级电气专业电机学课程设计指导书

1、电机学课程设计指导书适用专业：电气工程及自动化适用年级：2008级指导老师：张新闻冯翼北方民族大学电信学院二。一。年九月一、 课程设计的目的和作用课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教案环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系 实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。电机学是电气工程及自动化专业的一门专业基础课，具有应用性、实践性较强的特 点，忽视了实践环节，学生不能很好的理解所学内容。通过设计，使学生系统、深入了解各 种电机的工作原理和抽象出来的数学模型，对这门课程的认识

2、和理解提高到一个新的水平。通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，掌握现代设计手段和软件工 具，并能以仿真程序及仿真结果表达其设计思想的能力。通过设计，不但要培养和提高学生学习和应用专业知识的能力，而且要在实践过程中锻 炼培养正确的设计思想，培养良好的设计习惯，牢固树立事实求是和严肃认真的科学工作态 度。电机学课程设计是电机学课程学习的最后一个环节，通过设计不仅可以使学生更牢固的 掌握所学知识，同时也可以为后续课程的学习打下扎实的理论基础。二、设计题目与任务设计题目的拟定原则：结合课堂理论教案的内容，针对课程设计的目的，在规定的时间内， 选择符合教案、符合学生水平、符合实验室条件的

3、课题。本次参与课程设计的是08电气工程及自动化的学生共有 60人。设计题目（课题题目见 表一）共13个。通过2周的设计时间，在指导老师的指导下应独立完成规定的设计任务。三、设计指导及要求本次课程设计是在指导指导老师指导下由学生独立完成。指导指导老师的主导作用主要 在于指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必 须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动 地依赖指导指导老师查资料、给数据、定答案。同组同学要发扬团队协作精神，创新精神， 积极主动的提出问题、解决问题，使大家在设计中实现知识和友谊的双丰收。本次课程设计是学生第一

4、次较全面的设计训练，它对以后的毕业设计、专业设计工作打 下良好基础具有重要意义。学生在设计的全过程中必须认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求 精，才能在设计思想、方法和技能各方面都获得较好的锻炼和提高。设计中要正确处理参考己有资料与创新的关系。设计是一项复杂、细致的劳动，任何设 计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想象出来。熟识和利用已有的资 料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握 和使用各种资料，如参考和分析现有的软、硬件结构方案并合理地消化引用，合理选用已有 的经验设计数据，也是体现设计工作能力的重要方面。然而任何新的设计任务总是有其特

5、定 的讲计要求和具体工作条件，因而又不能盲目地、机械地抄袭资料，而必须具体分析，创造性地进行设计，使设计质量和设计能力都获得提高四、进度安排（1周分散，1周集中）从本学期第10周开始，将学生分组，分配任务；指导查阅课程设计的相关资料。学生利 用第10周至第16周的业余时间确定设计方案，完成参数计算，熟练掌握MATLAB/SIMULINK 模块和PSCAD/EMTDC软件的使用。本学期第17周学生在学院机房集中编写程序，搭建模型，进行仿真，并撰写论文，完成 课程设计论文答辩。五、课程设计要求本课程设计所有题目均需设计出正确的方案，计算出相关参数，应用MATLAB/SIMULINK 或PSCAD/

6、EMTDC做出正确的仿真结果，最后整理图表、数据，完成 课程设计报告的书写。六、考核方法设计成绩根据平时考勤，仿真调试，答辩，设计说明书最后验收多个环节综合评定。答辩一般为10-15分钟时间，每个学生单独进行，提问为 4-5个问题，答辩指导指导老师为两 人，成绩以100分计，分为2040分；50- 60分；6070分；70- 80分；80 90分；90 100分六个档。（总分100分，其中论文成绩：40% ;答辩成绩：40% ;平时考勤：20%）。表设计题目设计题目（内容）设计要求人数及分工1.变压器运 行特，生计算 与仿真变压器空载；变压器负 载运行；变压器空载合 闸；变压器副边突然短 路。

