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關(guān)鍵詞:電磁繼電器 開(kāi)關(guān)
教材分析:
學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的意義在于讓學(xué)生在了解這種裝置的構(gòu)造和原理的過(guò)程中,了解它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中的作用以及對(duì)人們生活的影響。同時(shí)也拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,是屬于“物理走向社會(huì)”的內(nèi)容。電磁繼電器是電磁鐵的具體應(yīng)用,是,上節(jié)內(nèi)容的繼續(xù)和延伸。
學(xué)情分析:
學(xué)生知道簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路知識(shí)和開(kāi)關(guān)的作用。知道電磁鐵的性質(zhì)。
教學(xué)目標(biāo):
知識(shí)與技能:
了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。初步認(rèn)識(shí)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
過(guò)程與方法:
知道如何使用電磁繼電器。(起開(kāi)關(guān)作用。)
情感、態(tài)度與價(jià)值觀:通過(guò)了解物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)明就在我們身邊,認(rèn)識(shí)科學(xué)及其相關(guān)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展、人類生活的影響,提高學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。
重難點(diǎn):
電磁繼電器開(kāi)關(guān)作用的理解和運(yùn)用。
教學(xué)準(zhǔn)備:
實(shí)驗(yàn)器材:電磁繼電器,學(xué)生電路板。
電化教具:課件和多媒體投影儀。
教學(xué)流程:
1 魔術(shù)表演引入。
2 了解繼電器的結(jié)構(gòu)和原理。
3 實(shí)驗(yàn)探究繼電器的使用。
教學(xué)過(guò)程:
一、創(chuàng)設(shè)情境,自制道具,由魔術(shù)表演引入。
1 猜有和猜無(wú)。
2 隔空取物。
3 隔空移物。
二、進(jìn)行新課。(學(xué)生觀察、思考、師生問(wèn)答互動(dòng),熟悉電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和原理。)
生:結(jié)合下圖觀看電磁繼電器構(gòu)造的動(dòng)態(tài)課件。
師問(wèn):電磁繼電器的結(jié)構(gòu)包括哪些,各有什么作用?
生答:略。
師問(wèn):電磁繼電器是怎樣工作的?
生答:略。
師問(wèn):根據(jù)電路的工作用途可以分成兩部分電路,你怎樣分?各有哪些組成部分?
生答:略。
師問(wèn):從電路組成來(lái)看(從圖1中截下),圖2中電磁繼電器在工作電路中充當(dāng)了什么電路的組成部分?銜鐵D相當(dāng)于什么。(即本質(zhì)是什么。)
生答:開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)上的刀片。
三、學(xué)生實(shí)驗(yàn)(想想做做):探究電磁繼電器的使用并體驗(yàn)成功。
A 閱讀電磁繼電器說(shuō)明書
B 觀察電磁繼電器
C 使用電磁繼電器(進(jìn)行電路的連接)
四、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理第1題):探究電磁繼電器的使用,體會(huì)開(kāi)關(guān)的作用。
五、探究問(wèn)題(動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理第3題):探究電磁繼電器的使用,體會(huì)開(kāi)關(guān)的的作用。
六、拓展。
問(wèn)題:為什么控制結(jié)果會(huì)不同?
分析:在圖3中,電磁鐵在控制電路中,則被控制電路控制,工作電路全被控制。
在圖4中,電磁鐵在工作電路中,被工作電路控制,工作電路自己全主控。如何實(shí)現(xiàn)半主控呢?
即:電磁鐵既要受本電路控制。又受外電路控制(即半自動(dòng))。你會(huì)把電磁鐵放在哪里?
放在控制電路中,又與工作電路相連。
師生共同探究圖5的工作原理。
七、歸納。
電磁繼電器放在不同的電路中,就起不同的控制作用。(在電路中,開(kāi)關(guān)起控制作用。)可見(jiàn),電磁繼電器是個(gè)可控的開(kāi)關(guān)。再次深化電磁繼電器的實(shí)質(zhì),及其在電路中靈活的連接方法。也深化開(kāi)關(guān)的作用。
八、展示魔術(shù)道具的原理圖。見(jiàn)注釋圖6,師生互相討論,首尾呼應(yīng)。
九、課后鞏固:能否將它用于工廠流水線作業(yè)中,如打孔、貼標(biāo)紙、加蓋等等,能否自己設(shè)計(jì)出一個(gè)自動(dòng)或半自動(dòng)的抽水機(jī)呢?需要哪些器材?
