《電機學》課程教學大綱

ADDINCNKISM.UserStyle《電機學》課程教學大綱（理論課程）一、課程基本信息課程號3023S05001開課單位國際學院課程名稱（中文）電機學（英文）ElectricalMachinery課程性質(zhì)必修考核類型考試課程學分4課程學時68課程類別專業(yè)核心課（專業(yè)發(fā)展課程）先修課程《電路》《電力電子技術》《工程電磁場》適用專業(yè)（類）電氣工程及其自動化二、課程描述及目標（一）課程簡介《電機學》是電氣工程及其自動化專業(yè)本科生的必修專業(yè)主干課，是繼高等數(shù)學、物理、電路、電磁場等有關理論基礎課之后必修的課程。要求學生能綜合運用已學過的電、磁、力學等方面知識來具體分析電機學中的問題。本課程的特點是理論性強、概念多、與工程實際聯(lián)系密切?！峨姍C學》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)（類）的一門專業(yè)核心課程。旨在通過理論教學與實踐操作訓練，使學生掌握變壓器結構及運行的基礎知識、變壓器的基本電磁關系和基本方程式、變壓器空載及負載運行、理想并聯(lián)運行條件，具備/具有對新型變壓器進行原理分析的基本能力。基于交流繞組及其電動勢和磁動勢等知識，使學生掌握同步電機、異步電機和直流電機結構及運行的基礎知識，同步發(fā)電機的基本電磁關系、并聯(lián)運行、轉矩平衡方程式及功角特性、三相異步電動機的運行原理、三相異步電動機功率、轉矩和運行特性、起動和調(diào)速。直流電機基本工作原理和基本機構、直流發(fā)電機和電動機。為電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、高電壓技術等后續(xù)課程奠定必要的理論基礎。為進一步學習專業(yè)課程和從事專業(yè)工作奠定堅實基礎。（二）教學目標通過本課程，學生將掌握變壓器、同步電機、異步電機和直流電機穩(wěn)態(tài)運行方面的的基本知識和實驗技能。課程目標1：明確變壓器中的能量關系，熟練運用等效電路、基本方程、相量圖等分析方法，具有分析變壓器和電機工作特性的能力；課程目標2：培養(yǎng)學生分析變壓器運行特性及電機運行特性和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的動手能力，為進一步學習專業(yè)課及從事電氣專業(yè)工作奠定理論基礎。課程目標3：使學生掌握電機的基本理論和基本分析方法，能正確建立同步發(fā)電機的基本電磁關系、電動勢方程式、等值電路和相量圖；課程目標4：使同學理解三相異步電機的基本工作原理，能夠分析三相異步電機的運行狀態(tài)；課程目標5：使同學通過掌握直流電動機和發(fā)電機的基本方程式、磁動勢和電樞反應、感應電動勢和電磁轉矩，能夠理解直流發(fā)電機的自勵條件和特征，分析直流電動機的機械特性和穩(wěn)定運行條件。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-1：掌握數(shù)學與自然科學的知識，能將其用于變壓器及同步電機問題的建模和求解。課程目標10.32-2：能夠綜合工程原理、工程方法和文獻研究，對變壓器和對異步電機和直流電機相關復雜工程問題進行分析電機，并得到相應結論。課程目標20.33-3：能夠根據(jù)實施方案，構建電機并聯(lián)調(diào)試系統(tǒng)，達到特定需求目標。課程目標30.24-1：能夠?qū)θ喈惒诫姍C相關的各類現(xiàn)象和特性進行分析和研究，明確系統(tǒng)測試目標；課程目標40.25-3：能運用電磁仿真軟件，對復雜直流電機機組工程的實施方案進行數(shù)值模擬，并分析結果，能理解其局限性。課程目標50.2四、教學方式與方法根據(jù)課程特點，該課程以課堂教學為主，通過課本的知識與變壓器和電機實際的案例分析相結合。通過以下方式方法，豐富教學過程：1．課前預習：布置與課程內(nèi)容相關的引導性預習題目，啟發(fā)學生自主發(fā)現(xiàn)問題，進而尋求解決問題的方法，為課堂授課的順利進行，成功互動做好準備。2．相關案例分析：講課堂講授的知識結合當前電網(wǎng)的實際運行情況，選取典型案例分析基礎理論的運用和解決問題的方法，提高學生分析問題、解決問題的能力。3．網(wǎng)絡平臺討論：建立課程論壇，提出綜合性、設計性題目，在學生掌握基本知識的基礎上，培養(yǎng)學生獨立思考、互相溝通和協(xié)作解決問題的能力。