电机与拖动基础(第3版 - 授课教案)

电机与拖动基础（授课教案）

2017年10月

课程基本信息

注：课程类别分为公共基础课、学科基础课、专业必修课、专业选修课和实践教学环节。

授课教案

授课时间第周，星期，第节；第1次课章节名称绪论、第一章电机的基本原理（第1节）

授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；

讨论课（）；其他（）

教学时数 2

授课方法

和手段

多媒体讲解、举例讲解、模型讲解

教学目的要求1）了解电机与拖动的历史、现状与发展情况。

2）了解本课程的性质、任务和学习要求、学习方法。

3）深入理解电磁感应原理以及相关的电磁感应定律。

4）掌握电机中常用的基本定律以及铁磁材料的分类、特性。

教学内容纲要绪论

第1节电磁感应原理

教学重点难点重点：安培环路定律和磁路的欧姆定律难点：铁磁材料的磁化曲线

教学过程设计

先介绍电机与拖动的历史，通过引用应用实例，说明电机拖动系统的作用，提高学生的学习兴趣。再结合中学物理学电与磁的基本知识，介绍电磁感应原理，以及“电生磁，磁生电，电磁生力”的基本规律。

作业、讨论

及辅导

思考题：1-1、1-2

课后小结了解电机与拖动的历史、现状与发展情况。

了解本教材内容、课程性质、学习目的和学习方法。

掌握电机中常用的基本定律，以及铁磁材料的分类、特点。注意磁路与电路的区别与联系。

章节名称第一章电机的基本原理（第2、3、4节）

授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；

讨论课（）；其他（）

教学时数 2

授课方法

和手段

多媒体讲解、举例讲解、模型讲解、视频讲解

教学目的要求1）掌握机电能量转换基本原理。

2）了解电机的基本结构与工作原理。

3）深入理解电磁感应原理以及相关的电磁感应定律。

教学内容纲要第2节机电能量转换基本原理

第3节电机的基本结构与工作原理第4节电机的能量损耗与发热

教学重点难点重点：电机的结构和共性问题

难点：电磁转矩一般表达式的推导

教学过程设计

首先通过一个简单的电磁装置，介绍机电能量转换的基本原理。然后通过网络视频，介绍一种电机的结构，引申出电机结构的共同特点及工作原理。最后介绍电机能量转换过程中存在的各类损耗及发热问题。

作业、讨论及辅导思考题：1-3、1-4、1-7 计算题：1-8、1-9、1-10

课后小结理解电机的基本功能就是实现机电能量转换。

电机的基本结构包括定子、转子两部分，定、转子磁场之间相互作用产生感应电动势以及电磁转矩。

电机运行时存在两类损耗：铜耗与铁耗，其特点各不相同。

电机能否长期运行，与其发热情况密切相关。

章节名称第二章电力拖动系统的动力学基础

授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；

讨论课（）；其他（）

教学时数 3

授课方法

和手段

多媒体讲解、举例讲解、模型讲解

教学目的要求1）掌握电力拖动系统的运动方程式。2）了解各类生产机械的负载转矩特性。3）理解电力拖动系统稳定运行的条件。

教学内容纲要第1节电力拖动系统的运动方程第2节生产机械的负载转矩特性第3节电力拖动系统的稳态分析

教学重点难点重点：电机电磁转矩与负载转矩的匹配关系难点：电力拖动系统稳定运行的条件

教学过程设计

首先介绍电力拖动系统的组成，给出转子运动方程及其实用形式。然后介绍各类负载转矩特性，尤其是恒转矩负载和恒功率负载。最后从数学上证明系统稳定运行的条件。对电力拖动系统的动态分析，则只做简单介绍。

作业、讨论

及辅导

思考题：2-2、2-3、2-4、2-7、2-8

课后小结电力拖动系统的转子运动方程及飞轮惯量的定义。各类生产机械的不同负载转矩特性。

电力拖动系统稳定运行的充分必要条件。

章节名称第三章直流电机原理（第1、2节）

授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；

讨论课（）；其他（）

教学时数 2

授课方法

和手段

多媒体讲解、模型讲解、播放直流电机资料片

教学目的要求1）了解直流电机的结构与原理。

2）了解换向器和电刷的作用。

3）掌握直流电机主磁场和电枢反应的概念。

教学内容纲要第1节直流电机的基本原理和结构第2节直流电机的电枢绕组和磁场

教学重点难点重点：直流电机电枢反应的基本概念难点：直流电机换向器与电刷的作用

教学过程设计

首先播放直流电机视频，介绍直流电机的结构和原理。然后简要介绍直流电机励磁方式和电枢绕组的结构。最后，介绍定子主磁场、转子电枢反应磁场的波形，并分析两者合成的结果。

作业、讨论

及辅导

思考题：3-1、3-2、3-3

课后小结直流电动机的优点是控制性能好，缺点是采用机械换向，需要经常维护。直流电机有他励、并励、串励和复励四种励磁方式，其中他励最常见。

电枢反应对主磁场有一定影响，气隙磁场波形畸变，每极磁通量略有减小。

章节名称第三章直流电机原理（第3、4节）

授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；

讨论课（）；其他（）

教学时数 3

授课方法

和手段

多媒体讲解、举例讲解、模型讲解

教学目的要求1）理解直流电机感应电动势和电磁转矩的计算公式。2）掌握直流电机基本方程式和功率流程图。

3）熟悉直流发电机和直流电动机的各种运行特性。

教学内容纲要第3节电枢绕组感应电动势和电磁转矩第4节直流电机的基本方程和工作特性

教学重点难点重点：他励直流电动机的电压方程、转矩方程和功率方程难点：并励直流发电机的自励过程

教学过程设计

首先推导直流电机感应电动势与电磁转矩的计算公式，并与右手定则、左手定则的公式对比、理解。然后分别按照电动机惯例和发电机惯例推导直流电机的电压平衡方程、转矩方程和功率方程。最后分析直流电机的运行特性和直流发电机的自励过程。

作业、讨论及辅导思考题：3-4、3-5

计算题：3-6、3-7、3-8

课后小结直流电机的基本方程包括电压平衡、转矩平衡、功率平衡等方面。

直流电动机的工作特性包括转速特性、转矩特性和效率特性，直流发电机的工作特性包括空载特性、外特性、调节特性和效率特性，这些特性都可以从基本方程式得到解释。

并励直流发电机自励建压的三个条件缺一不可。

从基本原理上说，任何电机既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行。电动机和发电机感应电动势、电磁转矩的计算公式是一致的。