《電機學(xué)C》教學(xué)大綱

《電機學(xué)C》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05155001課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：64學(xué)時（理論56學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路原理等后續(xù)課程：電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護適用專業(yè)：智能電網(wǎng)信息工程開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《電機學(xué)C》是智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程。本課程主要講授電機中存在的電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，不同類型的電機結(jié)構(gòu)、工作原理、工作特性及分析方法，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，在提高學(xué)生的邏輯推理能力、分析計算能力、總結(jié)歸納能力及自學(xué)新知識的能力的同時，兼顧新技術(shù)、新發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電機的基本結(jié)構(gòu)，掌握電機的基本工作原理、基本分析方法和基本實驗技能。包括磁路的概念、基本定律、分析計算；變壓器的基本工作原理、結(jié)構(gòu)及分類、分析與計算等；掌握直流電機、交流電機的相關(guān)知識；掌握同步發(fā)電機的相關(guān)知識。課程目標2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運用實驗、方程、等效電路、相量圖、對稱分量法等方法分析電機工作原理及運行特性；并將電機的分析方法，運用在后續(xù)的仿真建模中。從而培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、以及獨立思考、解決問題和分析問題的能力。課程目標3：掌握電機的實驗方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進行設(shè)計或開展試驗研究。在傳授知識的同時，幫助學(xué)生養(yǎng)成積極探索的治學(xué)精神，扎實可靠的實驗技能，認真細致的工作作風(fēng)，客觀辯證的思維方式，提高學(xué)生綜合運用知識分析問題和解決工程實踐問題的能力。適當引入與課程內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、憂患意識和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會主義核心價值觀。三、課程目標與畢業(yè)要求《電機學(xué)C》課程教學(xué)目標對智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.3能夠掌握智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，分析并提出解決復(fù)雜工程問題的方案。課程目標1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電機的基本結(jié)構(gòu)，掌握電機的基本工作原理、基本分析方法和基本實驗技能。包括磁路的概念、基本定律、分析計算；變壓器的基本工作原理、結(jié)構(gòu)及分類、分析與計算等；掌握直流電機、交流電機的相關(guān)知識；掌握同步發(fā)電機的相關(guān)知識。H2.問題分析2.3能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，通過文獻研究，對本專業(yè)復(fù)雜工程問題進行分析，以獲得有效結(jié)論。課程目標2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運用實驗、方程、等效電路、相量圖、對稱分量法等方法分析電機工作原理及運行特性；并將電機的分析方法，運用在后續(xù)的仿真建模中。從而培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、以及獨立思考、解決問題和分析問題的能力。M4.研究4.2能夠結(jié)合智能電網(wǎng)信息工程問題的具體需求，應(yīng)用科學(xué)原理并采用科學(xué)方法選擇研究路線，設(shè)計可行的實驗方案。課程目標3：掌握電機的實驗方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進行設(shè)計或開展試驗研究。在傳授知識的同時，幫助學(xué)生養(yǎng)成積極探索的治學(xué)精神，扎實可靠的實驗技能，認真細致的工作作風(fēng)，客觀辯證的思維方式，提高學(xué)生綜合運用知識分析問題和解決工程實踐問題的能力。適當引入與課程內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、憂患意識和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會主義核心價值觀。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.緒論1.1電機學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)科特點1.2電機的定義、主要類型1.3電機在國民經(jīng)濟中的作用1.4電機發(fā)展簡史1.5電機的一般分析方法教學(xué)要求：理解電機學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)科特點；掌握電機的定義、主要類型；了解電機在國民經(jīng)濟中的作用；了解電機的一般分析方法。重點:電機的定義、主要類型。難點:電機的一般分析方法。112.磁路2.1磁路的基本概念，基本定律2.2常用的鐵磁材料及其特性2.3磁路的計算2.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系教學(xué)要求：理解磁場的基本概念；理解磁路的基本定律；掌握鐵磁材料的磁化性能；掌握直流磁路的計算；掌握電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系。重點:鐵磁材料的磁化性能；直流磁路的計算；電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系。