《电机学C》教学大纲

《电机学C》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05155001课程性质：学科基础必修课学分：4学分学时：64学时（理论56学时，实验8学时）先修课程：高等数学、大学物理、电路原理等后续课程：电力系统分析、电力系统继电保护适用专业：智能电网信息工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电机学C》是智能电网信息工程专业的一门学科基础必修课程。本课程主要讲授电机中存在的电磁转换现象，不同类型的电机结构、工作原理、工作特性及分析方法，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，在提高学生的逻辑推理能力、分析计算能力、总结归纳能力及自学新知识的能力的同时，兼顾新技术、新发展方向的介绍，培养高素质应用型人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：通过本课程的学习，使学生了解电机的基本结构，掌握电机的基本工作原理、基本分析方法和基本实验技能。包括磁路的概念、基本定律、分析计算；变压器的基本工作原理、结构及分类、分析与计算等；掌握直流电机、交流电机的相关知识；掌握同步发电机的相关知识。课程目标2：通过本课程的学习，学生能正确运用实验、方程、等效电路、相量图、对称分量法等方法分析电机工作原理及运行特性；并将电机的分析方法，运用在后续的仿真建模中。从而培养学生严谨的学习态度、以及独立思考、解决问题和分析问题的能力。课程目标3：掌握电机的实验方法，并能分析归纳测试结果；能够进行设计或开展试验研究。在传授知识的同时，帮助学生养成积极探索的治学精神，扎实可靠的实验技能，认真细致的工作作风，客观辩证的思维方式，提高学生综合运用知识分析问题和解决工程实践问题的能力。适当引入与课程内容相关的案例分析，培养学生爱国主义、忧患意识和民族自豪感，引导学生践行社会主义核心价值观。三、课程目标与毕业要求《电机学C》课程教学目标对智能电网信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3能够掌握智能电网信息工程专业基础知识，分析并提出解决复杂工程问题的方案。课程目标1：通过本课程的学习，使学生了解电机的基本结构，掌握电机的基本工作原理、基本分析方法和基本实验技能。包括磁路的概念、基本定律、分析计算；变压器的基本工作原理、结构及分类、分析与计算等；掌握直流电机、交流电机的相关知识；掌握同步发电机的相关知识。H2.问题分析2.3能够应用工程科学的基本原理，通过文献研究，对本专业复杂工程问题进行分析，以获得有效结论。课程目标2：通过本课程的学习，学生能正确运用实验、方程、等效电路、相量图、对称分量法等方法分析电机工作原理及运行特性；并将电机的分析方法，运用在后续的仿真建模中。从而培养学生严谨的学习态度、以及独立思考、解决问题和分析问题的能力。M4.研究4.2能够结合智能电网信息工程问题的具体需求，应用科学原理并采用科学方法选择研究路线，设计可行的实验方案。课程目标3：掌握电机的实验方法，并能分析归纳测试结果；能够进行设计或开展试验研究。在传授知识的同时，帮助学生养成积极探索的治学精神，扎实可靠的实验技能，认真细致的工作作风，客观辩证的思维方式，提高学生综合运用知识分析问题和解决工程实践问题的能力。适当引入与课程内容相关的案例分析，培养学生爱国主义、忧患意识和民族自豪感，引导学生践行社会主义核心价值观。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1电机学课程的性质、任务、学科特点1.2电机的定义、主要类型1.3电机在国民经济中的作用1.4电机发展简史1.5电机的一般分析方法教学要求：理解电机学课程的性质、任务、学科特点；掌握电机的定义、主要类型；了解电机在国民经济中的作用；了解电机的一般分析方法。重点:电机的定义、主要类型。难点:电机的一般分析方法。112.磁路2.1磁路的基本概念，基本定律2.2常用的铁磁材料及其特性2.3磁路的计算2.4电抗与磁导的关系教学要求：理解磁场的基本概念；理解磁路的基本定律；掌握铁磁材料的磁化性能；掌握直流磁路的计算；掌握电抗与磁导的关系。重点:铁磁材料的磁化性能；直流磁路的计算；电抗与磁导的关系。难点:铁磁材料的磁化性能；直路磁路的计算。413.变压器3.1变压器的工作原理、基本结构3.2变压器的空载、负载运行、基本方程3.3变压器的等效电路及其参数的测定3.4三相变压器3.5标幺值3.6变压器的运行特性3.7变压器的并联运行3.8三绕组变压器3.9电力系统中的特殊变压器教学要求：熟悉变压器的工作原理、基本结构；理解变压器的空载运行、负载运行电磁关系；掌握变压器的基本方程、等效电路及其参数的测定；掌握三相变压器的磁路系统、绕组连接方法；掌握标幺值计算方法；掌握变压器运行特性；掌握变压器并联运行；熟悉三绕组变压器；熟悉自耦变压器、仪用互感器的特性。