《电机学》课程教学大纲

ADDINCNKISM.UserStyle《电机学》课程教学大纲（理论课程）一、课程基本信息课程号3023S05001开课单位国际学院课程名称（中文）电机学（英文）ElectricalMachinery课程性质必修考核类型考试课程学分4课程学时68课程类别专业核心课（专业发展课程）先修课程《电路》《电力电子技术》《工程电磁场》适用专业（类）电气工程及其自动化二、课程描述及目标（一）课程简介《电机学》是电气工程及其自动化专业本科生的必修专业主干课，是继高等数学、物理、电路、电磁场等有关理论基础课之后必修的课程。要求学生能综合运用已学过的电、磁、力学等方面知识来具体分析电机学中的问题。本课程的特点是理论性强、概念多、与工程实际联系密切。《电机学》课程是电气工程及其自动化专业（类）的一门专业核心课程。旨在通过理论教学与实践操作训练，使学生掌握变压器结构及运行的基础知识、变压器的基本电磁关系和基本方程式、变压器空载及负载运行、理想并联运行条件，具备/具有对新型变压器进行原理分析的基本能力。基于交流绕组及其电动势和磁动势等知识，使学生掌握同步电机、异步电机和直流电机结构及运行的基础知识，同步发电机的基本电磁关系、并联运行、转矩平衡方程式及功角特性、三相异步电动机的运行原理、三相异步电动机功率、转矩和运行特性、起动和调速。直流电机基本工作原理和基本机构、直流发电机和电动机。为电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术等后续课程奠定必要的理论基础。为进一步学习专业课程和从事专业工作奠定坚实基础。（二）教学目标通过本课程，学生将掌握变压器、同步电机、异步电机和直流电机稳态运行方面的的基本知识和实验技能。课程目标1：明确变压器中的能量关系，熟练运用等效电路、基本方程、相量图等分析方法，具有分析变压器和电机工作特性的能力；课程目标2：培养学生分析变压器运行特性及电机运行特性和解决问题的能力，培养学生的动手能力，为进一步学习专业课及从事电气专业工作奠定理论基础。课程目标3：使学生掌握电机的基本理论和基本分析方法，能正确建立同步发电机的基本电磁关系、电动势方程式、等值电路和相量图；课程目标4：使同学理解三相异步电机的基本工作原理，能够分析三相异步电机的运行状态；课程目标5：使同学通过掌握直流电动机和发电机的基本方程式、磁动势和电枢反应、感应电动势和电磁转矩，能够理解直流发电机的自励条件和特征，分析直流电动机的机械特性和稳定运行条件。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1-1：掌握数学与自然科学的知识，能将其用于变压器及同步电机问题的建模和求解。课程目标10.32-2：能够综合工程原理、工程方法和文献研究，对变压器和对异步电机和直流电机相关复杂工程问题进行分析电机，并得到相应结论。课程目标20.33-3：能够根据实施方案，构建电机并联调试系统，达到特定需求目标。课程目标30.24-1：能够对三相异步电机相关的各类现象和特性进行分析和研究，明确系统测试目标；课程目标40.25-3：能运用电磁仿真软件，对复杂直流电机机组工程的实施方案进行数值模拟，并分析结果，能理解其局限性。课程目标50.2四、教学方式与方法根据课程特点，该课程以课堂教学为主，通过课本的知识与变压器和电机实际的案例分析相结合。通过以下方式方法，丰富教学过程：1．课前预习：布置与课程内容相关的引导性预习题目，启发学生自主发现问题，进而寻求解决问题的方法，为课堂授课的顺利进行，成功互动做好准备。2．相关案例分析：讲课堂讲授的知识结合当前电网的实际运行情况，选取典型案例分析基础理论的运用和解决问题的方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。3．