电机与拖动课程教学大纲

电机与拖动课程教学大纲课程编号：09171130课程名称：电机与拖动（ElectricalMachinery&Towage）学时：48学时学分：3.5学分适用专业：自动化本科开课学期：第四学期开课部门：物理科学与工程技术学院先修课程：高等数学、普通物理学、电路等考核要求：考试使用教材及主要参考书：唐介主编，《电机与拖动》，北京：高等教育出版社，2014许建国主编，《电机与拖动基础》，北京：高等教育出版社，2009邱阿瑞主编，《电机及拖动基础》，北京：高等教育出版社，2006李发海等编著，《电机及拖动基础》，北京：清华大学出版社，2007………一、课程的性质和任务《电机与拖动》是自动化专业的一门技术课、本课程是自动化专业的主干课之一，是专业基础课必修课。本课程的目的和任务是使学生掌握常用的交、直流电机，控制电机及变压器等的基本结构与工作原理以及电力拖动系统的运行性能、分析计算及电机选择与实验方法等，为学习《数控技术》及《交流调速系统》等后续课程准备必要的基础知识。二、教学目的与要求通过本课程的各个教学环节，达到以下基本要求：1、了解磁场、磁路、变压器及各种旋转电机的基本理论与知识，了解电力拖动系统的组成及典型生产机械的运动形式，掌握电力拖动系统的运动方程式及多轴旋转系统的折算。2、掌握各电机的工作原理，了解其基本结构、励磁方式以及电枢绕组等概念，掌握直流电机的电磁转矩、电动势、功率和转矩等的概念及计算方法，会对他励和并励电动机作运行分析；掌握变压器和异步电动机的等效电路和基本方程式。3、掌握直流电动机和三相异步电动机的机械特性、主要起动方法和调速方法，了解电动机的制动原理和制动方法。4、了解电动机选择的基本内容。通过学习本课程，应具备以下能力：通过本课程的学习，要求学生能够正确选用和使用变压器及交、直流电机，并对一些简单的电机故障能够进行检修。三、学时分配章节课程内容学时第1章磁路：主要介绍磁路基础知识：磁场的基本物理量、物质的磁性能、磁路的基本定律、铁心线圈电路。4第2章变压器：主要介绍变压器基础：变压器的用途和种类、变压器的工作原理、变压器的基本结构、变压器的型号和额定值、变压器的运行分析、变压器的参数测定、变压器的运行特性、三相变压器的联结组、三相变压器的并联运行、自耦变压器、三绕组变压器、仪用互感器。8第3章异步电机的基本理论：主要介绍异步电机的基本理论：异步电机的用途和种类、三相异步电动机的工作原理、三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的型号和额定值、三相异步电动机的电动势平衡方程式、三相异步电动机的磁通势平衡方程式、三相异步电动机的运行分析、三相异步电动机的功率和转矩、三相异步电动机的运行特性、单相异步电动机。8第4章异步电机的电力拖动：主要介绍异步电机的电力拖动：三相异步电动机的机械特性、电力拖动系统的稳定运行、三相异步电动机的起动、三相异步电动机的调速、三相异步电动机的制动。6第5章同步电机的基本理论：主要介绍同步电机的基本理论：同步电机的用途和种类、三相同步电动机的工作原理、三相同步电动机的基本结构、三相同异步电动机的型号和额定值、三相同步电动机的电动势平衡方程式、三相同步电动机的磁通势平衡方程式、三相同步电动机的运行分析、三相同步电动机的功率和转矩、三相同步电动机的运行特性、三相同步电动机与电网的并联运行。4第6章同步电机的电力拖动：主要介绍同步电机的电力拖动：三相同步电动机的机械特性、三相同步电动机的起动、三相同步电动机的调速、三相同步电动机的制动。