重点:变压器的基本方程、等效电路；三相变压器连接组别判定；标么值计算；变压器的运行特性；变压器的并联运行。难点:标么值计算；变压器的基本方程、等效电路；变压器的运行特性。1241、2、34.直流电机4.1直流电机的工作原理和基本结构4.2直流电枢绕组4.3空载和负载时直流电机内的磁场4.4电枢的感应电动势和电磁转矩4.5直流电机的基本方程4.6直流电机的运行特性4.7直流电动机的起动、调速和制教学要求：理解直流电机的工作原理、基本结构、励磁方式、额定值；掌握直流电机电枢绕组的特点；熟悉空载和负载时直流电机内的磁场；掌握电枢的感应电动势和电磁转矩；掌握直流电机的基本方程；掌握直流电机的运行特性；熟悉直流电动机的起动、调速和制动方法。重点:电枢的感应电动势和电磁转矩；直流电机的基本方程、运行特性；直流电机的运行特性。难点:空载和负载时直流电机内的磁场；电枢的感应电动势和电磁转矩；直流电机的基本方程、运行特性。1021、2、35.交流电机理论的共同问题5.1交流绕组的构成原则和分类5.2三相双层绕组5.3三相单层绕组5.4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势5.5感应电动势中的高次谐波5.6通有正弦电流时单相绕组的磁动势5.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势教学要求：了解交流绕组的构成原则和分类；掌握三相绕组的连接规律；掌握气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势；了解感应电动势中的高次谐波；理解通有正弦电流时单相绕组的磁动势；掌握通有对称三相电流时三相绕组的磁动势。重点:三相单、双层绕组的连接规律；气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势；通有对称三相电流时三相绕组的磁动势。难点:气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势；通有对称三相电流时三相绕组的磁动势。61、26.感应电机6.1三相感应电机的结构和运行状态6.2三相感应电机的磁动势和磁场6.3三相感应电动机的电压方程和等效电路6.4三相感应电动机的功率方程和转矩方程6.5三相感应电动机参数的测定6.6三相感应电动机的转矩-转差率特性6.7三相感应电动机的工作特性6.8三相感应电动机的起动、调速、制动教学要求：熟悉三相感应电机的结构和运行状态；掌握三相感应电机的磁动势、磁场、电压方程和等效电路；掌握三相感应电动机的功率方程和转矩方程；了解三相感应电动机参数的测定；熟悉三相感应电动机的转矩-转差率特性；掌握三相感应电动机的工作特性；熟悉三相感应电动机的起动、调速、制动方法。重点:三相感应电机的磁动势、磁场、电压方程和等效电路；三相感应电机的功率方程和转矩方程；三相感应电动机的工作特性。难点:三相感应电机的磁动势和磁场；电压方程和等效电路；三相感应电动机的起动、调速。1021、2、37.同步电机7.1同步电机的基本结构和运行状态7.2空载和负载时同步发电机内的磁场7.3隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路7.4凸极同步发电机的电压方程、相量图7.5同步发电机的功率方程和转矩方程7.6同步电抗的测定7.7定子漏抗和电枢等效磁动势的测定7.8同步发电机的运行特性7.9同步发电机与电网的并联运行7.10同步电动机与同步补偿机教学要求：熟悉同步电机的基本结构和运行状态；理解空载和负载时同步发电机内的磁场；掌握隐极、凸极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路；掌握同步发电机的功率方程和转矩方程；了解同步电抗、定子漏抗和电枢等效磁动势的测定；理解同步发电机的运行特性；掌握同步发电机的并联运行；理解同步电动机运行特性、启动方法；了解同步补偿机的工作原理。重点:同步发电机的电压方程、相量图和等效电路；同步发电机的功率方程和转矩方程；同步发电机的并联运行。难点:同步发电机的电压方程、相量图、等效电路；同步发电机的功率方程、转矩方程；同步发电机的运行特性。131、2合计5682.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.单相变压器实验内容：测定单相变压器的变比和等效电路参数；绘制空载、短路特性曲线。实验要求：熟悉实验台接线方法，掌握单相变压器通过空载、短路实验测定变压器变比和等效电路参数的方法。