网络平台讨论：建立课程论坛，提出综合性、设计性题目，在学生掌握基本知识的基础上，培养学生独立思考、互相沟通和协作解决问题的能力。本课程采用课堂讲授、作业评述、部分章节的PBL教学方式进行教学。课堂讲授：采用多媒体和板书相结合。在课堂教学过程中，指出每章的重点和难点部分，在上课时适当提出一些问题，活跃课堂气氛，提高课堂教学质量，集中学生的注意力。作业评述：鉴于本课程理论性强，是各专业课的重要理论基础，因此作业量较大，根据情况适当增加作业评述。PBL（Problem-basedLearning）是问题导向式教学模式，强调小组学习，本课程中选取两个章节“变压器的运行性能”和“异步电动机的功率、转矩和运行特性”，首先让学生根据上传到网络平台上的课件自学这两个章节的内容，根据老师事先提出的问题，通过各种方式查找相关资料，以小组的形式采用软件对所提问题进行仿真，提交报告并最后通过小组答辩，在答辩过程中教师加以指导，使学生对本章节的内容掌握的更加牢固，这样的方式可以培养学生分析问题、解决问题、团队合作以及表达能力，从而有利于培养学生的自主学习能力。五、教学重点与难点（一）教学重点电机常用电磁定律；变压器的基本电磁关系；变压器的基本方程式、空载及负载运行；变压器的理想并联运行条件。交流绕组及其电动势和磁动势。同步发电机的基本电磁关系；同步发电机功率、转矩平衡方程式及功角特性。三相异步电动机的运行原理；功率、转矩和运行特性；起动和调速。直流电机磁动势和电枢反应；电枢绕组感应电动势和电磁转矩；直流发电机和电动机的运行特性。（二）教学难点变压器参数的物理意义及测量方法；掌握标幺值的概念与计算；三相变压器的电路系统—三相绕组的连接方法及联结组。同步发电机的基本电磁关系；同步发电机对称稳态运行特性及其计算；同步发电机功率、转矩平衡方程式及功角特性。三相异步电动机的基本电磁关系、基本方程式、等效电路和相量图。直流电机电枢绕组感应电动势和电磁转矩的计算。教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1第1篇绪论了解本课程的性质和目的；认识电机在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况；了解电机的主要分类和机电能量转换的基础知识；熟悉并巩固《电机学》中常用的基本电磁定律；掌握铁磁材料的基本特性以及磁路的基本定律。2讲授课程目标12第2篇变压器1．了解变压器在电力系统中的应用；了解变压器的结构；掌握变压器的基本工作原理及分类；掌握变压器的额定值。2．掌握变压器的基本电磁关系；掌握变压器的基本方程式、等值电路和相量图三种分析方法；掌握变压器参数的物理意义及测量方法；掌握标幺值的概念与计算；了解变压器运行性能的分析，掌握其计算方法。3．掌握三相变压器的磁路系统；掌握三相变压器的电路系统——三相绕组的连接方法及联结组；掌握绕组连接方式和磁路系统对电动势波形的影响；了解三相变压器的不对称运行及对称分量法。4．了解三绕组变压器的用途和结构特点，掌握其基本电磁关系、简化等值电路及其参数的物理意义和测定方法；了解自耦变压器的用途和结构特点，掌握其基本电磁关系、方程式和等值电路及容量关系；了解电流互感器和电压互感器的特点及使用方法。5．掌握变压器的理想并联运行条件，掌握变压器并联运行时的负荷分配关系。16讲授课程目标23第3篇交流绕组磁动势和电动势1．了解交流绕组的连接方式，掌握交流绕组感应电动势的分析与计算方法，掌握绕组因数的物理意义。2．掌握交流绕组磁动势的分析与计算方法，掌握交流绕组脉振和圆形旋转磁动势的性质、区别及相互关系，了解漏磁通的概念及漏抗的物理意义。6讲授课程目标34第4篇同步电机1．了解同步电机分类、基本结构及励磁方式，掌握其基本工作原理以及额定值。2．