电气专业《电机学》课程设计指导书文档
电机学部分课程设计任务书
电机学课程设计任务书一、课程设计目的和要求1 目的通过设计实践，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。
2 要求1）搭建系统仿真电路还或者搭建实际电路；2）提供仿真系统参数，（可自行设计或使用题目提供相关参数）；3）绘制相关参数曲线；4）分析对比相关控制参数，给出相应结论。
二、原始资料1 直流开环调速（可在实验台上自行搭建）依据上图建立的直流开环调速系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
励磁电压Uf =220Ⅴ ,励磁电流If=1.5A。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻R=0.05Ω。
平波电抗器Ld=20mH。
题中仅给出电动机额定参数，电源、变压器等参数必须根据电动机要求进行设计和计算。
观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的控制角a=30°，45°，60°，75°时转速、转矩和电流变化，总结开环直流调速系统特点。
2 转速闭环控制的直流调速系统（可在实验台上自行搭建）依据上图建立转速闭环控制的系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
励磁电压Uf =220Ⅴ ,励磁电流If=1.5A。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻R=0.05Ω。
平波电抗器Ld=20mH。
题中仅给出电动机额定参数，电源、变压器等参数必须根据电动机要求进行设计和计算。
分别采用比例调节，比例-积分调节，带电流截止负反馈调节三种方法观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的转速响应、电压响应和电流响应变化，总结转速闭环控制直流调速系统特点。
3 直流双闭环调速系统（可在实验台上自行搭建）依据上图建立的直流双闭环调速系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
关于电机学的课程设计
关于电机学的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电机的基本概念，掌握电机的工作原理；2. 学习并掌握不同类型电机的特点、结构及应用场景；3. 了解电机与电源、负载之间的关系，掌握基本的电机选型方法。
技能目标：1. 能够分析电机电路，并进行简单的电机控制；2. 学会使用相关工具和仪器对电机进行检测和调试；3. 能够运用所学知识解决实际电机应用中的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机学学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的环保意识，关注电机在节能环保方面的应用。
课程性质：电机学课程旨在让学生掌握电机的基本理论、技能和应用，培养实际操作和解决问题的能力。
学生特点：本课程面向高中年级学生，他们在物理、数学等领域已有一定基础，具备初步的分析和解决问题的能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，将课程目标分解为具体的学习成果，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新思维能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容1. 电机的基本概念与分类：介绍电机的基础知识，包括电机的工作原理、类型及特点。
关联课本第一章内容。
- 交流电机- 直流电机- 步进电机- 无刷电机2. 电机结构与原理：分析各类电机的结构组成、工作原理及性能。
关联课本第二章内容。
- 电机磁路- 电机的电路模型- 电机的转矩与效率3. 电机控制技术：学习电机控制的基本原理和电路，掌握常见的电机控制方法。
关联课本第三章内容。
- 电机启动、制动与调速- 电机驱动电路- 电机控制策略4. 电机选型与应用：介绍电机选型原则，分析不同应用场景下的电机选型实例。
关联课本第四章内容。
- 电机与负载匹配- 电机选型依据- 电机应用案例分析5. 电机检测与维护：学习电机检测方法、维护技巧，提高实际操作能力。
关联课本第五章内容。
电机学课程设计
电机学课程设计设计目的本课程设计旨在帮助学生深入了解电机的基本结构、原理及运转方式，掌握电机的设计方法及相关参数的计算，并运用所学知识设计并制作出一款电机模型，提升学生的实践能力和解决实际问题的能力。
设计内容理论部分基础知识回顾本部分主要复习电机的基本概念、分类、构造和工作原理，使学生对电机有一个全面的了解。
参数计算本部分主要涵盖电机绕组的导线截面积、导体长度、绕组匝数等参数的计算方法，以及磁场强度、反电势、满载转矩等参数的计算方法，并通过例题演示其应用。
磁路分析本部分主要讲解电机磁路的分析方法，包括磁路线和磁通量的计算，应用Maxwell方程组解决电机磁路问题，并通过实际案例分析电机反电势的产生原因和调节方法。
实践部分电机模型设计根据学生所学知识，设计一款电机模型，包括电机的定子、转子、绕组等部分，确定合适的参数和计算方法，并通过模型的制作和实验验证其性能。