能够绘制空载、短路特性曲线。21、2、32.三相变压器实验内容：测定三相变压器的变比和等效电路参数；测定三相变压器极性。实验要求：掌握通过短路或空载实验测定三相变压器变比及等效电路参数的方法；掌握三相变压器极性的测定方法。21、2、33.直流电机实验内容：测直流电机电枢绕组的冷态电阻；直流他励电动机的起动、调速及转向改变。实验要求：熟悉直流电机、仪表、变阻器等组件；掌握直流电机电枢绕组冷态电阻的测定方法；掌握直流电机的接线、起动、调速以及换向方法。21、34.三相交流异步笼型电动机实验内容：测量三相交流异步笼型电动机定子绕组的冷态直流电阻；判定定子绕组首末端；掌握三相交流异步笼型电动机启动方法。实验要求：熟悉三相交流异步笼型电动机的结构及接线方式；掌握定子绕组的冷态直流电阻测定。掌握三相交流异步笼型电动机直接起动、自耦变压器起动、星形-三角形换接起动。21、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、视频资源共享、阶段测试、作业、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解电机的基本结构和工作原理，在掌握电机常用的分析方法基础上，具备解决和分析电机工作特性的能力。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生电机学的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：（1）汤蕴璆.电机学[M].北京:机械工业出版社.2014.（2）\o"戈宝军，梁艳萍，温嘉斌编著"戈宝军\o"戈宝军，梁艳萍，温嘉斌编著"梁艳萍\o"戈宝军，梁艳萍，温嘉斌编著"温嘉斌.电机学[M].北京:中国电力出版社.2016.2.参考书：（1）李发海，朱东起.电机学（第六版）[M].北京:科学出版社.2021.（2）胡敏强黄学良黄允凯徐志科.电机学（第三版）[M].北京:中国电力出版社.2014.（3）王秀和.电机学（第三版）[M].北京:机械工业出版社.2019.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（2）中国电机工程学报,中国电机工程学会主办（3）电机与控制应用,上海电器科学研究所（集团）有限公司主办（4）电工技术学报,中国电工技术学会主办（5）河南工学院学报,河南工学院主办4.网络资源：（1）李勇.电机学[Z/OL].北京:“中国大学MOOC”网,2017[2022]./course/HIT-1002267006.（2）李永刚.电机学[Z/OL].北京:“中国大学MOOC”网,2019[2022]./course/NCEPUB-1206460826.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现8（1）根据课堂出勤情况、课堂互动情况、讨论、课程资源学习等进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√332作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√622阶段测试10（1）主要考核学生对各章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次阶段测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以阶段测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√532实验12（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√66期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核磁路的定律、计算，电机的基本结构、基本原理、基本分析方法、运行特性、电机的常用公式及计算方法等内容；（3）考试题型为：选择题、填空题、画图题、简答题和计算题等。√√√301515合计：100分442927八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、阶段测试、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、画图题、简答题、计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、实验、作业、阶段测试等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试