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浅谈异步电动机的异同点及其教学

作者:张瑞芹 字数:2962  点击:

摘 要:异步电动机有单相异步电动机和三相异步电动机,它们既有相同点,又有不同点。本文主要就异步电动机的结构、工作原理、应用等方面进行了阐述,以及教学时就可以采用类比的教学方法,来掌握两种电机的异同点。下面结合我多年来在教学中的教学体会,对异步电动机的异同点及其教学进行分析和探讨。

关键词:异步电动机;异同点;旋转磁场;绕组展开图

异步电动机主要有单相异步电动机和三相异步电动机,它们在结构、工作原理等方面既有相同点又有不同点。

1 单相异步电动机和三相异步电动机的相同点

1、同为异步电动机其结构上大致相同的,分为定子和转子,定子即静止部分,不会转动的部分,其上有定子绕组,其主要作用是产生旋转磁场;转子上有闭合的导条,主要作用是产生感生电流和电磁力。

2、其结构上的相同点决定了相同的工作原理。定子绕组在符合一定条件下产生旋转磁场,旋转磁场所具有的转速即为同步转速,n=60f/p,f为电源频率,我国电源频率为50赫兹,p为磁极对数,而转子上有闭合导条,与旋转磁场有相对切割从而产生感生电流,闭合导条中有感生电流且仍然位于磁场中所以受到电磁力,电磁力推动转子以异步转速运行,异步转速略小于同步转速并和同步转速同方向。

3、定子绕组重绕后判断首尾端的方法相同(用一节干电池和一个检流计,一套绕组接(碰)干电池,另一套绕组接检流计,检流计正偏,则接电源正极的一端和接检流计的负极的一端是同名端;检流计反偏,则接电源正极的一端与接检流计正极的一端为同名端),一般用两种方法判断,以免失误。接线时按接线方法把首尾端标清楚,再用上述方法判断无误则正确。

2 单相异步电动机和三相异步电动机的不同点

2.1 产生旋转磁场的两个条件不同

三相异步电动机则要求对称的三相绕组中通入对称的三相电流,对称的三相绕组即结构完全相同且三相首互差120度电角度,三相尾互差120度电角度;而我们所用的三相电就是对称的三相电流(互差120度相位),所以对称的三相绕组进行星型接法或三角形接法后直接接三相电源即可。前者条件其实就是电机定子绕组重绕。

单相异步电动机则要求两套绕组首互差90度电角度,尾互差90度电角度;并在这两套绕组中通入相位互差90度相位的电流。前者条件在单相电机定子绕组重绕时实现;而第二个条件则一般是利用电容来实现,启动绕组串电容后与工作绕组并接到电源上。因为通过电容的电流超前电压90度相位。那么,启动绕组中的电流比工作绕组中的电流超前90度相位。

2.2 定子绕组不同

一般三相异步电动机的定子绕组有三套,其结构相同,线径、匝数、线圈个数、连接方式完全相同;而单相异步电动机的定子绕组有两套并不一定相同,如排风扇电机两套绕组不相同,而洗衣机电机的两套绕组则完全相同。

2.3 所接电源及接线方式的不同

三相异步电动机的定子绕组是星型接法或三角形接法,然后接三相电(三根火线)。如下图所示:

单相异步电动机则是启动绕组串电容后与工作绕组并接在单相电源(一根火线一根零线)上(以洗衣机电机为例)。如下图所示:

2.4 正反转措施不同

单相电机是接电源的任一相的首尾互换,三相电机则是接电源的三根线中的任意两根对换。

3 异步电动机的教学方法

针对以上单相异步电动机和三相异步电动机的异同点,在教学中可采取以下几种方法。

3.1 教学内容上,,由简到繁

一般先补充讲解左右手定则,再讲解电机的结构,并让学生实习进行拆装电机完全理解电机的结构后,再讲解异步电机的工作原理,(相同点)。一体化教学时先单相电机后三相电机,因为无论理论还是实习,单相电机相对要比三相电机难。在单相电机的实习时,先排风扇电机再洗衣机电机,因为前者绕组简单4极16槽单层链式绕组实习时较简单,而后者4极24槽单双层混合的同心绕组则比较难。在三相电机的实习时,类似的,先实习4极24槽单层链式绕组,再实习4极24槽同心绕组或交叉绕组。

