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关键词:职高 电机与变压器 教学 能力培养
《电机与变压器》是电气自动化等专业学生必须学的一门十分重要的专业基础课,因为绝大多数的自动化设备都会用到电动机,电能的70%以上全用在电动机上,电动机控制技术的高低直接决定了自动化设备的性能的好坏。因此,掌握电机的控制技术,对我们电气自动化等专业的学生来说,是十分重要的。
《电机与变压器》是电机的控制技术专业基础课程,它的目的是让学生掌握各种电动机的工作原理和控制方法,如果这些原理掌握不好的话,对学生今后的深入学习是很不利的。比如,学生如果不知道三相异步电动机的调速原理,他就看不懂类似的原理图,对电动机的调速就束手无策,学好了《电机与变压器》,再学习《电力拖动》等后续课程就比较轻松了,而且学生能从比较高的层面掌握电动机的控制技术,提升了他们的能力。
《电机与变压器》这门科理论性很强,很抽象,同时需要的基础知识多,比如,要理解电动机的工作原理,必须对电磁感应的方面的知识有很好的掌握。有些甚至还要求具备高等数学的知识,而我们中职学生往往这些基础知识掌握得不好。这使他们学习起来感到很困难。慢慢的丧失了学习的兴趣,老师在台上费劲的讲,学生台下昏昏欲睡。教学效果很不理想。在实训阶段,由于没有与理论知识同步,过了一段时间后,学生可能已经忘了,因此,实习老师往往还得讲解原理,这样效率很低。那么,怎样才能改变这种状况?本人有以下的几点想法。
一、确立目标,树立信心
职校教师在教学过程中要把动机的培养贯穿始终。要让学生明白专业知识对一个人的重要性,要让学生明白《电机与变压器》这门课在整个专业中的重要地位,有条件可以组织学生到企业中参观,让学生明白电机控制技术在生产实际中的作用是多么巨大。同时,老师要想方设法让学生明白其实这些技术并不是很难学,只要按照老师提供的方法,认真学习,每个学生都能学会,让学生树立信心,这样才可以开始进行教学。
二、进行课程改革
将《电机与变压器》、《电力拖动》以及相关内容的实训合成一个课程来进行,比如,在《电机与变压器》中讲了三相异步电动机为什么要进行降压启动及星——三角降压启动的原理和方法,那么马上可以将《电力拖动》中星——三角降压启动控制线路让学生进行安装和调试,在《电机与变压器》中讲了三相异步电动机转子回路串电阻进行调速的原理后,马上可以将《电力拖动》中的20/5t桥式起重机电气控制线路进行分析,在《电机与变压器》中讲了串、并励直流电动机的有关知识后,马上可以将《电力拖动》中的串、并励直流电动机的基本控制电路进行讲解和分析。这样可以减少理论和实践相脱节的现象,教学环节相对集中,学过的理论马上在实践活动中得到验证,有利于所学知识的巩固、提高。学习效率很高,效果也很好。为了达到以上的目的,老师必须结合自己学校的实际情况、对《电机与变压器》、《电力拖动》等有关教材进行重新编辑,编制出适合自己学校的校本教材。
三、加强实验实训室的建设
《电机与变压器》是一门实践性很强的课程,如果光在课堂上讲理论,很难学好,尤其是对我们职高学生更是如此,所以有好的实验实训设备很重要,如果有条件可以请专门生产教学仪器的企业设计制作一些适合实验实训设备。为了提高教学效果,我们学校专门建立了的电机与变压器实训室,并购置了20台电机及电气技术实验装置,在这个装置上可以进行各种实训实验,如直流电机实验、异步电机实验、步进电动机等特种电动机实验,还可以进行各种电气控制实验,如三相异步电动机的正反转控制、三相鼠笼异步电动机降压起动的控制、三相异步电动机能耗制动的控制,还可以进行电力电子技术实验项目,如正弦波同步移相触发电路实验等,通过这些实验和实训,学生对电动机的原理和控制方法有了很深的理解。有了这些实训设备后,我们老师上课积极性也高了,因为本来很复杂,很抽象的问题,现在通过实验很容易得到解决,学生很容易理解。教学效果大为感观。
四、适时引进先进的教学方式
为了激发学生的学习兴趣,老师可以有必要的将自己搜集或制作的flas以及制作的多媒体课件运用到实践教学中来,帮助学生理解。根据课程的内容可以采用项目教学法,任务驱动法等合适的教学方法,尽量采用理实一体化的教学方法来提高教学效果和教学质量。注重学生实践操作能力的培养,突出以学生为主体。在教学过程中强调充分发挥教师的主导作用,让师生双方边教、边学、边做,实现素质和技能双重培养,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而理中有实,实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣。
五、将电动机控制的实际问题引入教学之中
电机控制含盖电气自动化的许多方面,因此,在教学过程中,尽量多引入与之相关,在企业中比较常用的知识,如PLC、单片机、触摸屏、各种工业组态软件,以及各种工业中常用的传感器、电磁阀、气缸等,在教这些课的时候,尽量接近或模拟实际的应用例子,比如由PLC、触摸屏等组成的料灌控制系统,由PLC、触摸屏、变频器、压力传感器等构成的恒压供水系统,由PLC、触摸屏、步进电动机、伺服电动机等组成的定位控制系统,单片机控制系统,通过这些项目的学习,学生的专业能力可以的到很大的提升,而且学习起来也不感到枯燥,很有成就感。为了做到这些,老师也要不断的进行学习,学习当今的科学技术水平,有机会多下企业,了解企业最需要哪些技术,最需要怎样的技术人才,只有这样才能开设紧跟社会形势,培养出社会、企业最需要的人才。
中等职业学校电工专业技能训练中,三相异步电动机的基本维修操作技能更是一项维修电工中级技能训练的重点内容,同时也是一个难点内容。教师在讲授这一内容时应从基础知识准备、常规故障分析、精确处理方法三方面着手,并通过实际故障排除来强化学生对这一部分知识的理解与记忆,从而提高动手操作的技能。
笔者一直从事电子电工专业的教学,在三相异步电动机维修这一课题的教学过程中,经过多年的总结,总结出学生必须掌握的三相异步电动机七大常见故障分析与解决方法,简述如下。
1 三相异步电动机基础知识储备
三相异步电动机的组成分为转动部分与固定部分,其中固定部分称为定子,包括定子铁心、定子绕组、机壳和端盖等;转动的部分又称为转子,包括转子铁心、转子绕组和转动轴等。三相异步电动机工作区别于直流电动机,其转子绕组无需连接外部电源,定子绕组直接通以交流电。
1)定子铁心。铁心一般由互相绝缘的硅钢片叠压而成,硅钢片的厚度一般为0.35~0.5 mm,内圆冲有均匀分布的槽,常见为24、36槽。
2)定子绕组。定子绕组属于电路部分,一般将3个完全相同的绕组按一定的规律嵌入铁心的槽内。这3个绕组称为三相对称绕组,共有6个接线端,在接线盒内首末端分别用U1-U2、V1-V2、W1-W2来标注。