电机控制电路设计结合实际应用，设计一款电机控制电路，实现电机转速调节、反转等功能，要求能够满足实际工程需求，并运用所学知识提高电路的效率和可靠性。
设计流程1.确定课程设计主题和目的；2.进行电机基础知识的复习和参数计算的学习；3.学习电机磁路分析的方法，分析并解决实际问题；4.设计电机模型，制作实验并验证其性能；5.设计电机控制电路，实现电机控制功能；6.总结并反思本次课程设计，提高实践能力和解决实际问题的能力。
设计成果学生将通过课程设计，掌握电机的基本结构、工作原理和设计方法，进一步提高实践能力和解决实际问题的能力。
学生将制作出一款可运转的电机模型，并实现电机控制电路的设计，达到了理论与实践相结合的目的，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
参考文献1.葛劲松等. 电机原理与设计[M]. 北京：清华大学出版社，2016.2.王正华. 电机控制技术[M]. 北京：机械工业出版社，2016.3.马赛克. 电机设计实践[M]. 北京：电子工业出版社，2017.。
华中科技大学电机学课程设计
《电机学》课程设计单绕组变极双速异步电机学院电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化班级学号U*********姓名日期2014年2月20日成绩指导教师周理兵电机学课程设计任务书（201107班-周理兵组19位同学用）2014.1.10课题：单绕组变极双速三相交流绕组设计说明：一台三相鼠笼型交流异步电动机，定子一套绕组，若采用绕组（引出线）改接变极调速实现双速运行，则称为单绕组变极双速交流绕组。
任务要求：（1）定子48槽，4/8极，采用双层叠绕组，支路数、相带和节距自选；（2）绕组引出线6根；（3）画出两种极数下对应的槽电势星型图和三相绕组联接图；（4）根据所选节距和绕组方案，分析两种极对数下气隙基波磁密关系；（5）计算两种情况下相应的绕组系数，并分析谐波情况。
***每位同学必须独立完成设计和提交报告；设计报告必须在下学期开学第一周五下午5点钟之前交到电机楼202；若设计报告出现雷同（含部分雷同），则相互雷同的同学均取消成绩目录【题目分析】 (1)【变级原理】 (1)【接线方式】 (2)【绘制槽电动势星型图】 (3)【分相】 (4)【节距的分析与确定】 (4)【绘制绕组展开图】 (5)【分析气隙基波磁密】 (8)【绕组系数与谐波分析】 (9)【小结】 (9)【题目分析】三相鼠笼型交流异步电动机，转子是鼠笼型，其相数、极对数自动与定子保持一致，异步电动机的转差率s =n 1−n n 1，又因为s 很小，这样n ≈n 1＝60f 1p。
由此可见，当极对数改变后，异步电动机的转速会发生改变。
【变级原理】参见课本《电机学（第三版）》中P262-P263有如下的变极原理。
如图1.1有一个四级电机的A 像绕组示意图，在如图的电流方向a1→x1→a2→x2下，它产生了磁动势基波级数2p=4。
如图1.2 改接，即a1与x2连接作为首端A ，x1与a2相连接，作为末端X ，则它产生的磁动势基波极数2p=2，这样就实现了单绕组变极。
《电机学》电子教案
《电机学》电子教案电机学电子教案第一节电机的基本原理一、电机的分类1.直流电机2.交流电机3.步进电机4.永磁同步电机5.阻尼电机二、电机的工作原理1.电磁感应原理2.洛伦兹力原理3.滑差转子原理第二节直流电机的工作原理一、直流电机的结构1.电枢2.磁场3.磁极二、直流电机的工作原理1.电流通过电枢产生磁场2.磁场与电枢之间产生转矩3.转矩驱动转子转动三、直流电机的性能参数1.额定转速2.额定功率3.额定电流第三节交流电机的工作原理一、感应电动机1.工作原理2.转子结构3.转子工作原理二、同步电动机1.工作原理2.磁场同步3.转矩产生第四节步进电机的工作原理一、步进电机的结构1.定子3.步进机构二、步进电机的工作原理1.脉冲信号驱动2.步进角度3.步进精度第五节永磁同步电机的工作原理一、永磁同步电机的结构1.永磁体2.定子3.转子二、永磁同步电机的工作原理1.磁场同步2.转矩产生3.功率系数第六节阻尼电机的工作原理一、阻尼电机的结构1.铝制电枢2.铁质定子二、阻尼电机的工作原理1.铝制电枢制动2.阻尼环减震3.变速范围结语通过本次课程学习，可以了解到电机的基本原理、各种类型电机的工作原理以及性能参数。
同时也可以了解到不同类型电机在不同应用领域中的特点和优势，为以后的电机应用和设计提供了重要的参考。
希望同学们能够认真学习，掌握电机学的基本知识，为将来的工作奠定坚实的基础。
电机专业课程设计
电机专业 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电机的基本结构、工作原理及分类，并能结合实际案例分析不同类型电机的应用场景。
2. 使学生了解电机的主要性能指标，如功率、效率、转速等，并能运用相关公式进行简单计算。
3. 让学生掌握电机控制的基本方法，如启动、调速、制动等，了解各种控制器件的作用及原理。
技能目标：1. 培养学生运用电机相关理论知识解决实际问题的能力，提高学生的动手操作和实验技能。
2. 培养学生通过查阅资料、开展小组讨论等方式，自主学习和团队合作的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机专业的兴趣，激发学生学习热情，树立正确的专业观和职业观。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，勇于探索，敢于创新。
3. 培养学生具备良好的团队合作精神，学会倾听、沟通、协调，形成积极向上的学习氛围。
