《電機與電力拖動基礎》課程教學大綱

《電機與電力拖動基礎》教學大綱課程英文名ElectricMachineryandDrive課程代碼01M0054學分3總學時48理論學時42實驗/實踐學時6課程類別學科基礎課課程性質(zhì)限選先修課程《高等數(shù)學》、《大學物理》、《電路分析基礎》適用專業(yè)自動化開課學院機電工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程的地位與課程目標（一）課程地位《電機與電力拖動基礎》是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，其主要任務是學生通過本課程的學習獲得電機與拖動的基本理論知識，使學生掌握常用的交直流電機、變壓器等的基本結(jié)構，工作原理和運行特性；電機拖動系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性，及其調(diào)速性能。通過本課程的學習，使學生學會分析不同負載、不同定轉(zhuǎn)子電流、不同故障時，內(nèi)部電磁場的變化、輸出電磁力矩的變化，及不同電動機的調(diào)速方法和技術指標；并能了解一些電機及拖動系統(tǒng)的發(fā)展方向。電機的用電量占整個用電量的60%左右，由此可見，電機及其電力拖動系統(tǒng)在民用、工業(yè)生產(chǎn)中、及其國防安全設備中的重要性。（二）課程目標1.理解直流電機的基本概念、基本結(jié)構，電機靜動態(tài)時的電磁場變化及其相關電參數(shù)的計算；通過理論學習與實驗驗證掌握直流電機運行原理，機械特性，啟制動分析及調(diào)速特性。高端電機的生產(chǎn)與國外相比，我國還處于劣勢地位，例如航空發(fā)動機等，所以學習好電機這門課程，掌握電機的工作原理以及影響電機性能的原因進行深入分析，對我國高性能電機的生產(chǎn)與控制，對激發(fā)學生的愛國熱情，致力于國家高端國防設備的制造起著至關重要的作用。2.理解變壓器的基本工作原理，通過理論學習與實驗驗證掌握變壓器空載運行、短路運行及負載運行的過程分析。3.理解交流電機的基本概念、基本結(jié)構，電機靜動態(tài)時的磁動勢變化及其相關電參數(shù)的計算；通過理論學習與實驗驗證掌握交流電機運行原理，機械特性，啟制動分析及調(diào)速特性。并通過制作實物的效果，來展現(xiàn)學生對電機拖動系統(tǒng)的調(diào)速方法的掌握情況，及其是否掌握了調(diào)速的技術指標。二、課程目標達成的途徑與方法《電機與電力拖動基礎》課程教學以課堂教學、實驗教學，以及課程實物制作為主，結(jié)合自主學習，引導學生根據(jù)工程應用中電機的運用實際，掌握電機的結(jié)構、原理，以及在電力拖動系統(tǒng)中的控制方法，提高學生的電機控制系統(tǒng)的應用能力。通過課堂教學、網(wǎng)絡教學以及實踐教學等多種方式展開。（1）課堂教學著重電機理論知識，詳細分析電機的工作原理、設計理念、工作特性以及應用思路。（2）網(wǎng)絡教學充分利用我校的網(wǎng)絡課件平臺，建立了基于BlackBoard平臺的課程網(wǎng)站，通過網(wǎng)絡平臺促進學生的課外學習。實踐教學突出課程的實用性，分為三部分：實驗室實物實驗、仿真實驗，及每位同學的實物作品制作，通過這三部分實驗提高學生對電機的應用能力。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標畢業(yè)要求（支撐程度H、M、L）畢業(yè)要求1-4畢業(yè)要求2-3課程目標1M課程目標2L課程目標3H注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；2.畢業(yè)要求須根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進行描述。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第0部分緒論了解電機發(fā)展及技術現(xiàn)狀,掌握全電流定律、電磁感應定律及電磁力定律，理解渦流損耗和磁滯損耗的產(chǎn)生機理。第一部分直流電機原理理解、掌握直流電機的工作原理及結(jié)構熟悉電樞繞組的聯(lián)接形式，能計算單疊繞組和單波繞組的各個節(jié)距了解直流電機的磁場及換向問題，熟練掌握電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢的計算公式及其性質(zhì)熟練掌握直流電動機和直流發(fā)電機的勵磁方式及特點，能應用直流電機的基本方程式計算相關物理量。第二部分直流電機的電力拖動掌握他勵（并勵）直流電動機的工作特性能夠應用運動學方程式分析電力拖動系統(tǒng)的運行狀態(tài)掌握生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性熟練掌握他勵直流電動機的機械特性、起動方法、電氣制動方法及制動特性、調(diào)速方法。第三部分變壓器掌握變壓器的工作原理，理解變壓器的額定值了解變壓器的結(jié)構及運行特性和三相變壓器的磁路系統(tǒng)熟練掌握單相變壓器的基本方程式、等效電路及參數(shù)測定掌握三相變壓器的電路系統(tǒng)，能用時鐘表示法判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組號第四部分異步電動機原理掌握三相感應電動機的工作原理及結(jié)構，理解旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生機理了解三相感應電動機的定子繞組，掌握交流繞組一些基本量的概念及計算公式了解繞組的感應電動勢、磁動勢及磁場，掌握單相繞組、三相繞組磁動勢特點掌握三相感應電動機空載和負載運行時的物理情況及等效電路。