3)机壳和端盖。三相异步电动机的机壳和端盖一般由铸铁构成,机壳表面铸有凸筋,其具有散热功能,以降低电动机的温度;端盖有前后端盖之分,固定在机壳的前后端,起到保证转子与定子之间的气隙作用。
4)转子铁心。铁心是一个由互相绝缘的0.35~0.5 mm硅钢片叠压而成的圆柱体,铁心的硅钢片外圆有均匀分布的槽。
5)转子绕组。绕组是嵌在铁心槽内的金属导体,为降低成本,一般中小型异步电动机均采用将熔化的铝液浇铸在转子铁心槽内的鼠笼型转子。
2 三相异步电动机七大常见故障分析与解决方法
三相异步电动机常见故障可分为两大类,分别是电气故障与机械故障。在排除故障时,一定要搞清故障发生的内在因素。通过对电动机的结构性能、工作原理、工作环境等情况的细致分析,可对三相异步电动机的故障做出正确的判断,并开展针对性的故障排除。
故障一:电动机不能启动
【成因分析】电动机不能启动从电气方面分析,主要存在电源未能接通、定子绕组断路、控制设备线路错接和热继电器烧毁等原因;从机械方面分析,主要存在由于轴承磨损而卡死和被电动机承载负载卡住的可能等。
【解决办法】根据电气原理,可以利用万用表对电机的电源进行检查,对断线点或接头松动处进行重新装接,对电机控制电路进行检查,注意检查热继电器,及时纠正错接线路,更换热继电器;若发现定子绕组断路,则对断路点进行修复后再通电调试;如因机械原因导致不能启动,则检查轴承和检查电机所带负载,排除障碍,更换新轴承。
故障二:电动机运转声音异常
【成因分析】造成电机运转声音异常主要原因是机械故障,如电动机的地脚螺钉松动而不正常抖动,电动机转子与定子气隙不均而互相摩擦,风扇与端盖之间存有杂物,电动机皮带松弛或损坏等;电气方面故障主要是三相电动机缺相运行。
【解决办法】检查电动机的地脚螺钉,如松动则加以拧紧;通过更换新轴承或校正转子与定子间的中心线来调匀气隙;清除风扇与端盖间的杂物;调节皮带的松紧度,或更换损坏的皮带来解决转动异声;如因三相电动机缺相,则检查电源接头或断线处,重新装接。
故障三:电动机运转温升过高
【成因分析】电动机运转温升过高,导致这一故障的原因很多,常见原因有电源电压偏高(超过额定值10%)或偏低(低于额定值5%)、缺相运行、绕组错接(即三角型与星型错接)、定子绕组匝间或相间短路或接地使电流增大、轴承损坏使定子和转子相碰擦、过载或所传动机械卡住导致过电流、通风散热不良等。
【解决办法】检测电动机工作电压并及时调整;检查电机是否缺相工作;打开电动机接线箱查看绕组连接是否正确;检查电动机绕组的绝缘层是否破损,根据需要及时更换;检查轴承是否有松动,定子和转子是否装配不良;对电动机所带负载进行检查,调整负荷至额定值;检查通风散热装置,及时消除风道口杂物及污垢,保持风道畅通。
故障四:电动机通电启动慢、转速慢
【成因分析】造成电动机通电启动慢、转速慢的原因也可以分为机械与电气两方面。其中,机械原因主要有定子与转子不同心而扫膛、转子的笼条断裂、转轴弯曲变形、机械负荷过重等;电气原因主要有定子绕组局部短路、电源电压过低、绕组错接(即三角型与星型错接)等。
【解决办法】通过对定子与转子的检查,适当调整端盖螺钉使其同心;检查转子笼条是否断裂,及时焊接修复或更换转子;检查轴承是否损坏或轴承内有异物,清理并调整轴与轴承的配合程度;检查电动机承载负荷,确保额定负荷工作;通过测电阻、测电压的方法,排除绕组短路和电源电压过低的故障,查看绕组接线,确保连接方法正确。
故障五:电动机启动时熔断器熔断
【成因分析】电动机启动时熔断器熔断,该故障主要成因为电气故障,常因绕组或接线对地短路、熔断器额定电流偏小、电源电压过低、电动机缺相启动等。
【解决办法】使用万用表检查绕组、接线有无对地短路,如有应修复绕组并加强绝缘;根据电动机额定工作电流,更换合适的熔断器;测量电动机工作电压,并适当调整电压;检查是否缺相工作,确保三相平衡。
故障六:电动机外壳带电
【成因分析】电动机外壳带电,皆因电气故障,常见为定子绕组绝缘损坏而与电机外壳短路、电源接入线碰壳、绝缘防护不够,致使泄露电流增大、绕组绝缘材料浸水而降低绝缘电阻等。
【解决办法】检查定子绕组是否短路,修复或更换;对电源接入线进行排查,更换引出线或连接线;加强绝缘防护,装好保护接地线;对浸水绝缘部分进行再次绝缘处理,确保绝缘效果。
故障七:电动机运转时冒烟
【成因分析】电动机运转时冒烟,其成因也可分为机械故障与电气故障。其中,机械故障常有定子与转子互相摩擦、轴承内缺油导致轴承严重发热等;电气故障常有电动机缺相导致不平衡工作、定子绕组短路、连接线绝缘破损而与外壳相碰等。
【解决办法】适当调整端盖螺钉使定子与转子同心;检查轴承,如轴承过热冒烟,一般轴承均有不同程度的损坏,应及时更换并清洗加油;检查电动机绕组是否缺相,恢复绕组工作电压平衡;检修定子线圈,重新浸漆处理,烘干后使用。
3 结语
总之,三相电动机的故障还有很多,以上仅简述了7种常见的故障及其解决办法。在解决实际问题时,要分析好故障的成因,有的放矢开展检修工作。作为中职电子电工专业教师,在向学生传授电动机维修技能的过程中,要不断发现与总结,寻找更加行之有效的教学方法,提高教师教的质量和学生学的效率。
参考文献
现代信息技术在教学活动中的实际应用,使得以能力为本位、重视实践能力培养的职业技术教育理念得到更好的落实。近年来,在教学实践中,根据电工类专业毕业生所从事职业的实际需要,合理确定学生具备的能力结构与知识结构,进一步加强实践性的教学内容,以求满足企业对技能型人才的需求,而现代信息技术在教学活动中的广泛应用,对其起到了很好的辅助作用。
比如在进行安装接触器自锁正转控制线路这一实训过程中,笔者首先告诉学生实训的目标:能正确地安装接触器自锁正转控制线路,理解线路的自锁作用以及欠压和失压保护的作用。这样,学生心中有数,学习起来有的放矢。
为了让学生更好地掌握这一操作过程,准确地完成实训任务,并养成精益求精的良好工作习惯,笔者把这一实训过程拍成视频,让他们观摩总结。首先给他们播放3次视频。第一次播放,给学生的任务是观察归纳这一过程都使用到了哪些安装工具?学生经过仔细观察,不难发现在这一过程中,操作人员使用到了测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等电动常用工具。笔者借此机会给学生讲解了各种工具的作用和使用的要领,他们很快掌握了这些基本知识。第二次播放,给学生的任务是看清楚这一过程中使用过那些仪表?各种仪表在安装过程中起到了哪些作用?学生很快总结出来:ZC25-3型兆欧表、MG3-1型钳形电流表、MF47型万用表,以及在哪个环节使用哪种仪表,测量什么数据,起到什么作用。第三次播放,给学生的任务是看看这一操作过程中使用了哪些器材,以及它们的型号、规格、数量等?
