ElectricMachinery电机学英汉双语刘慧娟教学大纲
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《电机学》课程教学大纲
一、课程基本信息
1.课程编号:90L126Q
2.课程体系/类别:专业类/专业基础课,专业主干课
3.学时/学分:80/5
4.先修课程:微积分、几何与代数、大学物理、电路、工程电磁场
5.适用专业:电气工程及其自动化
二、课程教学目标及学生应达到的能力
本课程是电气工程及其自动化专业的专业基础主干课,授课对象为3年级本科生,教学内容为学生未来在电气驱动领域的研究或应用打下理论基础。
学习该课程后,应达到下列要求:
1.了解各类电机的基本结构;
2.理解各类电机的基本工作原理;
3.掌握各类电机正常运行时的基本方程式、相量图和等效电路等;
4.掌握各类电机的分析方法,以及电机的稳态运行性能;
5.掌握电机实验的原理和方法,具有对实验数据进行分析的能力,具有独立完成电机相关实
验的动手能力。
三、课程教学内容和要求
(一)课程教学内容按知识点、要求及学时分类
(二)课程重点、难点
第一章绪论(讲课4学时)
重点:磁路基本概念和基本电磁定律。
第二章变压器(讲课14学时,实验2学时)
重点:变压器的基本原理、基本方程式、等效电路、三相变压器连接组别的概念。
难点:变压器绕组归算和连接组别的判定。
第三章直流电机(讲课14学时,实验4学时)
重点:直流电机的基本原理、电枢反应、感应电动势、电磁转矩与直流电机的基本方程式。
难点:直流电机的电枢绕组、电枢反应。
第四章交流电机的公共理论(讲课12学时)
重点:交流绕组的功能和构成原则、交流绕组感应电动势和磁动势的分析与计算。
难点:交流绕组的功能和构成原则、交流绕组感应电动势和磁动势的分析与计算。
第五章感应电机(讲课14学时,实验2学时)
重点:感应电动机的工作原理和运行状态;感应电动机的等效电路和相量图;感应电动机的转矩-转差率特性。
难点:感应电动机运行时内部的电磁关系;频率归算和绕组归算。
第六章同步电机(讲课14学时)
重点:电枢反应、电压方程式、等效电路、相量图;同步电机的功率方程和转矩方程;同步发电机的功角特性。
难点:电枢反应;同步发电机的功角特性;有功功率与无功功率的调节。
四、课程教学安排
(一)课内教学
1. 课堂讲授
课堂讲授包括统一讲授内容和个性化讲授内容。
统一讲授内容:着重讲授基本概念、基本原理和分析方法,配以适量的思考题,启迪学生的思维,加深学生对讲授内容的理解,同时引导学生正确思维。
采用多媒体与黑板相结合的手段进行教学,既重“量”又重“质”,即:既要注重内容的广泛性,又要突出重点。
讲课方式上注重几个环节:(1)问题的引入环节,尽可能以实际问题为切入点,以激发学生的学习兴趣;(2)问题的讲解环节,要注意讲解的节奏,使学生保持兴奋;(3)适当提问,了解学生对知识的掌握情况;(4)结论的归纳总结环节:要注意简明扼要,使学生很容易抓住重点。
个性化讲授内容:给各位教师留下一点自由发挥空间,展示自己的个性和特长,同时也有利于动态优化教学内容。这方面内容不列入考试范围,留出的时间可以集中使用也可以分散使用。
2. 课堂交流
教师选择优秀的报告,鼓励学生进行课堂交流,汇报自己的报告,鼓励其他同学当场提问、交流,以此激发学生兴趣和自主学习能力,在此过程中提高口头交流能力。
共安排2次课堂交流。
3. 实验
实验目的:加深对各类电机基本原理的理解,培养学生对实验结果的观察、分析能力,提高实践能力。
实验前指导:在实验前,教师应进行实验要求、内容方面的指导,或要求学生完成实验前的预习准备工作,经过预习要达到:
(1)掌握实验原理,熟悉实验电路;
(2)弄清楚测哪些量、调哪些参数、采集哪些数据;
(3)根据理论分析,弄清楚正确的结果趋势,调节参数与被测量的关系。
实验项目:
实验一:变压器实验(2学时)
实验目的:增强对单相变压器和三相变压器的认识,掌握变压器参数测试方法。
实验要求:要求学生预先掌握实验原理,根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路
和操作步骤,测定/计算变压器的有关参数。
实验内容:单相变压器的空载与短路实验;
实验二:直流电机的特性实验(4学时)
实验目的:增强对直流电机的认识,掌握直流电机特性的测试方法,通过实验培养动手能力。
实验要求:要求学生预先掌握实验原理,根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路和操作步骤,测定电机的有关参数和特性曲线。
实验内容:他励直流发电机的空载特性;
他励直流发电机的外特性;
并励直流发电机电压的建立和外特性;
他励直流电动机的转速特性;
他励直流电动机的调速(电枢串电阻和弱磁调速)。
实验三:感应电机实验(2学时)
实验目的:增强对感应电机的认识,掌握其工作特性测试方法。
实验要求:要求学生预先掌握实验原理,根据实验任务书和实验室仪器设备清单设计实验线路和操作步骤,测取三相感应电动机工作特性。
实验内容:三相感应电动机的工作特性测试。
(二)课外教学
1. 自主学习
结合课堂教学内容、课后作业和专题内容,布置学生开展课后学习,理解、巩固课堂内容。
2. 课外作业
目的:(1)巩固所学知识;(2)落实学生自主学习能力。
题量:约30道题,每章6题左右。
题型:简答题、计算题、画图题、分析题。
3.专题训练
目的:让学生比较各类电机中的共性与个性差异,促进理解与掌握所学知识。在此过程中提高获取知识能力、总结归纳能力和写作能力。结合当前电机应用领域,对风力发电中的异步电机、有刷和无刷双馈感应电机、永磁同步直驱发电机展开专题研究,对电动车应用的感应电机、永磁同步电机、永磁无刷直流电机、开关磁阻电机展开专题研究,了解和掌握相关技术。
要求:根据课程组编写的研究性训练题目的要求,学生通过研究后提交报告,可借助Matlab 软件、Ansoft 软件等进行电机运行特性和电磁场的仿真计算。
每份报告内容包含:(1)目的;(2)采用的手段和方法;(3)过程内容;(4)结果或结论。
课程组统一的研究性教学方案:
1)直流电机综合实验的设计与思考。
2)他励直流电动机制动运行的研究。
3)直流电机空载与负载磁场分布情况的研究
4)单相变压器外特性的计算与特性的绘制研究。
5)三相变压器并联运行的研究。
6)变压器英文铭牌的翻译,参数计算及性能分析。
7)三相交流绕组旋转磁场的分析与计算。
8)两相交流绕组产生旋转磁场的分析与研究。
9)三相感应电动机工作特性的计算与特性曲线的绘制。
10)三相感应电动机机械特性的计算与绘制。