电机学本科教学大纲_电机学教学大纲

2020-02-29 其他范文下载本文

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《电机学》教学大纲

一、课程的性质、地位与任务

本课程是电气工程及其自动化专业的一门主干课，它又是该专业的一门重要技术基础课。通过本课程的学习，使学生掌握变压器、交流电机和直流电机的基本知识、基本理论、基本计算方法和一般运行分析问题以及基本实验技能，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。

二、课程的基本要求

本课程以直流电机、变压器、异步电机和同步电机四种典型电机为研究对象，以变压器和异步电机为重点。学完本课程应达到以下基本要求：

1、了解电机的基本结构，掌握其工作原理及运行特性，对各类电机有较系统地完整认识。

2、熟练掌握分析电机的基本方法，能正确运用方程式、等效电路、相量图等方法对电机问题进行定性分析和定量计算。

3、正确理解电机中磁场的性质及其与时间和空间的关系，深入理解电机参数的物理意义并了解其数量概念。

4、掌握电机的基本实验方法，并能对测试结果的准确性进行分析。

5、对电机额定值、发热、冷却及温升有较明确的工程概念。

三、本课程与其他课程的联系

1、本课程先修课程为《高等数学》、《大学物理》及《电路》

2、本课程的后续课程有《电气传动控制系统》、《电气控制与PLC》。

四、教学内容、基本要求及学时安排

（一）绪论部分

绪论是学习一门课程的重要环节。通过绪论的学习，首先要了解课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用，明确《电机学》课程在电气工程及其自动化专业中的地位，从而明确学习目的；其次要了解本课程的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法；最后要对电机常用的电磁定律及铁磁材料的基本特性进行复习

重点：常用的电磁定律在电机中的应用及铁磁材料的基本特性学时：2

（二）直流电机部分

本课程的特点之一是所研究的对象是一个实物，因此电机的理论分析的第一步除了分析电机的基本知识之外，同时要分析电机的结构，然后再去研究分析电机运行的电磁关系及特性等。

1、直流电机的基本知识和结构

了解直流电机的基本结构和工作原理；掌握换向器的作用；明确直流电机的额定值。

重点：直流电机的工作原理

难点：换向器的作用学时：22、直流电机的基本原理

了解直流电机的电枢绕组的基本知识；掌握直流电机的电枢反应的概念和直流电机的电磁转矩及感应电势的计算；了解直流电机的换向过程及改善换向的方法。重点：直流电机的电枢反应以及电磁转矩和感应电势的计算难点：直流电机的电枢反应学时：43、直流发电机

了解直流发电机的励磁方式；掌握直流发电机的电压、功率、转矩平衡方程式；掌握并励直流发电机的自励过程及条件；掌握直流发电机的运行特性。

重点：直流发电机的电压、功率、转矩平衡方程式难点：直流发电机的自励条件和空载电压的建立过程学时：2

4、直流电动机

掌握直流电动机的电压，功率，转矩平衡方程式；重点：直流电动机的基本方程式学时：25、直流电动机的电力拖动

掌握直流电动机的工作特性及直流电动机的起动、调速方法与计算；了解直流电动机的制动运行。

学时：8

（三）变压器部分

1、变压器的基本知识及结构

了解变压器在电力系统中的应用；掌握变压器的基本工作原理；熟悉变压器主要结构部件的名称、作用及材料；熟悉变压器的铭牌并掌握额定值的含义和它们之间的关系。

重点：变压器的基本变压原理学时：22、变压器的运行分析

掌握变压器运行时各物理量之间的关系和变比的定义；熟悉空载电流的作用、大小、性质、波形和影响因素；知道变压器折算的目的、原则和方法，熟练掌握变压器的基本方程式、等效电路和相量图；掌握变压器空载实验、短路实验的目的、接线和方法，并会进行参数计算，了解标幺值的概念和变压器的运行特性。

教学说明：通过对变压器运行时的电磁物理过程分析，找出各物理量的之间的关系，然后抽象为数学模型（方程式）、物理模型（等效电路）和相量模型（相量图）—方程式、等效电路和相量图是对同一物理过程的不同的表达形式，最后用这些模型去研究变压器的运行性能。本章为变压器理论的核心，也是学生用电磁理论分析交流电机的起步阶段，其分析方法具有普遍性，因而本章内容基本上都属重点，务求掌握的扎实、巩固。