通过三次各有侧重点的观察活动,学生都已心中有数,很快做好实训前的准备工作,顺利进入实际训练过程中来,比较圆满地完成了初步的训练任务。
为了更好地牢固掌握知识要点,笔者利用多媒体课件,依据本堂课的学习要点和难点设计思考题:接触器KM的自锁触头应并接在启动按钮SB1的何处?热继电器KH的热元件应串接在哪里?电源线进线应接在螺旋式熔断器的哪个部位?接按钮内接线,如果用力过猛,会出现什么问题?启动电动机时,在按下启动按钮SB1的同时,手为什么还必须要按在停止按钮SB2上?学生在研究回答这些问题的同时,也对所学的知识有了进一步的理解和掌握。
2 现代信息技术的应用,更易形成理论知识与技能训练一体化的学习模式
理论知识与技能训练一体化的学习模式,可以使《电力拖动控制线路与技能训练》教材的内容更加符合学生的认知规律,易于激发学生的学习兴趣。比如:为了让学生更好地了解电力拖动系统的4个子系统及组成,理解4个子系统之间的关系及工作原理,笔者一改过去照本宣科的传统教学模式,利用模拟拆装系统,让学生通过多媒体模拟系统拆装一台台式钻床,一边拆装一边总结思考各个组成部分及其工作关系与原理。
通过这一过程,学生很快就总结出来:这台台式钻床由4个子系统组成,一是电源,它是电动机和控制设备的能源,分为交流电源和直流电源;二是控制设备,它用来控制电动机的运转,由各种控制电动机、电器、自动化元件及工业控制计算机组成;三是电动机,它是生产机械的原动机,它将电能转换成机械能,分为交流电动机和直流电动机;四是传动机构,它是在电动机和工作机构之间传递动力的装置,如减速箱、联轴器、传动带等。
在这一过程中,学生不仅很轻松地了解了电力拖动系统一般子系统的组成结构,而且明白了它们之间的关系以及工作原理,加上由于是自己在实践环节中总结出来的知识,所以理解更加透彻,记忆十分牢固,为以后的学习打下牢固的基础。
3 借助现代信息技术,可以为学生营造一个更加直观的认识环境
在实际教学活动中,借助现代信息技术,尽可能地使用图片、实物照片或表格形式将各个知识点展示出来,力求给学生营造一个更加直观的认识环境。同时,针对相关知识点,设计很多贴近生活的导入和互动训练,引导学生参与到教学实践中来。
比如,开课之初,为了让学生更便捷地认识电力拖动控制线路与技能训练课程的课程性质,激发他们对该课程的学习兴趣,增强他们学好该课程的必胜信心,笔者首先利用多媒体课件,给大家展示几幅图片(略),他们很快就看出来第一幅是车床操作工正在车削工件,第二幅是磨床操作工正在磨削工件,第三幅是钻床操作工正在钻削工件。于是笔者发问:看了这几幅图片之后,你知道这些机床工作机构的运转是由什么来带动的吗?学生带着非常渴望的表情聚精会神地等待着老师的讲解。
于是,笔者趁热打铁地告诉他们:像车床、磨床、钻床等多种机床上工作机构的运转几乎都是由电动机来带动的,这就是本学期将要重点研究和学习的电力拖动。
为了让大家更好地了解电力拖动技术的应用效果和其在现实生产与生活中的作用,笔者引导学生利用互联网搜集汇总有关的知识信息,并进行信息交流。通过这一过程,学生认识到:目前在日常生活中使用的电风扇、洗衣机等多种家用电器,和在社会生产中大量使用的各种生产机械,都采用的是电力拖动。由此看来,目前在当代社会由于电力在生产、传输、分配、使用和控制等方面的优越性,使得电力拖动具有方便、经济、效率高、调节性能好、易于实现生产过程自动化等优点,所以电力拖动获得了广泛的应用。
这样,学生对这一课程有了比较感性的了解,明白了这一课程的作用,提高了学习的积极性和主动参与意识。
4 现代信息技术的应用,使开发多媒体教学光盘、创建电工专业模拟实训操作系统成为现实
为了提高电力拖动控制线路与技能训练课的教学质量和现代化水平,立足于课程实际和中职学生的接受能力与学习特点,研制开发该课程的多媒体教学光盘,并把这套教学光盘应用到日常的教学实践之中,收到很好的效果。
本教学方法的应用是通过现场和模拟演示,以直观、形象的教学片段、个案,剖析电力拖动控制线路与技能训练的各种示例,起到突出重点、突破难点,帮助学生提高分析问题和解决间题的能力的作用,使学生产生强烈的探求感和积极的学习兴趣。学生观看光盘演示的专题内容,包括概要说明、人工控制进程(可反复观看某一片段相对独立的内容)、交互改变参数(以静止、慢进、快进等状态演示)。再加上教师因势利导,针对普遍存在的间题,进一步进行理论诱导,使学生在亲身体验的基础上对教学要素有理性的认识。
所以说,现代信息技术辅助教学,为教学工作的开展构建了一个更加完善的辅助平台,为教学提供极大的方便,提高了课堂教学的实效性。
关键词:项目教学法 电工技能 项目设计 实施与评价
一、项目教学法概述
项目教学是教师与学生为了完成一个完整的教学或学习项目而共同进行的教学活动。项目教学法的实践性及自主性强,适合于技能学习,可有效促进学生创造力的发展。项目的设计与实施可根据学生专业、知识基础以及与相关学科的联系,设计得具有针对性。在项目教学法的具体实践中,教师充当向导和顾问,学生作为学习的主体,通过完成项目,把理论与实践有机地结合起来,既提高技能水平,又培养合作、探究、解决问题等综合能力。项目教学法是师生共同完成项目,共同取得进步的教学方法,在职业学校、职业教育中有其独特的优势。
二、电工技能课程实施项目教学法的条件
1.师资条件
对于中职学校来说,给学生传授技能是第一要务。而技能的传授,必须依靠有丰富实践经验的教师,特别是在企业中从事过专业技术工作的教师。他们既要有较强的理论知识,又要较强的动手能力。双师型电工教师是适合人选。
2.设备条件
要顺利开展电工技能的项目化教学,学校学校必须有专门的电工技能实训室,较完善的电工器材和检测仪器、多媒体平台等。
三、项目的选定与设置
1.选定与设置的原则
项目的选定与设置必须在教学大纲的范围之内,符合专业特点,必须是电工技能中基本的技能范围,其内容必须是学生应知应会的专业基本技能,并符合以项目为导向,以实际操作能力为核心的原则。