教學(xué)理念:
1 從自己設(shè)計(jì)的魔術(shù)表演開(kāi)始,逐步學(xué)習(xí)和理解運(yùn)用電磁繼電器知識(shí)后。又在理解魔術(shù)表演的道理中結(jié)束。注重從生活到物理、從物理到生活。
2 學(xué)生能夠運(yùn)用知識(shí)設(shè)計(jì)出用于生產(chǎn)生活的初步電路,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
3 讓學(xué)生操作魔術(shù),讓學(xué)生有個(gè)切實(shí)的體驗(yàn)。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo),學(xué)生在探索的過(guò)程中獲得電路設(shè)計(jì)的方法(重過(guò)程,在過(guò)程中獲得方法),注重發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),新課程理念得到了較為完美的體現(xiàn)。
制作材料:
發(fā)光二極管98個(gè),開(kāi)關(guān)二個(gè),電磁繼電器(6V)一個(gè),9V干電池一節(jié),0~330Ω滑動(dòng)變阻器1個(gè),100Ω電阻一個(gè),180cm×7cm塑料板一塊,7cm×7cm木板兩塊,180cm×7cm木板兩塊,18cm×6cm木板一塊,導(dǎo)線、螺絲釘若干。
工作原理:
本裝置總共分兩部分,第一部分由電磁繼電器跟開(kāi)關(guān)、電源組成。第二部分由發(fā)光二極管、可調(diào)節(jié)器電阻和開(kāi)關(guān)組成。如圖所示。
在本裝置中,閉合s1之前,繼電器線圈中沒(méi)有電流通過(guò),此時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)A和常閉觸頭B閉合在一起。
閉合開(kāi)關(guān)S1,電流從電池正極出發(fā),經(jīng)R1、S1、A、B、繼電器線圈到達(dá)螺線圈回到負(fù)極。當(dāng)線圈通過(guò)一定的電流后,線圈中電流產(chǎn)生的磁通使鐵芯磁化而成為磁鐵,銜鐵被吸向磁鐵,動(dòng)片與常閉觸頭B脫開(kāi),與另一常開(kāi)觸頭C閉合,此時(shí)線圈與電源斷開(kāi),鐵芯失去吸力,動(dòng)片由于彈力作用使A,C脫開(kāi),A、B閉合。此過(guò)程周而復(fù)始進(jìn)行。
在第一部分電路工作時(shí),閉合開(kāi)關(guān)系S2(或S3)。當(dāng)繼電器的A與C時(shí)閉合時(shí),電流經(jīng)A、C到S2(或S3),發(fā)光二極管陣列再經(jīng)過(guò)R2回到電源負(fù)極,使發(fā)光二極管發(fā)光。發(fā)光二極管陣列組成“請(qǐng)打110”、“請(qǐng)打120”等字樣。
閉合開(kāi)關(guān)S2閃現(xiàn):“錆打110”;斷開(kāi)S2:閉合S3閃現(xiàn)“請(qǐng)打120”。
部分參考數(shù)據(jù)如下:
R1的可調(diào)范圍:0~10Ω,R2的可調(diào)范圍:0~330Ω。
制作過(guò)程:
1,先制作18cm×7cm白塑料板、7cm×7cm面塊木板、18cm×6cm木板各一塊,18cm×7cm木板兩塊。
2.在白色塑料板描出“請(qǐng)打120”的字樣,描點(diǎn)并打孔。
3.在白色塑料板上并聯(lián)焊接發(fā)光二極管。
4.固定繼電器,并將繼電器跟電源開(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器和發(fā)光二極管連在電路中。
5.接通電源調(diào)試,使各元件電壓、電流在額定范圍內(nèi),發(fā)光二極管均能正常工作為止。然后將各個(gè)木塊及塑料板粘在―起,形成一長(zhǎng)方形盒子。
操作過(guò)程:
這個(gè)裝置安裝在機(jī)動(dòng)車輛的尾部,開(kāi)關(guān)裝在司機(jī)前面的操作面板上。若遇匪徒對(duì)車輛進(jìn)行違法犯罪活動(dòng)或遇到其他險(xiǎn)情時(shí),司機(jī)迅速打開(kāi)開(kāi)關(guān)。車尾的裝置會(huì)頻閃“請(qǐng)打110”或“請(qǐng)打120”的字樣。便于提醒車外行人及后面司機(jī)及時(shí)拔打求救電話。
關(guān)鍵詞:電器控制原理;快速診斷;電器故障
