電機學(xué)一教學(xué)大綱

電機學(xué)一教學(xué)大綱課程中文名稱：電機學(xué)（一）課程英文名稱：ElectricMachinesⅠ課程編號：C1216應(yīng)開課學(xué)期：4學(xué)時數(shù)：48（44+4）學(xué)分數(shù)：3適用專業(yè)：電氣工程及其自動化課程類型：專業(yè)核心課/必修先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路原理一、課程性質(zhì)本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)（拔尖計劃、卓越計劃）的專業(yè)核心課與學(xué)位課，是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程的特點是理論性、關(guān)聯(lián)性、分析性強，概念、公式多，與工程實際聯(lián)系密切。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得電機的基本理論知識、基本分析方法和基本實驗技能，為進一步學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)專業(yè)課和從事電力系統(tǒng)行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過對該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在知識方面、能力方面和素質(zhì)方面均有一定的提高，掌握電機學(xué)的研究內(nèi)容、基本理論知識和研究方法及電機學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系；掌握電機學(xué)的實驗技能，滿足電氣工程及其自動化專業(yè)后續(xù)學(xué)習(xí)和自身發(fā)展需求。通過學(xué)習(xí)電機的基本結(jié)構(gòu)，掌握電機學(xué)的基本理論知識和基本電磁關(guān)系的分析，包括變壓器、同步電機；使學(xué)生們熟悉各類電機的運行原理，掌握對各類電機的運行性能的評判。進而能夠分析出變壓器并聯(lián)運行的要求和應(yīng)滿足的條件，能夠分析出同步發(fā)電機并網(wǎng)的條件和并網(wǎng)的方法這樣一些實際工程問題，同時又能分析出各類電機在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過電磁關(guān)系的分析，獲得各類電機的電壓方程和電流方程，把物理模型轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型，從而獲得其電路模型，以此提升學(xué)生識別、表達電氣工程問題的能力。通過各類電機實驗，使學(xué)生們掌握各類電機的基本實驗技能，提高學(xué)生的動手能力，加強學(xué)生團隊合作能力；提升學(xué)生實驗數(shù)據(jù)采集、分析處理和獲得有效結(jié)論的能力；培養(yǎng)學(xué)生寫好實驗報告的能力。三、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時安排和基本要求第0章緒論（4學(xué)時）重點難點：主要研究內(nèi)容、常用研究方法（1）了解本課程的性質(zhì)和任務(wù)；了解本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法；了解電機在國民經(jīng)濟中的地位、作用和國內(nèi)外的發(fā)展概況；掌握電機的概念和分類。（2）熟悉和鞏固電機理論中常用的基本電磁定律和鐵磁材料特性，掌握簡單磁路的計算方法。第2章變壓器（18學(xué)時，含實驗2學(xué)時、專題討論1學(xué)時）重點難點：變壓器的各種平衡關(guān)系，三種分析手段：基本方程式、等效電路和相量圖，變壓器的并聯(lián)運行（1）了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，掌握變壓器的工作原理，熟悉變壓器的額定值，了解其用途。（2）熟練掌握變壓器的基本電磁關(guān)系，磁動勢平衡的基本物理概念，基本電壓方程式，折算方法，等效電路和相量圖，熟悉變壓器運行的基本分析方法。（3）掌握變壓器的空載和短路實驗，并能通過實驗數(shù)據(jù)正確進行變壓器參數(shù)的計算，熟悉標(biāo)幺值的概念以及在電機分析中的應(yīng)用。（4）掌握變壓運行特性分析方法與計算，掌握變壓器的損耗與效率。