电机学教学大纲

《电机学》教学大纲1课程的基本描述课程名称：电机学ElectricMachinery课程编号：0301D06W课程性质：学科基础课合用专业：电气工程及其自动化前导课程：高等数学、大学物理、电路、电磁场后续课程：电机控制技术、电机设计、电机测试技术、控制电机、特种电机、永磁电机设计等学科基础课2教学定位2.1能力培养目的通过本课程的学习重要培养学生（1）获得专业基础理论知识的学习能力和理解能力；（2）建立对工程问题进行理论分析的逻辑思维能力和建模解析能力；（3）进行工程试验的设计实行能力；（4）分析和处理工程问题的实践能力。2.2课程的重要特点电机是一种机电能量转换装置，它亦是电力系统，自动控制系统中的一种元件。电机学课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，本课程的教学内容既面向电机制造业，又强调电机的运行与应用，是电气类专业的学生必须掌握的专业知识，是学生下一步学习专业课的基础，也为此后从事专业工作打下坚实的基础。2.3教学定位本课程的先修课是“高等数学”，“大学物理”，“电路”，“电磁场”等，这些课程的学习，为本课程奠定数学基础和必需的电学知识。本课程重要论述电机的基本原理、分析措施和简朴的工程问题。通过本课程的学习，获得电机原理，电机基本理论和电机稳态分析等方面的知识和试验技能，为学生进行电机设计，电机控制，电机运行分析打下良好的专业理论基础。3知识点与课时分派3.1基础理论电机及电机学课程概述（课时：1课时）电机的历史、现实状况和发展（理解，关键）。电机学课程的性质、学习措施（理解，关键）。磁场中基本物理量、磁路的概念、磁路的基本定律（课时：1课时）磁场分析基本量，磁路的基本定律（理解，关键）。磁性材料及其特性、简朴磁路计算（课时：1课时）常用铁磁材料及其磁化特性（理解，关键）。简朴串联、并联磁路计算（理解，关键）。交流磁路中的激磁电流和磁通、电磁感应定律（课时：1课时）交流磁路中激磁电流和磁通的波形对应关系（理解，关键）。共4课时3.2变压器变压器概述（课时：1课时）变压器的用途，构造，分类，额定值（理解，关键）。变压器运行方式（课时：2课时）变压器空载运行与变压原理（理解，关键）。变压器负载运行与能量传递原理（理解，关键）。变压器的归算（课时：1课时）绕组归算，电抗归算（理解，关键）。变压器等效电路与基本方程（课时：2课时）变压器电压方程，等效电路，向量图，等效电路参数测定（理解，关键）。三相变压器组和三相心式变压器及联接组号（课时：2课时）三相变压器磁路系统，绕组联结措施与组号判断（运用，关键）。三相变压器的激磁电流、主磁通和感应电动势波形与标幺值（课时：2课时）激磁电流、主磁通与感应电动势波形（理解，关键）。标幺值的定义与应用（理解，关键）。变压器的电压变化率和效率（课时：1课时）电压变化率、效率、最大效率（理解，关键）。变压器的并联运行（课时：1课时）并联运行（运用，推荐）自耦变压器、三绕组变压器、互感器（课时：2课时）自耦变压器，三绕组变压器，互感器（理解，可选）。共14课时3.3交流电机理论的共同问题同步发电机和感应电动机工作原理及三相单层绕组（课时：2课时）同步发电机、感应电动机工作原理（理解，关键）。交流绕组构成原则与分类、链式、同心式及交叉式绕组的展开图（理解，关键）。三相双层绕组、导体电动势的星形图、电动势和线圈电动势（课时：2课时）三相交流绕组联结措施、基本规定；绕组短距与分布（理解，关键）。导体电动势的星形图、电动势和线圈电动势（理解，关键）。线圈组电动势、谐波电动势、消弱谐波电动势的措施（课时：2课时）线圈组电动势、谐波电动势的计算（理解，关键）。消弱谐波电动势的措施（理解，推荐）单相绕组的脉振磁动势、三相绕组合成旋转磁动势（课时：2课时）单相绕组脉振磁势的分解（理解，关键）。三相绕组的合成磁动势——旋转磁动势（理解，关键）。电机的发热与温升限（课时：1课时）电机的发热与温升限（理解，推荐）。共9课时3.4感应电机三相感应电机的运行状态与构造、额定值、空载运行（课时：2课时）感应电机的用途，基本类型、重要构造、额定值（理解，关键）。感应电机的转差率与运行状态（理解，关键）三相感应电机的负载运行、基本方程和等效电路（课时：2课时）三相感应电机的磁动势和磁场（理解，关键）。感应电机的电压方程（理解，关键）。感应电机的绕组归算，频率归算，等效电路（理解，关键）。三相感应电机的相量——矢量图、功率方程和转矩方程（课时：2课时）三相感应电机的相量——矢量图（理解，关键）。感应电机的功率与转矩（理解，关键）。三相感应电动机的笼型转子参数及参数测定（课时：2课时）笼型转子的极数、相数与参数归算（理解，推荐）感应电机等效电路参数的测定（理解，关键）感应电机运行性能（课时：2课时）感应电动机转矩——转差率曲线（理解，关键）感应电动机的工作特性（理解，关键）。