания.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем двигатели с короткозамкнутым ротором, однако обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами

Принцип действия ТАД

Работу ТАД наглядно показывает опыт Араго:

Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита

Принцип действия ТАД основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле

V. Закрепление изученного материала.

Демонстрация работы простейшего электродвигателя из батарейки, магнита и медной проволоки.

Просмотр видеороликов «Возможности современных станков ЧПУ», «Устройство трехфазного двигателя», «Устройство электроавтомбиля Tesla».

VI. Итоги урока. Рефлексия

Ответы на вопросы:

1. Принцип действия электродвигателей.

2. Какую роль играют электродвигатели в жизни человека?

3. Что вам понравилось/не понравилось на уроке? Ваши предложения.

VII. Домашнее задание.

Подготовить доклад «Электрические двигатели в быту и в профессии».