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。

章节名称第四章直流电机拖动基础（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、举例讲解、电路图讲解教学目的要求1）掌握他励直流电动机机械特性的一般表达式。

2）熟悉他励直流电动机的三种人为机械特性。

3）掌握他励直流电动机的起动方法。

教学内容纲要第1节他励直流电动机的机械特性第2节他励直流电动机的起动教学重点难点重点：他励电动机的固有机械特性难点：根据电机铭牌数据估算机械特性教学过程设计首先从电压平衡方程入手，推导转速方程，得到机械特性的表达式e()n f T。

然后分别改变机械特性表达式中的电枢电压、电阻电阻和每极磁通，得到三种人为机械特性。

最后从限制起动电流的角度，考虑他励直流电动机的起动问题，包括电枢回路串电阻起动和降压起动。

作业、讨论及辅导思考题：4-1、4-3计算题：4-6、4-7、4-8、4-9课后小结机械特性是所有电动机最重要的特性，要深入理解，学会根据电机的铭牌数据估算机械特性。

他励直流电动机的固有机械特性和三种人为机械特性的关系。

他励直流电动机直接起动时起动电流过大的危害性，掌握限制起动电流的方法，以及起动电阻的计算。

章节名称第四章直流电机拖动基础（第3、4、5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、电路图讲解教学目的要求1）熟悉他励直流电动机的三种调速方法。

2）掌握他励直流电动机的三种制动方法。

3）了解串励和复励直流电动机机械特性。

教学内容纲要第3节他励直流电动机的调速第4节他励直流电动机的制动第5节串励和复励电动机的电力拖动教学重点难点重点：他励直流电动机的三种调速方式。

难点：他励直流电动机的反接制动和回馈制动。

教学过程设计首先从调速范围和静差率概念入手，介绍电动机调速系统的基本指标。

然后根据他励直流电动机的三种人为机械特性，引申出三种调速方法，并比较它们的优缺点。

最后深入讨论他励直流电动机的制动问题，包括能耗制动、反接制动和回馈制动。

作业、讨论及辅导思考题：4-2计算题：4-10、4-11、4-12、4-13、4-14课后小结区分“调速”与“转速变化”的不同概念，以及调速方法与负载类型的匹配问题。

理解调速范围与静差率基本概念，以及相互之间的制约关系。

他励直流电动机的三种调速方法中改变电枢电压（降压调速）是最重要的。

他励直流电动机的回馈制动很有意义，应深刻理解之。

串励电动机是可以交直流两用的，即所谓的通用电动机。

章节名称第五章变压器（第1、2、3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授课方法和手段举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、图片讲解教学目的要求1）掌握变压器的基本结构和工作原理。

2）熟悉变压器空载运行和负载运行的物理过程和机理。

3）熟悉变压器等效电路的推导过程及基本依据。

教学内容纲要第1节变压器的工作原理和结构第2节变压器的运行方式第3节变压器的等效电路教学重点难点重点：变压器空载运行和负载运行的电磁关系。

难点：绕组折算的基本概念及应用。

教学过程设计首先通过多媒体图片，介绍变压器的用途、原理、分类和结构。

然后详细分析变压器空载运行和负载运行的机理，注意磁链（磁通）守恒原理的讲解。

通过各物理量正方向的规定，列出电压平衡方程式和相量图。

最后利用绕组折算的方法，推导出等效电路。

作业、讨论及辅导思考题：5-1、5-2、5-3、5-4、5-5课后小结变压器实质上就是具有互感的两个线圈（集中绕组）。

变压器一、二侧绕组的电压与匝数成正比，一、二侧绕组的电流与匝数成反比，而功率（容量）近似保持不变。

变压器的空载电流起激励主磁通的作用，从空载到负载，主磁通基本不变，励磁电流（空载电流）也基本不变。

电压平衡方程、相量图、等效电路都能反映变压器的基本电磁关系。

绕组折算方法具有代表性，在交流异步电机的分析中也会应用之。

章节名称第四章变压器授课方式课堂讲授（√）；实验课（）；习题课（）；讨论课（）；其他（）教学时数 3授课方法和手段举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、电路图讲解教学目的要求1）掌握变压器的实验和参数测量方法。

2）理解变压器的运行特性。

3）了解三相变压器的基本构成。

4）了解变压器并网运行的基本知识。

教学内容纲要第4节变压器的参数测定第5节变压器的运行特性第6节三相变压器第7节其他用途的变压器教学重点难点重点：变压器外特性和电压变化率。

难点：变压器的联结组。

教学过程设计首先介绍变压器空载试验和短路试验的接线原理与注意事项，以及试验结果的处理方法。

然后分析变压器的外特性及电压变化率，效率特性及最大效率问题。

最后简要介绍三相变压器的基本构成、联结组、并网运行问题，以及其他形式的变压器和新型变压器的发展与应用。