2.选定与设置的项目
项目一:用电安全与人工急救(4学时)。
知识目标:触电的危害、形式、原因及预防措施。能力目标:口对口人工急救法和胸外心脏挤压法。
教学情景创设与教学资源准备:三相四线电源、心肺复苏模拟人2台。
项目二:电工技能基本操作工艺(8学时)。
知识目标:电工电气原理图、电气控制施工图、电器布置图的识读。能力目标:导线的电气连接,常用电工工具使用,电气设备紧固埋设工艺。
教学资源准备:电笔、电烙铁、冲击钻、压接钳、电工刀、导线、电气挂图等。
项目三:常用电工仪表的使用(万用表、钳表、兆欧表等)(16学时)。
知识目标:常用仪表的型号、结构、测量范围等。能力目标:使用万用表测量直流电阻、交直流电压、直流电流;钳形电流表测定交流电流,兆欧表测电缆、电动机绝缘电阻。
教学资源准备:万用表、钳表、兆欧表、直流电源、电动机、三相四线电源等。
项目四:电气照明与内线工程(8学时)。
知识目标:电气照明的基本要求,布线工艺要求以及照明电路符号在施工安装图中的意义表述。能力目标:室内布线管布线工艺步骤,低压配电板的安装,包括电度表、断路器、日光灯等的安装。
教学资源准备:低压照明配电板,低压电器,照明电器,如日光灯、白炽灯等。
项目五:单相交流异步电动机实训(8学时)。
知识目标:单相电动机规格型号意义、原理及技术要求。能力目标:单相机电动机的检测方法,单相电动机的启动和连接方法;常用单相电动机如电风扇、洗衣机电动机的检测。
教学资源准备:电工仪表、单相电动机、单相电源。
项目六:三相交流电动机(10学时)。
知识目标:三相电动机的规格、型号,原理及技术要求。能力目标:三相电动机的性能检测,三相电动机的故障分析与处理。三相交流电动机首、尾端的判别,极数判别,三相电动机的连接方法。
教学资源配置:万用表、兆欧表、三相交流电动机、三相四线电源、电工工具。
项目七:三相交流电动机的控制电路安装(16学时)。
知识目标:三相交流电动机的控制基本要求及安装规程。能力目标:工艺布线,三相交流电动机的正反转,Y-降压启动,能耗制动等电路的安装及通电试车调试。
教学资源的准备:三相电线电源、三相交流电动机、电工工艺布线板、低压电器(交流接触器、热继电器、熔断器等)、电工工具及万用表等仪器。
每个项目的实施,都以学生为主体,以项目为中心,教师在过程中指导和监控,学生在教师的指导下学习,在电工实训室内应用电工设备完成。
四、电工技能课程项目教学法的实施
1.教学环境的创设
在电工技能的项目化教学中,教学环境的创设很关键。因为整个教学过程在一体化教学情景中进行。为提高学生的学习兴趣,应以现实生活、生产中的实际应用唤起学生的学习热情。例如,在电气照明与内线工程项目教学中,以日常的家庭照明为例,如日光灯的故障与检测,双联开关的作用及应用等引起学生的学习兴趣,将学生所学的知识与现实联系起来,能激发学生学习的自觉性。在单相电动机项目化教学中,以电风扇、洗衣机电动机为例引入学习项目,激发学生的学习动机,使学生在学习过程中更有目的性和针对性。在整个教学过程中,把教师的“讲”与学生的“练”有机地结合起来。项目教学的情景应尽可能与电工操作的实际贴近。
2.教学过程的互动
项目教学法不再以教师为主导,而是以项目为导向,是以学生为主体的讨论式、探讨式和应用式的教学,强调实用性与技能性。师生的互动是完成学习项目的关键环节。学生通过完成一个项目,感到有所收获,有成功感。教师在这个过程中主要是充当一个引导、解惑的角色,创设目的明确、接近生产实践的学习环境。在教学实践中,必须十分注重理论与实践相结合,营造良好的互动气氛。在课堂中充分发挥专业技能操作能力,做到讲解清晰、演示准确,并结合条理的板书。语言表达要准确生动、语调抑扬顿挫,吸引学生的注意力。同时,在教学过程中更多地应用启发教学,让学生开动脑筋,共同探讨。还应灵活采用角色转换、你问我答、分组讨论、巡回指导等相互交流的办法,使课堂气氛活跃,提高学生学习积极性。
五、项目教学法在电工技能教学过程中的实时评价
项目教学法是一体化教学的主要形式。而一体化教学是复合型的教学方法。现场教学、情景教学、讲授、演示、个别辅导等方法也应结合到项目教学中。电工技能的项目教学的实施,正是通过项目的设计与实施,结合其他教学方式得以顺利进行。教师通过具体项目的要求,讲解相关理论知识,演示操作方法,学生根据项目要求,运用技能知识,完成具体的操作或电路连接。教师在学生的项目作品完成后作出评价,例如给学生的布线工艺评分,对连接的电路通电试车,使学生对自己的学习成果有具体量化认识,从而提高学习积极性。在电工技能项目化教学实践中,可通过对学生学习纪律、学习气氛、学生专业动手能力是否提高、学生与教师的交流互动情况、实习报告的完成情况、学习心得体会以及实践考核成绩等方面进行总结与评价。实践证明,学生乐于接受项目化教学方法,在学习过程中是主动和积极的,对专业的兴趣和技能的掌握都有较大提高。
[关键词] 教学改革 教学设计 创新
高职教育的人才培养质量与社会需求之间的矛盾已成为人们关注的重点。产生这一矛盾的主要原因是课程问题。从更深层次看,是由高素质应用型人才的培养目标与具有明显学科化倾向的课程模式不协调造成的。当前,高职教育所面临的核心任务是课程的改革。下面,笔者围绕矿用电气设备课程的教学改革,谈一下自己做法与体会。
一、课程定位与设计思路
1.课程定位
平顶山工业职业技术学院是一所大型企业―平煤集团承办高职院校,《矿用电气设备》是我院全国示范院校重点专业电气自动化技术的三门优质核心课程之一,其定位是电气自动化技术专业职业基础应用能力的培养。
2.课程设计思路
教学宗旨围绕“服务于工矿企业”。教学设计基于煤矿岗位用人多且基础应用的电修工作岗位。结合岗位标准要求,将学习分解为若干学习任务,由专职与现场兼教师组成教学团队,实施学校、校外实训基地、学校“三段式”教学,将课堂延伸到煤矿电修车间;借助现场实训设备等教学媒体,采用多种灵活教学方式、方法,激发学生学习的积极性,充分发挥学生主体作用。在考核方式上,学生参与考核过程,过程考核与结果考核相结合、整个教学重在培养学生的知识应用、工程实践、与人交往、团队协作等多方位能力。
