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ElectricMachinery电机学英汉双语刘慧娟教学大纲

《电机学》课程教学大纲

一、课程基本信息

1．课程编号：90L126Q

2．课程体系/类别：专业类/专业基础课，专业主干课

3．学时/学分：80/5

4．先修课程：微积分、几何与代数、大学物理、电路、工程电磁场

5．适用专业：电气工程及其自动化

二、课程教学目标及学生应达到的能力

本课程是电气工程及其自动化专业的专业基础主干课，授课对象为3年级本科生，教学内容为学生未来在电气驱动领域的研究或应用打下理论基础。

学习该课程后，应达到下列要求：

1.了解各类电机的基本结构；

2.理解各类电机的基本工作原理；

3.掌握各类电机正常运行时的基本方程式、相量图和等效电路等；

4.掌握各类电机的分析方法，以及电机的稳态运行性能；

5.掌握电机实验的原理和方法，具有对实验数据进行分析的能力，具有独立完成电机相关实验的动手能力。

三、课程教学内容和要求

（一）课程教学内容按知识点、要求及学时分类

序号	知识单元（章节）	知识点	要求	推荐学时
1	第一章绪论（4学时）	电机学课程的主要内容、地位、发展历史	了解	2
		电机的应用领域和在国民经济各行业中的地位	了解
		电机学课程的性质、任务、特点和要求	了解
		电机分析的基础知识——磁路、磁场的基本概念，基本电磁定律等	掌握	2
2	第二章变压器（14学时+实验2学时）	变压器的基本结构、额定值和应用现状	了解	2
		单相变压器的基本工作原理	理解
		变压器变比定义、感应电动势与主磁通、频率及匝数的关系	掌握
		单相变压器空载运行时的电磁关系及主要物理量	理解	2
		单相变压器空载运行时的电压方程式、等效电路和相量图	掌握	1
		单相变压器负载运行时的电磁关系、磁动势方程、电压方程	理解	2
		单相变压器绕组归算的目的、原则和方法	理解	2
		单相变压器的等效电路、等效电路中各参数物理意义以及变压器的相量图	掌握	2
		变压器T型等效电路参数的测定方法	掌握	3
		变压器的运行特性（电压调整率和效率特性）分析等	理解
		标幺值的概念及其在计算中的应用	掌握
		三相变压器磁路结构的特点	了解	2
		三相变压器电路系统——连接组别的判定方法	掌握
		变压器并联运行的条件	二维码打印设备理解
		自耦变压器和仪用互感器的原理与应用	了解
		实验——变压器等效电路参数的测定	掌握	2

3	第三章直流电机（14学时+实验4学时）	直流电机的用途和发展历史，及现状	了解	2
		直流电机的基本结构、优缺点、励磁方式和额定值	了解
		直流电机的工作原理和可逆运行	掌握
		直流电机的电枢绕组结构和绕组展开图	理解	2
		直流电机空载和负载时磁场的产生和分布，以及电枢反应的概念	理解	2
		直流电机的电磁转矩及感应电动势的计算公式	掌握	2
		直流发电机和电动机的功率流程	理解	2
		直流发电机的基本方程式，等效电路，根据电压、功率和转矩方程进行直流电机的分析计算	掌握
		直流电动机的基本方程式，等效电路，根据电压、功率和转矩方程进行直流电机的分析计算	掌握
		直流发电机的运行特性对各种特性变化趋势的分析	理解	2
		直流发电机端电压调节的方法、改变端电压极性的方法	掌握
		并励直流发电机建立电压的过程和条件	理解
3	第三章直流电机（14学时+实验4学时）	他励（并励）直流电动机的工作特性与机械特性，电动机的调速方法，对各种特性变化趋势的分析	掌握塑料水嘴	2
		串励、复励直流电动机的工作特性与机械特性，对各种特性变化趋势的分析	理解	直升机模型制作 2
		他励直流电动机的起动方法	理解	直升机模型制作 2
		实验——直流电机组实验	掌握	4
4	第四章交流电机的公共理论（12学时）	三相同步发电机的基本工作原理和运行特点	理解	3
		交流绕组的功能和构成原则	理解	3
		交流绕组感应电动势的计算，感应电动势中的高次谐波及其削弱方法	掌握	2
		三相感应电动机的基本工作原理和运行特点	理解	3
		单相交流绕组磁动势的性质和特点，以及磁动势的计算	掌握	3
		三相交流绕组磁动势的性质和特点，以及磁动势的计算	掌握	4
		交流电机中时空矢量的概念	理解	4

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5	第五章三相感应电机（14学时+实验2学时）	三相感应电机的结构、额定值、感应电机的应用现状	了解	2
		三相感应电机的工作原理和运行状态	理解	2
		三相感应电动机空载和负载运行时内部的电磁关系	掌握	2txue
		频率归算和绕组归算的概念，三相感应电动机的等效电路和相量图	掌握	2
		三相感应电动机的转矩方程和功率方程	掌握	2
		三相感应电动机的电磁转矩	理解
		笼型转子绕组的相数和极数	理解
		三相感应电动机的参数测定	掌握	2
		三相感应电动机的工作特性	理解	2
		三相感应电动机的机械特性	掌握	2
		三相感应电动机的起动方法	理解	2
		三相感应电动机的调速方法	掌握	2
		实验——三相感应电动机工作特性测定	掌握	2
6	第六章三相同步电机（14学时）	同步电机的基本结构、运行状态、励磁方式、额定值,以及同步电机的应用现状	了解	2
		同步发电机空载和负载运行时的电磁关系	理解	2
		同步电机电枢反应的概念、性质、作用和对电机的影响	理解	2
		隐极同步发电机的电压方程、等效电路和相量图	掌握	煤矿井下防爆电机2
		凸极同步发电机的电压方程、等效电路和相量图，双反应理论的概念	掌握	2
		同步发电机的功率方程和转矩方程	掌握	2
		同步发电机的运行特性（空载特性、短路特性、外特性、调整特性）	理解	2
		同步发电机的并网运行（同步发电机的功角特性、有功功率的调节、无功功率的调节）	掌握	2