课程性质：本课程为电机专业的基础课程，旨在让学生掌握电机的基本理论、技能和实际应用。
学生特点：学生为电机专业初中级阶段，具备一定的物理和数学基础，但对电机专业知识的了解有限。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的专业素养和实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. 电机的基本结构和工作原理- 介绍电机的基本组成，如定子、转子、绝缘材料等。
- 阐述电机的工作原理，包括电磁感应、能量转换等。
2. 电机的分类及性能指标- 分类介绍交流电机、直流电机、步进电机等不同类型的电机。
- 介绍电机的主要性能指标，如功率、效率、转速等。
3. 电机控制技术- 分析电机控制的基本方法，如启动、调速、制动等。
- 介绍常用控制器件，如接触器、继电器、PLC等。
4. 电机应用案例分析- 分析不同类型电机在实际应用中的案例，如工业生产、日常生活等。
- 结合案例，讲解电机选型、安装、调试等实际操作过程。
5. 电机实验与实训- 制定详细的实验与实训教学大纲，包括实验目的、内容、步骤等。
电气工程-电气专业电机学课程设计指导书 精品
《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： 20XX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学环节，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：结合课堂理论教学的内容，针对课程设计的目的，在规定的时间内，选择符合教学、符合学生水平、符合实验室条件的课题。
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。
《电机学》教学设计
电机学 教 学设 计
◆李 延 频
摘要 ： 《 电机 学 》是 一 门与 实践联 系紧密的专业基础课 ，其教 学有 自 身特有 的规律 。本 文在联 系专业相 关专业方向的基 础上 ，对 《 电机 学 》的 教 学 环 节 、教 学 目 、教 学 内容 和 教 学方 法 的设 计 做 了 系统探 讨 。 标 关 键 词 ：电机 学 ；教 学设 计 ；课 堂教 学 ；实践 教 学 ；考试
２３语 言 设 计 ．
学 生 通 过 课 后 的作 业 ，可 以增 强 对 课 堂 教 学 内 容
的理解 ，巩固所学知识 ，同时 ，作业也是利用课堂知识 解决问题的一种很好的锻炼 ，所 以作业设计对课程的学
在课堂教学 中 ，教师使 用最多 的教 学工具就是 语
习至关重要。作业设计包括作业类型设计和作业 内容设
教 育 的创 新 可 能 就 是 一个 新 方 法 ，一个 新 思 路 ，一 个新 技 巧 ，只要 不 守 旧 ，只要 有 突 破 就是 创 新 ，但 这是 学生
其研究对象具有实用性 与普遍性 ，讲述的内容不仅是后
续 专业 课 的理 论 基 础 ，而且 是 电气 工 程 领域 实践 问题 的
能使学生在轻松愉快 的氛围中汲取知识 ，培养能力 ，提 高专业 素质 ，获得 良好的教学效果 和关 键参数等要板 书的 内容要合理 布 局 ，通盘考虑 。二是版 面设计 ，要对板 书板式 ，图形和 擦 留等有一个规划 ，主板书最好不擦掉 ，用以指导新课
科学思维和创新能力 的培养 。
二 、课 堂教 学设计
２１内容 规 划 ．
磁学的基础专业课程 ，其 内容 比较抽象 ，所 以，在教学 过程 中还应该尽量使用一些相关的趣味性语言 ，但请注 意语言要生动 ，比喻要恰当 ，可以讲一些学生感兴趣而
华中科技大学电气学院电机学课程设计
电气与电子工程学院《电机学》课程设计设计题目异步电动机的调速与仿真指导老师杨凯班级电气1201班姓名H X学号U2012XXXXX完成日期2015 年 3 月 2 日目录一、课程设计题目 (3)二、设计过程与结果 (4)异步电动机调速基本原理： (4)条件中的参数计算： (4)任务一： (5)任务二： (9)任务三： (13)用SIMULINK设计调压调速仿真模型 (21)误差分析： (28)三、实验总结 (29)四、参考文献 (30)一、课程设计题目一台绕线式异步电动机，Y/y连接，已知数据为：额定功率P N = c0 kW，f = 50 Hz，2 p = c1，U n = 380 V，n N = c2 r/min，R1 = R2' = 4Ω，x1σ = x2σ'= 6Ω，x m = 120Ω，k i = k e = 0.02，忽略铁耗。
各参数为：c0 =1.1c1 =4c2 =1440c6 =500任务要求：①若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到c6r/min，采用调压调速方式并计算其参数，做出机械特性图，分析能量的传递。
②若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到c6 r/min，采用变频调速方式并计算其参数，做出机械特性图，分析能量的传递。
③若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到c6r/min，要求最大转矩不超过1.5 T n，采用转子绕组串电阻调速，计算其级数及其它参数，做出机械特性图，分析能量的传递。
④用Matlab中的SIMULINK设计调压调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定) ，并仿真调速前后定子电流与转子转速波形。
