电气传动与调速系统课程教学实施方案(审定修改稿).doc

国家开放大学开放教育本科专业电气传动与调速系统课程实施方案第一部分大纲说明一、课程基本情况说明本方案依据教学大纲制定。电气传动与调速系统课程是国家开放大学面向机械设计制造及其自动化专业本科层次开设的统设必修课。该课程不仅具有自身的理论体系且是一门工程性和实践性很强的课程。本课程的任务是解决电气传动与调速的入门问题，使学生掌握直流、交流电动机的基本工作原理、应用和选择方法，还要掌握直流、交流电动机速度控制系统的工作原理、特点、性能与应用，为从事电气传动与调速控制方面的实际工作打下基础。二、与其它课程的关系先修课程为电工电子技术，并为学习机电一体化系统设计基础、机电接口技术、控制系统CAD等后续课程打下必要的基础。三、课程特点1知识理论系统性较强。学习本课程需要有一定的基础理论、知识作铺垫且又是学习有关后续专业课程的基础。2基础理论较多且比较成熟。涉及电机学的基本知识和理论、电力电子器件与电力电子学的基本知识和理论、以及电气传动控制系统的基本理论等。有限的学校教学不可能包罗万象、面面俱到，要把学习重点放在掌握交流、直流电动机工作特性与调速控制的基本概念、基本分析和设计方法上，并学会面对工程性问题科学的思维方法。3实践应用综合性较强。本课程是一门实践性很强的专业课，课中所讲授到的各种电机及其调速控制系统都在工程实际有具体应用。学习时应安排一定学时的实践环节。四、教学总体要求1正确理解和掌握以下基本内容电气传动系统的运动方程，典型负载的机械特性，电气传动系统稳定运行条件；直流电动机的基本结构、工作原理与机械特性，直流电动机的调速指标和调速方法；三相异步电动机的结构、工作原理与机械特性，三相异步电动机的调速方法；同步电动机的结构、工作原理与运行特性；不同工作方式下电动机容量的选择；常用电力电子开关器件晶闸管（SCR）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）的性能与应用；晶闸管-电动机直流调速系统的组成与运行分析；三相异步电动机的变频调速系统的组成与运行分析；同步电动机变频调速系统的组成与分析等。2熟悉以下基本理论知识直流电动机的起动与制动，直流电动机起动与制动的过渡过程分析；三相异步电动机的起动与制动，三相异步电动机电气传动系统过渡过程分析；其他特种电动机的工作特性与应用；电动机容量的选择原则与选择方法；3掌握以下分析方法求解多轴传动系统转矩与转动惯量的折算方法求解直流电动机运行特性与性能的计算方法求解三相异步电动机运行特性与性能的计算方法电动机容量选择的分析方法4培养以下的能力电动机运行特性与性能的估算能力电动机容量的正确选择能力电动机调速控制方法的正确选择能力电动机调速控制系统构建与调试的能力对常规负载特性的正确认识能力五、教学方法和教学形式建议本课程主要采用国家开放大学在线学习平台提供的“电气传动与调速系统网络课程”开展远程教学，学生可通过网络课程中提供的学习资源在线学习本课程内容，也可采取自学和当地教学点提供的面授课开展学习。小组协作式学习是远程教学环境下的一种有效学习方式，学生可发挥各自职业特长或爱好、通过小组讨论形式相互交流，取长补短，共同进步。此外，还可以利用在线或线下的方式在教师引领下对预先约定的主题开展小组讨论。六、课程教学要求的层次1掌握：属于课程中最重要的内容。要求学生能够熟练运用这部分知识对相关问题做基本的分析、计算和处理，具有基本的应用能力和举一反三的能力。2理解：属于课程中较重要的内容。要求学生能够运用这部分知识对相关问题进行简单的分析、判断和说明，具有区别或区分容易被混淆的概念的能力。3了解：属于课程中与上述“掌握”和“理解”部分相关的较复杂的内容，作为提高或扩大知识面的内容。要求学生对这部分知识能够初步认识、学会、记忆或简单理解，具有简要描述、叙述、说明和举例的能力。第二部分媒体使用与教学过程建议一、课程教学总时数和学分本课程3学分，共54学时，开设一学期。二、教学媒体及其相互关系1文字印刷教材文字教材采用合一型印刷教材。为了适用于远程学习，该教材与网络课程进行一体化设计，重点起到助学和导学的作用。在提供学习者必要的课程学习指导的同时，帮助学习者充分利用网络课程资源完成学习任务。2网络课程网络课程以随课程进度安排的“单元学习”栏目（在线主学习区）和方便集中收看视频课的“视频课堂”栏目为主，通过文本辅导、动画演示、视频授课、在线自测，以及小组讨论、教师在线答疑等多种形式和教学手段，为学生提供必要的远程学习服务。三、教学环节1日常教学过程本课程以国家开放大学在线学习平台提供的电气传动与调速系统网络课程为学习平台，以国家开放大学总部、各省分部和教学点老师及外聘专家为主组成课程团队，依据课程教学大纲开展多种形式的教学活动。要求学生在每个学习周完成本单元基本的学习任务，并参加由任课老师发布的教学活动。