電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、 電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ) 課程教學(xué)大綱課程編號(hào)： 041212009 課程名稱(chēng)： 電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ) 英文名稱(chēng)： The Basic of Electrical Machine and Drive課程性質(zhì)： 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課 總 學(xué) 時(shí)： 64 學(xué)分： 3.5 適用對(duì)象： 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 先修課程： 電路分析、大學(xué)物理 一、編寫(xiě)說(shuō)明（一）本課程的性質(zhì)、地位和作用 本課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本理論問(wèn)題，具有很強(qiáng)的理論性和專(zhuān)業(yè)性。該課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能、分析計(jì)算、電機(jī)選擇及試驗(yàn)方法，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程準(zhǔn)備必要的基

2、礎(chǔ)知識(shí)。該課程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系，充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立本課程與相關(guān)系列課程的聯(lián)系，架起理論與工程實(shí)踐的橋梁。（二）教學(xué)基本要求1通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解以下知識(shí)：電機(jī)與電力拖動(dòng)今后發(fā)展的方向；本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)方法；交、直流電動(dòng)機(jī)的電能、磁能、機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程的各自特征與共性；直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)和物理解釋。2通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)熟悉以下知識(shí)：交、直流電動(dòng)機(jī)及變壓器的磁場(chǎng)分析；直流電機(jī)的各種勵(lì)磁方式特點(diǎn)；電動(dòng)機(jī)調(diào)速的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；變壓器等效電路參數(shù)的測(cè)量方法及變壓器空載、負(fù)載運(yùn)行的定性分析；電力拖動(dòng)系統(tǒng)各種典型負(fù)載特性的分析和應(yīng)

3、用。3通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握以下知識(shí)：交流、直流電動(dòng)機(jī)及變壓器的電氣構(gòu)造和基本工作原理；電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；電機(jī)的工程計(jì)算方法；分析電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)（電動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)）的基本理論；電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本原理；三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率定義和物理解釋?zhuān)徽莆栈镜膶?shí)驗(yàn)方法和操作技能以及常用電氣儀表（器）的使用。（三）課程教學(xué)方法與手段以課堂講授為主，采用啟發(fā)式教學(xué)，把實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課融合于教學(xué)之中。（四）實(shí)踐環(huán)節(jié)1實(shí)驗(yàn)：直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)主要內(nèi)容與要求：測(cè)定直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性、調(diào)速特性。學(xué)時(shí)分配：3學(xué)時(shí)2實(shí)驗(yàn)：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性主要內(nèi)容與要求：測(cè)

4、定他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性。學(xué)時(shí)分配：3學(xué)時(shí)3實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)蜗嘧儔浩髦饕獌?nèi)容與要求：測(cè)定電壓器的變比和參數(shù)，測(cè)定空載特性、短路特性及負(fù)載特性。學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)4實(shí)驗(yàn)：三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性主要內(nèi)容與要求：測(cè)定三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)5實(shí)驗(yàn)：三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速主要內(nèi)容與要求：掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)方法和調(diào)速方法學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)（五）教學(xué)時(shí)數(shù)分配表教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配采用何種多媒體教學(xué)手段章節(jié)主要內(nèi)容講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)緒 論221直流電機(jī)821112直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)931133變壓器821114三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原

5、理4155三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理631106三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)92112合計(jì)4612664（六）本課程與其它課程的聯(lián)系本課程是在大學(xué)物理、電路分析等課程后開(kāi)設(shè)的。本課程中三相交流電路和磁路的基礎(chǔ)知識(shí)由電路分析課程提供；動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)由大學(xué)物理課程提供。本課程中學(xué)習(xí)的電機(jī)參數(shù)求取、變壓器聯(lián)接組、各種電機(jī)原理及應(yīng)用分別為后續(xù)課程運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、工廠供電等打好基礎(chǔ)。 （七）教材與主要參考書(shū)教材：電機(jī)及電力拖動(dòng)（第3版） 周定頤 主編 機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8主要參考書(shū)：1.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（上、下冊(cè)）（第3版） 顧繩谷 主編 機(jī)械工業(yè)出版社，20032.電機(jī)原理及拖動(dòng) 彭鴻才

6、 編 機(jī)械工業(yè)出版社，2004（八）說(shuō)明1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及具體情況稍加變動(dòng)。實(shí)驗(yàn)至少保證12學(xué)時(shí)。2.本課程考核以平時(shí)成績(jī)占30%，期末考試成績(jī)占70%來(lái)評(píng)定。平時(shí)考核學(xué)生出勤情況、完成作業(yè)、完成實(shí)驗(yàn)、課堂提問(wèn)等情況，期末考試采用筆試。二、教學(xué)內(nèi)容綱要緒論 一、教學(xué)基本要求通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.了解電機(jī)和電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況。2.熟悉本課程的性質(zhì)、任務(wù)和內(nèi)容。二、教學(xué)內(nèi)容1.電機(jī)和電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況2.課程的性質(zhì)、任務(wù)和內(nèi)容3.磁路的相關(guān)知識(shí)第一章 直流電機(jī)一、教學(xué)基本要求本章主要研究換向式直流電機(jī)，分析它們的工作原理、結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)、運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程及工作特性。