⑤对仿真结果和计算结果进行分析。
二 、设计过程与结果异步电动机调速基本原理：根据异步电机的转速公式：n =(1−s )n 1=60f 1p(1−s) 异步电动机的调速方式有以下三种： （1） 变极调速，即改变极对数2 p 调速； （2） 变频调速，即改变频率f 1调速；（3） 改变转差率s 调速，题目中的变压调速与转子绕组串电阻调速都属于改变转差率调速。
电机学课程设计报告(打印版)
cos wt
cos νθ
4π 3
cos
wt
4π 3
F
cosνθcoswt sinνθsinwt
F cos wt νθ
表明三相合成磁动势的ν 6k 1次谐波转速为 n ，转向与基波相反。
9
2. 仿真分析
1) 谐波数值分析 利用 matlab 进行相关参数计算，生产表格如下，可以看出谐波成分特别 是高次谐波成分相比基波来说要小很多。
2
一、课程设计题目及要求
题目：三相异步电动机绕组设计及磁动势计算 时间：大三上 15‐16 周 要求： 1. 设计交流绕组 2. 编程计算单相和三相磁动势基波和各次谐波（谐波次数要求计算到 100 次以
上）。 1) 编程语言不限 2) 将计算结果列表
ν
k
k
k
F
F ⁄F
…… 3. 根据单相和三相磁动势的表达式，画出磁动势曲线（用计算机绘图）。 4. 设计参数：三相异步电动机，Y 接，双层绕组，频率 50Hz
0.078578 0.25
‐0.88476 0.884765
‐0.25 ‐0.07858 ‐0.14557
0.25 ‐0.04825 0.048248
‐0.25 0.145566 0.078578
0.25 ‐0.88476 0.884765
‐0.25 ‐0.07858
2) 单相和三相合成磁动势波形仿真
槽电动势星形图如下：
4
图 1 60°相带槽电动势星形图 3) 绘制绕组展开接线图
题中给出 a=4，由以上的线圈分配表及槽电动势星行展开图可画出 A 相 绕组线圈接线图 2 所示，A 相绕组展开接线图如图 3 所示，完整的三相 展开接线图如图 4 所示。
电机学的课程设计
电机学的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握电机的基本结构、工作原理及分类。
2. 学生能够描述并解释电机在不同应用领域的功能及作用。
3. 学生能够掌握电机的主要性能参数，并运用相关公式进行计算。
技能目标：1. 学生能够运用电机学知识，分析并解决实际电路中电机相关问题。
2. 学生能够正确使用实验仪器，进行电机性能测试，并处理实验数据。
3. 学生能够设计简单的电机控制系统，实现电机的启动、停止和调速。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电机学，培养对物理学科的热爱和兴趣，增强探究精神。
2. 学生能够认识到电机在日常生活和国家发展中的重要作用，提高社会责任感和使命感。
3. 学生通过合作学习，培养团队协作能力和沟通交流能力，形成积极向上、互帮互助的学习氛围。
课程性质：本课程为电机学基础知识课程，旨在帮助学生建立电机学的基本概念，提高解决实际问题的能力。
学生特点：初三学生具备一定的物理基础知识，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：结合学生特点，采用讲解、实验、讨论等多种教学方法，注重理论联系实际，提高学生的知识运用能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的学习积极性。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 电机的基本概念：介绍电机的定义、分类及用途，重点讲解电机在日常生活和工业中的应用。
教材章节：第一章 电机概述2. 电机的工作原理：详细讲解电机的工作原理，包括电磁感应、电磁力等基本概念。
教材章节：第二章 电机的工作原理3. 电机结构及参数：介绍电机的主要结构，如定子、转子、绕组等，以及电机的主要性能参数。
教材章节：第三章 电机结构及参数4. 电机启动、运行和调速：讲解电机的启动方法、运行特性及调速原理。
教材章节：第四章 电机启动、运行与调速5. 电机应用实例：分析电机在不同领域的应用，如家用电器、工业生产等。
电机学实验指导书word精品文档27页
电机学实验指导书（第三次修订）主编:姜宏伟李健陈玉国目录第一章、概述 (1)第二章、实验要求及注意事项 (1)第三章、实验项目 (6)实验一、单相变压器实验 (6)实验二、直流电动机实验 (10)实验三、感应电动机实验 (14)实验四、感应电机额定转差率计算和Te-s曲线绘制 (20)实验五、同步发电机实验 (26)第四章、实验项目涉及的主要仪器设备简介 (30)第五章、参考文献 (30)中原工学院电气工程及其自动化教研室2007年12月24日第一章概述《电机学》是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课。
通过对本课程的学习，使学生了解并掌握变压器、直流电机、异步电动机、同步电机等四类电机的基本结构、工作原理及其起动、调速、运行（特性）等方面的知识，培养学生分析问题与解决问题的能力，为后续专业课的学习打好必要的基础。
电机学实验是《电机学》课程的一个重要教学环节，在专业培养计划中占有重要地位。
电机学实验是学习、研究电机理论的重要实践环节，是电机学课程的必要组成部分。
