电机学教学大纲_电机学课程教学大纲
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电机学教学大纲
（一）正文
一、本课程的教学内容及教学时数分配（理论课共74学时）
第一章 导论（2学时）
1、基本内容
1.1电机的发热与温升 1.2电机常用绝缘材料 1.3电机冷却及机壳防护 1.4电机的额定值与定额 1.5导磁材料与铁磁材料 1.6磁路计算的原理与方法 1.7电机学的性质、任务
2、基本要求
2.1了解电机的发热的原因、温升的定义及测量方法 2.2认识绝缘材料的六个等级
2.3了解电机冷却介质、冷却方式及机壳防护形式 2.4掌握电机的额定值与定额
2.5了解导磁材料与铁磁材料 2.6掌握磁路计算的原理与方法
3、重点
掌握电机的额定值与定额、磁路计算的原理与方法
4、难点
磁路计算的原理与方法
第二章 直流电机（共12学时）
1、基本内容
1.1直流电机的工作原理、基本结构、额定值 1.2电枢绕组---单叠绕组
1.3直流电机的磁场---直流电机空载时的磁场及磁化曲线、电枢磁动势和磁场、电枢反应、感应电动势、电磁转矩
1.4直流电动机的基本特性---基本（电势、功率和转矩）方程、工作特性、机械特性 1.5直流电力传动----起动、调速、制动 1.6直流电机的换相（简述）
1.7特殊用途直流电机---直流伺服电动机、直流测速发电机、其它直流电机 1.8电机的发热与冷却
2、基本要求
2.1了解直流电机的分类、掌握直流电机的工作原理、基本结构、额定值 2.2了解电枢绕组的基本特点、能绘制单叠绕组展开图2.3掌握电枢反应的分类及性质、会进行感应电动势、电磁转矩的计算 2.4掌握电势、功率和转矩平衡方程式 2.5懂得直流电动机的工作特性 2.6掌握起动、调速、制动方法
2.7了解直流伺服电动机、直流测速发电机的结构、原理、应用
3、重点
3.1直流电机分类、直流电机的工作原理、基本结构、额定值 3.2电枢反应、感应电动势、电磁转矩 3.3电势、功率和转矩平衡方程式 3.4直流电动机的工作特性 3.5起动、调速、制动方法
4、难点
4.1基本结构
4.2直流绕组的构成4.3电枢磁动势和磁场，电枢反应及其影响 4.4起动、调速、制动物理过程 4.5换相
第三章 变压器（16学时）
1、基本内容
1.1变压器的分类、基本结构、额定值
1.2变压器空载运行---电磁过程与正向惯例、平衡方程、等效电路 1.3负载运行分析---磁动势及电压平衡方程、绕组折算、相量图 1.4等效电路 1.5参数测定 1.6标么值 1.7运行特性
1.8三相变压器的磁路系统、电路系统与联接组、电动势波形 1.9并联运行
1.10不对称运行（简述）---对称分量法、单相负载运行与中点移动
1.11变压器的瞬变过程---空载合闸时的瞬变过程、二次侧突然短路时的瞬变过程 1.12三绕组变压器 1.13自耦变压器 1.14互感器
2、基本要求
2.1掌握变压器的分类、基本工作原理及结构、额定值的定义（额定电压及额定电流均指线值）2.2懂得变压器运行的电磁过程与正向惯例相关知识2.3掌握空载和负载运行分析方法 2.4掌握其等效电路
2.5掌握利用空载、短路试验进行参数测定的基本方法 2.6学会用标么值表示各物理量 2.7掌握其运行特性、电压调整率的概念及计算 2.8掌握三相变压器两类磁路系统、电路系统与联接组 2.9学会分析不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响 2.10空载合闸电流及突然短路电流最大值的大小
2.11掌握变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算
2.12掌握Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 2.13掌握三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法、了解自耦变压器有关知识
3、重点
3.1工作原理、主要结构、额定值
3.2空载和负载运行分析---等效电路、参数测定、标么值 3.3运行特性
3.4三相变压器两电路系统与联接组
3.5不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响