二、课程总体设计
1.课程教学目标
通过本课程的教学,使学生了解并掌握矿用电气设备方面的生产知识和操作技能,掌握维修工艺与方法,把课堂所学的基础理论知识和生产实践结合起来,并为以后的实际工作打下扎实的基础。同时,培养学生与人交往、团队协作和语言表达等多种能力。
2.学习任务开发
《矿用电气设备》课程在知识的选取与结构安排上,注重学生实践操作能力的培养。依据课程培养目标和职业岗位要求,参照《岗位职业标准》和《煤矿安全规程》,确定知识点、技能点和学习性工作任务,通过对同类知识点、技能点序化,开发出8个学习任务。(1)三相异步电动机的拆装与保养;(2)三相异步电动机的故障查询与排除;(3)三相异步电动机定子绕组的更换;(4)直流电动机的维护与保养;(5)直流电动机的故障及检修;(6)矿用隔爆磁力启动器的故障查询与排除;(7)矿用隔爆馈电开关的故障查询与排除;(8)煤电钻综合保护装置的故障查询与排除,
3.课程整体教学设计
课程围绕职业岗位能力需求,主要从课程总学时、开课学期、学习目标、课程内容要求、教学方法及手段考核与评价、教学媒体与工具、学生已有基础、教师应具备的能力、参考文献等几个方面进行课程整体教学设计。
三、教学实施设计
1.教学条件
(1)校内实训基地。充分利用校内矿用电器综合实训室和电气设备装配车间。同时增设多种教学媒体,为“行动导向三段式”教学中的第一和第三阶段教学提供条件保障。
(2)校外实习基地。校内实训室与生产现场的工作条件、设备及工作环境之间仍存在着较大的差异,为了使实践联系实际,将校外实习基地作为校内实训室的补充,缩小学生校内所学知识、所见设备与生产现场之间的差距,教学中的第二阶段在校外实习基地进行现场教学。
(3)教师团队。聘请学院校外实训基地的兼职教师,承担第二阶段的现场教学任务,校内的专职教师承担第一、三阶段的校内教学任务,形成专兼结合“双师”结构课程教学团队。
(4)学生团队。将学生3~5人组成一个学生团队,学生以团队形式在校内实训室和校外实习基地团结协作,各有分工,共同完成学习任务。
2.教学实施
第一阶段:教师将学习任务下达给学生,使学生明确学习(工作)任务要求和注意事项等相关信息,补充相关知识,采用启发引导、演示操作、团对协作、小组讨论、角色互换等教学方法,激发学生学习的积极性,例如讲课用到以前讲过知识或上次讲到问题时间长,采用提问方式;讲到设备结构到校内实训室观察或采用多媒体,讲到故障分析采用分组讨论,讲到检修进行演示,作业一般布置开放分析内容,教师对学生个人及团队,针对其出勤、提问、讨论、作业、学习态度等各方面情况进行考核及评价。并布置下现场工作任务。
第二阶段:学生团队带着工作任务及对企业实际岗位的质疑到校外实习基地,由兼职教师(师傅)讲授岗位安全操作规程,兼职教师(师傅)进行演示操作,使学生明确操作工艺流程,设备(系统)完好标准,设备(系统)检修质量标准等。学生分工协作,进行操作、完成工作任务,实现理论与实际的结合,并且通过拍照、抄录、向师傅求教等多种方式,学习企业文化,获取经验知识。兼职教师(师傅)根据学生团队完成任务情况进行考核评价。学生团队之间进行互评。
第三阶段:学生团队将校内所学知识,与校外的实际工作岗位和所学实践技能、企业文化进行比较和疏理,并将在现场的见闻和收集的资料归纳整理,实现校内外所学理论实践知识的整合。学生团队通过自制的PPT文稿汇报形式进行成果展示,
教师对学生个人和学生团队的工作成果进行总结评价,团队之间互评,提出不足及其改进建议。
四、教学评价
在教学过程中对学生进行多种考核,学生与教师同时参与评价,并且实施过程考核与结果考核相结合。在学习过程中,对学生基本理论和技能的掌握情况、工作态度、行为能力和努力程度,采用过程考核,包括团队互评、教师对学生评价和教师对团队评价;课程结束后,以答辩和实操等形式,对学生的分析与解决问题的综合运用能力进行结果考核。
五、教学效果
经过06、07、08三届电气自动化技术专业教学实践,取得较好的教学效果,同学们欣喜的说:矿用电气设备课程教学极大调动我们学习的积极性,课程内容、课堂灵活教学方式与考核方式,使课堂内外都投入极大学习热情,现场教学使我们既学到理论又掌握技能,同时学到企业文化。实训基地企业领导与师傅感慨说:同学们学习积极性高,理论知识扎实,虚心好问,实践技能学的又快又好,这样学生企业愿留。
通过对矿用电气设备课程近三年的改革与探索,我们深深地认识到,课程项目化、课程的工学结合、课程教学方式方法改变是促使课程改革走向成功的有效途径。
参考文献:
关键词:基础教学;专业教学;教学设计
在高等教育的课程中,从人才培养目标或是岗位就业的角度上来说,学生往往会有重视专业课忽略基础课学习的情况出现,甚至有些专业课教师歧视基础课教学的教师,认为他们缺乏专业技能与专业知识等。无论是课程设置还是教学本身,都不应该脱离学生的实际情况,更不该脱离教学本身,否则将会对学生的成长、学习和就业造成不良后果。在实际教学过程中,我一直没有放弃基础课程的教学与研究,这使得我在专业课程的理论教学中,特别是复杂且抽象的知识分析或是较难理解的程序编制中,都能够有坚实的理论基础,并且能够较好的把基础课程中的知识点,引入到专业课程的教学过程中。下面以具体《电器控制与PLC应用技术》课程中的课程内容“三相异步电动机的启动控制线路”的教学设计过程为例,对于在专业课程的教学设计中引用并联系基础课程教学,与大家分享共同学习。
一主要教学内容