但电机实验应侧重于掌握实验方法和运用所学到的理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生分析问题和解决问题的初步能力。
该实验指导书是《电机学》配套教材，依据中原工学院《电机学》课程教学大纲及实验教学大纲要求编写，在编写中充分考虑了运用电机理论、掌握电机性能的要求，更重视实验方法、实验技能方面的培养。
通过实验，使学生了解并掌握电机基本实验的原理和方法，初步掌握对电机进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力。
该实验指导书总共包括五个实验项目，变压器、直流电机、同步电机各一个，感应电机两个，通过这些实验，应掌握变压器等效电路参数测定；掌握直流电动机的起动、调速方法及运行特性的测定、交流电动机外特性的测定方法；掌握感应电动机的起动、调速方法及运行特性和等效电路参数的测定，以及利用计算机对感应电机Te-s特性和额定数据进行分析计算；掌握同步发电机的并联运行、功率调节等操作。
电机学课程设计
电机与拖动课程设计报告课程名称：电机与拖动课程设计设计题目：三相异步电动机调速计算与仿真院系：电气工程系班级：1202303 设计者：孙兆晋学号：********* 同组人：李雷李煊红指导教师：***设计时间：2015.11.26—2015.12.5课程设计（论文）任务书1 原理描述1.1 三相异步电动机的调速三相异步电动机的转子转速可由下式子给出：)1(601s pf n -= （1-1） 根据上式，三相异步电动机的调速方法通常采取以下三种：（1）改变定子电压的调压调速，属于改变转差率的调速；（2）变频调速；（3）转子串电阻调速，也属于改变转差率的调速。
1.2 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率以及参数固定的条件下，机械轴上的转子转速n 和电磁转矩em T 之间的关系)(em T f n =。
利用等效电路可以很方便地获得各种形式的机械特性表达式。
机械特性参数表达式如下：])()[(22'212'21'22111σσπx x s r r s r U f pm T em +++= （1-2）上式给出了电磁转矩em T 与转差率s 之间的关系，若将电磁转矩em T 作为横坐标轴，转子转速n 作为纵坐标轴，并考虑到转子转速)1(1s n n -=，则可得到三相异步电动机的机械特性曲线)(em T f n =，如下图所示：图1.1 三相异步电动机的机械特性曲线1.3 改变定子电压的调压调速由式（1-2）可知，仅降低定子电压时，由于同步速1n 不变，故不同电压下的人工机械特性均通过同步运行点。
考虑到最大电磁转矩em T 和启动转矩st T 皆与定子电压的平方21U 成正比，而产生em T 所对应的临界转差率m s 与1U 无关。
根据这些特点绘出不同定子电压1U 下的人工机械如下所示：图1.2 改变定子电压1U 时的人工机械特性1.4 变频调速的原理由m w k N f E Φ=111144.4可知，要想确保主磁通不变即恒磁通m Φ调速，在变频过程中，必须采用=11/f E 常数控制。
电机学_精品文档
《电机学》课程学习指导资料编写曾成碧适用专业: 电气工程及自动化使用层次: 网络学院专科学生四川大学网络教育学院二003年11月《电机学》课程学习指导资料编写: 曾成碧审稿（签字）:审批（主管教学负责人签字）:本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求, 参考现行教材《电机学》（严震池主编, 中国电力出版社出版, 2000年）以及课程学习光盘, 并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规进行编写, 适用于电气工程专业专科学生。
第一部分课程的学习目的及总体要求一、课程的学习目的《电机学》是电气工程类专业的一门主干课和必修技术基础课, 通过这门的学习, 使学生掌握各类电机的运行性能和实验技巧, 一方面为学习本专业的有关专业课准备必要的基础知识, 另一方面为学生在今后从事专业技术工作中, 保证电机工作稳定、可靠和经济运行打下扎实基础。
二、应先修课程: 电路、磁路、高等数学、线性代数。
熟悉各种电路、磁路参数的物理意义及其规交流电路分析（含相量图）及计算（含复数运算）、电磁感应原理、电磁力定及特磁性物质的磁化性能等；掌握微分、一阶线性微分方程、傅立叶级数、线性代数的矩阵运算。
三、电气工程专业的后续课程有: 发电厂电气主系统、电力系统基础、电力系统继电保护、电力系统自动装置、高电压技术、同步电机励磁系统等。
四、课程的总体要求1、《电机学》是理论性、实践性、综合性均较强的一门课程, 通过本课程的学习, 使学生在理论基础、基本知识和基本技能方面得到较好的培养和锻炼。
2、全面深入理解各种电机的电磁作用原理和机、电能量转换关系, 既要掌握各种电机的共性, 又要掌握各种电机的个性和特点；3、系统的获得电机学中电动势平衡、磁动势平衡和转矩平衡关系。
能应用自如地用基本方程、相量图和等效电路三个工具来分析奠基的各种运行状态、并掌握的运行特性4、掌握这种电机主要参数的物理意义及其对运行性能的影响5、获得用工程观点来处理工程实际问题的初步锻炼通过实验, 应具备掌握电机的基本试验技能和操作技能第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一篇变压器本篇的主要内容:变压器的基本工作原理与结构；单相变压器运行原理与运行特性；三相变压器；变压器运行；其它变压器；（1）1.本篇学习要求应熟悉的内容:熟悉变压器的基本工作原理、结构及分类；变压器的额定容量、额定电压和额定电流的关系；三相变压器的磁路系统、绕组连接方式和铁心结构对空载电势波形的影响；变压器的不对称运行；三绕组变压器；自耦变压器。
