《电机学》课程教学大纲.doc

电机学课程教学大纲Electric Machinery适用专业：电气工程及其自动化执笔者：武惠芳 刘慧娟 编写日期：2002年3月14日一、课程的性质和目的 课程性质：电机学是电气工程及其自动化专业的专业基础课。主要任务：使学生掌握变压器、交流电机和直流电机的基本知识、基本理论、基本计算方法和一般运行分析问题，为后续专业课的学习打好必要的基础。电机实验是本课程的重要教学环节，使学生掌握电机基本实验的原理和方法，初步掌握对电机进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力。二、课程教学内容电机学（I） 必修课课程编号：学时：64 学分：4 讲课学时：56 实验学时：8绪论 （讲课2学时） 绪论是学习一门课程的重要环节。通过绪论的学习，首先要了解课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用，明确电机学课程在电气工程及其自动化专业中的地位，从而明确学习目的；其次要了解本课程的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法，克服畏难思想，转变学习方法；最后要对电机常用的电磁定律进行复习，并要求学生熟练掌握。 重点：本课程的性质、任务、特点和一般分析方法难点：常用的电磁定律在电机中的应用第一篇 变压器（讲课18学时，实验4学时）第一章变压器的基本知识及结构（讲课2学时）本课程的特点之一是所研究的对象是一个实物，因此电机的理论分析的第一步除了分析电机的基本知识之外，同时要分析电机的结构。通过本章学习，首先要掌握变压器的基本变压原理和熟悉变压器主要结构部件的名称、作用及材料；其次要熟悉变压器的铭牌并掌握额定值的含义和它们之间的关系。 重点：变压器的基本变压原理难点：三相变压器额定值的含义和关系关键：搞清楚三相变压器两种连接方式相、线电压和相、线电流的关系 第二章变压器的基本原理（讲课10学时，实验2学时） 本章是电机理论分析的第二步。它通过对变压器运行时的电磁物理过程分析，找出各物理量的之间的关系，然后抽象为数学模型（方程式）、物理模型（等效电路）和相量模型（相量图）方程式、等效电路和相量图是对同一物理过程的不同的表达形式，最后用这些模型去研究变压器的运行性能。通过本章的学习，首先要掌握变压器运行时各物理量之间的关系和变比的定义；其次要熟悉空载电流的作用、大小、性质、波形和影响因素，知道变压器折算的目的、原则和方法，熟练掌握变压器的基本方程式组、等效电路和相量图；最后要掌握变压器空载实验、短路实验的目的、接线和方法，并会进行参数计算，了解标幺值的概念和变压器的运行特性。 重点：本章为变压器理论的核心，也是学生用电磁理论分析电机的起步阶段，其分析方法具有普遍性，因而本章内容基本上都属重点，务求掌握的扎实、巩固难点：折算 关键：掌握“等效”的原则实验一：单相变压器的综合实验（2学时） 第三章 三相变压器（讲课4学时，实验2学时） 本章研究三相变压器的特点。通过本章的学习，首先要了解三相变压器芯式和组式两种磁路结构的特点，掌握变压器极性和连接组别的概念和测定方法，并能根据接线图画出相量图判断组别号；其次要知道变压器并联运行的条件和某一条件不满足时的后果。重点：变压器的连接组实验二：三相变压器的综合实验（2学时）第四章 特殊变压器（讲课2学时）前面几章分析都是以普遍采用的双绕组变压器为例。本章是分析常用的其它变压器的特点。通过本章学习，主要要熟悉三绕组变压器、自耦变压器和互感器的结构特点、参数特点和适用范围。 重点：三绕组变压器、自耦变压器和互感器的特点和适用范围 难点：自耦变压器功率传输的特点 关键：明确自耦变压器功率传输中的磁耦合和电联系第二篇 异步电动机（讲课28学时，实验4学时）第五章 交流电机的绕组及其电势与磁势（讲课10学时） 交流电机的绕组及其电势与磁势是交流电机的公共理论部分。通过本章学习，首先要掌握交流电机的基本工作原理和特点，其次了解交流绕组的术语，认识展开图，懂得三相绕组空间对称的道理，掌握相电势有效值公式，知道其中各物理量的物理意义，了解消除、削弱电势高次谐波的方法；最后要掌握单相脉动磁势和三相旋转磁势的性质和特点，了解时、空相量和时空相量图。