（二）课程重点、难点

第一章绪论（讲课4学时）

重点：磁路基本概念和基本电磁定律。

第二章变压器（讲课14学时，实验2学时）

重点：变压器的基本原理、基本方程式、等效电路、三相变压器连接组别的概念。

难点：变压器绕组归算和连接组别的判定。

第三章直流电机（讲课14学时，实验4学时）

重点：直流电机的基本原理、电枢反应、感应电动势、电磁转矩与直流电机的基本方程式。

难点：直流电机的电枢绕组、电枢反应。

第四章交流电机的公共理论（讲课12学时）

重点：交流绕组的功能和构成原则、交流绕组感应电动势和磁动势的分析与计算。

难点：交流绕组的功能和构成原则、交流绕组感应电动势和磁动势的分析与计算。

第五章感应电机（讲课14学时，实验2学时）

重点：感应电动机的工作原理和运行状态；感应电动机的等效电路和相量图；感应电动机的转矩-转差率特性。

难点：感应电动机运行时内部的电磁关系；频率归算和绕组归算。

第六章同步电机（讲课14学时）

重点：电枢反应、电压方程式、等效电路、相量图；同步电机的功率方程和转矩方程；同步发电机的功角特性。

难点：电枢反应；同步发电机的功角特性；有功功率与无功功率的调节。

四、课程教学安排

（一）课内教学

1. 课堂讲授

课堂讲授包括统一讲授内容和个性化讲授内容。

统一讲授内容：着重讲授基本概念、基本原理和分析方法，配以适量的思考题，启迪学生的思维，加深学生对讲授内容的理解，同时引导学生正确思维。

采用多媒体与黑板相结合的手段进行教学，既重“量”又重“质”，即：既要注重内容的广泛性，又要突出重点。

讲课方式上注重几个环节：(1)问题的引入环节，尽可能以实际问题为切入点，以激发学生的学习兴趣；(2)问题的讲解环节，要注意讲解的节奏，使学生保持兴奋；(3)适当提问，了解学生对知识的掌握情况；(4)结论的归纳总结环节：要注意简明扼要，使学生很容易抓住重点。

个性化讲授内容：给各位教师留下一点自由发挥空间，展示自己的个性和特长，同时也有

利于动态优化教学内容。这方面内容不列入考试范围，留出的时间可以集中使用也可以分散使用。

2. 课堂交流

教师选择优秀的报告，鼓励学生进行课堂交流，汇报自己的报告，鼓励其他同学当场提问、交流，以此激发学生兴趣和自主学习能力，在此过程中提高口头交流能力。

共安排2次课堂交流。

3. 实验

实验目的：加深对各类电机基本原理的理解，培养学生对实验结果的观察、分析能力，提高实践能力。

实验前指导：在实验前，教师应进行实验要求、内容方面的指导，或要求学生完成实验前的预习准备工作，经过预习要达到：

(1)掌握实验原理，熟悉实验电路；

(2)弄清楚测哪些量、调哪些参数、采集哪些数据；

(3)根据理论分析，弄清楚正确的结果趋势，调节参数与被测量的关系。

实验项目：

实验一：变压器实验（2学时）

实验目的：增强对单相变压器和三相变压器的认识，掌握变压器参数测试方法。

实验要求：要求学生预先掌握实验原理，根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路和操作步骤，测定/计算变压器的有关参数。

实验内容：单相变压器的空载与短路实验；

实验二：直流电机的特性实验（4学时）

实验目的：增强对直流电机的认识，掌握直流电机特性的测试方法，通过实验培养动手能力。

实验要求：要求学生预先掌握实验原理，根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路和操作步骤，测定电机的有关参数和特性曲线。

实验内容：他励直流发电机的空载特性；

他励直流发电机的外特性；

并励直流发电机电压的建立和外特性；

他励直流电动机的转速特性；

他励直流电动机的调速（电枢串电阻和弱磁调速）。

实验三：感应电机实验（2学时）

实验目的：增强对感应电机的认识，掌握其工作特性测试方法。

实验要求：要求学生预先掌握实验原理，根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路和操作步骤，测取三相感应电动机工作特性。

实验内容：三相感应电动机的工作特性测试。

（二）课外教学

1. 自主学习

结合课堂教学内容、课后作业和专题内容，布置学生开展课后学习，理解、巩固课堂内容。

2. 课外作业

目的：(1)巩固所学知识；(2)落实学生自主学习能力。

题量：约30道题，每章6题左右。

题型：简答题、计算题、画图题、分析题。

3．专题训练

目的：让学生比较各类电机中的共性与个性差异，促进理解与掌握所学知识。在此过程中

提高获取知识能力、总结归纳能力和写作能力。结合当前电机应用领域，对风力发电中的异步电机、有刷和无刷双馈感应电机、永磁同步直驱发电机展开专题研究，对电动车应用的感应电机、永磁同步电机、永磁无刷直流电机、开关磁阻电机展开专题研究，了解和掌握相关技术。

要求：根据课程组编写的研究性训练题目的要求，学生通过研究后提交报告，可借助Matlab软件、Ansoft 软件等进行电机运行特性和电磁场的仿真计算。

每份报告内容包含：(1)目的；(2)采用的手段和方法；(3)过程内容；(4)结果或结论。

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