2第7章直流电机的基本理论：主要介绍直流电机的基本理论：异直流电机的用途和种类、直流的工作原理、直流的基本结构、直流电机的型号和额定值、直流电机的电枢反应、直流电机的电磁转矩和电动势、直流电动机的运行分析、直流电动机的功率和转矩、。6第8章直流电机的电力拖动：主要介绍直流电机的电力拖动：他励直流电动机的机械特性、他励直流电动机的起动、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的制动、他励直流电动机在四象限中的运行状态、并励直流电动机的电力拖动。4第9章控制电机：主要介绍控制电机：控制电机的用途和种类、伺服电动机、力矩电动机、步进电动机、测速发动机、自整角机、旋转变压器。2第10章电动机的选择和维护：主要介绍机电传动的选择和维护：电动机选择的基本内容、电机的发热与冷却、电机工作制、电机允许输出功率、恒定负载电动机额定功率的选择、变动负载电动机额定功率的选择、电动机的使用和维护。2第11章电力拖动系统的动力学基础：主要介绍电力拖动系统的动力学基础：典型的电力拖动系统、电力拖动系统的运动方程式、多轴旋转系统的折算、平移运动系统的折算、升降运动系统的折算。4四、教学中应注意的问题教学过程中，应严格按教学大纲要求的内容进行，并注意理论与实际应用相结合。另外，由于教材内容较多，教师可根据大纲内容的要求安排部分内容让学生自学。认真促使学生独立完成作业，并记入平时成绩，平时成绩最多可占期终考试成绩的30%。五、教学内容绪论1．基本内容了解电机与电力拖动等基本概念。2．教学基本要求了解电机与电力拖动等基本概念。3．教学重点难点电机与电力拖动等基本概念。4．教学建议举一些实例。第一章磁路1．基本内容磁路的基本物理量；物质的磁性能；磁路的基本定律；铁心线圈电路等。2．教学基本要求掌握磁路的基本物理量、物质的磁性能，掌握磁路的基本定律，正确理解铁心线圈电路的特点等。3．教学重点难点理解磁路的基本定律，正确理解铁心线圈电路的特点。4．教学建议加强对铁心线圈电路分解的讲解。第二章变压器1．基本内容变压器的工作原理；变压器的基本结构；变压器的运行分析；变压器的参数测定；变压器的运行特性；三相变压器的联结组；三相变压器的并联运行；自耦变压器；三绕组变压器；仪用互感器等。2．教学基本要求掌握变压器基本工作原理及运行特性，会用等效电路和相量图分析求解变压器电路，掌握等效电路参数的测定方法等。3．教学重点难点本章重点是变压器电路的等效方法、等效原则及等效电路的基本方程式等。4．教学建议课堂教学与课堂练习同时进行。第三章异步电机的基本理论1．基本内容三相异步电动机的工作原理；三相异步电动机的基本结构；三相异步电动机的电动势平衡方程式；三相异步电动机的磁通势平衡方程式；三相异步电动机的运行分析；三相异步电动机的功率和转矩；三相异步电动机的运行特性；单相异步电动机等。2．教学基本要求理解三相异步电动机有关概念及工作原理，清楚其定子、转子的结构形式，能正确分析三相异步电动机的磁场。会分析三相异步电动机运行时的电磁过程，掌握其等效电路的作法。对其运行过程中功率的传递情况应该清楚，能够计算其功率和转矩等。3．教学重点难点本章的重点是三相合成磁通势的概念及特点。三相异步电动机机的电动势、磁通势平衡方程式。本章的难点是对异步电动机运行时电磁过程的分析等。4．教学建议与变压器作横向对比的讲解。第四章异步电机的电力拖动1．基本内容三相异步电动机的机械特性；电力拖动系统的稳定运行；三相异步电动机的起动；三相异步电动机的调速；三相异步电动机的制动等。2．教学基本要求理解三相异步电动机的各种起动方法，对笼形异步电动机定子对称起动电阻会计算，了解绕线式异步电动机转子对称起动电阻的计算方法。掌握电力拖动系统的稳定运行条件、三相异步电动机的机械特性、主要调速方法的调速原理及特点。