本課程采用課堂講授、作業(yè)評述、部分章節(jié)的PBL教學方式進行教學。課堂講授：采用多媒體和板書相結合。在課堂教學過程中，指出每章的重點和難點部分，在上課時適當提出一些問題，活躍課堂氣氛，提高課堂教學質(zhì)量，集中學生的注意力。作業(yè)評述：鑒于本課程理論性強，是各專業(yè)課的重要理論基礎，因此作業(yè)量較大，根據(jù)情況適當增加作業(yè)評述。PBL（Problem-basedLearning）是問題導向式教學模式，強調(diào)小組學習，本課程中選取兩個章節(jié)“變壓器的運行性能”和“異步電動機的功率、轉矩和運行特性”，首先讓學生根據(jù)上傳到網(wǎng)絡平臺上的課件自學這兩個章節(jié)的內(nèi)容，根據(jù)老師事先提出的問題，通過各種方式查找相關資料，以小組的形式采用軟件對所提問題進行仿真，提交報告并最后通過小組答辯，在答辯過程中教師加以指導，使學生對本章節(jié)的內(nèi)容掌握的更加牢固，這樣的方式可以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題、團隊合作以及表達能力，從而有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力。五、教學重點與難點（一）教學重點電機常用電磁定律；變壓器的基本電磁關系；變壓器的基本方程式、空載及負載運行；變壓器的理想并聯(lián)運行條件。交流繞組及其電動勢和磁動勢。同步發(fā)電機的基本電磁關系；同步發(fā)電機功率、轉矩平衡方程式及功角特性。三相異步電動機的運行原理；功率、轉矩和運行特性；起動和調(diào)速。直流電機磁動勢和電樞反應；電樞繞組感應電動勢和電磁轉矩；直流發(fā)電機和電動機的運行特性。（二）教學難點變壓器參數(shù)的物理意義及測量方法；掌握標幺值的概念與計算；三相變壓器的電路系統(tǒng)—三相繞組的連接方法及聯(lián)結組。同步發(fā)電機的基本電磁關系；同步發(fā)電機對稱穩(wěn)態(tài)運行特性及其計算；同步發(fā)電機功率、轉矩平衡方程式及功角特性。三相異步電動機的基本電磁關系、基本方程式、等效電路和相量圖。直流電機電樞繞組感應電動勢和電磁轉矩的計算。教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求學時教學方式對應課程目標1第1篇緒論了解本課程的性質(zhì)和目的；認識電機在國民經(jīng)濟中的地位、作用及國內(nèi)外發(fā)展概況；了解電機的主要分類和機電能量轉換的基礎知識；熟悉并鞏固《電機學》中常用的基本電磁定律；掌握鐵磁材料的基本特性以及磁路的基本定律。2講授課程目標12第2篇變壓器1．了解變壓器在電力系統(tǒng)中的應用；了解變壓器的結構；掌握變壓器的基本工作原理及分類；掌握變壓器的額定值。2．掌握變壓器的基本電磁關系；掌握變壓器的基本方程式、等值電路和相量圖三種分析方法；掌握變壓器參數(shù)的物理意義及測量方法；掌握標幺值的概念與計算；了解變壓器運行性能的分析，掌握其計算方法。3．掌握三相變壓器的磁路系統(tǒng)；掌握三相變壓器的電路系統(tǒng)——三相繞組的連接方法及聯(lián)結組；掌握繞組連接方式和磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響；了解三相變壓器的不對稱運行及對稱分量法。4．了解三繞組變壓器的用途和結構特點，掌握其基本電磁關系、簡化等值電路及其參數(shù)的物理意義和測定方法；了解自耦變壓器的用途和結構特點，掌握其基本電磁關系、方程式和等值電路及容量關系；了解電流互感器和電壓互感器的特點及使用方法。5．掌握變壓器的理想并聯(lián)運行條件，掌握變壓器并聯(lián)運行時的負荷分配關系。16講授課程目標23第3篇交流繞組磁動勢和電動勢1．了解交流繞組的連接方式，掌握交流繞組感應電動勢的分析與計算方法，掌握繞組因數(shù)的物理意義。2．掌握交流繞組磁動勢的分析與計算方法，掌握交流繞組脈振和圓形旋轉磁動勢的性質(zhì)、區(qū)別及相互關系，了解漏磁通的概念及漏抗的物理意義。6講授課程目標34第4篇同步電機1．了解同步電機分類、基本結構及勵磁方式，掌握其基本工作原理以及額定值。2．掌握同步發(fā)電機的基本電磁關系、電動勢方程式、等值電路和相量圖，掌握各穩(wěn)態(tài)參數(shù)的物理意義及測定方法，掌握同步發(fā)電機對稱穩(wěn)態(tài)運行特性及其計算。