教师授课教案课程名称：电机与拖动2006年至2007年第2 学期第2次课授课教师：马爱芳授课日期：年月日教学内容：（板书加粗）1．1 直流电机的基本工作原理及结构一、直流发电机的工作原理结合多媒体课件，动画讲解1、原动机拖动转子以每分转n转转动；2、电机内部的固定部分建立磁场。
3、导体在磁场中运动切割磁力线感应电动势，经电刷和换向器整流作用输出直流电势。
*说明：由于换向器的作用，使处在N极下面的导体永远与电刷A相接触，处在S极下面的导体永远与电刷B相接触，使电刷A总是呈正电位，电刷B总是呈负电位，从而获得直流输出电势。
注意：某一根转子导体的电势性质是交流电。
而经电刷输出的电动势确是直流电了。
提问：1、如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。
二、直流电动机的工作原理结合多媒体课件，动画讲解1、将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。
2、电机内部有磁场存在。
3、载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用。
（左手定则）4、所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以拖动机械负载。
*说明：转子在旋转过程中，元件中电流方向是交变的，但处在同一磁极下面导体中电流的方向却是恒定的，这是由于换向器的作用，从而使得直流电动机的电磁转矩方向不变。
课堂交流：直流电动机的基本工作原理由学生讲述后再评讲结论：由直流电机的工作原理可以看出，直流发电机是将机械能转变成电能，电动机是将电能转变成机械能，因此说直流电机具有可逆性。
三、直流电机的基本结构结合多媒体课件，动画讲解直流电机由定子与转子两大部分构成，通常，把产生磁场的部分做成静止的，称为定子；把产生感应电势或电磁转矩的部分做成旋转的，称为转子（又叫电枢）。
1、定子：由主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等组成。
2、转子：转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。
四、直流电机的铭牌1、型号：型号表示的是电机的用途和主要的结构尺寸。
如Z2–42的含义是普通用途的直流电动机，第二次改型设计，4号机座，2号铁芯长。
2、额定值：额定值是指按规定的运行方式，在该数值情况下运行的电机既安全又经济。
铭牌中的额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等。
发电机，额定功率是指电刷间输出的电功率，电动机，额定功率是指转轴输出的机械功率电机运行时，当各物理量均处在额定值时，电机处在额定状态运行，若电流超过额定值叫过载运行；电流小于额定值叫欠载运行。
举例：1、一台Z2型直流电动机，额定功率为P N=160千瓦，额定电压U N=220伏，额定效率ηN=90%，额定转速n N=1500转/分，求该电机的额定电流？解：额定电流2、一台Z2型直流发电机，额定功率为P N=145千瓦，额定电压U N=230伏，额定转速n N=1450转/分，求该发电机的额定电流？解：额定电流3、直流电机电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？答:指输出功率；发电机指线端输出的电功率，电动机指轴端输出的机械功率。
小结:（1）直流发电机和直流电动机的基本工作原理（2）直流电机的主要结构和各部件主要作用。
课程名称：电机及拖动2006年至2007年第学期第次课班级：06电气1－5班编制日期：年月日教学单元（章节）：1．2直流电机电枢绕组1．3直流电机电枢反应1．4直流电机换向1．5电枢电动势和电磁转矩目的要求：了解电枢绕组构成、电枢反应概念及换向概念，掌握电枢电势、电磁转矩概念及计算方法。
知识点：电枢绕组直流电机换向电枢电动势、电磁转矩概念及物理意义。
技能点：电枢电动势、电磁转矩的大小计算教学步骤：1．复习上次课主要内容；2．讲授为主；启发学生自己分析讲解；3．小结、布置作业及预习内容教具及教学手段：多媒体课件作业布置情况：1－13、1－14课后分析与小结：授课教师：马爱芳授课日期：年月日教学内容：板书加粗1．2 直流电机电枢绕组直流电机的电枢绕组是由许多个形状完全一样的元件（线圈）按一定规律连接而成的，不同的连接规律，可获得不同类型的绕组。
要求：1）能产生足够的感应电动势,2）节省有色金属和绝缘材料，3）结构简单，运行可靠。
种类：电枢绕组按绕组的连接规律，可分为叠绕组（单叠绕组和双叠绕组）、波绕组（单波绕组和双波绕组）、和混合绕组。
单叠绕组和单波绕组是最基本和常用的绕组。
一、绕组的元件（S）、槽（Z）、换向片数（K）的关系单层绕组：K=S=1/2Z 双层绕组：K=S=Z二、节距１）第一节距y1①定义y1：同一元件的两个有效边在电枢表面所跨过的距离。
②极距：用相邻两个主磁极所跨过的虚槽数表示，③时称为整距绕组；时称为短距绕组；时称为长距绕组。
直流电机一般采用整距或短距绕组，因为长距绕组的端线部分较长，用铜量多。
2）第二节距y2：元件的下层边与同它相连接的后一个元件上层边在电枢表面所跨过的距离。
3）合成节距y：相串联的两相邻元件对应有效边在电枢表面所跨过的距离。
4）换向节距y k．：每个元件两端点所连换向片之间在换向器表面所跨过的换向片数，称为换向节距。
三．结论（用课件讲解）1、单叠绕组支路数等于主磁极数（a=p），电枢电势是每个支路电势，电枢电流是各支路电流之和。