深槽和双笼感应电机，单相感应电机，直线感应电机（运用，可选）。三相感应电动机的调速、起动和制动（课时：2课时）感应电动机的调速、起动与调速（运用，可选）。共12课时3.5同步电机同步电机概述（课时：2课时）同步电机的用途，基本类型、重要构造、额定值（理解，关键）。同步电机的功角与运行状态（理解，关键）同步电机运行方式、隐极同步发电机的分析措施（课时：2课时）同步电机的工作原理（理解，关键）。空载和负载时同步电机磁场（理解，关键）。同步电机的电枢反应（理解，关键）。隐极同步电机的电压方程、相量图和等效电路（理解，关键）。凸极同步电机分析措施（课时：2课时）凸极同步电机的电压方程（理解，关键）。凸极同步电机的相量图和等效电路（理解，关键）。同步电机的功率与转矩方程、运行特性和电抗测定（课时：2课时）。同步发电机的功率和转矩方程（理解，关键）。同步发电机的空载特性，短路特性（理解，关键）同步发电机的空载特性，短路特性（理解，关键）同步电抗测定（理解，推荐）同步发电机的外特性和调整特性（理解，关键）同步发电机并网运行（课时：2课时）同步发电机并网条件和措施（理解，关键）同步发电机功角特性（理解，关键）有功调整和无功调整（理解，可选）同步电动机（课时：2课时）同步电动机的方程式和向量图（理解，可选）同步电动机的功角特性、U形曲线和同步赔偿机（理解，可选）共12课时3.6直流电机直流电机概述（课时：2课时）直流电机的用途、重要构造部件、分类、额定值（理解，关键）。直流电机基本原理（课时：2课时）直流电机工作原理（理解，关键）。直流电机的磁动势和磁场（理解，关键）。直流发电机的基本电磁关系、运行性能（课时：2课时）直流电机的感应电动势和电磁转矩（理解，关键）。直流电机的基本方程（理解，关键）。他励发电机的运行特性，并励发电机的自励条件和外特性（理解，推荐）直流电动机的工作特性，机械特性和机组稳定运行条件。（理解，关键）。直流电动机的基本电磁关系、运行性能（课时：2课时）直流电动机的基本电磁关系与运行特性（理解，关键）。直流电动机的起动，调速和制动（运用，关键）共8课时3.7其他课时实验(课时：10课时)习题与测试（课时：9课时）4讲授提醒及措施4.1绪论重点：着重论述电机的发展，本课程的学习措施及规定。难点：电机的现代发展趋势，怎样激发学生的学习爱好和积极探究精神。讲授提醒与措施：通过大量查阅电机的发展历史，掌握现代电机发展需求。高屋建瓴地进行综述性简介，使学生可以窥斑见豹。4.2磁路与铁磁材料重点：磁路的基本概念和基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比。讲授提醒与措施：讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，阐明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，是学生建立起磁路与电路的类比关系。4.3变压器重点：变压器的基本方程,等效电路，变压器的运行特性，三相变压器的联结组别，变压器参数的测定。难点：变压器的磁势平衡与能量传递，变压器的绕组归算，三相变压器的联结组别。讲授提醒与措施：从电磁感应定律出发，论述变压器变压的原理，结合磁路定理讲清磁势平衡方程式和能量传递的原理；绕组归算和标幺值的概念学生初次接触，讲清其目的和意义；从单相变压器的联结组号入手，首先讲述单相变压器的电压相量关系，然后过渡到三相变器联结组号的判断。变压器等效电路、电压方程和相量图是分析变压器运行性能的三种手段，结合等效电路参数测定，通过例题和课后习题使学生纯熟掌握。4.4交流绕组一般问题重点：交流绕组的构造形式和连接措施，交流绕组中的感应电动势,单相绕组的脉振磁动势；三相绕组产生的基波合成磁动势。难点：三相单层绕组和三相双层绕组，单相绕组的脉振磁动势；三相绕组产生的基波合成磁动势。讲授提醒与措施：结合直流绕组，讲清三相双层叠绕组的联结规律，使学生掌握交流绕组的基本排列措施；在单相绕组的脉振磁动势的基础上，重点讲述三相对称绕组通入三相对称电流产生旋转磁动势的原理、特点和作用。4.5感应电机重点：异步电动机的基本原理、电磁关系，基本方程，等效电路，工作特性，机械特性，异步电动机的功率与功率传递，转矩与转矩平衡方程。难点：异步电动机的磁动势平衡方程，转子绕组的频率折算，转子绕组的电磁关系。讲授提醒与措施：通过磁场分析，讲述定转子磁动势和磁动势平衡方程，讲清转差率与感应电机的运行状态的关系，使学生掌握感应电机通过电磁感应进行能量转换的工作原理；重点讲述感应电动机的基本方程，绕组归算和频率归算的作用和意义，注意联络变压器的有关内容；结合工程实际问题，讲清感应电动机的转矩——转差率曲线的作用和意义。4.6同步电机重点：同步电机的基本工作原理、电磁关系，电枢反应，功率关系，功角特性，同步发电机与电网并联运行时有功和无功功率的调整。