7、通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.理解、掌握直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)，理解銘牌數(shù)據(jù)的概念。2.熟悉電樞繞組的聯(lián)接形式，能計(jì)算單疊繞組和單波繞組的各個(gè)節(jié)距。3.了解直流電機(jī)的磁場(chǎng)及換向問(wèn)題。4.熟練掌握電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式及其性質(zhì)。5.熟練掌握直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式及特點(diǎn)，能應(yīng)用直流電機(jī)的基本方程式計(jì)算相關(guān)物理量（如：額定電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、損耗、效率等）。6.掌握他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 1.直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的工作原理2.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第二節(jié) 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列1.直流電機(jī)的額定值及其概念2.直流電機(jī)系列第

8、三節(jié) 直流電機(jī)的電樞繞組1.電樞繞組的一般介紹2.電樞繞組的基本形式及各個(gè)節(jié)距的計(jì)算3.繞組的展開(kāi)圖第四節(jié) 直流電機(jī)的磁場(chǎng)1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)2.直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)第五節(jié) 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢(shì)的概念、計(jì)算公式、性質(zhì)第六節(jié) 直流電機(jī)的換向1.換向的電磁理論2.改善換向的方法第七節(jié) 直流發(fā)電機(jī)1.直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式及其特點(diǎn)2.直流發(fā)電機(jī)的基本方程式3.他勵(lì)發(fā)電機(jī)的特性第八節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)1.直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式及其特點(diǎn)2.直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式3.他勵(lì)（并勵(lì)）電動(dòng)機(jī)的工作特性第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、教學(xué)基本要求本章主要研究他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電

9、力拖動(dòng)問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.能夠應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。2.掌握生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。3.熟練掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)方法、電氣制動(dòng)方法及制動(dòng)特性、調(diào)速方法。二、教學(xué)內(nèi)容 第一節(jié) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程式及方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定第二節(jié) 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性三類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性第三節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.機(jī)械特性方程式、固有機(jī)械特性、三種人為機(jī)械特性2.機(jī)械特性曲線(xiàn)的繪制3.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件第四節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的兩種起動(dòng)方法2.起動(dòng)電阻的計(jì)算及起動(dòng)過(guò)程第五節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)三種電氣制動(dòng)方

10、法及其特性第六節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速指標(biāo)、三種調(diào)速方法及其特點(diǎn)第三章 變壓器一、教學(xué)基本要求本章主要研究一般用途的電力變壓器。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.掌握變壓器的工作原理，理解變壓器的額定值。2.了解變壓器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性、三相變壓器的磁路系統(tǒng)、自耦變壓器與互感器的工作原理。3.熟練掌握單相變壓器的基本方程式、等效電路及參數(shù)測(cè)定。4.掌握三相變壓器的電路系統(tǒng)，能用時(shí)鐘表示法判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 變壓器的工作原理、分類(lèi)及結(jié)構(gòu)1.變壓器的工作原理及額定值2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)及分類(lèi)第二節(jié) 變壓器的空載運(yùn)行1.空載運(yùn)行時(shí)的物理情況、相量圖2.空載電流和空載損耗3.空載

11、運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式及等效電路第三節(jié) 變壓器的負(fù)載運(yùn)行1.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況2.負(fù)載載運(yùn)行時(shí)的基本方程式第四節(jié) 變壓器的等效電路及相量圖1.繞組折算、三種等效電路2.相量圖第五節(jié) 變壓器參數(shù)的測(cè)定和標(biāo)么值1.空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)2.標(biāo)么值第六節(jié) 變壓器的運(yùn)行特性1.變壓器的電壓調(diào)整率和外特性2.變壓器的損耗和效率第七節(jié) 三相變壓器1.三相變壓器的磁路系統(tǒng)2.三相變壓器的電路系統(tǒng)，即聯(lián)接組號(hào)的判別3.三相變壓器的聯(lián)接法和磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響4.變壓器并聯(lián)運(yùn)行的定義及并聯(lián)運(yùn)行條件第八節(jié) 其他用途的變壓器自耦變壓器、儀用互感器的工作原理第四章 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原理一、教學(xué)基本要求本章主

12、要分析三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)，理解銘牌數(shù)據(jù)。2.了解三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組，掌握交流繞組一些基本量的概念及計(jì)算公式。3.了解繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)，掌握單相繞組、三相繞組磁動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 1.三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理。2.三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)第二節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組1.交流繞組的基本知識(shí)和一些基本量2.單層繞組、雙層疊繞組的排列和聯(lián)接第三節(jié) 繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、線(xiàn)圈組電動(dòng)勢(shì)、相電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算第四節(jié) 繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組、三相繞組磁動(dòng)勢(shì)第五章 三相感應(yīng)

13、電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理一、教學(xué)基本要求本章主要分析三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的物理情況及基本方程式。2.掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況、等效電路。3.掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率和電磁轉(zhuǎn)矩、參數(shù)測(cè)定方法。4.了解三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相量圖。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 1.空載電流和空載磁動(dòng)勢(shì)2.空載時(shí)的定子電壓平衡關(guān)系第二節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行1.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理情況、等效電路2.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相量圖第三節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率和電磁轉(zhuǎn)矩1.功率轉(zhuǎn)換過(guò)程、功率平衡方程式2.轉(zhuǎn)矩平衡方程式及電磁轉(zhuǎn)矩公式第四節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性工作特性分析及求取第五節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定1.空載試驗(yàn)與勵(lì)磁參數(shù)的確定2.堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)與堵轉(zhuǎn)時(shí)參數(shù)的確定第六章 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、教學(xué)基本要求本章主要研究三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：1.掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。2.熟練掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)方法、三種電磁制動(dòng)方法及其機(jī)械特性、調(diào)速方法。 3.了解電動(dòng)機(jī)常用絕緣材料的等級(jí)，掌握拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)選擇原則及方法。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)