（a：支路对数；p：极对数）2、单波绕组的支路数恒等于2，电枢电势也是每个支路的电势，电枢电流是各支路电流之和3、单叠绕组多用于电压较低、电流较大的电机；单波绕组多用于电压较高、电流较小的电机。
1．3 直流电机电枢反应一、主磁场和电枢磁场1、主磁场：直流电机空载时，负载电流为零，此时电机内部的磁场是由励磁绕组通过电流产生的。
气隙中仅有励磁磁势产生的磁场，称为主磁场。
2、电枢磁场：负载运行时，电枢绕组中有电流通过，电枢绕组电流产生的磁场叫电枢磁场。
二、电枢反应：负载运行时，气隙中磁场将由主磁场和电枢磁场共同建立，我们把电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应。
1．4 直流电机换向一、直流电机的换向直流电机的电枢旋转时，电枢绕组中某元件从一条支路转换到另一条路时，元件中的电流变化的过渡过程叫换向过程。
如果换向不良，在电刷下将发生有害的火花。
当火花大到一定程度，就有烧坏电刷乃至电机的危险。
换向是否理想，影响着直流电机运行的可靠性。
二、改善换向的主要方法：1、装设换向磁极2、选择合适的电刷3、移动电刷位置4、装设补偿统组1．5 电枢电动势和电磁转矩一、直流电机的电枢电动势1．定义：直流电机的电枢电势是指正、负电刷间的电势。
是电枢绕组感应电势。
2．大小：当电刷放置在主磁极轴线上，电枢导体总数为N，电枢支路数为2a时，则直流电机的电枢电势为：──由电机结构决定的电势常数，。
3．物理意义：电枢电动势的大小取决于转速和每极磁通的大小。
当转速n恒定时，电势值E a和每极磁通Φ成正比；当每极磁通Φ值恒定时，电势值E a和转速n成正比。
二、直流电机的电磁转矩图1—33 直流电机的电磁转矩与转向（a）发电机（b）电动机1、定义：电机运行时，电枢绕组有电流流过，载流导体在磁场中将受到电磁力的作用，该电磁力对转轴产生的转矩叫做电磁转矩。
2．计算：─电枢电流，A；C T─由电机结构决定的转矩常数，3．方向：发电机中电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用，为制动转矩。
动机中电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起驱动作用，为驱动转矩。
4．物理意义：电磁转矩的大小取决于电枢电流和每极磁通的大小。
当电枢电流恒定时，电磁转矩T和每极磁通Φ成正比；当每极磁通Φ值恒定时，电磁转矩T和电枢电流成正比。
举例：1、一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为，电枢总导体数为152根，转速为1200转/分，求电机的空载电动势？115V2、一台四极直流电动机，转/分，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？605.35NM 课程名称：电机及拖动2006年至2007年第2学期第4次课班级：06电气1－5班编制日期：年月日教学单元（章节）：1．6直流发电机目的要求：了解直流电机励磁方式及主要励磁特点,掌握直流发电机电势、功率和转矩平衡方程式及计算，能进行运行特性分析。
知识要点：电势、功率和转矩平衡方程式及计算技能要点：运行特性分析教学步骤：1．复习上次课主要内容；（1）直流发电机和直流电动机的基本工作原理（2）直流电机的主要结构和各部件主要作用2．讲授为主；简要分析；讲练结合3．小结、布置作业及预习内容教具及教学手段：多媒体课件作业布置情况：1－16课后分析与小结：授课教师：马爱芳授课日期：年月日教学内容：板书加粗1．6 直流发电机一、直流电机的励磁方式一）定义：主磁极上励磁绕组获得电源的方式叫做励磁方式,即直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式．二）分类1、他励指得是励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。
（图a）2、并励指得是励磁绕组与电枢绕组并联，励磁绕组匝数较多，采用的导线截面较小，励磁电流一般为电机额定电流1%－ 5%。
（图b）3、串励指得是励磁绕组与电枢绕组串联，如图(c)所示。
该励磁绕组与电枢绕组通过相同的电流，故励磁绕组的截面较大，匝数较少（图c）。
4、复励复励直流电机在主磁极铁芯上缠有两个励磁绕组，其中一个与电枢绕组并联，一个与电枢绕组串联。
（图d）二、直流发电机的基本方程式（以他励机为例）图1—35 他励发电机原是接线图一）电势平衡方程式说明：发电机负载时端电压低于电枢电势,即Ea>U。
二）直流发电机的功率平衡方程式1、电磁功率P M P M = E a I a或2、输入功率P1：P1=P M+＋p Fe＋p ad＝P M+3、输出功率P2 ：P1＝ P2＋Σp Σp＝p Cua＋＋p Fe＋p ad三)、直流发电机的转矩平衡方程式T1 = T + T0T1：输入转矩T：电磁转矩T0：空载转矩。
其中T1是驱动性质的，T和T0是制动性质的三、直流发电机的运行特性（一）、他励发电机的运行特性图1—37 他励发电机空载试验接线图图1－38 他励发电机空载特性曲线1．空载特性说明：由于主磁极铁芯存在剩磁，所以当励磁电流为零时，仍有一个不大的剩磁电势，其大小一般为额定电压的2％一4％。
2．外特性U=说明：发电机的端电压随负载的增加而有所下降。
原因有两点：1)负载电流在电枢电阻上产生电压降；2)电枢反应呈现的去磁作用。
电压变化率：他励发电机的额定电压变化率是指发电机从额定负载过渡到空载时，端电压变化的数值对额定电压的百分比，即%电压变化率ΔU是表示发电机运行性能的一个重要数据，他励发电机的ΔU≈5%～10%，故可认为是恒压源。