控制系统的最终对象就是电机。对于电机来说,主要是启动、制动、正反转控制。可列举洗衣机的工作情况。引出问题:在生活中见到的启动控制有哪些?引导学生思考:比如在大众实习的生产线上都有哪些方式的启动?结合学生所说的启动现象,让学生给不同的启动控制起名字。再由教师总结具体启动控制的方式分类,及优缺点。异步电机按照内部转子结构不同分为鼠笼式和绕线式。工程实际多数使用鼠笼式,所以为教学重点。1.鼠笼式异步电动机直接启动控制1)点动控制举出生活中,机床中点动控制的例子。机床对刀等等。可举例毕业时装订论文前,裁剪论文尺寸时对刀,就是点动控制。由于控制线路简单,可直接要求学生根据控制原理图,分析控制过程。2)连续运行控制引出问题:点动控制应用在启动控制电路有什么缺点吗?提示:按钮和开关的区别。引出在实际生产中,往往要求电动机实现长时间连续转动,即所谓的长动控制。根据电路以及长动控制的概念,引导学生总结出自锁的概念,并指出电路图中哪里是自锁环节。3)给学生几分钟理解并记忆自锁的概念,可找学生按照自己的理解说出自锁的概念。强调这是考试必考内容,以及今后学习编程必有的环节。引导学生分析工作过程,学生分析讲解启动控制过程,教师总结。4)提问电路中需要加几种保护?又由什么电器实现保护?(复习第一章内容)短路保护:短路时熔断器FU的熔体熔断从而切断电路,起保护作用。电动机长期过载保护:电动机长期过载时,热继电器才会动作,用它的常闭触点断开使控制电路断电。(强调短路电流与过载电流的区别?)欠电压、失电压保护:通过接触器KM的自锁环节来实现。2.鼠笼式异步电动机降压启动控制引出问题:实际启动时,往往要用降压启动,为什么?学生随意回答。教师给予鼓励并总结。电动机直接启动时,定子启动电流约为额定电流的4~7倍。这个是不可避免的。过大的启动电流将影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作,甚至使它们停转或无法启动,根据欧姆定律,想要降低电流,负载不变,唯一方法就是降低电压。因此往往采用降压启动。再次引出问题:让学生大胆猜想,分析降压启动的方法?提示学生把这个问题联想到简单的物理电路中,你能想到的降低电压的方法(基础知识教学)?教师根据学生所回答的内容,(串联分压,变压器等等)总结出主要内容。鼠笼式异步电动机常用的降压启动方法主要有:1)定子串电阻降压启动控制电路2)自耦变压器降压启动控制电路3)Y-降压启动控制电路前二种降压启动的方式学生们较好理解。可以以一张原理图作为重点,另一张控制原理图让学生独立分析。但是对于第三种教学过程需要慢一些。有必要带领学生复一电工基础,讲负载星形连接、三角形连接的基础知识,并在黑板上画出二种连接的电路,分析电压与电流的关系,让学生指出,哪种连接方式下电压大?降压启动先后连接顺序应该是怎样的。三种方法每部分都可以让学生根据原理,独立分析讲解电器控制原理图,为今后阅读分析电路做准备。可以分组讨论,让学习好的学生帮助理解较慢的学生,带领落后的学生慢慢学会阅读和分析电路图。没有必要由教师一步步讲解,教师主要指导,引领,鼓励学生独立完成分析。讲解后,让学生总结出每种方法的优缺点。
二教学反思
电动机的直接启动或是降压启动电路的工作过程等知识抽象难理解,在传统教学中,仅靠教师的语言描述,学生很难领会,并且会感到课堂枯燥乏味,会渐渐的失去学习兴趣,很难坚持学习。电器控制部分的基础没有掌握好,对后面PLC编程的学习会有很大影响。而本次课的教学,教师在教学设计过程中,把复杂的知识点拆分出若干个小的知识内容,逐步引导学生,由浅入深,层层深入,能够吸引学生,激发学生在听课学习过程中不断思考,便于学生理解与认识。通过在专业知识的教学中,适当巧妙的引入基础课程知识的教学内容,大大简化了专业课的知识难度,突出了基础课教学的重要性,突破了教学课程容易脱节的教学难题,为后续教学特别是实训教学打下了坚实的理论基础。
中等职业教育肩负着向特定的行业和岗位培养合格的生产或服务第一线的应用型专门人才和高素质的劳动者的使命。电力拖动课程是中等职业学校电工专业的一门专业课,具有较强的应用性和实践性。由于新知识的不断增加、教学时间的相对减少,传统的教学方法已难以适应新形势的教学改革要求,我们必须积极创设良好的学习环境,充分发挥学生的主体性和创新精神。在电力拖动课程教学中,我采用了理论与实践相结合的一体化教学模式,即:实践,理论,再实践的相融合的教学模式,充分调动了学生的学习兴趣,引导和激励了学生学习新知识,加强了学生实践技能的培养,取得了明显的教学效果。[1]
一、一体化教学模式
一体化教学模式是以培养学生能力为中心,理论课与生产实训课交叉进行的一种教学模式,让实践始终贯穿在整个教学过程中。将理论与实训相结合,统一制定模块教学进度,建设模块教学计划和教学进度,编制相应的教学讲义。在教学过程中,可根据实际需要,对教学进度以及学生掌握技能的快慢进行适当的控制,并以现场教学为主,课堂教学为辅助教学的教学方式。这样既突出操作技能的训练,又能使学生学到与职业技能有关的知识,不仅培养了一专多能,还培养学生的分析问题和解决问题的综合能力和创新能力。
二、一体化教学与传统教学的区别
从教学目标比较,传统教学注重传授知识和技能,一体化教学在解决问题的过程中自主学习新知识;从教学形式上比较,传统教学以老师的教为主,学生被动学习,一体化教学是学生在老师的指导下主动学习;从交流方式上比较,传统教学是单方面,虽有互动,也是被动的,一体化教学为多向交流,表现在小组成员之间及学生与老师之间;从参与程度上比较,传统教学是学生听从老师的指挥,要我学,一体化教学为学生可以根据自己的兴趣做出选择,我要学;从激励手段上比较,传统教学以外在动力为主,难以持久,一体化教学使内在动力充分得以调动,能持久;从教学特色上比较,传统教学老师挖掘学生的不足点,补充授课内容,一体化教学为老师利用学生的优点,开展活动。[2]
三、一体化教学模式的开发与具体应用
《电力拖动》课程是一门理论与实践关联性较强的学科,是中职院校电工专业的专业课,也是电子技术应用专业的核心课程之一。学习本课程,在实际中有何用途,如何应用所学的知识解决生产和生活中的一些实际问题,中职学生甚感茫然,尤其是在中职院校生源基础参差不齐,学习兴趣偏颇,专业教学面临着新的挑战。下面以《电力拖动》课程中的“电动机基本控制线路”为例来探索“实践,理论,再实践”的一体化教学模式。