3.6变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算
3.7 Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 3.8三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法
4、难点
4.1工作原理、主要结构
4.2负载运行分析时各电磁物理量之间的关系，磁势平衡的概念 4.3一二次侧之间的折算
4.4不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响、非理想条件下并联运行有关计算 4.5Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、零序阻抗分析 4.6三绕组变压器的基本方程、等效电路及折算法
第四章 交流绕组及其电动势（6学时）
1、基本内容
1.1交流绕组的基本要求和分类、槽电势星形图 1.2三相双层(叠)绕组 1.3绕组电动势---节距系数、分布系数和绕组系数 1.4电动势谐波及其削弱方法
1.5单相绕组的脉振磁动势---脉振磁动势 1.6三相绕组的基波合成磁动势---旋转磁动势 1.7圆形和椭圆形旋转磁动势1.8谐波磁动势
1.9交流电机的主磁场、漏磁场
2、基本要求
2.1了解交流绕组的基本要求和分类、能绘制槽电势星形图 2.2学会绘制三相双层叠绕组的绕组展开图
2.3掌握节距系数、分布系数和绕组系数的物理意义，会计算绕组电动势 2.4了解交流绕组电动势谐波及其削弱方法 2.5掌握单相绕组脉振磁动势的性质及大小 2.6掌握三相绕组的旋转磁动势的性质及大小 2.7了解三相绕组合成磁动势高次谐波的特点
2.8会判别交流绕组产生的磁动势性质---脉振、圆形、椭圆形中哪一种
3、重点
3.1槽电势星形图 3.2三相双层叠绕组
3.3节距系数、分布系数和绕组系数 3.4电动势谐波及其削弱方法 3.5单相绕组的脉振磁动势 3.6三相绕组的旋转磁动势 3.7圆形和椭圆形旋转磁动势
4、难点
4.1槽电势星形图、电动势谐波及其削弱方法 4.2单相绕组的脉振磁动势
4.3推导电势、磁势的计算公式，绘制并解释磁势波形图 4.4三相绕组合成磁动势的高次谐波、圆形和椭圆形旋转磁动势
第五章 异步电机（16学时）
1、基本内容
1.1异步电机的类型、基本结构 1.2基本工作原理 1.3额定值
1.4转子静止时的异步电机---磁场与电抗 1.5转子旋转时的异步电机及等效电路、参数计算 1.6等效电路的简化 1.7参数测定
1.8感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 1.9电磁转矩 1.10工作特性
1.11异步电动机的起动---起动过程、起动方法、深槽式和双笼感应电动机 4
1.12异步电动机制动 1.13异步电动机调速
1.14感应电动机在不对称电压下的运行分析及单相感应电动机 1.15特种异步电机---交流伺服电动机、交流测速发电机
2、基本要求
2.1了解其主要结构、掌握感应电机的基本原理、额定值了解其主要结构 2.2 掌握感应电动机转子不动与转子旋转时绕组的相电势和平衡方程 2.3掌握负载运行时的等效电路
2.4掌握感应电动机的功率分布及功率和转矩平衡方程式
2.5掌握感应电动机的T=f(s)曲线，会求取起动电磁转矩、最大电磁转矩 2.6学习其工作特性
2.7掌握感应电动机参数测定方法
2.8掌握感应电动机的起动过程、起动方法、掌握深槽式和双笼感应电动机的起动性能2.9了解其制动方法 2.10掌握调速方法
2.11了解感应电动机在不对称电压下的运行分析方法 2.12掌握单相感应电动机的种类及起动方法
2.13掌握交流伺服电动机、交流测速发电机的结构及工作原理
3、重点
3.1感应电机的基本原理、额定值
3.2感应电动机转子不动与转子旋转时运行分析方法、等效电路 3.3感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 3.4电磁转矩 3.5工作特性
3.6感应电动机的起动过程、起动方法 3.7电动机调速方法
3.8单相感应电动机的种类及起动方法
