Конспект занятия

Тема занятия: Устройство и принцип действия бесколлектроных машин переменного тока.

Цели занятия: Ознакомить с устройством асинхронного двигателя и синхронного генератора, а также принцип их действия.

Задачи занятия: образовательная, воспитательная, развивающая.

Место проведения: Кабинет

Продолжительность занятия: 45 мин

Материально-техническое обеспечение занятия: Плакаты, макет электродвигателя, упрощенная модель синхронного генератора, электромагнитная схема синхронного генератора.

Методическое и дидактическое обеспечение занятия:

Тип занятия: урок-овладение новыми знаниями.

 Организационный момент.

Приветствие. Произвести учет явки учащихся на занятие. Проверка на наличие тетрадей. Раскрыть этапы занятия.

Опрос обучающихся по заданному на дом материалу.

Было заданно: Повторить законы и явления, лежащих в основе принципа действия электрических машин.

Вопросы:

1.     Какие процессы происходят при работе электрической машины в режиме генератора. ( Схема «Электромагнитный генератор»)

2.     Какие процессы происходят при работе электрической машины в режиме двигателя. (Схема «Электромагнитный двигатель»)

3.     Раскрыть закон электромагнитной индукции.
E=BLU                              F=BLI

4.     Классификация электрических машин. (Таблица)

Изучение нового учебного материала.

Тема: Устройство и принцип действия бесколлекторных машин переменного тока, (записано на доске).

Начнем с рассмотрения принципа действия синхронного генератора и принципа действия асинхронного двигателя . Это дает на данном этапе представление об устройстве этих машин и происходящих в них электромагнитных процессах.
Основным параметром электрических машин является скорость вращательного движения, угловая скорость вращения ω(рад/сек), частота вращения n(об/мин).
Угловая скорость и частота вращения связаны зависимостью:

ω = 2πn/60 = 0,105n

Принцип действия синхронного генератора.

Используемые средства:

1.     Упрощенная модель синхронного генератора.

2.     Электромагнитная схема синхронного генератора.

Рассказать о конструкции синхронного генератора, затем записать в тетради.

Рисунок:

1.     Статор

2.     Обмотка статора

3.     Вал

4.     Ротор (магнит с полюсами Nи S)

Принцип действия синхронного генератора.

В процессе вращения ротора, также вращается магнитное поле с частотой n1. Каждый из проводников обмотки статора попеременно оказываются то в зоне северного (N) магнитного полюса то в зоне южного (S) магнитного поля. Эта смена полюсов сопровождается изменением ЭДС.
Мгновенное значение ЭДС:

e = Bδ2Lυ = Bδ2LπD1n1/60

Bδ – магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл
L – активная длина пазовой стороны обмотки статора
υ = πD1n1/60 – скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с
D1– внутренний диаметр сердечника статора, М

Частота ЭДС синхронного генератора f1(Гц) прямо пропорциональна частоте вращения ротора n1(об/мин), которого принято называть синхронной частотой вращения:

f1 = pn1/60

где р – число пар полюсов (в данном случае р = 1)

f1 = 1·3000/60 = 50Гц (промышленная частота)

Рассмотрим электромагнитную схему синхронного генератора.
Изображена трехфазная обмотка статора сдвинутые относительно друг друга на 1/3 периода (120º электрических градусов).
Имеется ротор с обмоткой возбуждения. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока.
Ротор приводится во вращение с помощью приводного двигателя. При этом частота вращения магнитного поля равна частоте вращения ротора (об/мин)

n1 = f1 · 60/p

Таким образом в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно – отсюда и название – синхронные машины.

Принцип действия асинхронного двигателя.

Плакат «Устройство асинхронного двигателя».

Рассказать устройство ротора и статора.

Ротор и статор разделены воздушным зазором.

При включении статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора.

n1 = f1 · 60/p

Схема «принцип действия асинхронного двигателя»

Вращающееся магнитное поле статора сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе эелектромагнитные силы Fэм. (определяют направление по правилу левой руки).
Сила Fэм создает на роторе электромагнитный момент М, который приводит во вращение ротор с частотой n2. Таким образом электрическая энергия  преобразуется в механическую.
Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного поля n1. Поэтому двигатель называется асинхронный

Закрепление учебного материала.

Кратко повторить основные положения проработанного материала.

Вывод: Статоры синхронных и асинхронных машин выполняют одинаковую функцию, т.е. при появлении в обмотке статора тока возникает вращающееся магнитное поле и в этой обмотке наводится ЭДС. Усвоенный новый материал должен предшествовать изучению вопросов теории асинхронных и синхронных машин.

Подведение итогов занятия.

 Задание на дом.

Пример: 1. Синхронный генератор с числом пар полюсов р=1. С какой частотой необходимо вращать ротор для получения частоты ЭДС  f1=60 Гц

Пример: 2. Синхронный генератор с числом пар полюсов р=2. С какой частотой необходимо вращать ротор для получения частоты ЭДС  f1=60 Гц

Литература:

           Учебное издание:

1.     Евдокимов, Ф.Е. Теоретические основы электротехники: учебник для студ. сред. проф. образования / Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стер. – М.: Академия, 2004. – 560 с.: ил.

2.     Кацман, М.М. Электрические машины: учебник для сред. проф. образования / М.М. Кацман. – 10-е изд., стер. – М.: Академия, 2011. – 496 с.: ил.

3.     Кацман, М.М. Электрический привод: учебник для сред. проф. образования / М.М. Кацман. – М.: Академия, 2005. – 384 с.: ил.

Справочные, нормативно-технические издания:

1.     Алиев, И.И. Электротехнический справочник: в 2 т. / сост. И.И. Алиев. – М.: РадиоСофт, 2006.

2.     Кацман, М.М. Справочник по электрическим машинам: учеб. пособие для сред. проф. образования / М.М. Кацман. – М.: Академия, 2005. – 480 с.: ил.

3.     СНиП 3.05.06-85. Электротехнические устройства / Минмонтажспецстрой СССР. – Взамен СНиП III-33-76, СН 85-74, СН  102-76; введ. 1986-07-01. – М.: ФГУП ЦПП, 2006. – 59 с.

Периодические издания:

1.     Электрооборудование: эксплуатация и ремонт: научно-практический журнал / учредитель и издатель ИД «Панорама.