电机学课程教学大纲.doc
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电机学
ElectricMachineryTheory
一、课程基本情况
课程编号：
3140742
课程类别：
专业主干课
课程学分：
4学分
课程总学时：
64学时，其中讲课：
52学时；实验：
12学时
课程性质：
必修
开课学期：
第4学期
先修课程：
高等数学、物理、电路、电磁场
适用专业：
电气工程及其自动化
教材：
胡敏强、黄学良、黄允凯、徐志科，电机学（第3版），中国电力出版社，2014。
开课单位：
信息与控制学院
二、课程性质、教学目标和任务
电机学是电气工程及其自动化专业本科生的必修专业主干课，是继高等数学、物理、电路、电磁场等有关理论基础课之后必修的课程。
要求学生能综合运用已学过的电、磁、力学等方面知识来具体分析电机学中的问题。
本课程的特点是理论性强、概念多、与工程实际联系密切。
课程的基本任务使学生了解各种典型电机的基本结构，掌握各种常用电机的基本工作原理、运行特性和实验方法，掌握电机的分析方法，能正确建立电动势平衡方程式和转矩方程式，明确电机中的能量关系，熟练地运用等效电路、基本方程、相量图等分析方法，具有分析未学过的电机或新电机的能力。
培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，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。
三、教学内容和要求
1．绪论（4学时）
（1）了解本课程的性质和任务，了解电机在国民经济中的地位、作用和国内外的发展概况；
（2）理解铁磁材料的基本特性，包括磁化特性、磁滞回线特性等；
（3）掌握电机中常用的基本电磁定律和铁磁材料特性；
重点：
铁磁材料特性及电机常用磁路定律
难点：
铁磁材料磁化曲线、磁滞回线
2．变压器的基本作用原理与理论分析（8学时）
（1）了解变压器的用途、分类；
（2）理解单相变压器和三相变压器额定参数的区别；
（3）理解变压器的空载励磁电流波形和变压器的电动势平衡、磁动势平衡以及功率平衡；
（4）掌握变压器的基本方程式、相量图和等效电路图；
（5）掌握变压器的折合算法；
（6）掌握变压器的标幺值；
（7）掌握变压器空载运行、负载运行、额定运行及参数测定；
重点：
变压器等效电路图、基本方程式，空载运行、负载运行，参数测定
难点：
变压器励磁电流性质，磁动势平衡及相量图
3．三相变压器及运行（4学时）
（1）了解三相变压器磁路系统的特点；
（2）理解三相变压器空载运行时的主磁通，空载电流以及电动势的波形与联结方式及磁路系统的关系；
（3）掌握三相变压器联结组的判别方法；
（4）掌握变压器理想并联运行的条件以及并联运行时各变压器的负荷分配关系；
重点：
三相变压器联接组；并联运行
难点：
连接法及磁路系统对电动势波形影响
4.交流电机绕组及其感应电动势（6学时）
（1）了解三相交流绕组的构成原则和连接方法；
（2）了解谐波电动势及其削弱方法；
（3）理解交流电机绕组分布系数和短距系数的物理意义；
（4）掌握交流电机的电动势求取；
（5）熟悉同步电机和异步电机的工作原理；
重点：
交流绕组感应电动势；
难点：
分布系数、短距系数的物理意义及推导
5.交流电枢绕组的磁动势（4学时）
（1）了解漏磁通的概念；
（2）理解脉动磁动势和圆形旋转磁动势的区别及相互关系；
（3）掌握磁动势的公式、特点；
（4）掌握产生旋转磁动势的条件；
重点：
旋转磁动势
难点：
旋转磁动势
6.异步电机的理论分析与运行特性（6学时）
（1）了解异步电机的分类、作用及特点；
（2）理解异步电机运行状态、磁场；稳定运行条件
（3）掌握异步电机等效电路、功率、转矩平衡式，机械特性，工作特性；
重点：
异步电机等效电路，功率、转矩平衡式；
难点：
异步电机磁场，机械特性
7.同步电机的基本理论和运行特性（10学时）
（1）了解同步发电机的基本类型，励磁系统；
（2）理解隐极同步发电机与凸极同步发电机的区别；
（3）理解对称负载时的电枢反应；
（4）掌握同步发电机的频率与转速之间的关系；
（5）掌握同步发电机负载运行时的磁动势与电动势的时空相矢量图；
（6）掌握同步发电机的电压方程式和电势相量图，明确各量间的时间-空间关系；
（7）掌握同步电抗、绕组漏抗和短路比的物理概念和测定方法；
（8）掌握同步发电机的空载、短路和负载特性；
重点：
同步发电机电枢反应，同步关系，各种特性；
难点：
时空矢量图，分析方法
8.同步发电机在大电网上运行（4学时）
（1）了解同步发电机并联合闸的条件和方法；
（2）理解V形曲线的物理意义；
（3）掌握同步发电机并联运行的基本电磁关系、功率及转矩平衡方程式；
（4）掌握有功功率和无功功率的调节；
重点：