电机学课程设计
2010 级《电机学》课程设计组员张丰伟、彭永晶彭鸿昌、邱天、李彦青所在院系电气与电子工程班级电气1004班日期 2013年3月作业评分评阅人一、设计题目题目：铁心磁路计算铁心磁路如图所示，磁路尺寸为：1δ=3mm 、2δ=2mm 、w=125mm 、h=150mm 、N 1=2N 2=100匝，铁芯宽度l=50mm 、铁心厚度d=50mm 。
铁芯宽度和厚度均匀，忽略铁芯磁场边缘效应。
1．假设铁芯的磁导率为无穷大，（1）若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1（2）若I 1=10A ，I 2=20A ，求Φ1和Φ2。
2．若铁芯材料为DR510钢片（磁化曲线见教材），若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1和Φ1。
3．若I 1=10A ，I 2=20A ，编写程序，求Φ1和Φ2。
二、设计过程由磁路基尔霍夫第一定律∑φ=0，可得213φφφ-=，由于铁芯宽度和厚度均匀，截面积相等，则321B B B -=由磁路基尔霍夫第二定律∑∑∑∑===m R Hl Ni F φ，得:[]()[]()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-+-++=-+++-++=⋅⋅l h H B l h w H I N l h H B l h w H I N 30222222301111113232μμδδδδ磁场关系:H B μ= 则方程为：[]()[]()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-=+-+-++=-+++-++=⋅⋅i Fe i H B B B B l h H B l h w H I N l h H B l h w H I N μμμ21330222222301111113232δδδδ1．假设铁芯的磁导率为无穷大，（1）若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1（2）若I 1=10A ，I 2=20A ，求Φ1和Φ。
铁芯的磁导率为无穷大，则铁芯磁路H=0，方程化简为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=022*******μμδδB I N B I N （1）将I 2=0，Φ1=6mWb 带入上式方程，得I 1=57.2958A（2）将I 1=10A ，I 2=20A 带入上式方程，得B 1=0.418879T ，B 2=-0.628319T ，则Φ1=B 1ld=1.04720mWb ，Φ2=B 2ld=-1.57080mWb2．若铁芯材料为DR510钢片（磁化曲线见教材），若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1和Φ1。
《电机学》课程教学设计 专业：电力系统自动化技术 班级：
2、与其它课程的关系
前提课程是： 《物理学》的《电磁学》 《电工技术》、《高等数学》
后续课程是：《电力拖动及自动控制》
《PLC控制技术》
3.教学理念与思路
实物演示 知识点多与学生生活经验联系着手（玩具赛车 直流电动机；汽车雨刷、玻璃升降直流电动机； 饭店应急发电机；马路施工柴油机做动力的三 相同步发电机；洗衣机、冰箱、鼓风机用单相 异步电动机） 激发学习兴趣（尊重知识、尊重人才） 不受课程限制，补充必要的知识（电机制造过 程的基座铸造、铁芯铆接等；电动机负载变化 的场合如冲床）
二、教学设计
1、教材的选取、分析与处理Байду номын сангаас
（1）、根据教学大纲选择教材 （2）、现在采用的教材及参考书有：《电机与变压器》（国家级职业教 育规划教材）、《电机及拖动》（ 21世纪高职高专规划教材 ）、 《电 机试验实训指导书》。 （3）、分析与处理 对教材十个单元做如下处理： 变压器部分虽然在《电工技术》已有讲授，但对电力系统自动化 技术专业来说，深度和广度不够，仍作为重点讲授，特殊变压器用时要 少； 三相异步电动机作为重点讲授，单相异步电动机用时要少； 三相同步电机作为重点讲授，尤其是三相同步发电机； 特种电机作一般介绍，用时要少。
直流电机（14学时）
重点：直流电机结构、原理、基本性能分析、运行及起动、调速、反转、制动 难点：直流电机基本性能分析、运行以及基本平衡方程式和机械特性方程。
导入后提出 问题／学生 先学教师后 教 讲授／演示 ／讨论
三相同步电机 （20学时）
重点：三相同步发电机工作原理、结构及应用、励磁方式、并联运行；三相同步电动机 工作原理和启动方法；三相同步电动机功率因素的调整和同步补偿机。 难点：三相同步发电机工作原理、并联运行；同步补偿机。
电机学第六版课程设计菲茨杰拉德刘新正) (2)
电机学第六版课程设计1. 引言电机学是电机与变频器控制中不可或缺的一门课程，该课程为电机运行提供了理论基础和必要知识。
本文介绍电机学第六版课程设计，为学生提供关于电机学的实践机会，并加深对电机学科的理解。
本次课程设计根据教材《电机学第六版》（菲茨杰拉德、刘新正编著）进行设计。