1.现场参观――丰富学生的感性认识
对于《电力拖动》课程的一体化教学而言,现场参观前,教师应制定合理的参观计划、明确参观目的,并根据参观目的提出针对性较强的问题,留给学生思考解答。根据制定好的计划,教师带领学生进入学校机加工实训室,现场观摩车床、磨床、数控车床及数控铣床等设备的操作过程和工件加工的全过程,使学生在学习控制线路之前对生产机械的运动形式、构造及机械与电器的配合动作等方面有足够的认识,在脑海中形成清晰的印象,丰富了他们的感性认识,以便于将来更好地学习这门课程。
2.理论教学――使学生更好地认识元器件,掌握线路原理图
(1)认识元器件:首先我在讲解电动机基本控制线路时,应先将电路图板书展示在黑板上,对照实物电器元件,并借助于多媒体课件与Flash动画,分析电路图中所涉及到的按钮、熔断器、接触器、继电器等低压电器的符号、结构、原理及其作用,营造一个“有声、有色、有物”的“三有”课堂氛围,让学生在教学中产生视、听觉兴奋,使学生更好地掌握相关元器件的知识。
(2)掌握线路原理图:学生在认识元器件之后,我采用的是通俗易懂、深入浅出的教学方法,引导学生学习电动机基本控制线路原理,首先,引导学生把线路图的动作顺序、过程用箭头连接起来,使学生对原理图的分析具有很强的条理性。其次,根据电动机基本控制线路的动作顺序,引导学生们分清按钮、主触头、线圈的符号和所在的位置,使学生能很容易理解电动机基本控制线路图的动作过程,进而理解整个线路?D的原理。[3]
3.实践教学――理论与实践衔接,提高学生的动手操作能力
完成理论教学之后,再转入实训教学,即把刚刚学到的理论知识再应用到实践中去,让学生在电力拖动实训台上动手练习,充分体现理论与实践的完美衔接。通过动手实训环节的练习,能够激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性;同时,实训操作还能够让学生通过动手产生触觉兴奋,充分体现学生的主体参与性,有助于提高教学质量。
4.考核评价――检测学习效果,查漏补缺
学生完成实践教学后,要对学生进行全面的考核以检查学生的理论知识与操作技能的掌握情况,考核本着要以学生为中心,以能力为本位,采用科学化、多样化、合理性的考核方式,综合考核学生的知识、技能及综合素质等。因此,学生在每个任务完成后,教师都要通过自我评价、小组评价和教师评价来分析学生的优点,并指出问题的所在,并及时指导学生进行改正。通过全面、丰富的考核评价方式,对学生掌握的知识、能力、素质进行综合考察,促进学生学习的积极性。
结语
通过对《电力拖动》课程一体化教学模式的探索与实践,我总结出《电力拖动》课程的一体化教学模式有以下特点:
1.课堂教学趣味性强
2.激发了学生学习的主动性和积极性
3.能够把理论与实践完美的融合
4.培养了学生的应变能力
1.培养学生的学习兴趣
(1)利用多媒体教学手段培养学生学习兴趣在教学过程中尽量运用多媒体技术,把一些较难理解、不易掌握的内容展现出来,如:在“电气与控制”这一章的教学过程中,可以采用多媒体课件的教学手段进行教学,将电气控制线路的整个动作过程分步展现在学生面前,将难点拆分,同时将静态化为动态,使学生可以身临其境,从而能更好地培养学生的学习兴趣。(2)开设各种兴趣小组培养学生学习兴趣职业学校大部分学生的理论基础较差,如果让他们一直面对枯燥的理论讲解的话,他们往往是毫无兴趣的。但是,这些学生往往对于一些小产品的制作却是很感兴趣的,通过开展各种形式的电工电子兴趣小组,可以将理论知识的教授渗透到各种兴趣性操作实践中进行。
2.由浅入深,强化专业技能训练
电工电子实训项目较多,各个项目之间又不是完全独立的。在实训中应注意各个项目之间的关系,采用“分层模块教学”法,设定实验过程,分步骤、分阶段对教学重点和难点实现各个击破。实训中可进行单项训练,在单项训练熟练掌握后再进行综合训练,由浅入深,这样有助于学生的不断反思和总结,技能不断得到强化。如:“三相异步电动机接触器正反转控制”实训中,将要用到两个接触器,可以首先让学生接一个,使电动机正转,当这种接法熟悉后,再接第二个,实现电动机的反转,最后进行整体装配,这样做学生记忆就更加深刻,教学效果就更为明显。
3.运用先进的教学手段,增强电工电子教学效果
为了解决这一问题,可以采用多媒体技术、网络技术、信息技术教育和计算机仿真软件等手段来改革传统的教学思想观念、教学方法和教学手段,设定与教学相关联的多媒体课件和网络课程,使其教学内容的广度和深度都得到了有效地挖掘,培养了学生的自主学习、个性化学习能力。
4.运用各种仿真软件进行辅助教学,提高效果,突破条件限制
在电工电子课程教学中引入各种软件进行辅助教学可以有效地提高课堂教学效果。例如:在电工电子课程中采用EDA技术进行辅助教学,整个过程方便、简便、快捷、灵活,且形象、直观、交互性好,它不仅能很好地培养学生的动手能力,还加强了分析、综合能力,实现了实验教学的创新。学习电工电子,不仅要求学生掌握原理和相关的计算关系,还要求学生具备电路的分析、设计能力。现今社会,科技高速发展,新电路、新元件不断出现,而实验室因主客观条件的限制,无法满足各种电路的设计和实验要求,通过采用软件仿真的方法,克服实验室的条件限制,避免使用中仪器损坏等不利因素,满足各种电路的设计要求。采用计算机虚拟技术进行电路的分析设计,可以训练学生掌握正确的测量方法和熟练使用仪器的能力,电路的综合分析能力都有比较明显的改善和提高,使课堂教学达到更好的教学效果。
二、调整教学内容
电工电子的课程内容多而广,但是,教学课时学校十分有限,要在有限的课时内,将所有知识都面面俱到是十分困难的。针对职业学生的特点,我们将教学内容进行精选,主要体现在:
1.职业学校学生电工电子的教学内容以实用为主、够用为主
职中学生的理论基础相对较差,理论知识的教授以能满足岗位和其他专业课需要为尺度。精简理论的推导,注重理论的实际应用,使学生能够较轻松、较好地掌握理论知识。