隨著汽車電子、電器產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用,汽車?yán)^電器逐漸成為了汽車上應(yīng)用最多的汽車電子元器件之一,廣泛用于控制汽車起動(dòng)、預(yù)熱、空調(diào)、燈光、雨刮、電噴、油泵、防盜、音響、導(dǎo)航、電動(dòng)風(fēng)扇、冷卻風(fēng)扇、電動(dòng)門窗、安全氣囊、防抱死制動(dòng)、懸架控制以及汽車電子儀表和故障診斷等系統(tǒng)中,其數(shù)量?jī)H次于傳感器。以下結(jié)合筆者的經(jīng)驗(yàn)與同行分享。
1 繼電器的構(gòu)造及工作原理
隨著汽車電子技術(shù)的日新月異,越來(lái)越多的傳感器和自動(dòng)控制裝置被應(yīng)用到汽車上,這勢(shì)必增加了控制開(kāi)關(guān)的數(shù)量。雖說(shuō)電子控制應(yīng)用可以減少機(jī)械開(kāi)關(guān)的數(shù)量,但因?yàn)槌杀镜纫蛩兀⒉荒芡耆苊馐褂糜|點(diǎn)式開(kāi)關(guān)。礙于成本和體積的限制,汽車上使用的操縱開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)容量一般都較小,不能直接控制工作電流較大的用電設(shè)備,這個(gè)時(shí)候,就需要用繼電器來(lái)控制其接通與斷開(kāi)。
繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成,只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會(huì)在電磁力的吸引下克服返回彈簧的拉力被吸向鐵芯,帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后,電磁吸力隨之消失,銜鐵就會(huì)在彈簧的作用力下返回原來(lái)的位置,動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合。通過(guò)這樣的吸合、釋放動(dòng)作,達(dá)到在電路中的導(dǎo)通、切斷的功能。
而在實(shí)際應(yīng)用中,繼電器的低壓電源由一個(gè)輸入量(如電流、電壓、溫度等)進(jìn)行控制。當(dāng)輸入量達(dá)到規(guī)定值時(shí),繼電器使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)。因而,繼電器其實(shí)就是電路中的開(kāi)關(guān),但和傳統(tǒng)電路開(kāi)關(guān)不同的是,繼電器的核心是以小電流控制大電流,在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用,是自動(dòng)化電路的一個(gè)“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。作為一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān),繼電器既被控制,又起著控制作用,具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又輸出回路)。
2 繼電器在電器維修中的應(yīng)用
汽車電路可以分為電源電路和控制電路。在大多數(shù)用電系統(tǒng)中,繼電器就是電源電路和控制電路的交匯點(diǎn),控制電路通過(guò)控制繼電器的通斷來(lái)控制電源電路,因而在實(shí)際維修中可以通過(guò)短接繼電器對(duì)應(yīng)的插孔,將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題一分為二,用“一刀切”的方式直接縮小汽車故障的診斷范圍:如果是控制電路,就要對(duì)傳感器和相關(guān)接插件進(jìn)行檢查;如果是電源電路,則需要對(duì)線路上的插接件和導(dǎo)線進(jìn)行檢查,從而快速判斷出汽車電器故障到底發(fā)生在控制電路還是電源電路。
3 應(yīng)用繼電器維修實(shí)例
下面,筆者就自己在實(shí)際維修中應(yīng)用繼電器進(jìn)行維修作實(shí)例說(shuō)明。
3.1長(zhǎng)安悅翔車空調(diào)不制冷
筆者在2011年6月接到一輛故障車,通過(guò)簡(jiǎn)單檢查,發(fā)現(xiàn)在空調(diào)開(kāi)啟時(shí),壓縮機(jī)并未正常吸合,用專用工具按壓管路上的旁通閥閥芯,發(fā)現(xiàn)有白霧冒出,確認(rèn)管內(nèi)有冷媒,初步圈定主要問(wèn)題為壓縮機(jī)不工作。