4、难点
4.1主要结构
4.2频率折算、等值电路及其参数 4.3电磁转矩计算
4.4附加转矩及其对起动的影响
4.5感应电动机在不对称电压下的运行分析方法
第六章 同步电机（20学时）
1、基本内容
1.1概述---基本结构、励磁方式、冷却方式、额定值
1.2运行原理---空载运行分析、电枢反应、负载运行、平衡方程式、等效电路、矢量图 1.3运行特性---空载特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、稳态参数测定
1.4并联运行---并联运行条件和方法、并联运行时有功功率调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、两台容量相近的同步发电机的并联运行
1.5同步电动机和调相机---同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、无功功率的调节、起动方法、同步调相机
1.6同步发电机不对称运行---稳定短路、参数测量、电机的影响 1.7突然短路---突然短路电流的特点、计算、对电机的影响 1.8特殊同步电机--磁阻同步电动机、步进电动机
2、基本要求
2.1认识其基本结构、掌握其基本工作原理 2.2学习其主要额定值
2.3掌握保梯电抗、直轴饱和电抗 2.4掌握电压调整率、调整特性 2.5掌握稳态参数测定方法
2.6掌握同步发电机的空载运行时的磁场、电动势及空载特性 2.7掌握对称负载时的电枢反应性质
2.8掌握隐极同步发电机的不饱和及饱和负载运行时的相量图、等效电路图 2.9掌握凸极同步发电机磁动势换算方法、波形系数、电枢反应系数的定义 2.10掌握凸极同步发电机的负载运行的相量图
2.11掌握同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗的计算、短路比的定义 2.12掌握由零功率因数特性、空载特性确定定子相漏抗及直轴电枢磁动势的方法 2.13懂得电压调整率的计算方法
2.14学会用转差法进行同步发电机稳态参数测定 2.15掌握同步发电机的功率和转矩平衡方程式 2.16掌握同步发电机功角特性 2.17学会其投入并联运行的条件和方法
2.18掌握并联运行时有功功率的调节方法、静态稳定条件及静态过载倍数的定义 2.19无功功率的调节和V形曲线
2.20了解两台容量相近发电机并联运行的功率调节方法 2.21掌握同步电机发电机、调相机、电动机三种运行状态
2.22了解同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、调节同步电动机功率因数的方法、懂得其起动方法 2.23了解同步调相机的用途
2.24掌握不同稳定短路情况下短路电流的大小关系2.25了解负序、零序参数的测量方法、了解不对称运行对电机的影响 2.26会计算突然短路时最大冲击电流了解突然短路对电机的影响 2.27了解磁阻同步电动机的原理及结构、掌握步进电动机的原理、结构
3、重点
3.1基本结构及额定值
3.2 同步发电机的空载运行分析电动势及空载特性 3.3对称负载时的电枢反应性质
3.4隐极同步发电机的负载运行分析相量图、等效电路图 3.5电枢反应系数的定义
3.6凸极同步发电机的负载运行相量图
3.7同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗 3.8零功率因素特性、保梯电抗、直轴饱和电抗 3.9电压调整率的定义及计算
3.10同步发电机的功率和转矩平衡方程式 3.11同步发电机的电磁功率和功角特性
3.12投入并联运行的条件和方法、并联运行时有功功率的调节和静态稳定 3.13无功功率的调节和V形曲线
3.14同步电机的三种运行状态、同步电动机无功功率的调节、同步调相机用途 3.15不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 3.16突然短路时最大冲击电流的计算 3.17步进电动机
4、难点 4.1基本结构
4.2凸极同步发电机的双反应理论，用方程式、相量图进行复数计算 4.3直轴饱和电抗的求取、用转差法进行同步发电机稳态参数测