2. 实验目的本次电机学课程设计的主要目的如下：1.培养学生的电路分析能力；2.掌握电机运行特性；3.实践环节：设计电机调速系统及调速特性测试。
3. 实验原理3.1 电机的基本概念电机是指能够将电能转换成机械能的电器设备。
常见电机包括直流电机、异步电机、同步电机、步进电机等。
电机的运行原理主要与磁场作用有关，通常分为感应电动机和永磁电机。
3.2 电机调速系统设计电机调速系统是电机控制中的重要环节，可以通过调节电压、频率、转矩等参数来实现电机的速度调节。
常用的电机调速方式包括电压调速、频率调速、变极数调速、电流调速等。
3.3 调速特性测试在电机调速系统设计完成后，需要进行调速特性测试，以验证设计结果和电机性能。
常用的调速特性测试包括启动特性测试、定时响应测试、速度响应测试、负载特性测试等。
4. 实验设计4.1 实验装置本次课程设计需要用到以下设备：•三相感应电动机（或步进电机）；•变频器（或直流电源）；•电流表（或电压表）；•速度传感器（或旋转角度传感器）；•电路板（或实验箱）。
4.2 实验步骤4.2.1 电机调速系统设计根据教材第4章和第6章内容，使用变频器（或直流电源）设计电机调速系统，调试后使得电机能够平稳起动、停止，并能够通过调节电压、频率、转矩等参数实现电机的速度调节。
4.2.1 调速特性测试1.启动特性测试在电机调速系统设计完成后，首先进行启动特性测试。
测试目的是验证电机是否能够平稳起动，并能够在指定时间内达到设定转速。
测试时应记录电机起动时间、起动电流、起动转矩等参数。
2.定时响应测试在电机稳定运行后，进行定时响应测试。
《电机学》电子教案
22
4、三相交流电的应用： 在单相交流电源供电的情况下，单相交流电
动机无法自行起动。
不久，两相电流能产生旋转磁场的原理被发 现，1885年制成了两相交流异步电机的模型。
1889年，多里沃─多勃罗沃尔斯基提出了三 相制的建议并设计和制造了第一台三相变压器 和三相异步电动机。至1897年，建成了第一个 三相交流输电系统。
2 ．顾绳谷主编，《电机及拖动基础》（上、下册），机 械工业出版社，1998，第2版
3．许实章主编，《电机学》（上、下册），机械工业出版 社，1994，修订版
4． 张松林主编，《电机及拖动基础习题集与实验指导 书》，机械工业出版社， 1997
5．<ELECTRIC MACHINERY FUNDAMENTALS>
8
《电机学》 (Electrical Machinery)
课程的学习方法
掌握电机的分析方法
理解、掌握各种电机的 基本概念、基本原理、 重点和难点 总结出各种电机间的 共性和个性
（听课、自学、 作业和实验）
9
基本工作原理(Fundamental Principles)
结构(Construction) ----（电路、磁路的特点） (The Feature of Electric and Magnetic circuit)
概念多，理论性强。要求：
改变以往以套公式算题就算完成学习任务 的学习方法，而把学习重点放在课后
及时复习、钻研教材
在掌握电机中主要物理量的概念、特性及 相互关系后，结合具体的条件，对电机的 运行进行分析，即认真思考老师所布置的 习题和思考题，培养分析问题和解决问题
的能力，并且勤于总结。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《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学环节，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：结合课堂理论教学的内容，针对课程设计的目的，在规定的时间内，选择符合教学、符合学生水平、符合实验室条件的课题。
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/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20－40分；50－60分；60－70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%）。
表一：设计题目设计题目（内容）设计要求人数及分工1、变压器运行特性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。
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1、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。
2、在给定单相变压器：Sn=100Kva,U1n/U2n=380/220V,r1=0.14Ω, r2=0.035Ω, x1=0.22Ω,x2=0.055Ω, rm=30Ω, r2=310Ω,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。
3、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。
4、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。
1、用SIMULK设计变压器并联运行的仿真模型并进行仿真。
2、计算满足和不满足并联条件时的负荷分配。
3、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（Yyn0）带不对称负荷的运行分析三相变压器（Yyn0）带不对称负荷的中性点位移情况。
