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1、 电机拖动基础 课程教学大纲课程编号： 课程名称： 电机拖动基础 英文名称： The Basic of Electrical Machine and Drive课程性质： 专业基础课 总 学 时： 64 学分： 3.5 适用对象： 自动化专业 先修课程： 电路分析、大学物理 一、编写说明（一）本课程的性质、地位和作用 本课程是自动化专业的一门专业基础课，主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，具有很强的理论性和专业性。该课程的任务是使学生掌握直流电机、变压器、交流电机的基本结构和工作原理，以及电力拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法，为后续专业课程准备必要的基础知识。该课程和科学
2、实验、生产实际相联系，充分利用实验教学环节培养学生分析问题、解决问题的能力；通过实验建立本课程与相关系列课程的联系，架起理论与工程实践的桥梁。（二）教学基本要求1通过本课程的学习，学生应了解以下知识：电机与电力拖动今后发展的方向；本课程的性质及学习方法；交、直流电动机的电能、磁能、机械能相互转换过程的各自特征与共性；直流电机的数学模型推导和物理解释。2通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识：交、直流电动机及变压器的磁场分析；直流电机的各种励磁方式特点；电动机调速的技术经济指标；变压器等效电路参数的测量方法及变压器空载、负载运行的定性分析；电力拖动系统各种典型负载特性的分析和应用。3通过本课程的学
3、习，学生应掌握以下知识：交流、直流电动机及变压器的电气构造和基本工作原理；电力拖动系统的动力学基础知识；电机的工程计算方法；分析电动机的机械特性及各种运行状态（电动、反接制动、能耗制动、回馈制动）的基本理论；电动机调速的基本原理；三相感应电动机的转差率定义和物理解释；掌握基本的实验方法和操作技能以及常用电气仪表（器）的使用。（三）课程教学方法与手段以课堂讲授为主，采用启发式教学，把实验课、习题课融合于教学之中。（四）实践环节1实验：直流并励电动机主要内容与要求：测定直流并励电动机的工作特性和机械特性、调速特性。学时分配：3学时2实验：直流他励电动机机械特性主要内容与要求：测定他励直流电动机在各
4、种运转状态下的机械特性。学时分配：3学时3实验：单相变压器主要内容与要求：测定电压器的变比和参数，测定空载特性、短路特性及负载特性。学时分配：2学时4实验：三相感应电动机的机械特性主要内容与要求：测定三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性。学时分配：2学时5实验：三相感应电动机的起动与调速主要内容与要求：掌握三相异步电动机的各种起动方法和调速方法学时分配：2学时（五）教学时数分配表教学内容各教学环节学时分配采用何种多媒体教学手段章节主要内容讲授实验讨论习题课外其它小计绪 论221直流电机821112直流电动机的电力拖动931133变压器821114三相感应电动机的基本原理4155三相感应电
5、动机的运行原理631106三相感应电动机的电力拖动92112合计4612664（六）本课程与其它课程的联系本课程是在大学物理、电路分析等课程后开设的。本课程中三相交流电路和磁路的基础知识由电路分析课程提供；动力学的基础知识由大学物理课程提供。本课程中学习的电机参数求取、变压器联接组、各种电机原理及应用分别为后续课程运动控制系统、电力电子技术、工厂供电等打好基础。 （七）教材与主要参考书教材：电机及电力拖动（第3版） 周定颐 主编 机械工业出版社，2007.8主要参考书：1.电机与拖动基础（上、下册）（第3版） 顾绳谷 主编 机械工业出版社，20032.电机原理及拖动 彭鸿才 编 机械工业出版社
6、，2004（八）说明1.实验内容可以根据实验设备及具体情况稍加变动。实验至少保证12学时。2.本课程考核以平时成绩占30%，期末考试成绩占70%来评定。平时考核学生出勤情况、完成作业、完成实验、课堂提问等情况，期末考试采用笔试。二、教学内容纲要绪论 一、教学基本要求通过学习，要求学生：1.了解电机和电力拖动技术的发展概况。2.熟悉本课程的性质、任务和内容。二、教学内容1.电机和电力拖动技术的发展概况2.课程的性质、任务和内容3.磁路的相关知识第一章 直流电机一、教学基本要求本章主要研究换向式直流电机，分析它们的工作原理、结构、电路系统和磁路系统、运行时的电磁过程及工作特性。通过本章学习，要求学
7、生：1.理解、掌握直流电机的工作原理及结构，理解铭牌数据的概念。2.熟悉电枢绕组的联接形式，能计算单叠绕组和单波绕组的各个节距。3.了解直流电机的磁场及换向问题。4.熟练掌握电磁转矩和电枢电动势的计算公式及其性质。5.熟练掌握直流电动机和直流发电机的励磁方式及特点，能应用直流电机的基本方程式计算相关物理量（如：额定电磁转矩、电磁功率、损耗、效率等）。6.掌握他励（并励）直流电动机的工作特性。二、教学内容第一节 直流电机的工作原理及结构 1.直流电动机和直流发电机的工作原理2.直流电机的基本结构第二节 直流电机的铭牌数据及主要系列1.直流电机的额定值及其概念2.直流电机系列第三节 直流电机的电枢