了解三相异步电动机的制动原理和制动方法。3．教学重点难点本章的重点是三相异步电动机的起动、调速原理及特点。4．教学建议课堂教学与课堂练习同时进行。第五章同步电机的基本理论1．基本内容三相同步电动机的工作原理；三相同步电动机的基本结构；三相同步电动机的运行分析；三相同步电动机的功率与转矩；三相同步电动机的运行特性；三相同步电动机的功率因数的调节；三相同步发电机的运行分析；三相同步发电机的功率与转矩；三相同步发电机的运行特性等。2．教学基本要求理解同步电动机有关概念及工作原理，清楚其定子、转子的结构形式，能正确分析同步电动机的磁场；对其运行过程中功率的传递情况应该清楚，能够计算其功率和转矩。3．教学重点难点本章的重点是同步电动机的运行分析；同步电动机的功率关系、功角特性与矩角特性；本章的难点是同步电动机的电磁关系。4．教学建议自学。第六章同步电机的电力拖动1．基本内容三相同步电动机的机械特性；三相同步电动机的起动；三相异步电动机的调速；三相异步电动机的制动等。2．教学基本要求理解三相异步电动机的各种起动方法，对笼形异步电动机定子对称起动电阻会计算，了解绕线式异步电动机转子对称起动电阻的计算方法。掌握三相同步电动机的机械特性、主要调速方法的调速原理及特点。了解三相异步电动机的制动原理和制动方法。3．教学重点难点本章的重点是三相异步电动机的起动、调速原理及特点。4．教学建议自学。第七章直流电机1．基本内容直流电机的工作原理；直流电机的基本结构；直流电机的电枢反应；直流电机的电磁转矩和电动势；直流电动机的运行分析；直流电动机的功率和转矩；直流发电机的运行分析；直流发电机的功率和转矩等。2．教学基本要求掌握直流电机基本工作原理，会分析其电路系统和磁路系统，掌握单叠绕组的基本分布规律，正确理解电刷、换向器在直流电机中的作用，会计算直流电机的感应电动势和电磁转矩等。3．教学重点难点理解直流电机的工作过程，正确分析电枢反应对电机磁场的影响以及分析单叠绕组的分布规律是本章的重点和难点所在。4．教学建议与交流电机作横向对比的讲解。第八章直流电机的电力拖动1．基本内容他励直流电动机的机械特性；他励直流电动机的起动；他励直流电动机的调速；他励直流电动机的制动；并励直流电动机的电力拖动等。2．教学基本要求掌握他励直流电动机的起动；他励直流电动机的调速；他励直流电动机的制动等；并励直流电动机的电力拖动等。3．教学重点难点掌握电力拖动系统的运动方程式。他励直流电动机的起动；他励直流电动机的调速；他励直流电动机的制动等；串励直流电动机的电力拖动等。4．教学建议课堂教学与课堂练习同时进行。第九章控制电机1．基本内容伺服电动机；直流力矩电动机；测速发电机；自整角机；旋转变压器等；步进电动机等。2．教学基本要求掌握伺服电动机；直流力矩电动机；测速发电机；自整角机；旋转变压器等；步进电动机等的工作原理。3．教学重点难点重掌握步进电动机如何改变转速、转向及步矩角。交、直流测速发电机的性能特点。4．教学建议与交流、直流电机作横向对比的讲解。第十章电动机的选择1．基本内容电动机选择基本的内容；电机的发热与冷却；电机的工作制；电机的允许输出的功率；电动机容量选择的统计法和类比法；恒定负载电动机额定功率的选择；变动负载电动机额定功率的选择等。2．教学基本要求掌握电动机选择基本的内容；电机的发热与冷却；电机的工作制；电机的允许输出的功率；电动机容量选择的统计法和类比法；恒定负载电动机额定功率的选择；变动负载电动机额定功率的选择等。3．教学重点难点让学生了解在实际电力拖动系统中选择电动机时应考虑的因素。掌握恒定负载电动机额定功率的选择。4．教学建议本章应多加强课