3.2 模块化教学,以实习为主

单相电机、三相电机各为一个模块,且先进行单相电机模块再进行三相电机模块。模块化教学中,主要以实习为主,讲解理论内容为辅,因为技校学生基础差,底子薄,对理论知识不易接受,反而动手能力强,尽量在实践时融入理论,逐渐渗透。比如,实习三相电机的单层链式绕组,讲解理论最多6课时,而实习则须要二十个课时,绕线圈、裁槽契绝缘纸、嵌线圈、接线、首尾端测试、绝缘测试、捆绑整形、装入转子、再次首尾端测试和绝缘测试,最后都合格的情况下通电试运行。(为了拆绕组时方便,一般不再浸绝缘漆,那样再实习时不好拆卸绕组)。

3.3 理论与实习紧密相结合的一体化教学

单相电机模块,先讲结构后进行单相电机的拆装;讲电机的转动理论后实习单相电机的接线(接电源)、通电运行;讲解排风扇电机4极16槽单层链式绕组,要求学生会画图,能根据图分析出嵌线、接线规律并和其工作原理(旋转磁场的产生条件)相结合,然后进行实习,真正做到用所学的理论指导实习;同上再进行洗衣机电机的讲解和实习,由于该部分内容比较难,可以自愿原则选学,但对接受能力比较强的学生必须学。三相电机模块,也是先讲结构后再拆装实习;讲电机转动原理后实习其接线(接电源)、通电运行;讲解4极24槽单层链式绕组展开图,并结合图推导出嵌线规律、嵌线图和接线规律,要求学生掌握这些内容的基础上去实习,并在实习中熟练应用所讲理论知识,做到理论和实践融会贯通;同上再进行4极24槽单层同心或交叉绕组的讲解和实习,因该部分内容较难,可以自愿原则选学,但对接受能力较强的学生要求必须学。

3.4 灵活运用启发式教学

启发式教学是教学实践中一个古老而新颖的课题。在现代教学论中,启发式既是教学法原则,又是教学方法。教师如果能够正确应用它,就能充分调动学生学习的主动性、积极性、创造性,从而达到事半功倍的教学效果。教师在实习中可引导学生产生疑问或矛盾,积极动脑思考,鼓励学生积极思考多提问题,不但要知道怎么做,而且还要知道为什么这样做。比如电机绕组接线时,单相电机两套绕组首之间要相差90度电角度,是为什么?而三相电机的三套绕组的首之间却是相差120度电角度,又是为什么?嵌线圈时为什么绝缘纸不能破?漆包线不能损坏表面的绝缘漆?为什么嵌好一个线圈后要及时做对铁芯的绝缘测试?又如,单相电机和三相电机的正反转措施,理论难理解,但在实习时,学生亲自动手试验后,及时提出问题,老师再帮助学生解决问题,把实习和理论结合。所有的问题解决了懂了,也就把理论和实习融汇一起基本掌握了,并让学生明白既掌握理论又掌握实践是最好的,这样才能真正做到“理论指导实践,实践验证理论”。

5 运用成就感来激发学生学习,变被动为主动

在实习中尽可能的让学生体会成就感,变被动学习为主动学习。例如在单相电机实习时,提供木板、钢据、铁锤、铁钉、钢尺、电钻等材料和工具,老师指导让学生自己动手做线模,钻孔,这样既加强了学生的动手能力又可以让学生有成就感从而增加学习兴趣,让学生变被动学习为主动学习。每一个课题实习完成后,每一小组的实习成果要在老师的指导下接电源通电试运行、正反转、测转速,学生自己所绕的电机能正常转动、正反转,那会让他们有很大的成就感,增强他们以后在学习和生活中的自信心。


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