8、绕组1.电枢绕组的一般介绍2.电枢绕组的基本形式及各个节距的计算3.绕组的展开图第四节 直流电机的磁场1.直流电机的空载磁场2.直流电机负载时的磁场及电枢反应第五节 直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算电磁转矩和电枢电动势的概念、计算公式、性质第六节 直流电机的换向1.换向的电磁理论2.改善换向的方法第七节 直流发电机1.直流发电机的励磁方式及其特点2.直流发电机的基本方程式3.他励发电机的特性第八节 直流电动机1.直流电动机的励磁方式及其特点2.直流电动机的基本方程式3.他励（并励）电动机的工作特性第二章 直流电动机的电力拖动一、教学基本要求本章主要研究他励直流电动机的电力拖动问题。通过学习
9、，要求学生：1.能够应用运动学方程式分析电力拖动系统的运行状态。2.掌握生产机械的负载转矩特性。3.熟练掌握他励直流电动机的机械特性、起动方法、电气制动方法及制动特性、调速方法。二、教学内容 第一节 电力拖动系统的动力学运动方程式及方程式中转矩正、负号的规定第二节 生产机械的负载转矩特性三类生产机械负载转矩特性第三节 他励直流电动机的机械特性1.机械特性方程式、固有机械特性、三种人为机械特性2.机械特性曲线的绘制3.电力拖动系统稳定运行的条件第四节 他励直流电动机的起动1.他励直流电动机的两种起动方法2.起动电阻的计算及起动过程第五节 他励直流电动机的电气制动三种电气制动方法及其特性第六节 他
10、励直流电动机的调速调速指标、三种调速方法及其特点第三章 变压器一、教学基本要求本章主要研究一般用途的电力变压器。通过学习，要求学生：1.掌握变压器的工作原理，理解变压器的额定值。2.了解变压器的结构及运行特性、三相变压器的磁路系统、自耦变压器与互感器的工作原理。3.熟练掌握单相变压器的基本方程式、等效电路及参数测定。4.掌握三相变压器的电路系统，能用时钟表示法判别三相变压器的联结组号。二、教学内容第一节 变压器的工作原理、分类及结构1.变压器的工作原理及额定值2.了解变压器的基本结构及分类第二节 变压器的空载运行1.空载运行时的物理情况、相量图2.空载电流和空载损耗3.空载运行时的电动势平衡方
11、程式及等效电路第三节 变压器的负载运行1.负载运行时的物理情况2.负载载运行时的基本方程式第四节 变压器的等效电路及相量图1.绕组折算、三种等效电路2.相量图第五节 变压器参数的测定和标么值1.空载试验和短路试验2.标么值第六节 变压器的运行特性1.变压器的电压调整率和外特性2.变压器的损耗和效率第七节 三相变压器1.三相变压器的磁路系统2.三相变压器的电路系统，即联接组号的判别3.三相变压器的联接法和磁路系统对电动势波形的影响4.变压器并联运行的定义及并联运行条件第八节 其他用途的变压器自耦变压器、仪用互感器的工作原理第四章 三相感应电动机的基本原理一、教学基本要求本章主要分析三相感应电动机
12、的工作原理。通过学习，要求学生：1.掌握三相感应电动机的工作原理及结构，理解铭牌数据。2.了解三相感应电动机的定子绕组，掌握交流绕组一些基本量的概念及计算公式。3.了解绕组的感应电动势、磁动势及磁场，掌握单相绕组、三相绕组磁动势特点。二、教学内容第一节 三相异步电动机的工作原理及结构 1.三相感应电动机的工作原理。2.三相感应电动机的结构、铭牌数据第二节 三相感应电动机的定子绕组1.交流绕组的基本知识和一些基本量2.单层绕组、双层叠绕组的排列和联接第三节 绕组的感应电动势线圈感应电动势、线圈组电动势、相电动势的计算第四节 绕组的磁动势单相绕组、三相绕组磁动势第五章 三相感应电动机的运行原理一、
13、教学基本要求本章主要分析三相感应电动机的运行原理。通过学习，要求学生：1.掌握三相感应电动机空载运行时的物理情况及基本方程式。2.掌握三相感应电动机负载运行时的物理情况、等效电路。3.掌握三相感应电动机的功率和电磁转矩、参数测定方法。4.了解三相感应电动机的相量图。二、教学内容第一节 三相感应电动机的空载运行 1.空载电流和空载磁动势2.空载时的定子电压平衡关系第二节 三相感应电动机的负载运行1.负载运行时的物理情况、等效电路2.感应电动机的相量图第三节 感应电动机的功率和电磁转矩1.功率转换过程、功率平衡方程式2.转矩平衡方程式及电磁转矩公式第四节 三相感应电动机的工作特性工作特性分析及求取
14、第五节 三相感应电动机的参数测定1.空载试验与励磁参数的确定2.堵转试验与堵转时参数的确定第六章 三相感应电动机的电力拖动一、教学基本要求本章主要研究三相感应电动机的机械特性和各种运转状态。通过学习，要求学生：1.掌握三相感应电动机的机械特性。2.熟练掌握三相感应电动机的各种起动方法、三种电磁制动方法及其机械特性、调速方法。 3.了解电动机常用绝缘材料的等级，掌握拖动系统电动机选择原则及方法。二、教学内容第一节 三相感应电动机的机械特性1.固有机械特性及人为机械特性分析2.机械特性的实用表达式第二节 三相感应电动机的起动1.三相感应电动机的各种起动方法及特点2.三相绕线转子感应电动机的起动电阻的计算第三节 感应电动机的电磁制动三种制动方法及其机械特性第四节 感应电动机的调速各种调速方法的原理及特性第五节 拖动系统电动机的选择1.电动机的发热与冷却过程、电动机的绝缘等级2.电动机的工作制分类3.电动机容量的选择原则及方法大纲制订人：大纲审定人：制订日期：