掌握同步发电机的基本电磁关系、电动势方程式、等值电路和相量图，掌握各稳态参数的物理意义及测定方法，掌握同步发电机对称稳态运行特性及其计算。3．掌握同步发电机的并联投入条件和方法，掌握同步发电机功率、转矩平衡方程式及功角特性。4．了解同步电动机和同步调相机的工作原理，了解同步电动机的起动方法。16讲授课程目标2课程目标35第5篇异步电机1．了解三相异步电机的结构，掌握三相异步电机的基本工作原理，掌握转差率的概念及三相异步电机的运行状态，掌握三相异步电机的额定值。2．掌握三相异步电动机的基本电磁关系、基本方程式、等值电路和相量图，掌握三相异步电动机参数的物理意义及测定方法。3．掌握三相异步电动机的功率传递关系、功率平衡和转矩平衡方程式，掌握电磁转矩的表达式及其应用，掌握三相异步电动机的机械特性，掌握三相异步电动机的工作特性。4．掌握三相异步电动机的起动方法，了解深槽式和双鼠笼式三相异步电动机的起动原理及起动性能。5．掌握三相异步电动机的调速方法、特点及应用，建立变频调速、串级调速的概念。6．了解异步电机的其它运行方式。16讲授课程目标46第6篇直流电机1．掌握直流电机的基本工作原理、基本结构、额定值。2．了解直流电机电枢绕组的特点，了解直流电机电枢反应的性质，掌握直流电机电枢绕组感应电动势和电磁转矩的计算。3．掌握直流发电机的稳态运行时的基本方程式，掌握并励直流发电机的自励过程及条件，掌握直流发电机的运行特性，了解直流发电机的励磁方式。4．掌握直流电动机的可逆性原理，掌握直流电动机的基本方程式，掌握直流电动机的工作特性及其起动、调速方法与计算。12讲授课程目标5合计68实验内容、基本要求与学时分配序号实验项目名称实验内容与要求学时类型对应课程目标1实验变压器及旋转电机了解三相教学变压器结构及运行参数，了解三相同步发电机、笼型转子异步电动机、直流电动机结构及运行参数3演示性课程目标1课程目标32三相变压器空载及短路实验通过空载、短路实验确定三相变压器运行特性3验证性课程目标2课程目标33三相同步发电机的运行特性三相同步发电机对称稳态运行特性曲线的测量方法，三相同步发电机对称运行时稳态参数的测量3验证性课程目标3课程目标44三相同步发电机的并网特性三相同步发电机接入电网并联运行的条件与操作方法，三相同步发电机并联运行后有功功率和无功功率的调节3设计性课程目标3课程目标4课程目标55三相异步电动机的工作特性三相异步电动机参数、损耗及工作特性的测量方法3设计性课程目标3课程目标46直流发电机的运行特性实验方法测定直流发电机的主要运行特性，并励直流发电机的自励条件并观察自励过程2验证性课程目标4课程目标5合计17注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“演示性”、“验证性”、“设计性”、“探究性”、“其它”等。八、学业评价和课程考核（一）考核类型：þ考试考查（二）考核方式：开卷考试þ闭卷考试课程论文课程报告其它：成绩评定：考核依据建议分值（百分比）考核/评价细则对应课程目标平时考核50%出勤30%主要考核学生的出勤情况。课程目标1作业40%主要考核对每次理论知识点的理解和掌握程度。例如：课后习题中的简答题、计算题、制图题等。课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5测试40%学习本门课程回答问题的主动性和积极性。例如：变压器磁动势和电动势平衡方程式、同步发电机基本工作原理、异步电动机运行特性、直流电机的电枢反应。课程目标3课程目标4课程目标5期末考核50%试卷答题情况课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5九、课程目标达成评价课程目标的实际达成效果计算方式如下，达成值越高，教学效果越好。课程目标达成度毕业要求指标点达成度十、教材与教学参考书（一）教材Eletric