2.教学内容要以实验实训为重点
职业学校主要是培养操作技能型人材。教学内容以够用理论知识的基础上,突出技能训练,注重学生动手能力的培养,以满足社会的需求。在教学中应增加实例的讲解,将教学内容与生活实际相结合,例如:在讲“解异地控制电路”时,可以结合“两地控制同一灯”这一实例,并配以实际操作,这样既能将课堂知识直接与生活实际相结合,又能激发学生学习兴趣,同时也培养了学生的动手能力。
3.紧随时展,引入新知识
关键词:旋转相量 脉动磁场 单相交流异步电动机
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0172-02
1 背景介绍
电动机按用电类型分为交流电机和直流电机,直流电机结构和使用维修较复杂[1],使用选择顺序依次是交流三相鼠笼式,交流三相绕线式,单相鼠笼式,直流电机等。
单相交流异步电机在工农业生产和家用电器中应用非常广泛[2],是机电专业学生必学内容[3],要学习单相交流异步电机工作原理,须先掌握三相交流异步电机工作原理和其转矩特性。在掌握三相交流异步电机工作特性后,通过分析单相电机磁场关系,得出单相电机旋转结论。
2 三相交流异步电动机原理
三相交流异步电动机原理是在三相对称的定子绕组中通入对称三相交流电产生旋转磁场[4,5],旋转磁场切割转子绕组产生感生电动势。感生电动势在闭合的转子回路中产生感生电流。由感生电流在磁场中产生旋转力矩使电机旋转起来。至此可看出:只要有旋转磁场,而且转子回路是闭合回路就可旋转。
三相交流异步电动机描述转矩特性是根据
M=CMφSE20r2/[r+(SX20)2]
CM为转矩常数;
φ为定子绕组转子绕组共同作用的磁通;
S为转差率;
r2为转子回路电阻值;
E20为转子不转时,转子感生电动势;
X20为转子不转时,转子回路漏电抗。
由上述关系和多次试验等方法得出特性曲线。
虽各类三相交流异步电机转矩特性曲线有一定的差别,但大体走势(如图1)。
单相交流异步电机的讲解和学习,就是建立在前面这些基础理论之上的。讲解方法一般有两种[5,6]:一种是采用在波形图上直接分解成二个相反的旋转磁场;另一种方法是采用三角函数转换进行讲解。这两种方法都要求数学基础好,而多数学生数学知识不足,理解起来比较费劲,笔者经过分析研究采用了旋转相量法进行讲解,效果较好,现介绍如下。
3 单相交流异步电动机原理
单相交流异步电动机是单相绕组中通入单相交流电,由此而产生的磁场是一个脉动磁场(见图2、3)。
以二级电机为例分析,由于通入的电流i=IMsinωt,因此产生的磁感应强度B=BMsinωt。下面我们做个假设:有二个B =BM的相量,以同一圆心ω的角频率相反旋转(见图4)。
当ωt=0时,B=BM-BM=0。
当ωt等于任一值时,
X轴合成为BX=BMcosωt-BMcosωt
Y轴合成为BY=BMsinωt+BMsinωt
=BMsinωt
则总的B=BY=BMsinωt。
既然可以把一个单相的脉动磁场分解成两个磁感应强度幅值相等的转向相反的旋转磁场,则可认为,单相异步电动机的电磁转矩也是由这两个旋转磁场分别产生的电磁转矩合成的结果(见图5)。从图4中可得出四个特点:(1)它的起动转矩为零,不能自行起动。(2)它的旋转方向是不固定的,完全取决于起动时的旋转方向。(3)离开零点后可保证启动(M与n同方向增大)。(4)当n增大到一定程度时,M开始减小,达到平衡时转速稳定。对于4级、6级单相电机分解类同,只是分解角度分别是1/2、1/3,即旋转速度分别是2级电机的1/2、1/3(见图5)。
4 实践验证
4.1 电机参数(见表1)
4.2 测试仪器
万用表AC97,产地:中国;光电转速表DT-2234B,产地:中国台湾。
4.3 验证步骤
步骤1:先测量电源,测定电压,测试为结果,三次分别为226 V、224 V、225 V。满足要求,将交流电通入单相电机(没有接电容),电机不转。用手转动一下转轴则电机迅速起动运转起来,经过一段时间转速稳定,用转速表测定转速,转速测定结果三次分别为1230 rpm,1250 rpm,1240 rpm,停电使电机停转。
步骤2:用上述方法反方向起动运行。测得数据分别为224 V、225 V、225 V;1245 rpm,1240 rpm,1240 rpm,停电使电机停转。
步骤3:接电容后运行测试,转速分别为1420 rpm、1430 rpm、1420 rpm;1430 rpm、1420 rpm、1430 rpm。
5 实验结论
(1)单相电机无法自行启动,旋转方向依靠外部决定,一旦启动后可以保持相对稳定速度。
(2)分相式单相式电机,配以适当电容可以提高转速,方向与电容接线有关。
6 教学结果及注意点
通过这种理论与实践结合的讲解,学员感到思路很新,开扩了学员的眼界,同时通过实践增强了可信度。
该种方法应注意的问题:由于要动用电机,而且在课堂上,(1)必须注意用电安全,电机必须在使用前做绝缘测试,电压选择220V,~50Hz较方便。(2)电机功率不宜选择过大,或过小,过小转速测定误差较大;过大控制困难,危险较大;一般以百瓦左右较合适。极数一般选择4级较好,而且比较好找。(3)在操作时一般以两人为宜,一人负责电机的固定,一人负责通电,用手转动一下转轴测速停电等。(4)通电后观察不动时间不要过长,否则容易烧坏电机。(5)测量用光电转速表测试简单。
参考文献
[1] 向波,周平,等.电动叉车直流电机换向片间短路的快速测量[C]//中国控制会议论文集(CCC2012),2012.
[2] 邱阿瑞.电机与拖动基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3] 曾祥富,邓朝平.电工技能与实训[M].北京:高等教育出版社,2004.
[4] 羌予践.电机与电力拖动基础教程[M].北京:电子工业出版社,2008.