（5）掌握變壓器的磁路特點、繞組連接方法和連接組。（6）掌握變壓器并聯(lián)運行的條件，熟悉并聯(lián)運行時的負載分配。（7）了解自耦變壓器的用途和結(jié)構(gòu)特點，熟悉電流互感器和電壓互感器。第3章交流電機的共同理論（8學(xué)時）重點難點：交流繞組電動勢和磁動勢的分析和計算方法（1）了解三相交流繞組的構(gòu)成原則和連接方法。（2）掌握交流繞組電動勢的分析和計算方法，了解繞組系數(shù)的物理意義及其對改善波形的作用。理解繞組的諧波電動勢，了解其削弱方法。（3）掌握交流繞組磁動勢的性質(zhì)及其表示和分析方法，分清脈振磁動勢、圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的區(qū)別及相互關(guān)系，了解諧波磁動勢概念。第5章同步電機（18學(xué)時，含實驗2學(xué)時、專題討論1學(xué)時）重點難點：同步發(fā)電機的電壓方程式和電勢相量圖，同步發(fā)電機的功角特性、有功功率的調(diào)節(jié)和無功功率的調(diào)節(jié)及相互影響（1）了解同步電機的基本結(jié)構(gòu)、運行狀態(tài)和額定值。（2）熟練掌握同步發(fā)電機的空載和負載運行。（3）熟練掌握同步發(fā)電機的電壓方程式和電勢相量圖，明確各量間的時間-空間關(guān)系，熟悉同步發(fā)電機對稱運行特征及其計算，熟悉同步發(fā)電機的功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡。（4）掌握同步發(fā)電機的運行特性，包括空載、短路特性，以及外特性和調(diào)整特性，了解短路比的意義。（5）掌握同步發(fā)電機與大電網(wǎng)并列運行的條件和方法，熟練掌握同步電機的功角特性、并聯(lián)運行時有功和無功功率的調(diào)節(jié)，了解靜態(tài)穩(wěn)定的物理概念。四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)序號教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)1課程實驗實驗一：單相變壓器特性及參數(shù)測定22課程實驗實驗二：同步發(fā)電機運行特性23專題討論專題討論二：校園周邊變壓器的并聯(lián)運行及優(yōu)化14專題討論專題討論一：同步發(fā)電機功率調(diào)節(jié)15平時作業(yè)鐵磁材料特性，簡單磁路的計算變壓器的運行原理及相應(yīng)計算，三相變壓器的連接組判別以及并聯(lián)運行條件和負載分配計算交流繞組的單相繞組繪制，交流繞組的電動勢和磁動勢的分析與計算同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)、運行原理及運行特性，同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行、功角特性、靜態(tài)穩(wěn)定運行、有功無功調(diào)節(jié)及計算0五、教學(xué)方法與手段本課程教學(xué)主要采用講授、多媒體教學(xué)、專題討論、實驗等教學(xué)方法與手段。本課程采用雙語教學(xué)，要求教師在授課過程中，所用PPT等教學(xué)材料使用中英文對照專業(yè)詞匯，在教學(xué)過程中適當(dāng)采用英文原版教材部分章節(jié)內(nèi)容、習(xí)題等，以拓展學(xué)生的國際視野與專業(yè)英語閱讀能力。同時要求教師在講授知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和工程實踐能力，讓同學(xué)們能夠做到學(xué)以致用，同時，組織學(xué)生進行團隊討論與團隊協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的交流溝通和團隊合作的能力。六、推薦教材和教學(xué)參考資源教材：（1）劉慧娟、范瑜主編；電機學(xué)（英漢雙語），機械工業(yè)出版社；（2）辜承林、陳喬夫、熊永前主編；電機學(xué)(第三版)，華中科技大學(xué)出版社。參考書：（1）許實章主編；電機學(xué)（第三版），機械工業(yè)出版社；（2）湯蘊賕主編；電機學(xué)（第一版），機械工業(yè)出版社；（3）李發(fā)海主編；電機學(xué)（第三版），中國科學(xué)出版社；（4）王毓東主編；電機學(xué)（第一版），浙江大學(xué)出版社；（5）StephenJ.ChapmanElectricMachineryFundamentals,FifthEditio