在確認(rèn)管內(nèi)有冷媒而且壓縮機(jī)不工作后,必須確定從哪個(gè)零部件開(kāi)始檢查,以確認(rèn)故障原因。如果按照壓縮機(jī)吸合的條件逐個(gè)檢查零部件,必然會(huì)導(dǎo)致空調(diào)檢查診斷過(guò)程過(guò)長(zhǎng),中間拆裝檢查還可能會(huì)造成其他零部件的損壞。
出于以上考慮,筆者在診斷時(shí)直接拔下壓縮機(jī)繼電器,用連接線短接繼電器被控制端的插孔[電源端和負(fù)載端],壓縮機(jī)發(fā)出“啪”的吸合聲,這就說(shuō)明壓縮機(jī)電磁離合器正常、電源電路也沒(méi)有問(wèn)題(短接繼電器后壓縮機(jī)正常吸合),所以判斷故障出在控制端,也就是說(shuō)故障有可能出在空調(diào)控制器、三態(tài)壓力開(kāi)關(guān)、線索插接件等零部件上。這樣,就可以直接縮小故障的診斷范圍,使故障問(wèn)題簡(jiǎn)單化,縮短了故障診斷時(shí)間,避免了不必要的零部件拆裝和損壞。
同樣,我們也可以利用類似的方法來(lái)短接各個(gè)插接件端子(建議用帶保險(xiǎn)的試燈線進(jìn)行短接),注意檢查表面上可見(jiàn)的傳感器(如三態(tài)壓力開(kāi)關(guān)或插接件等)實(shí)現(xiàn)快速診斷。
3.2志翔混合動(dòng)力轎車不啟動(dòng)
油、電、氣,是汽車啟動(dòng)必備的三大要素。因而,汽車不啟動(dòng)的初步排查也是從這三大要素開(kāi)始排查的,比如檢查油泵是否供油,有沒(méi)有高壓火,進(jìn)排氣是否通暢,缸壓是否足夠等。可以說(shuō),汽車不啟動(dòng)需要檢查的項(xiàng)目很多,這里就不做贅述了。
筆者在對(duì)這輛志翔混合動(dòng)力轎車進(jìn)行簡(jiǎn)單排查后,發(fā)現(xiàn)整車剛通電時(shí),油泵沒(méi)有動(dòng)靜,初步懷疑是油泵不工作引起不啟動(dòng)。進(jìn)一步檢查高壓火和排氣(三元催化器堵塞也會(huì)導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)),都沒(méi)有問(wèn)題,故障基本圈定在油泵上。
在人們的日常生活和工作過(guò)程中,電力資源起到了非常重要的作用,而電力系統(tǒng)是電力資源的重要來(lái)源,必須要保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。在這一方面,繼電器起到了非常重要的作用,然而電力系統(tǒng)是在不穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行工作,所以需要及時(shí)對(duì)繼電器進(jìn)行保護(hù)和維修工作。因此,本文通過(guò)簡(jiǎn)要介紹繼電器的重要性,進(jìn)而論述了影響繼電器正常工作的因素,進(jìn)而提出了保護(hù)和維修繼電器的主要措施。
1電力系統(tǒng)對(duì)繼電器的要求
1.1選擇性
電力系統(tǒng)在工作的過(guò)程中,由于不穩(wěn)定因素的影響,可能會(huì)出現(xiàn)一定的故障,因此電力系統(tǒng)要求繼電器能夠及時(shí)切斷有故障的部位,而且在切斷過(guò)程中具有選擇性,能夠?qū)㈦x故障部位最近的電源切斷,這樣既可以將對(duì)電力系統(tǒng)的影響降到最低,同時(shí)也可以防止故障部位對(duì)電力系統(tǒng)其他部位的影響。這樣,能夠有效為維持電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
1.2快速性
相比于選擇性而言,快速性也是電力系統(tǒng)對(duì)繼電器的重要要求,所以當(dāng)繼電器切斷電源的過(guò)程中,不僅要選擇準(zhǔn)確,而且一定要快速。這樣能夠及時(shí)地對(duì)電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行處理,從而避免產(chǎn)生更多的影響。從一定程度上來(lái)講,繼電器的選擇性和快速性存在著一定的矛盾,所以為了更好地發(fā)揮繼電器對(duì)電力系統(tǒng)的作用,需要在選擇性和快速性之間做出有效的平衡。
1.3可靠性
