电工技术教学大纲

电工技术教学大纲课程名称：电工技术英文名称：Electrotechnics课程性质：专业必修课程所属系部：物理与电子工程系 周 学 时：3学时总 学 时：68学时（理论学时51;实验学时17）教学对象（本课程适合的专业和年级）： 机电一体化专业（专科）2009级专2、3、4班学生预备知识：高等数学、大学物理等课程在教学计划中的地位作用：电工技术课程是机电一体化专业的一门技术基础课程，是研究基本电路、基本磁路的应用科学，随着科技水平的提高，电工技术日益渗透至其他科学领域并占有日趋重要的地位。教学方式：课堂讲授、实验教学的目的与要求：通过本课程的学习，使学生掌握电工技术的基本概念、基本原理、基本计算方法，培养学生分析、解决问题的能力和实验技能，为后续课程的学习以及日后从事工程技术工作、科学研究、开拓新技术领域和终身学习打下一定的基础。教学要求基本概念：电压、电流、功率、能量、二端网络、等效、正弦交流电、三相交流电、磁性材料、变压器、定子、转子、转差率、转矩特性、额定转矩。起动、制动、正转、反转、继电保护。基本知识：欧姆定律、基尔霍夫定律、换路定律、直流电路的基本分析方法、正弦交流电路的分析、交流铁芯线圈电路、变压器、异步电动机的转动原理和机械特性、直流电动机的转动原理和机械特性、三相异步电动机的控制线路等。基本技能：应用电路基本理论，对简单电路进行分析和运算初步掌握变压器、异步电动机及低压电器的应用能力基本的实验技能重点：基尔霍夫电流定律、电压定律戴维南定理、叠加定理一阶RC电路的过渡过程正弦交流电路的基本概念、相量正弦交流电路的向量分析法变压器的工作原理三相异步电动机的转动原理、旋转磁场异步电动机的起动、反转和制动继电控制控制电路课程教材：秦曾煌主编，电工学上册（电工技术）第六版，北京，高等教育出版社，2004年参考书目： 1.姚海彬，电工技术（电工学），高等教育出版社2.王卫，电工技术，哈尔滨工业大学出版社编写日期：2010年2月制定 课程内容及学时分配：一、课程内容第1章电路的基本概念与定律电路的作用与组成部分 电路模型 电压和电流的参考方向 欧姆定律 电源有载工作 电源开路与短路 基尔霍夫定律 电路中电位的概念及计算 基本要求：1.了解电路的作用与组成部分。2.理解电路元件、电路模型和额定值的意义。3.理解电压、电流参考方向的概念。第2章电路的分析方法电阻串并联连接的等效变换 电阻星形联结与三角形联结的等效变换 电压源与电流源及其等效变换 支路电流法 结点电压法 叠加原理 戴维宁定理与诺顿定理基本要求：1.了解用欧姆定律和基尔霍夫定律建立电路方程的概念；掌握支路电流法。2.理解电压源、电流源概念并掌握其等效变换法。3.理解叠加原理和等效电源定理，掌握运用叠加和等效概念进行电路分析的方法。4.掌握电路中电位的计算。第3章*电路的暂态分析换路定则与电压和电流初始值的确定RC电路的响应RC电路的零状态响应RC电路的全响应一阶线性电路暂态分析的三要素法积分电路RL电路的输人响应RL电路的状态响应RL电路的全响应RLC电路的零输入响应 基本要求：1.理解电路的暂态和稳态、激励和响应，以及时间常数的物理意义。2.理解并掌握求一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的概念和方法，掌握三要素法。3.了解一阶RC电路对矩形波的响应。第4章正弦交流电路正弦电压与电流 正弦量的相量表示法 电阻元件交流电路 电感元件的交流电路 电容元件的交流电路电阻、电感与电容元件串联的交流电路阻抗的串联与并联复杂正弦交流电路的分析与计算交流电路的频率特性RLC串联电路的频率特性串联谐振并联谐振功率因数的提高基本要求：1.