電機學(xué)一課程教學(xué)大綱

電機學(xué)一課程教學(xué)大綱課程中文名稱：電機學(xué)課程英文名稱：ElectricMachines課程編號：C1216應(yīng)開課學(xué)期：4學(xué)時數(shù)：56+8學(xué)分數(shù)：4適用專業(yè)：電氣工程及其自動化等課程類型：專業(yè)核心課、學(xué)位課先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《電路原理》等一、課程性質(zhì)本課程是電氣工程及其自動化等專業(yè)的一門重要專業(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，滿足電力系統(tǒng)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，既能分析出發(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，這樣提升了學(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、支撐的畢業(yè)要求課程對畢業(yè)要求的支撐課程教學(xué)目標(biāo)、達成途徑和評價依據(jù)等3掌握工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有系統(tǒng)的工程實踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷；了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。教學(xué)目標(biāo)：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，既能分析出發(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，又能分析出各類電機在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。達成途徑：課堂講解；平時作業(yè)；參與討論；企業(yè)工程師講座。評價依據(jù)：作業(yè)；考勤及平常表現(xiàn)；課堂討論互評；課程成果評價；期末考試。評價方式：評估平時作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；根據(jù)平時表現(xiàn)與考勤情況，給出成績；結(jié)合課堂討論由學(xué)生給出互評成績；依據(jù)學(xué)生的課程成果由學(xué)生給出自評成績；評價期末考試的得分率。5掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；具有綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計電氣工程領(lǐng)域的系統(tǒng)和過程的能力，設(shè)計過程中能夠綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素。教學(xué)目標(biāo)：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；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，這樣提升了學(xué)生識別、表達電氣工程問題的能力。達成途徑：課堂講解；平時作業(yè)。評價依據(jù)：作業(yè)；考勤及平常表現(xiàn)；期末考試。評價方式：根據(jù)考勤及課堂表現(xiàn)給出成績；根據(jù)平時作業(yè)給出成績；評價期末考試的得分率。4具備設(shè)計和實施電氣工程實驗的能力，并能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析。教學(xué)目標(biāo)：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；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。達成途徑：實驗課堂講解；實驗。評價依據(jù)：考勤及實驗課堂表現(xiàn)；實驗表現(xiàn)與實驗報告。評價方式：根據(jù)考勤及實驗課堂表現(xiàn)給出成績；根據(jù)實驗表現(xiàn)給出成績；結(jié)合實驗報告，給出成績；評價實驗綜合得分。8具有一定的組織管理能力、表達能力和人際交往能力以及在團隊中發(fā)揮作用的能力。教學(xué)目標(biāo)：通過電機學(xué)全英文或雙語教學(xué)，讓學(xué)生了解電機的基本結(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，掌握各類電機的運行性能的評判。培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)英語閱讀能力；使學(xué)生具有較強的外語運用能力，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。達成途徑：課堂講解；平時作業(yè)；參與討論；實驗。評價依據(jù)：作業(yè)；考勤及平常表現(xiàn)；實驗表現(xiàn)與實驗報告；課堂討論互評；期末考試。評價方式：評估平時作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；根據(jù)平時表現(xiàn)與考勤情況，給出成績；結(jié)合課堂討論由學(xué)生給出互評成績；依據(jù)學(xué)生的實驗成果，給出成績；評價期末考試的得分率。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時安排和基本要求第一章緒論6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；了解本課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法；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。第三章變壓器22學(xué)時，含專題討論2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1了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，明確變壓器的額定值，了解其用途。2熟練掌握變壓器的基本電磁關(guān)系。包括：主磁通和漏磁通，磁動勢平衡的基本物理概念，基本方程式，折算方法，等效電路、相量圖及標(biāo)幺值的概念與運算。注意基本方程式、相量圖和等效電路間的一致性。3熟悉變壓器參數(shù)的測量方法，運行特性分析方法與計算。4掌握變壓器的磁路特點、繞組連接方法和連接組。5了解三次諧波磁通的流通情況及其對運行的影響。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掌握三相變壓器不對稱運行的分析方法。熟悉對稱分量法。了解各相序阻抗的物理概念及其測定方法。掌握Y，yn變壓器單相帶負載的分析。了解變壓器過電流瞬變過程的物理概念。8了解三繞組變壓器和自耦變壓器的用途和結(jié)構(gòu)特點。掌握三繞組變壓器的電磁關(guān)系、簡化分析方法及其參數(shù)的物理概念和測定方法。掌握變壓器在能量傳遞過程中的功率關(guān)系和分析計算方法。9熟悉電流互感器和電壓互感器。第四章交流電機繞組的基本理論10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，以三相雙層繞組為主。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。3理解繞組的諧波電動勢，了解其削弱方法。4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和漏磁通的基本概念。第六章同步電機18學(xué)時含專題討論2學(xué)時重點難點：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了解汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)。了解國內(nèi)外同步電機的發(fā)展趨勢。了解同步電機的勵磁方式。2熟練掌握同步電機的電樞反應(yīng)，著重理解同步電機氣隙磁場的形成、電樞反應(yīng)與負載性質(zhì)的關(guān)系及其對電機運行的影響。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。著重掌握同步電抗、繞組漏抗和短路比的物理概念和測定方法。熟悉同步發(fā)電機對稱運行特征及其計算。4掌握同步發(fā)電機的空載、短路和負載特性，了解同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行特性，理解電壓變化率，熟悉電壓變化率及額定勵磁電流的磁勢法分析計算方法。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、V型曲線、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。6掌握同步電機各序阻抗的物理概念。學(xué)會運用對稱分量法分析三相同步發(fā)電機的不對稱運行。了解同步電機振蕩的物理概念。7理解三相突然短路的瞬態(tài)過程，理解瞬變和超瞬變電抗及各種時間常數(shù)的意義。五、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實驗實驗一：單相變壓器特性及參數(shù)測定32實驗實驗二：同步發(fā)電機運行特性33實驗實驗三：同步發(fā)電機的并網(wǎng)24實驗5實驗6專題討論專題討論一：同步發(fā)電機功率調(diào)節(jié)27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2六、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。要求教師在授課過程中，所用PPT等教學(xué)材料，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?qū)W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。在專題討論中要求同學(xué)們課前準(zhǔn)備，課堂分組討論，課后提交專題報告，專題報告的形式包括調(diào)研報告、讀書報告或小論文等。七、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；5StephenJ.ChapmanElectricMachineryFundamentals,FifthEditionPublishingHouseofElectronicsIndustryBEIJING教學(xué)參考資源：本課程在三峽大學(xué)“求索