难点：同步电机的电枢反应，功率关系，功角特性，同步发电机与电网并联运行时无功功率的调整和V形曲线。讲授提醒与措施：从同步电机构造入手，论述隐极和凸极同步电机磁路构造的区别，深入引出电磁参数的不一样点，并在此基础上建立同步电机的基本方程；要强调相量图在分析同步电机问题中的重要性；以隐极同步电机为切入点，由浅入深地简介同步电机的功角特性和功率调整，最终指出凸极同步电机的分析具有普遍意义。4.7直流电机重点：直流电机的工作原理，电枢电动势与电磁转矩，基本方程，直流发电机的运行特性，直流电动机的工作特性和机械特性。难点：直流电机的电枢绕组，直流电动机的运行性能分析。讲授提醒与措施：着中论述直流电机能量转换的基本原理，讲清换向器在直流电动机和直流发电机中的不一样作用；结合例题和习题使学生掌握运用直流电机基本方程分析电机性能的措施。5习题与试验设计5.1习题设计为了使学生全面掌握所学的内容，每章都要安排合适数量的习题。习题内容涵盖：1、直接运用等效电路和基本方程分析计算，使学生纯熟掌握教学的基本内容；2、综合问题的分析计算，习题贯穿一章的内容，使学生对所学的知识点可以融会贯穿，做到举一反三。3、借助于计算机进行简朴工程问题的分析计算，激发学生的学习爱好，培养学生处理实际问题的能力。5.2试验设计电机学是一门实践性较强的课程，为配合理论教学，加强学生实践能力，安排10课时试验内容，其目的在于使学生掌握电机试验的基本措施，培养实际操作技能和分析问题及处理问题的能力，为此后从事专业技术工作和有关后续课的学习打下良好基础。试验内容如下：试验一、单相变压器（2课时）1、试验目的及意义：（1）学会做单相变压器的空载、短路和负载试验；（2）掌握用试验措施测定单相变压器的参数及运行特性。2、试验环节：（1）测变比；（2）测取空载特性；（3）测取短路特性；（4）测取纯电阻负载特性；（5）测取感性负载特性。3、试验类型：验证试验试验二、三相感应电动机的工作特性与参数测定措施（2课时）1、试验目的及意义：（1）掌握三相异步电动机空载、短路试验与工作特性的试验措施；（2）求异步电动机的损耗；（3）求异步电动机参数、画出“T”型等效电路。2、试验环节：（1）测量定子绕组冷态电阻；（2）测定子绕组的首末端；（3）作异步电动机的空载、短路试验；（4）作负载试验。3、试验类型：验证试验试验三、三相似步发电机的运行特性（2课时）1、试验目的及意义：（1）掌握三相似步发电机稳态对称运行特性的试验措施；（2）学会三相似步发电机对称运行时稳态参数的测量。2、试验环节：（1）冷态电枢绕组直流电阻的测定；（2）测取空载特性曲线；（3）测取三相短路特性曲线；（4）测取纯电感负载特性曲线；（5）测取外特性曲线；（6）测取调整特性曲线。3、试验类型：综合试验试验四、同步发电机的并联运行（2课时）1、试验目的及意义：（1）掌握三相似步发电机投入电网并联运行的条件与操作措施；（2）理解三相似步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调整。2、试验环节：（1）用精确同步法将三相似步发电机投入电网并联运行；（2）用自同步法将三相似步发电机投入电网并联运行；（3）三相似步发电机与电网并联运行时有功功率的调整；（4）三相似步发电机与电网并联运行时无功功率的调整；（5）测取当输出功率等于零时三相似步发电机的V形曲线；（6）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相似步发电机的V形曲线。3、试验类型：综合试验试验五、直流并励电动机（2课时）1、试验目的及意义：（1）理解测定并励电动机的工作特性与机械特性的措施；（2）掌握并励电动机的调速措施；（3）观测并励电动机能耗制动过程。2、试验环节：（1）保持端电压和励磁电流为额定值，测取工作特性和机械特性；（2）变化电枢电压测取调速特性；（3）变化励磁电流测取调速特性；（4）观测能耗制动过程。3、试验类型：验证试验6考核与成绩记载6.1考核的方式及成绩的评估学生考试成绩构成：总成绩为100%，平时成绩30%，期末成绩70%；1、平时成绩的构成：平时作业10%，上课出勤10%，试验10%（1）平时作业完毕的，获得基础分6分，然后按照很好、良好、优秀分别加2、3、4分。每缺一次作业，则扣除1分，3次作业未交者，将没有作业成绩；（2）旷课到达三分之一者，不容许参与期末考试。2、期末考试采用闭卷考试。6.2考题的设计考试题重点考察学生的分析计算能力和对知识的综合运用能力，考试题型如下：（1）概念题重点考察学生对物理概念的掌握程度，其基本形式为：填空题、判断题、简答题。占30%。（2）分析计算题重点考察学生对所学理论知识掌握程度和运用能力，其基本形式为：分析计算。占60%（3）综合论述题重点考察学生综合运用所学理论分析处理工程问题的能力，其基本形式为：分析论述。占10%。《电机学》试验教学大纲