掌握正弦交流电的三要素，特别是有效值、初相位和相位等概念。2.熟练掌握正弦交流电的表示法，重点掌握三角函数式表示法（或称为解析式表示法）和旋转矢量图示法，认识符号法（或称相量法）这种运算手段，能将三角函数表示式转换为相量表示法。3.掌握R、L、C单一参数交流电路中电压与电流的关系（包括有效值及相位间的关系）；掌握各元件在正弦交流电路里的特性，要深刻理解感抗和容抗的物理意义。4.会运用旋转矢量图分析和计算简单的交流电路（R、L、C串联电路），弄清总电压与分电压的关系 ；电路的伏安关系 ；电路的功率关系。5.掌握有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等概念的意义和计算公式。6.了解提高功率因数的经济意义及用并联电容器提高功率因数的方法。第5章三相电路三相电压负载星形联接的三相电路负载三角形联接的三相电路 三相功率基本要求：1. 掌握三相对称电动势的特点，掌握它的两种表法方法（三角函数表示法和相量表示法）及两种图示法（正弦曲线图和旋转矢量图）。熟悉三相电路的一些基本概念（相线、中线、零线、线电压、相电压、线电流、相电流等）。2.掌握当负载或电源接成星形或三角形时，线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系，明确中线的作用，了解三相对称负载的分析方法。3.理解三相电路功率的计算。4.了解使用三相电路的一般常识。第6章磁路与铁心线圈电路磁感应强度 磁场强度磁导率材料的磁性能高导磁性 磁饱和性 变压器的工作原理变压器的外特性 电磁铁基本要求：1.理解描述磁场性质的四个有关物理量（磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度）的意义，并熟记它们的单位和符号。2.理解磁压的概念，掌握安培环路定律。3.了解铁磁材料的磁化、磁滞的物理意义，掌握铁磁材料的磁化曲线（起始磁化曲线和基本磁化曲线）、磁滞回线的概念 ，了解两类铁磁质的磁性能（磁滞回线的不同特点）和用途。4.掌握磁路的概念与磁路的基本定律。5.了解交变磁通的磁路（铁芯线圈）的特性，掌握交流铁芯线圈端电压与线圈磁通的关系（UE=4.44Nfm）。6.了解变压器的基本构造、工作原理，掌握理想变压器的三种变换特性，并能利用这些特性对含有变压器的电路进行熟练地计算。 第7章*交流电动机三相异步电动机构造三相异步电动转动原理三相异步电动机电路分析电动机的机械特性三相异步电动机的起动性能起动方法三相异步电动机的调速三相异步电动机的制动三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的选择功率的选择 种类和型式的选择 电压和转速的选择 同步电动机单相异步电动机电容分相式异步电动机 罩极式异步电动机基本要求：1.理解三相异步电动机的工作原理、机械特性，了解结构特点和铭牌数据的意义，会正确使用。2.了解三相电动机的起动和维护知识。3.了解单极异步电动机的工作原理和应用。第8章*直流电动机直流电机的构造直流电机的基本工作原理直流电动机的机械特性并励电动机的起动与反转并励（他励）电动机的调速基本要求：1.了解直流电机的工作原理、基本结构和铭牌数据。2.理解直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率；掌握直流电动机运行情况分析。3.掌握并励直流电动机的运行特性和调速；理解串励电动机和复励电动机。第9章*控制电机伺服电动机 测速发电机自整角机步进电动机基本要求：理解伺服电动机、测速发电机、自整角机步进电动机的工作原理第10章*继电接触器控制系统常用控制电器接触器 中间继电器热继电器自动空气断路器”电动机直接起动的控制线路电动机正反转的控制线路 行程控制时间控制 应用举例 基本要求：1.