7、要求：观察激磁涌流与 合闸初相角的关系；观 察突然短路电流的大小 与合闸初相角的关系， 观察突然短路冲击电流.用SIMULK设计空载和负载（包括纯阻性、感性、 容性负载）仿真模型，测出原副边电流电压波形。.在给定单相变压器：Sn=100Kva,U1n/U2n=380/220V,r1=0.14 Q , r2=0.035 Q , x1=0.22 Q , x2=0.055 Q , rm=30 Q , r2=310 Q，副边负载阻抗Zl=4+3j.用Matlab编写程序计算原副边电流、功率因素、励磁电流、铁损和铜损。.用SIMULK设计变压器空载合闸仿真模型，测 出变压器铁心主磁通和励磁电流的变化过程

8、。.变压器副边突然短路：用 SIMULK设计变压器 副边短路仿真模型，测出原、副边电流的变化过程。2人，每人负 责设计内容 中的两项。2.三相变压 器并联运行 分析检查并联条件，对满足、 不满足并联条件时的负 荷分配情况仿真计算。.用SIMULK设计变压器并联运行的仿真模型并 进行仿真。.计算满足和不满足并联条件时的负荷分配。.对仿真结果和计算结果进行分析。2人，两人分 别对满足和 不满足并联 条件仿真和 计算3.三相变压 器（Yyn ）带 不对称负荷 的运行分析二相变压器（Yyn0）带 不对称负荷的中性点位 移情况。.用SIMULK设计变压器带对称和不对称负荷运 行的仿真模型并仿真。.计算带

9、对称和不对称负荷运行时中性点电压和 电流。2人，两人分 别对对称和 不对称负荷 运行仿真和计算4.三相变压 器分别采用(Yy6,Yd5) 连接组别的 仿真与分析分析原边与两个副边以 及副边与副边绕组的电 压的大小、相位在副绕 组采用不同接法的不 同。.用SIMULK设计三绕组变压器的副绕组米用不 同接法的仿真模型并仿真。.分析各绕组在/、同接法的电压大小及相位的变 化。2人，两人分 别对副绕组 不同的接法 进行仿真和 分析5.对称分量 分析法对“Yy”联结 变压器的单 相短路分析如何应用对称分量分析 法对典型的非对称故障 进行分析。.用SIMULK设计题目中要求所对应的电路模型 并仿真，对仿真

10、结果在Matlab中编写对称分量分析的算法程序，计算三相各个序分量的大小。.对称分量分析法所得结果的等效电路和分量矢 量图的画法。6.直流电动 机综合设计一一台他励直流电动机，已知数据为：R=29 KW U=110V,I n=76A, nN=1000 r/min ,试求：.电动机以500 r/min的转速提升0.8Tn的负载时， 试设计调速方式 笄计算其参数，画出机械特性图。.电机以1200 r/min下放额te负载，试设计调速 方式，做机械特性图并分析过度过程中能量的损 耗。.试画出电机正反转运行的控制线路。.试设一个闭环控制的直流调速系统。.用SIMULK对所做设计进行仿真。5人，共同完

11、成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项7.直流电动 机综合设计一一台他励直流电动机， 已知数据为：Pn=1.75KVV U=110V ,I n=20.1 A, nN=1450 r/min ,试求：.米用三级起动，起动电流最大值不超过 2In,试 求各段电阻值，并求切除电阻时的瞬时转速和电动 势，并做出机械特性图。.电机以1000 r/min的转速下放额te负数，试设 计调速方式计算其参数并分析过度过程中能量的 损耗，作出机械特性图。.试画出上述两种调速方式的控制线路图。.试设一个闭环控制的直流调速系统。.用SIMULK对所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项

12、8.直流电动 机综合设计 三一台他励直流电动机， 已知数据为：Pn=13 KWU=220V ,I n=68.7 A , m=1500 r/min ,试求：. b ma尸30%额定负载时米用串电阻和降压调速的调速范围并分析能量的传输及损耗。.电机以1200r/min的转速提升额te负载时的调速方式并计算其参数作出机械特性图。.试设计一个电机正向起动，反接制动的控制线 路。.试设一个闭环控制的直流调速系统。.用SIMULK对所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项9.直流电动 机综合设计 四一台他励直流电动机， 已知数据为：Pn=17 KWU=110V ,I N=1