重点：交流电机的基本工作原理、相电势公式和三相旋转磁势的特点 难点：三相旋转磁势的特点 关键：空间相量的分析 第六章 异步电动机的类别和结构（讲课1学时） 本章是对异步电动机的初步认识。通过本章学习，首先要掌握异步电动机转差率的概念，并会计算转差率；其次要熟悉异步电动机的结构部件和铭牌参数。 重点：异步电动机转差率的概念 难点：转差率计算 关键：明确额定转速和同步速接近 第七章 三相异步电动机的基本原理（讲课7学时）本章是异步电动机的重点内容。通过本章分析，将异步电动机这个具体实物抽象为模型。本章分析可运用变压器的理论。通过本章学习，首先要掌握异步电动机运行时内部的电磁关系，定、转子间的磁势平衡关系，转子频率特点以及基本方程式；其次要熟练掌握转矩特性、最大转矩及起动转矩的性质；最后能理解异步电动机工作特性。 重点：转矩特性 难点：频率折算 关键：运用“等效”的原则第八章 三相异步电动机的机械特性及运行状态（讲课4学时） 本章是异步电动机的重点内容。通过本章的学习，首先要掌握三相异步电动机机械特性的三种表达式；其次要掌握三相异步电动机的固有和人为机械特性；最后要掌握三相异步电动机的各种运行状态重点：机械特性的三种表达式难点：三相异步电动机的各种运转状态 关键：机械特性的物理表达式第九章 三相异步电动机的起动与调速（讲课6学时，实验4学时）本章是三相异步电动机的重点内容。通过本章的学习，首先要掌握三相异步电动机的起动特点，了解三相异步电动机常用的起动方法；其次要了解深槽式或双鼠笼式异步电动机的工作原理；最后要掌握三相异步电动机的各种调速方法的基本原理、方法和特性。重点：三相异步电动机的各种调速方法的基本原理 难点：变频调速关键：三相异步电动机的各种调速方法的基本原理实验三：三相异步电动机综合实验（4学时）第三篇 同步电机（讲课20学时，实验2学时，本学期讲课8学时）第十章 同步电机的基本知识和结构（讲课1学时） 本章是对同步电机的初步认识。通过本章学习，首先要了解同步发电机和同步电动机的的基本结构和铭牌参数的定义及相互关系。第十一章 同步电机的基本原理（讲课7学时） 本章是同步电机的重点内容。通过本章分析，将同步电机这个具体实物抽象为模型，并且对其运行特性进行了分析。通过本章学习，首先要掌握电枢反应的概念和不同y角时电枢反应的性质、作用和对电机的影响；其次要熟练掌握同步电机对称稳态运行时的基本方程、等效电路和相量图；最后要掌握同步发电机的运行特性的定义和曲线，并能解释曲线形状。 重点：电枢反应、各电磁量的关系、各电抗参数、方程式、相量图及等效电路 难点：电枢反应 关键：明确时空相量图的关系电机学（II） 选修课课程编号：学分：2 学时：32讲课学时：28 实验学时：4第十二章 同步发电机的并联运行（讲课12学时，实验2学时） 本章是同步发电机的重点内容。通过本章的学习，首先要掌握同步发电机准同期并列的条件，熟悉不满足某一条件并列时产生的后果；其次要熟练掌握隐极机的功角特性和有功功率调节的理论和方法，掌握无功功率的调节方法和U形曲线的分析方法；最后要了解同步电动机的启动方法和功率因数提高。 重点：并联运行的条件和有功、无功功率的调节 难点：功角的双重物理意义和功率调节分析 关键：明确时空相量图的关系实验四：同步发电机并网运行综合实验（2学时）第四篇 直流电机（讲课16学时，实验2学时）第十三章 直流电机的基本知识和结构（讲课1学时） 本章是对直流电机的初步认识。通过本章学习，首先要掌握直流电机的工作原理；其次要熟悉直流电机的结构部件和铭牌参数。 重点：直流电机的工作原理 难点：直流电机的工作原理关键：电磁感应定律的理解应用第十四章 直流电机的基本原理（讲课学时） 本章是直流电机的重点内容。通过本章学习，首先了解直流电机的电枢绕组的基本知识；其次要掌握直流电机的电枢反应的概念和直流电机的电磁转矩及感应电势的计算；最后要熟悉直流电机的工作特性和运行特性。 重点：直流电机的电枢反应以及电磁转矩和感应电势的计算 难点：直流电机的电枢反应关键：直流电机的电枢反应以及电磁转矩和感应电势的计算第十五章 直流电动机（讲课学时） 本章是直流电机的重点内容。通过本章学习，首先要掌握直流电动机的基本方程式；直流电动机的工作特性；其次要掌握直流电动机的机械特性；要了解直流电动机的起动方法以及各种运行状态；最后要掌握直流电动机的调速方法和特点。 重点：直流电动机的基本方程式和直流电动机的调速方法与特点