各单元的学习任务在网络课程主学习区发布，学习任务包括阅读教材和网上辅导、收看视频课堂和动画演示，部分重点难点内容还可通过虚拟实验演示提高对学习内容的理解。2形成性考核形成性考核成绩由平时作业和网上教学活动两部分成绩构成。平时作业可通过网络课程在线形考和纸质形成性考核作业册两种途径来完成。网络课程形考作业在每个学习单元完成后，按网络课程的提示要求，在规定的时间内在线完成。纸质形考作业册形式作为网络课程形考作业形式的补充，为网络学习暂时困难的地区提供学习帮助。网上教学活动计入形考成绩的目的是为了鼓励学生多种形式的网上教学活动。教学活动是网上学习资源阅读、论坛讨论、自测练习和形成性考核等多种活动的总称，本课程每位学生的教学活动成绩由网络课程平台自动统计分数，或由教学班的辅导老师根据学校形考成绩管理办法另行汇总。详细规定依据课程考核说明。3终结性考试本课程每学期末组织一次终结性考试，未完成形成性考核者不得参加终结性考试，形成性考核成绩与终结性考试成绩共同评定为课程总成绩。本课程考试命题依据本大纲及课程考试说明。采用闭卷方式统一考试，重点考核本课程的基本概念、基本知识和基本技能。在完善建设本课程学习资源基础上，本课程将建设适合形成性考核和终结性考试的网络考试题库，以满足多种形式的开放教育需要。四、学时分配内 容课内学时实验学时视频课学时1绪论212电气传动的动力学基础413直流电动机的电气传动7244异步电动机的电气传动824.55同步电动机的电气传动416其他特种电动机227电气传动系统中电动机的选择318直流电动机的调速系统8249三相异步电动机的变频调速系统1024.510同步电动机的变频调速系统62合 计54825第三部分教学内容和教学要求知识单元教学内容（知识点）教学要求推荐学时1绪论电气传动系统的特点、发展与应用理解22电气传动的动力学基础电气传动系统的运动方程掌握4工作机构的转矩和飞轮矩的折算理解典型负载的机械特性理解电气传动系统稳定运行条件理解3直流电动机的电气传动直流电动机的基本结构和工作原理理解7他励直流电动机的工作特性理解他励直流电动机的固有机械特性与人为机械特性掌握他励直流电动机的起动方法与制动过程分析了解他励直流电动机的调速方法及其特点掌握4异步电动机的电气传动三相异步电动机的结构和工作原理理解8三相异步电动机的电压方程、等效电路和转矩计算理解三相异步电动机机械特性的三种表达式掌握三相异步电动机的起动方法与制动过程分析了解三相异步电动机的调速方法及其特点掌握5同步电动机的电气传动同步电动机的结构和工作原理理解4同步电动机的运行特性与起动特点了解6其他特种电动机微型同步电动机结构、工作原理与运行特点了解2伺服电动机结构、工作原理与运行特点了解步进电动机结构、工作原理与运行特点了解开关磁阻电动机结构、工作原理与运行特点了解直线电动机结构、工作原理与运行特点了解7电气传动系统中电动机的选择决定电动机容量的主要因素了解3不同工作方式下电动机容量的选择理解8直流电动机的调速系统晶闸管（SCR）及可控整流电路的原理理解8绝缘栅双极性晶体管（IGBT）及DC/DC变换器电路的工作原理理解晶闸管-电动机直流调速系统的构成与工作原理掌握9三相异步电动机的变频调速系统三相异步电动机变频调速原理掌握10逆变器拓扑及其控制分析掌握变频器的工作原理理解常用速度反馈元件了解三相异步电动机变频器的典型应用实例了解10同步电动机的变频调速系统同步电动机变频调速原理理解6同步电动机变频调速系统的换流特点理解同步电动机变频调速系统的组成与工作原理掌握第四部分实验要求一、基本实验实验1：测取他励直流电动机工作特性与机械特性（2学时）实验2：三相鼠笼异步电动机工作特性测取（2学时）实验3：他励直流电动机的调速（2学时）实验4：三相异步电动机的变频调速（2学时）二、实验内容实验1：测取他励直流电动机工作特性与机械特性保持电源电压为电动机的额定电压和电动机励磁电流为额定励磁电流不变，测取电动机的转速、电磁转矩、效率随电枢电流变化的工作特性曲线，以及电动机转速随电磁转矩变化的机械特性曲线。实验2：三相鼠笼异步电动机工作特性的测取保持电动机定子绕组电压为额定频率的额定电压不变，调节电动机所带负载大小，测取电动机定子绕组电流、电动机的转速、电磁转矩和输入功率，计算电动机的输出功率、效率和功率因数，绘制电动机的工作特性曲线。实验3：他励直流电动机的调速保持电动机励磁电流为额定励磁电流不变及负载转矩不变，逐步按比例增加电动机的电枢电压直至达到额定电压，在每个工作点稳定运行时观测并测取电动机的电枢电流、转速及效率随电枢电压变化情况，绘制电动机加速过程的特性曲线。实验4：三相异步电动机的变频调速保持电动机定子绕组电压与频率的比值不变，逐步按比例增加电源频率，在每个工作点稳定运行时测取电动机定子绕组电流、电动机的转速、电磁转矩和输入功率，计算电动机的输出功率、效率和功率因数，绘制电动机加速过程的特性曲线。三、实验要求通过实验，注意培养以下几个方面的能力：1遵守电机实验的基本要