13、85 A, nN=1000 r/min ,试求：.电机带额定负载运行，试设计其制动方式并求 出制动初始时和转速为零的转矩，作出机械特性 图。.电机以800 r/min 下放额te负数时的调速方式 计算其参数并分析制动过程中能量的损耗，作出机械特性图。.试设方个电机以 500 r/min , 600 r/min 转速 提升额定负载时的控制线路。.试设一个闭环控制的直流调速系统。.用SIMULK对所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项10.异步电 动机综合设 一一台绕线式异步电动机，已知数据为：Pn=22 KW I 2后70.5 A , nN=723 r/min

14、, &=197 V, Kt=3, 负载转矩为150 N.m。试 求：.电机以700 r/min 提升重物时，可采取的调速 方式试计算其中一种调速方式的参数并作出机械 特性图。.电机以800 r/min 下放重物时，可采取的调速 方式并计算其参数作出机械特性图，分析能量的传递。.试设甘一个能耗制动的控制线路。.试设一个闭环控制的交流调速系统。.用SIMULKM所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项11.异步电 动机综合设 计二一台绕线式异步电动机，已知数据为：Pn=44KW I 2N=110 A , nN=1435r/min , E2n=243 V , Kt=1

15、.5 ,负载转矩为0.8Tno 试求：.当最大允许的起动转矩 Tl1.87Tn,起动切换转 矩T2=Tn，试设计其起动级数笄计算每级的电阻值。.电机以1000 r/min 下放重物时，可采取的调 速方式并计算其参数，作出机械特性图，分析能量的传递。.试设甘一个正反转的控制线路。.试设一个闭环控制的调速系统。.用SIMULKM所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项12.异步电 动机综合设 计三一台鼠笼式二相异步电 动机，已知数据为：Pn=28 KW I n=58 A , nN=1455 r/min , cos（）n=0.88 ,起 动电流倍数Ki =6,起动 转

16、矩倍数K/P1.1 ,过载 倍数Kt=2.3。供电变压 器要求起动电流w150A,负载起动转矩为73.5N.m。试求：.请选择一个合适的降压起动方法。（若采用自耦变压器起动，抽头有 55% 64% 73%：种）。.请选择一个合适的降压起动方法。（若采用自耦变压器起动，抽头有 55% 64% 73%：种）。.试设计降压起动的控制线路。试设一个闭环控制的交流调速系统。.用SIMULK对定子回路串电阻降压调速进行仿 真。.用SIMULK对Y- A降压调速进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项13.异步电 动机综合设 计四一台绕线式异步电动机，已知数据为：Pn=60 KW |

17、2n=195 A, nN=960 r/min , E2N=200 V , Kt=2.5 ,负载转矩为0.8T no 试求：.电机以800 r/min的转速提升重物的调速方式 笄计算其中一种调速方式的参数并做出机械特性 图。.电机以1000 r/min 的转速下放重物的调速方 式并计算其参数，作出机械特性图。.试设计一个能正向起动反向制动的控制线路。.设一个闭环控制的调速系统。.用SIMULKM所做设计进行仿真。5人，共同完 成设计内容， 每人主要负 责其中的一 项14.同步发 电机仝载和 短路的仿真 与计算求同步发电机空载、短 路的稳态参数1 .用SIMULK设计同步发电机空载短路并仿真。2.分析计算稳态时相关的参数。2人，分别对 发电机的不 同参数进行 仿真计算15.同步发 电机并联运 行在满足并联条件、不满 足并联条件时对发电机 和系统的电流冲击情况.用SIMULK对同步发电机满足并联条件、不满 足并联条件时对发电机和系统的电流冲击进行仿 真。.分析计算相关的参数。2人，分别对 发电机在两 种条件的并 联运行仿真 计算16 .同步发电机的不对对各序阻抗、各序电流 分析1 .用SIMULK对不对称运行仿真。2 .分析