4.4并联运行时有功功率的调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、4.5同步电机的三种运行状态 4.6负序、零序参数的测量方法 4.6突然短路时的物理过程分析
教材外的补充内容：异步电机变频调速系统； 异步电机矢量变换控制等（4学时）
二、本课程的实验及实物模型参观（14学时）
实验一 并励直流电动机的工作特性和调速特性（2学时）实验二 单相变压器的空载、短路与负载特性（2学时）实验三 三相变压器的极性和联结组（2学时）实验四 三相异步电动机的起动和调速（2学时）实验五 三相同步发电机的运行特性（3学时）实验六 三相同步发电机的并联运行（3学时）
三、实习及作业
由于专业课时压缩，教师可组织利用课余时间到工厂进行短时实习；作业以教科书上为主。
四、本课程的教材及参考书
教 材： 《电机学》 辜承林陈乔夫编 华中理工大学出版社 参考书： 《电机学》（上、下）许实章编 华中科技大学出版社
《电机与拖动机础》，李发海编著，清华大学出版社
《电机学》，丛望主编，哈尔滨工程大学出版社
五、有关教学设备
①浙江大学电器设备厂生产的电机系统实验装置 ②杭州天煌电器设备厂生产的电机与电气技术实验装置 ③希望能尽快采购一些变频调速、电机综合实验设备
（二）说明
一、教学对象
适用于电气工程及其自动化全日制本科专业
二、总学时
本课程共90学时，其中理论课共计76学时间，实验课、实物模型参观共14学时。
三、总学分
本课程共5.5个学分。
四、教学目的电机学是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，是在专业课程之先开出的一门课程。其教学目的是使学生在学完本课程后，能比较全面的掌握变压器、同步机、异步机、直流机的基本结构及其运行原理；熟练掌握“四大机”的电磁基本理论及其分析方法，并能有效地应用方程式组、等值电路和相量图等工具，分析并解决有关电机学的实际问题；掌握一些电机控制基本知识，以利于后续专业课程的学习。
五、教学要求
1、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的主要结构、运行原理。
2、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）内部电磁关系、参数，会进行参数计算（主要为稳态参数、有名值与标么值）。
3、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的等效电路与折算、相量图、额定值、电势平衡方程式、功率和转矩平衡方程式，运用电路分析的方法进行运行分析和相关计算（对称运行计算、手算与采用计算机计算）。
4、掌握电力变压器绕组联结组、运行特性，了解三绕组变压器、自耦变压器的特点。
5、了解交流电机绕组的构成原理，掌握交流电机绕组电势、磁势的计算，明确脉振磁场以及旋转磁场产生的条件及特性。
6、了解同步发电机有功功率及无功功率的调节；了解同步电动机的特点。
7、掌握交流电动机、直流电动机的起动、调速方法及其计算，了解单相异步电动机。
8、了解提高电机效率及降低噪声的措施、微特电机的原理与结构、电机控制的新知识。
六、教学内容的重点
由于该大纲适应于电气工程及其自动化专业，其重点内容为变压器、同步发电机，对异步电动机、直流电动机及一些控制电机只要求了解其原理、结构及应用。
七、课程相关的主要前继、后续课程
《电路》、《电磁场》；《电力系统分析》、《发电厂电气》等
八、教学方法
理论课采用传统教学与数字化教学相结合；视情况可安排相应参观实习，加深学生对电机的感性认识；实验课尽量开设设计性、综合性实验，让学生自己动手，提高他们的实践创新能力。
九、教学内容中疑难、复杂部分处理意见
电机的不对称运行分析、突然短路分析是电机学中的难点，教师可通过多做习题、列举实际应用中的具体事例加深学生对它们的理解，有的知识可留到《电力系统分析》课程中要具体应用时再讲解。
教材上的电机结构图学生难以接受，故要让他们到电机厂进行参观实习或观看电机模型，让他们对电机结构有清楚的认识。
电机磁路是一更大难点，要求学生必须学好《电磁场》，并具有一定的空间想象能力。
十、考试方式
期末采用闭卷考试方式，考试成绩与平时作业、上课表现、实验成绩及短时实习成绩相结合得总评成绩。