1、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。
2、计算带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、三相三绕组变压器两个副绕组采用（yy,y△）接法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。
1、用SIMULK设计三绕组变压器的副绕组采用不同接法的仿真模型并仿真。
2、分析各绕组在不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、直流电动机启动计算与仿真2、一台他励直流电动机，已知某直流电动机稳定运行，其参数如：U n=110V,R a=20, I N =1A,n N =1500r/min。
试求：3、一台他励直流电动机，已知数据为：P N=1.75 KW，U N=110V ,I N=20.1 A，n N=1450 r/min，试求：1、采用分级起动，起动电流最大值不超过2I N，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。
2、试设计一个串电阻的分级启动系统，并采用SIMULK设计仿真模型进行仿真，观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
3、电机以1000 r/min的转速拖动额定负载，选择设计内容中的调速方式，计算其参数并分析过度过程中能量的损耗，画出机械特性图。
4、试采用SIMULK选择设计内容中的调速方式，设计仿真模型进行仿真，观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
注：要求两组人员选择不同的（启动）调速方式。
4人，分别完成设计要求中1、2、3、4小项的内容4人，分别完成设计要求中1、2、3、4小项的内容6、直流电动机调速计算与仿真4、一台他励直流电动机，已知某直流电动机稳定运行，其参数如：P N=10Kw,U N=110V,1、电动机以1000r/min的转速拖动负载时，选择设计内容中的调速方式，计算其参数并分析过度过程中能量的损耗，画出机械特性图。
2、试采用SIMULK选择设计内容中的调速方式设4人，分别完成设计要求中1、2、3、4小项的内Ra=0.084Ω, I N =107.6A, n N =1500r/min 。
试求： 5、一台他励直流电动机，已知数据为： P N =13 KW ，U N =220V,Ra=0.17Ω,I N =68.7 A ，n N =1500 r/min ，试求：计仿真模型进行仿真，观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
3、试采用SIMULK 设计一个转速闭环控制的直流调速系统，并进行仿真。
观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
4、试采用SIMULK 设计一个电流闭环控制的直流调速系统，并进行仿真。
观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
要求两组人员选择不同的调速方式。
注：要求两组人员选择不同的启动调速方式。
容。
4人，分别完成设计要求中1、2、3、4小项的内容。
7、直流电动机制动计算与仿真6、一台他励直流电动机，已知某直流电动机稳定运行，其参数如：U N =220V, Ra=0.5Ω, I N =40A, n N =1000r/min 。
试求：7、一台他励直流电动机，已知数据为： P N =13 KW ，U N =220V,Ra=0.17Ω,I N =68.7 A ，n N =1500 r/min ，试求： 1、电机拖动反抗性恒转矩负载运行，试选择分别选择能耗(6)和反接(7)制动方式并求出制动初始时和转速为0r/min 时各物理量的数值并分析制动过程中能量的损耗，做出机械特性图。
2、试采用SIMULK 设计仿真模型进行制动，观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
升额定负载运行，分别选择能耗和反接制动方式，3、并求出制动初始时和达到新的稳态的电流、电压等参数，做出机械特性图。
2、 4、试采用SIMULK 选择，设计设计仿真模型进行制动方式的仿真，观测电压、转速和电流等物理量的变化过程并对其进行分析。
5、电机以500 r/min 下放额定负载时的调速方式计算其参数并分析制动过程中能量的损耗，做出机械特性图，采用SIMULK 进行仿真。
4人， 4人分别完成设计要求中1、2、3、4小项内容。
4人， 4人分别完成设计要求中1、2、4、5小项内容。
8、异步电动机启动仿真 线8、一台绕线式异步电动机，Y/y 接法。
已知数据为：U n =380V,n N =1460r/min ，R 1= R 2’=0.02Ω,X 1σ=X 2σ’=0.06Ω,K I = K e ’=0.02。
试求： 9、一台绕线式异步电动机，已知数据为：P N =44 KW ，I 2N =110 A ，n N =1435 r/min ，E 2N =243 V ，K T =1.5，负载转矩为0.8T N 。
试求： 1、若要求启动电流是X st =2.5I N ，求最大的串界电阻并设计其起动级数并计算每级的电阻值。
2、最大允许的起动转矩T 1=1.8T n ，起动切换转矩T 2=T N ，试设计其起动级数并设计其起动级数并计算每级的电阻值。