3．掌握同步發(fā)電機的并聯(lián)投入條件和方法，掌握同步發(fā)電機功率、轉矩平衡方程式及功角特性。4．了解同步電動機和同步調(diào)相機的工作原理，了解同步電動機的起動方法。16講授課程目標2課程目標35第5篇異步電機1．了解三相異步電機的結構，掌握三相異步電機的基本工作原理，掌握轉差率的概念及三相異步電機的運行狀態(tài)，掌握三相異步電機的額定值。2．掌握三相異步電動機的基本電磁關系、基本方程式、等值電路和相量圖，掌握三相異步電動機參數(shù)的物理意義及測定方法。3．掌握三相異步電動機的功率傳遞關系、功率平衡和轉矩平衡方程式，掌握電磁轉矩的表達式及其應用，掌握三相異步電動機的機械特性，掌握三相異步電動機的工作特性。4．掌握三相異步電動機的起動方法，了解深槽式和雙鼠籠式三相異步電動機的起動原理及起動性能。5．掌握三相異步電動機的調(diào)速方法、特點及應用，建立變頻調(diào)速、串級調(diào)速的概念。6．了解異步電機的其它運行方式。16講授課程目標46第6篇直流電機1．掌握直流電機的基本工作原理、基本結構、額定值。2．了解直流電機電樞繞組的特點，了解直流電機電樞反應的性質(zhì)，掌握直流電機電樞繞組感應電動勢和電磁轉矩的計算。3．掌握直流發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行時的基本方程式，掌握并勵直流發(fā)電機的自勵過程及條件，掌握直流發(fā)電機的運行特性，了解直流發(fā)電機的勵磁方式。4．掌握直流電動機的可逆性原理，掌握直流電動機的基本方程式，掌握直流電動機的工作特性及其起動、調(diào)速方法與計算。12講授課程目標5合計68實驗內(nèi)容、基本要求與學時分配序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標1實驗變壓器及旋轉電機了解三相教學變壓器結構及運行參數(shù)，了解三相同步發(fā)電機、籠型轉子異步電動機、直流電動機結構及運行參數(shù)3演示性課程目標1課程目標32三相變壓器空載及短路實驗通過空載、短路實驗確定三相變壓器運行特性3驗證性課程目標2課程目標33三相同步發(fā)電機的運行特性三相同步發(fā)電機對稱穩(wěn)態(tài)運行特性曲線的測量方法，三相同步發(fā)電機對稱運行時穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測量3驗證性課程目標3課程目標44三相同步發(fā)電機的并網(wǎng)特性三相同步發(fā)電機接入電網(wǎng)并聯(lián)運行的條件與操作方法，三相同步發(fā)電機并聯(lián)運行后有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)3設計性課程目標3課程目標4課程目標55三相異步電動機的工作特性三相異步電動機參數(shù)、損耗及工作特性的測量方法3設計性課程目標3課程目標46直流發(fā)電機的運行特性實驗方法測定直流發(fā)電機的主要運行特性，并勵直流發(fā)電機的自勵條件并觀察自勵過程2驗證性課程目標4課程目標5合計17注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括“演示性”、“驗證性”、“設計性”、“探究性”、“其它”等。八、學業(yè)評價和課程考核（一）考核類型：t考試考查（二）考核方式：開卷考試t閉卷考試課程論文課程報告其它：成績評定：考核依據(jù)建議分值（百分比）考核/評價細則對應課程目標平時考核50%出勤30%主要考核學生的出勤情況。課程目標1作業(yè)40%主要考核對每次理論知識點的理解和掌握程度。例如：課后習題中的簡答題、計算題、制圖題等。課程目標2課程目標3課程目標4課程目標5測試40%學習本門課程回答問題的主動性和積極性。例如：變壓器磁動勢和電動勢平衡方程式、同步發(fā)電機基本工作原理、異步電動機運行特性、直流電機的電樞反應。課程目標3課程目標4課程目標5期末考核50%試卷答題情況課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4課程目標5九、課程目標達成評價課程目標的實際達成效果計算方式如下，達成值越高，教學效果越好。課程目標達成度畢業(yè)要求指標點達成度十、教材與教學參考書（一）教材Eletric