難點:鐵磁材料的磁化性能；直路磁路的計算。413.變壓器3.1變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)3.2變壓器的空載、負載運行、基本方程3.3變壓器的等效電路及其參數(shù)的測定3.4三相變壓器3.5標幺值3.6變壓器的運行特性3.7變壓器的并聯(lián)運行3.8三繞組變壓器3.9電力系統(tǒng)中的特殊變壓器教學(xué)要求：熟悉變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)；理解變壓器的空載運行、負載運行電磁關(guān)系；掌握變壓器的基本方程、等效電路及其參數(shù)的測定；掌握三相變壓器的磁路系統(tǒng)、繞組連接方法；掌握標幺值計算方法；掌握變壓器運行特性；掌握變壓器并聯(lián)運行；熟悉三繞組變壓器；熟悉自耦變壓器、儀用互感器的特性。重點:變壓器的基本方程、等效電路；三相變壓器連接組別判定；標么值計算；變壓器的運行特性；變壓器的并聯(lián)運行。難點:標么值計算；變壓器的基本方程、等效電路；變壓器的運行特性。1241、2、34.直流電機4.1直流電機的工作原理和基本結(jié)構(gòu)4.2直流電樞繞組4.3空載和負載時直流電機內(nèi)的磁場4.4電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩4.5直流電機的基本方程4.6直流電機的運行特性4.7直流電動機的起動、調(diào)速和制教學(xué)要求：理解直流電機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、勵磁方式、額定值；掌握直流電機電樞繞組的特點；熟悉空載和負載時直流電機內(nèi)的磁場；掌握電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；掌握直流電機的基本方程；掌握直流電機的運行特性；熟悉直流電動機的起動、調(diào)速和制動方法。重點:電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；直流電機的基本方程、運行特性；直流電機的運行特性。難點:空載和負載時直流電機內(nèi)的磁場；電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；直流電機的基本方程、運行特性。1021、2、35.交流電機理論的共同問題5.1交流繞組的構(gòu)成原則和分類5.2三相雙層繞組5.3三相單層繞組5.4氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢5.5感應(yīng)電動勢中的高次諧波5.6通有正弦電流時單相繞組的磁動勢5.7通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢教學(xué)要求：了解交流繞組的構(gòu)成原則和分類；掌握三相繞組的連接規(guī)律；掌握氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；了解感應(yīng)電動勢中的高次諧波；理解通有正弦電流時單相繞組的磁動勢；掌握通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。重點:三相單、雙層繞組的連接規(guī)律；氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。難點:氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。61、26.感應(yīng)電機6.1三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)6.2三相感應(yīng)電機的磁動勢和磁場6.3三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路6.4三相感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程6.5三相感應(yīng)電動機參數(shù)的測定6.6三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性6.7三相感應(yīng)電動機的工作特性6.8三相感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速、制動教學(xué)要求：熟悉三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)；掌握三相感應(yīng)電機的磁動勢、磁場、電壓方程和等效電路；掌握三相感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；了解三相感應(yīng)電動機參數(shù)的測定；熟悉三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性；掌握三相感應(yīng)電動機的工作特性；熟悉三相感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速、制動方法。重點:三相感應(yīng)電機的磁動勢、磁場、電壓方程和等效電路；三相感應(yīng)電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；三相感應(yīng)電動機的工作特性。難點:三相感應(yīng)電機的磁動勢和磁場；電壓方程和等效電路；三相感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速。1021、2、37.同步電機7.1同步電機的基本結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)7.2空載和負載時同步發(fā)電機內(nèi)的磁場7.3隱極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路7.4凸極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖7.5同步發(fā)電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程7.6同步電抗的測定7.7定子漏抗和電樞等效磁動勢的測定7.8同步發(fā)電機的運行特性7.9同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行7.10同步電動機與同步補償機教學(xué)要求：熟悉同步電機的基本結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)；理解空載和負載時同步發(fā)電機內(nèi)的磁場；掌握隱極、凸極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路；掌握同步發(fā)電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；了解同步電抗、定子漏抗和電樞等效磁動勢的測定；理解同步發(fā)電機的運行特性；掌握同步發(fā)電機的并聯(lián)運行；理解同步電動機運行特性、啟動方法；了解同步補償機的工作原理。