三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理課程教法探討

摘 要：本文結(jié)合作者電工專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，分析討論了電動(dòng)機(jī)原理教學(xué)的教法。核心思想是要滿足學(xué)生的求知欲望，多講一些科學(xué)家、發(fā)明家的經(jīng)典故事和科學(xué)發(fā)展史的故事，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，樹(shù)立他們崇拜的偶像，使教學(xué)效果事半功倍。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 教法 興趣

學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理的目的是讓學(xué)生獲得電工電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)、基本技能，并學(xué)會(huì)運(yùn)用電工電子技術(shù)的“三基”解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在講授這幾課之前，筆者查閱了很多相關(guān)知識(shí)、歷史故事，在課堂上講電的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展，法拉第電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)明。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣立刻提高，學(xué)習(xí)精力非常集中，然后復(fù)習(xí)以下基礎(chǔ)知識(shí)。

數(shù)學(xué)中的矢量、標(biāo)量，正弦三角函數(shù)（圖1）。電工學(xué)中的電磁感應(yīng)定律、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用、安培力、正弦交流電的波形圖、三相交流電的波形圖（圖2）。

矢量是既有大小又有方向的量。標(biāo)量是只有大小沒(méi)有方向的量。

電磁感應(yīng)定律：線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中磁通變化成正比。

導(dǎo)體以速度v運(yùn)動(dòng)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，e=BLv方向按右手定則確定磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用；通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用稱為電磁力，也稱安培力，F(xiàn)=BLI方向按左手定則（圖3）。

復(fù)習(xí)以上的基礎(chǔ)知識(shí)后，教師讓學(xué)生獨(dú)立思考，三相電動(dòng)機(jī)接通電源后為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？

下圖為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖（圖4），如果磁極沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，旋轉(zhuǎn)磁極的磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的作用，產(chǎn)生電磁力F。大小相等方向相反的電磁力會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

以上教法是把基礎(chǔ)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)復(fù)習(xí)，然后再學(xué)習(xí)新知識(shí)，使學(xué)生溫故知新。

從上面的分析可以了解到，要使三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其首要條件是要有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這要用到上面復(fù)習(xí)的三相交流電源，設(shè)電源相序?yàn)閁、V、W，初相角為零（圖5）。

即：假設(shè)電流為正值時(shí)，電流從繞組的始端流向末端。當(dāng)ωt=0時(shí)，iu電流為零，iw電流為正，iv電流為負(fù)。根據(jù)右手螺旋定則判斷，w1、v2線圈有效邊電流流入，產(chǎn)生的磁力線為順時(shí)針?lè)较颍粀2、v1線圈有效邊電流流出，產(chǎn)生的磁力線為逆時(shí)針?lè)较颉、W兩相合成磁場(chǎng)，磁力線穿過(guò)定子、轉(zhuǎn)子的間隙部位時(shí)，磁場(chǎng)恰好合成一對(duì)磁極。上方是N極，下方是S極。當(dāng)ωt=120°時(shí)，同樣的分析，我們得到磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了120°。依此類推，得到了定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割其磁力線，轉(zhuǎn)子就會(huì)跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是三相異步電動(dòng)機(jī)的原理。

總之，學(xué)生對(duì)未知的世界充滿了好奇心，充滿了幻想。我們要盡力滿足他們的求知欲望，多給他們講一些古今中外科學(xué)家、發(fā)明家的故事；科學(xué)發(fā)展史的故事。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣才是學(xué)習(xí)的最好老師。一段打動(dòng)人心的故事能使他們終生不忘，甚至改變他們的人生軌跡。有了興趣再?gòu)?fù)習(xí)有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，然后學(xué)習(xí)新東西，這樣的溫故知新能達(dá)到事半功倍的效果。這是本課程教法探討的核心思想，也是筆者這些年教學(xué)的實(shí)踐和總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐政.電機(jī)與變壓器（第四版）（電工類）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

（作者單位：丹東市技師學(xué)院）