（电气工程及其自动化专业）（第五学期）一、开设“电机学”课试验的根据

本门课程重视培养学生的操作能力、实践动手能力、以及知识转化与应用能力。通过试验加深对理论课教学内容的理解与掌握，学会并掌握电机基本试验的操作规程和多种仪器的使用措施；通过综合试验培养学生综合运用所学专业知识的能力，提高自身的综合设计能力，为此后的学习和工作打下坚实的基础。二、本门课程的课时数、试验总课时电气工程及其自动化专业本门课程78课时试验10课时三、试验内容

试验一、单相变压器（2课时）

1、试验目的及意义：

（1）学会做单相变压器的空载、短路和负载试验；

（2）掌握用试验措施测定单相变压器的参数及运行特性。

2、试验规定：

必修

3、试验环节：

（1）测变比；

（2）测取空载特性；

（3）测取短路特性；

（4）测取纯电阻负载特性；

（5）测取感性负载特性。

4、试验类型：

验证

5、需开试验组数：

5组

6、消耗材料金额（元）：

300元试验二、三相感应电动机的工作特性与参数测定措施（2课时）

1、试验目的及意义：

（1）掌握三相异步电动机空载、短路试验与工作特性的试验措施；

（2）求异步电动机的损耗；

（3）求异步电动机参数、画出“T”型等效电路。

2、试验规定：

必修

3、试验环节：

（1）测量定子绕组冷态电阻；

（2）测定子绕组的首末端；

（3）作异步电动机的空载、短路试验；

（4）作负载试验。

4、试验类型：

验证

5、需开试验组数：

5组

6、消耗材料金额（元）：

300元试验三、三相似步发电机的运行特性（2课时）

1、试验目的及意义：

（1）掌握三相似步发电机稳态对称运行特性的试验措施；

（2）学会三相似步发电机对称运行时稳态参数的测量。

2、试验规定：

必修

3、试验环节：

（1）冷态电枢绕组直流电阻的测定；

（2）测取空载特性曲线；

（3）测取三相短路特性曲线；

（4）测取纯电感负载特性曲线；

（5）测取外特性曲线；

（6）测取调整特性曲线。

4、试验类型：

验证

5、需开试验组数：

5组

6、消耗材料金额（元）：