重點:同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路；同步發(fā)電機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；同步發(fā)電機的并聯(lián)運行。難點:同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖、等效電路；同步發(fā)電機的功率方程、轉(zhuǎn)矩方程；同步發(fā)電機的運行特性。131、2合計5682.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.單相變壓器實驗內(nèi)容：測定單相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；繪制空載、短路特性曲線。實驗要求：熟悉實驗臺接線方法，掌握單相變壓器通過空載、短路實驗測定變壓器變比和等效電路參數(shù)的方法。能夠繪制空載、短路特性曲線。21、2、32.三相變壓器實驗內(nèi)容：測定三相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；測定三相變壓器極性。實驗要求：掌握通過短路或空載實驗測定三相變壓器變比及等效電路參數(shù)的方法；掌握三相變壓器極性的測定方法。21、2、33.直流電機實驗內(nèi)容：測直流電機電樞繞組的冷態(tài)電阻；直流他勵電動機的起動、調(diào)速及轉(zhuǎn)向改變。實驗要求：熟悉直流電機、儀表、變阻器等組件；掌握直流電機電樞繞組冷態(tài)電阻的測定方法；掌握直流電機的接線、起動、調(diào)速以及換向方法。21、34.三相交流異步籠型電動機實驗內(nèi)容：測量三相交流異步籠型電動機定子繞組的冷態(tài)直流電阻；判定定子繞組首末端；掌握三相交流異步籠型電動機啟動方法。實驗要求：熟悉三相交流異步籠型電動機的結(jié)構(gòu)及接線方式；掌握定子繞組的冷態(tài)直流電阻測定。掌握三相交流異步籠型電動機直接起動、自耦變壓器起動、星形-三角形換接起動。21、2、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、視頻資源共享、階段測試、作業(yè)、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，在掌握電機常用的分析方法基礎(chǔ)上，具備解決和分析電機工作特性的能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電機學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）湯蘊璆.電機學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社.2014.（2）\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"戈寶軍\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"梁艷萍\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"溫嘉斌.電機學(xué)[M].北京:中國電力出版社.2016.2.參考書：（1）李發(fā)海，朱東起.電機學(xué)（第六版）[M].北京:科學(xué)出版社.2021.（2）胡敏強黃學(xué)良黃允凱徐志科.電機學(xué)（第三版）[M].北京:中國電力出版社.2014.（3）王秀和.電機學(xué)（第三版）[M].北京:機械工業(yè)出版社.2019.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會）主辦（2）中國電機工程學(xué)報,中國電機工程學(xué)會主辦（3）電機與控制應(yīng)用,上海電器科學(xué)研究所（集團）有限公司主辦（4）電工技術(shù)學(xué)報,中國電工技術(shù)學(xué)會主辦（5）河南工學(xué)院學(xué)報,河南工學(xué)院主辦4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）李勇.電機學(xué)[Z/OL].北京:“中國大學(xué)MOOC”網(wǎng),2017[2022]./course/HIT-1002267006.（2）李永剛.電機學(xué)[Z/OL].北京:“中國大學(xué)MOOC”網(wǎng),2019[2022]./course/NCEPUB-1206460826.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂出勤情況、課堂互動情況、討論、課程資源學(xué)習(xí)等進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?32作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22階段測試10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以階段測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√532實驗12（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?6期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核磁路的定律、計算，電機的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本分析方法、運行特性、電機的常用公式及計算方法等內(nèi)容；（3）考試題型為：選擇題、填空題、畫圖題、簡答題和計算題等。√√√301515合計：100分442927八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試、期末考試等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、畫圖題、簡答題、計算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試