繼電器對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用,所以可靠性也是電力系統(tǒng)對(duì)繼電器的重要需求,繼電器在為電力系統(tǒng)穩(wěn)定性工作提供服務(wù)的過(guò)程中,必須要具有較高的可靠性,這是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。
2影響繼電器正常工作的因素
2.1軟件的因素
繼電器能夠正常的工作,主要是依賴于軟件和硬件的配合,其中軟件因素能夠?qū)^電器的正常工作起到重要的影響。例如:在繼電器軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,如果對(duì)于需求不明確或者是設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有考慮到一些安全因素,都可能使得設(shè)計(jì)出的軟件不符合要求,從而影響繼電器的正常工作。
2.2硬件方面的因素
與繼電器的軟件類似,硬件在繼電器工作的過(guò)程中也起到了重要的作用,而且繼電器中的硬件具有不可替代的作用,硬件方面的因素主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):第一,硬件的可靠性,如果繼電器中的硬件經(jīng)常性地?fù)p壞,那么對(duì)繼電器的正常工作會(huì)造成嚴(yán)重的影響;第二,硬件的保護(hù)裝置,對(duì)于繼電器來(lái)講,其中的硬件需要做的二次回路、輔助和備份等等,如果繼電器的硬件中不包括這些裝置,那么將嚴(yán)重影響繼電器的健壯性。
2.3人為因素
對(duì)于繼電器來(lái)講,軟件方面和硬件方面的影響因素都可以通過(guò)一定的檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè),從而能夠保證繼電器中的軟件和硬件符合一定的規(guī)范,但是對(duì)于繼電器工作中的人為操作來(lái)講,不可能每次都進(jìn)行操作的確認(rèn)和檢測(cè),所以人為因素也是影響繼電器正常工作的重要因素之一,主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):第一,很多繼電器的操作人員存在誤操作的問(wèn)題,這類的問(wèn)題出現(xiàn)的頻率比較高,必須要給予一定的重視;第二,操作人員粗心引起的接線錯(cuò)誤、操作錯(cuò)誤等等,也有可能影響繼電器的正常工作。
3保護(hù)和維護(hù)繼電器的主要措施
3.1重視對(duì)繼電器的維修和保護(hù)
繼電器是電力系統(tǒng)的重要部件,如果繼電器無(wú)法正常工作,可能會(huì)引起整個(gè)電力系統(tǒng)的癱瘓,所以需要對(duì)繼電器進(jìn)行及時(shí)地保護(hù)和維護(hù),為此可以做到以下幾個(gè)方面:第一,使得繼電器工作在較為安全的環(huán)境下,防止自然因素等對(duì)其正常工作的影響;對(duì)繼電器進(jìn)行一定的安全保護(hù)設(shè)置;第二,及時(shí)對(duì)繼電器進(jìn)行維修和保養(yǎng),定期對(duì)繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)異常需要及時(shí)進(jìn)行維修和保護(hù),從而使其能夠正常工作。
3.2對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和管理
操作人員的誤操作問(wèn)題是影響繼電器正常工作的重要因素之一,為此需要對(duì)操作人員進(jìn)行一定的培訓(xùn)和管理:第一,對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn),使其能夠了解繼電器的工作原理,使得操作人員能夠熟練地進(jìn)行繼電器的操作;第二,對(duì)操作人員進(jìn)行管理,使其能夠按照一定的操作規(guī)范對(duì)繼電器進(jìn)行維修和保護(hù),降低操作人員誤操作的頻率,提高繼電器工作的可靠性。
4小結(jié)
1、供電繼電器在控制柜或控制盒中。沒(méi)電路圖不好具體指出,可以根據(jù)以下提供的繼電器的特征找找實(shí)物。
2、繼電器作為一種電控制器件,該控件連接在電路中是需要組成控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)兩種控制系統(tǒng)的。
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