难点：变压器折算学时：83、三相变压器

了解三相变压器芯式和组式两种磁路结构的特点，掌握变压器极性和连接组别的概念和测定方法，并能根据接线图画出相量图判断组别号；弄清绕组联结和铁心结构的不同对空载电动势波形的影响；掌握变压器的理想并联条件，知道变压器并联运行的条件和某一条件不满足时的后果，熟悉并联运行时各变压器的负荷分配。

重点：变压器的连接组难点：判断组别号学时：44、特殊变压器了解自耦变压器的用途及结构特点；掌握自耦变压器的基本电磁关系、方程式和等值电路，熟悉自耦变压器的容量关系和分析计算；了解电流互感器和电压互感器的特点及使用方法。

重点：自耦变压器功率传输中的磁耦合和电联系，自耦变压器的特点。学时2

（四）异步电动机部分

1、异步电动机的结构和基本工作原理

了解三相异步电机的基本结构；掌握异步电机的基本工作原理；理解转差率的意义及其与异步电机不同运行状态的关系；明确异步电机的额定值。

重点：异步电动机转差率的概念学时：22、交流电机的绕组及其电势与磁势

了解交流绕组的术语，认识展开图，懂得三相绕组空间对称的道理，掌握相电势有效值公式，知道其中各物理量的物理意义，了解消除、削弱电势高次谐波的方法；最后要掌握单相脉动磁势和三相旋转磁势的性质和特点。

教学说明：交流电机的绕组及其电势与磁势是交流电机的公共理论部分重点：交流电机的基本工作原理、相电势公式和三相旋转磁势的特点难点：三相旋转磁势分析学时：23、异步电动机的运行分析

掌握异步电动机运行时内部的电磁关系，定、转子间的磁势平衡关系，转子频率特点以及基本方程式；理解异步电机的折算特别是频率折算的含义；了解异步电动机工作特性及参数测定方法；了解单相异步电动机的工作原理及起动方法。

教学说明：异步电动机的运行分析是异步电动机的重点内容。可运用变压器的理论进行分析。难点：频率折算学时：44、异步电动机的功率、转矩和机械特性

掌握异步电动机的功率传递关系、功率平衡和转矩平衡；掌握电磁转矩各种表达式；熟练掌握最大转矩及起动转矩的性质；掌握异步电动机的机械特性和转矩实用公式的应用；

本内容是异步电动机的重点内容。学时：4

5、异步电动机的电力拖动

熟悉笼型转子异步电动机的起动方法及最初起动电流和最初起动转矩与电机端电压之间的关系；了解深槽式和双笼式异步电动机改善起动性能的原理；掌握绕线转子异步电动机的起动方法；掌握异步电动机的制动运行；了解三相异步电动机的各种调速方法及特点；掌握绕线转子异步电动机恒转矩负载情况下转子绕组串电阻调速时电机内部各物理量的变化及相应计算。

本内容是异步电动机的重点内容。学时：10

（五）同步电动机部分

了解同步电动机的基本结构及工作原理；理解同步电动机的基本电磁关系、电压方程式和电动势相量图；掌握同步电动机功角特性和改善功率因数的方法；了解同步电动机的起动方法。

重点：改善功率因数的方法

难点：功角特性学时：6

（六）控制电机部分了解交直流测速电机、交直流伺服电机、自整角机、旋转变压器、步进电机等控制电机的结构、基本原理及控制方式。了解控制电机在自动控制系统中的作用。

学时：4

（七）电动机的选择

了解电动机发热与冷却的规律、电动机工作方式的分类及电动机年一般选择方法；掌握电动机额定功率的选择。

学时：4

五、实践性教学环节

本课程实验使学生更好理解和巩固课堂上所讲的理论知识，提高学生的动手能力，加强学生独立分析问题和解决问题的能力，为进一步学习专业课作好准备，并为今后从事专业方面的工作打下坚实基础。