了解常用低压控制电器和保护电器的功能。掌握继电一接触器控制电路的自锁、联锁及顺序、时间、行程等控制的原则。能读懂常用的基本控制电路原理图，能连线操作。2.学习时要结合实物和实验来增长感性认识，并能安装在简单控制线上。第11章*可编程控制器及其应用可编程控制器的结构和工作原理可编程控价器的结构及各部分的作用可编程控制器的主要技术性能可编程控制器的主要功能和特点可编程控制器的程序编制可编程控制器应用举例第12章工业企业供电与安全用电发电输电概述工业企业配电安全用电电流对人体的作用触电方式节约用电基本要求：1.了解电力系统、工厂供电系统和安全用电常识。2.了解接地、接零保护的作用和注意事项。第13章电工测量电工测量仪表的分类 电工测量仪表的型式 万用表 数字式万用表功率的测量单相交流和直流功率的测量三相功率的测量兆欧表直流电桥 交流电桥非电量的电测法应变电阻传感器 电感传感器电容传感器 热电传感器基本要求：1.了解常用电工仪表的功能，掌握正确使用方法。2.了解测量误差的意义，具有选用仪表类型、量程范围、精确度等级和分析测量结果的初步能力。 实 验电工实验是电工技术教学中一个重要的组成部分。通过实验学生可以获得必要的感性认识，进一步巩固所学电工理论知识，通过实验学习基本电路的联接方法和常用电气设备及电工仪表的使用方法，培养从事科学实验的技能、技巧提高学生分析问题和解决问题的能力。为增加学生实际动手操作的机会，建议尽可能减少每个实验小组的人数(力争做到 2人一组)，并严格考核制度。通过实验，学生应做到：1.正确使用常用的电工仪表及电子测试仪器。2.正确连接实验线路和合理布线，并能初步分析排除故障。3.独立进行实验、正确读取实验数据、分析实验结果、编写实验报告。实验内容：实验一 常用电工仪表的使用与测量误差的计算 实验二 基尔霍夫定律和叠加定理的验证 实验三 电压源与电流源的等效变换及戴维宁定理的验证 实验四 正弦稳态交流电路相量的研究 实验五 三相交流电路电压、电流与功率的测量 实验六 功率因数及相序的测量 二.学时分配课 程 内 容学时绪 论2第1章 电路的基本概念与基本定律6第2章 电路的分析方法8第3章 电路的暂态分析8第4章 正弦交流电路10第5章 三相电路6第6章 磁路与铁心线圈电路4第7章* 交流电动机10第8章* 直流电动机6第9章* 控制电机4第10章* 继电接触器控制系统6第11章* 可编程控制器及其应用4第12章 工业企业供电与安全用电4第13章 电工测量6实 验18补充说明：一、教学方法和教学形式建议课程概念多、较抽象、涉及面广，因此教学应将理论和实验相结合。在教学过程中灵活运用板书与多媒体等授课方式。教师讲授时应围绕教材突出讲授课程的重点、难点以及问题的分析方法与思路。授课内容以教材为主，教材担负起形成整个课程体系系统性和完整性的任务，是学生学习的主要媒体形式。因此教材要概念清楚、条理分明、深入浅出、便于自学，并要注意加强导学。在内容上要紧密围绕培养目标，突出重点、兼顾一般，反映当代最新技术及应用。本大纲中的单元划分及学时分配仅供参考，在教学实施过程中可适当调配。任课教师可根据需要，对部分内容进行酌情取舍。二、教学要求的层次本课程内容要求分为掌握、理解和了解三个层次。掌握是在理解的基础上加以灵活应用；理解是能正确表达有关概念和方法的含义；了解是能正确判别有关概念和方法。三、本课程在课外练习方面的要求习题（包括思考题）也是本课程的重要教学环节，学生通过习题与思考题的训练，不仅可以巩固基本理论，还可以掌握基本工程计算方法，提高分析与解决工程实际问题的能力。每一章后留适量的作业，