有功功率和无功功率调节，功角特性
难点：
有功、无功调节
9．直流电机的基本原理和电磁关系（6学时）
（1）了解直流电机的用途和分类方法；
（2）了解直流电机的主要结构；
（3）理解直流电机的简单工作原理；
（4）理解单叠绕组和单波绕组的结构；
（5）理解直流电机磁场和电枢反应
（6）掌握直流电机电枢绕组的电动势和电磁转矩的计算公式；
重点：
直流电机电动势、电磁转矩计算公式
难点：
直流电机电枢绕组
四、课程考核
（1）作业：
8次；
（2）考核方式：
闭卷考试
（3）总评成绩计算方式：
平时成绩、实验成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算
五、参考书目
1、顾绳谷，电机及拖动基础（第3版），机械工业出版社，2004年；
2、李发海，电机学（第4版），清华大学出版社，2009年；
3、胡虔生，电机学试题分析与习题，中国电力出版社，2002；
4、许实章，电机学（第2版），机械工业出版社，1990。
制定人：
曹永娟审定人：
余莉批准人：
陈炜峰
2016年2月10日制定
电机学实验课程教学大纲
（MotorExperiment）
一、课程基本情况
课程编号：
课程总学时：
36学时
实验总学时：
16学时
学分：
4学分
开课学期：
第二学期
课程性质：
必修
对应理论课程及性质：
电机学/专业主干课
适用专业：
电气工程及其自动化
教材：
电机与拖动控制实验及其Matlab仿真，清华大学出版社，曹永娟，2014.
开课单位：
信息与控制学院电气工程及其自动化系
二、实验课程的教学目标和任务
该课程为电机学课程配套实验，帮助学生将课堂上所学的课程的理论知识与实践相结合，使学生进一步掌握电机原理及其拖动问题。
引导学生综合运用所学知识，通过该实验课程，培养学生实际动手能力，综合应用能力和创新能力；培养学生的综合思维能力和综合处理问题的能力，促进学生综合素质的提高。
三、实验课程的内容和要求
序号
项目名称
实验学时
内容提要
项目要求
实验类型
必修
选修
实验一
变压器
4
通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数；通过负载实验测取变压器的运行特性。
√
综合
实验二
同步发电机运行特性
4
测定同步发电机空载、短路、负载等特性，计算参数
√
综合
实验三
鼠笼异步电动机的起动和调速
2
用实验方法观察、测定鼠笼异步电动机直接启动和降压起动过程、起动时间和起动电流；测定鼠笼异步电动机的各种调速方法运用情况下的转速变化、电流变化情况
√
综合
实验四
绕线异步电动机的调速
2
测定绕线异步电动机串电阻起动过程
√
综合
实验五
直流发电机
2
用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能；通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
√
综合
实验六
他励直流电动机的调速
2
测定他励直流电动机的降压调速、串电阻调速及弱磁调速过程中转速、电流的变化。
√
综合
实验七
直流电动机的工作特性与调速特性
2
实验测定直流电动机的工作特性，通过实验验证直流电机的调速方法和过程。
√
综合
实验八
异步电动机参数的测定
2
测定异步电动机空载、短路、负载等特性，计算参数。
√
综合
实验九
并励发电机的空载电压的建立
2
通过实验方法观察并励发电机的空载电压的建立过程。
√
综合
实验十
同步发电机与电网的并联运行
2
实验验证同步发电机并入电网运行的前提条件和并网逆变电路原理。
√
综合
四、课程考核
（1）实验报告的撰写要求：
实验报告包括以下内容：
1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。
3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
4）数据的整理、计算和分析。
5）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6）根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。
实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
7）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
（2）实验报告：
6次；
（3）考核及成绩计算方式：
实验操作及实验分析报告综合计分
制定人：
贾周审定人：
余莉批准人：
陈炜峰
2016年4月5日修订
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