第五部分三相感應電動機的動力拖動掌握三相感應電動機的機械特性熟練掌握三相感應電動機的各種起動方法、三種電磁制動方法及其機械特性、調(diào)速方法了解拖動系統(tǒng)電動機選擇原則及方法。五、課程教學學時安排章節(jié)號教學內(nèi)容學時分配學生任務對應課程目標第1章1.1直流電機的基本工作原理和結(jié)構1.2直流電機的電樞繞組1.3直流電機的磁場1.4直流電機的電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率1.5直流電動機的運行原理1.7直流電機的換向8了解直流電機運行的基本知識；掌柜電樞電動勢、轉(zhuǎn)矩、機械特性等。1.完成1-1、1-2、1-3、1-4、1-7、1-10、1-21作業(yè)；2.課前或課后自學直流發(fā)電機的運行原理內(nèi)容；3.在本章教學內(nèi)容完成后安排直流電機原理與電磁場的專題討論。課程目標1課程目標3第2章2.1電力拖動系統(tǒng)的運動方程式2.2生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性2.3他勵直流電動機的機械特性2.4他勵直流電動機的啟動2.5他勵直流電動機的制動2.6他勵直流電動機的調(diào)速8重點掌握直流電機拖動系統(tǒng)中的調(diào)速方式、制動方法，以及調(diào)速性能。1.完成2-5、2-6、2-7、2-23作業(yè)；2.課前或課后自學他勵直流電動機的過渡過程與串勵和復勵電動機的電動拖動內(nèi)容。3.在本章教學內(nèi)容完成后安排直流電機拖動系統(tǒng)及其控制的討論課程目標1課程目標3第3章3.1變壓器的結(jié)構和基本工作原理3.2變壓器空載、負載運行3.3標幺值、參數(shù)測定3.4變壓器的工作特性3.5三相變壓器6掌握電壓器的工作原理，變壓器分析時正方向的規(guī)定，空載、負載，短路時變壓器的運行及其等效電路相關計算1.完成3-1、3-3、3-6作業(yè)；2.課前或課后自學三相變壓器相關內(nèi)容課程目標2第4章4.1三相感應電動機的基本工作原理與結(jié)構4.2交流電機電樞繞組4.3交流繞組的感應電動勢4.4交流電機電樞繞組的磁通勢4.5三相感應電動機轉(zhuǎn)子靜止時的運行分析4.6三相感應電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的運行分析4.7三相異步電動機的功率與轉(zhuǎn)矩4.8三相異步電動機的工作特性與參數(shù)測定10電了解三相交流電機運行的基本知識；掌柜電樞電動勢、轉(zhuǎn)矩、機械特性等。1.完成4-1、4-2、4-3、4-4、4-11作業(yè)；2.課前或課后自學三相感應電動機的參數(shù)測定內(nèi)容；3.在本章教學內(nèi)容完成后安排三相交流電機原理與電磁場的專題討論。課程目標3第5章5.1三相感應電動機的機械特性5.2三相感應電動機的起動5.3三相感應電動機的制動5.4三相感應電動機的調(diào)速10重點掌握三相感應電機拖動系統(tǒng)中的調(diào)速方式、制動方法，以及調(diào)速性能。1.完成5-1、5-2、5-3作業(yè)；2.課前或課后自學他勵直流電動機的過渡過程與串勵和復勵電動機的電動拖動內(nèi)容。3.在本章教學內(nèi)容完成后安排直流電機拖動系統(tǒng)及其控制的討論課程目標3備注：根據(jù)學生學情適當調(diào)整教學進度，并安排部分教學內(nèi)容為自學內(nèi)容，通過階段測試來對學生自學情況進行考核。六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求實驗性質(zhì)實驗類別1直流他勵電動機2掌握直流他勵電動機的工作特性和機械特性。驗證必做2單相變壓器2掌握通過實驗測取變壓器的變比和參數(shù)。驗證必做3三相籠型異步電動機的工作特性2理解用直接負載法測取三相籠型異步電動機的工作特性。設計必做4直流電動機開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真實驗2掌握直流電動機的調(diào)速方法設計選做5三相交流電動機開環(huán)調(diào)速仿真實驗2掌握繞線式交流電動機的調(diào)速方法設計選做6直流發(fā)電機2掌握直流發(fā)電機的運行特性驗證選做注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定表1考核方式及成績評定表考核內(nèi)容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核平時作業(yè)和課堂表現(xiàn)以學生到課情況、課堂互動表現(xiàn)、作業(yè)完成質(zhì)量等為依據(jù)10%實驗實驗結(jié)果分析、實驗完成度15%實物制作作品成績電機調(diào)速及驅(qū)動的設計實物制作實現(xiàn)的功能、實物作品25%期末考核閉卷試卷參考答案和評分標準50%考核類別考試成績登記方式百分制表2課程目標考核環(huán)節(jié)和達成標準課程目標教學環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)合格標準課程目標1講授、實驗平時作業(yè)和課堂表現(xiàn)A0.6實驗成績B期末考試成績C1課程目標2講授、實驗平時成績（考勤、作業(yè)）A0.6實驗成績B期末考試成績C2課程目標3講授、實驗、作品平時成績（考勤、作業(yè)）A0.6實驗成績B期末考試成績