颜文荣《电力拖动基础》课程设计

《矿山电力与拖动》课程教学大纲

课程名称：矿山电力与拖动基础

总学时：120 讲课学时：110 实验学时：10 上机学时：0 课外学时：0

学分：120

适用对象：矿机专业

先修课程：电工技术、电工基础

一、课程性质、目的和任务

本课程是矿机专业的一门专业限选课。本课程的教学目的是使学生在学习相关电路基础课程、微机原理及应用和控制工程的基础上，以电机为主导，以控制为线索，了解机电控制技术的一般知识，掌握其工作原理、特性、应用方法，了解最新控制技术在数控机床中的应用。使学生对数控技术中伺服技术有一个全面、系统的了解和掌握。为学习有关专业课程以及进行工程设计和科研活动打下必要的基础。

二、教学基本要求

要求学生通过本课程的学习，掌握机电传动系统基本的力学计算，熟悉交、直流电机的工作原理和特性，理解交、直流调速系统的组成、工作原理和动静态性能特点。

三、教学内容及要求

1．机电控制概述

（1）了解机电控制技术的目的和任务；

（2）了解机电控制技术及系统的发展概况。

2．机电传动系统力学基础

（1）掌握机电传动系统的运行方程式，并学会用它来分析与判别机电传动系统的运行状态；

（2）理解在多轴拖动系统中为了列出系统的运动方程式，必须将转矩等进行折算，掌握其折算的基本原则和方法；

（3）了解几种典型生产机械的机械特性n=f（TL）；

（4）掌握机电传动系统稳定运行的条件；

（5）理解机电时间常数的物理意义以及缩短过渡过程的方法。

3．直流电机的工作原理及其特性

（1）在了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式；

（2）掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性；

（3）理解直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方法的优缺点和适用场合；

（4）理解用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状态；

（5）掌握根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动机相关数据。

4．交流电动机的工作原理及其特性

（1）了解三相异步电动机的基本结构，理解旋转磁场的产生；

（2）掌握异步电动机的工作原理，机械特性，

（3）理解三相异步电动机的启动、调速及制动的各种方法、特点与应用；

（4）理解用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态；

（5）掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；

（6）理解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。

5．直流调速系统

（1）了解机电传动自动调速系统的组成；

（2）理解生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求；

（3）掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义；

（4）掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及其在不同性质负载下的特点；

（5）理解单闭环无静差直流调速系统的基本原理和特点；

（6）了解转速、电流双闭环直流调速系统的调速原理、特点及适用场所；

（7）理解脉宽调制（PWM）变换器的工作原理、脉宽调制调速系统的特点。

6．交流调速系统

（1）理解交流异步电动机调速的基本原理及主要方法；

（2）了解交流调压调速系统的特性、原理及应用领域；

（3）了解变频调速系统的分类，理解脉宽调制型变频调速的基本原理、调速特性及应用范围；（4）了解矢量控制的变频调速系统的基本概念；

（5）理解三相永磁同步伺服电动机调速控制原理和特点。

四、实践环节

安排实验：

1.直流调速系统基本实验 2学时

2.变频器的参数设计和应用 2学时

3.运动控制系统的MATLAB仿真分析 2学时

4.可编程控制器 2学时

5.变频器调速 2学时

五、课外习题及课程讨论

为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于20题。

六、教学方法与手段

本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。

七、各教学环节学时分配

章节（或内容）讲课习题课讨论课实验上机其它合计机电控制概述 1 1 机电传动系统力学基础 3 3 直流电机的工作原理及其特性 4 4 交流电机的工作原理及其特性 4 2 6 直流调速系统8 2 10 交流调速系统 6 2 2 10 位置控制系统 4 2 6 PLC 2 2 4 变频器伺服系统讲解 2 2 4 合计34 4 10 48

八、考核方式

本课程为考查课程，期末考试采用闭卷笔试。结合平时作业、实验成绩综合按百分制评分。平时成绩占30%（其中实验成绩占10%，出勤、作业、课堂测验、学习主动性等占20%）；期末考试成绩占70%。

《电力拖动基础》课程实验教学大纲

一、实验教学目标与基本要求

《电力拖动基础》课程实验着重使学生体会和加深理解课程相关的基本知识、基本理论和基本应用方法。培养学生运用实验的方法来熟悉和理解数控机床中电机控制系统的原理和作用，加深对理论知识的理解。培养学生的基本实验技能，使学生能够在实验中验证知识、发现问题以及综合分析问题。培养学生理论联系实际的能力和实事求是、科学严谨的工作作风。

二、本实验课程的基本理论与实验技术知识

包括三相异步电动机的工作原理、直流单闭环、双闭环调速系统、变频调速、位置控制系统的工作原理；掌握用MATLAB软件对运动控制系统进行仿真研究，通过仿真结果理解控制系统参数变化对控制系统动静态性能的影响；熟悉常用变频器、驱动模块的参数设置和应用。

三、实验方法、特点与基本要求

改变实验条件、系统参数等，观察实验现象并分析原因；

运用仿真软件对控制系统参数进行优化，通过仿真结果观察控制系统参数变化对控制系统动静态性能的影响；

常用变频器、驱动模块的参数设置和修改。

四、实验主要仪器设备

直流调速实验台、数控维修实验台、计算机＋仿真软件。

五、实验项目的设置与内容提要

序号实验项目内容提要

实验

学时

实验

类型

每组

人数

实验

要求

1

直流调速系统基本

实验开环调速特性

转速单闭环调速系统

2 验证 5 必做

2

变频器的参数设计

和应用掌握变频器工作原理及参数设置，

熟悉变频器的使用

2 验证 1 必做

3 运动控制系统的

MATLAB仿真分析

用MATLAB对直流调速系统进行仿

真分析；用MATLAB对位置控制系

统进行仿真分析

2 综合 5 必做

4

FAUNC 0i mate TC

伺服系统基本实验掌握FAUNC 0i mate TC伺服系统

参数设置，熟悉其使用

2 验证

5

必做

5

SIMENSE 802D 伺服

系统基本实验掌握SIMENSE 802D 伺服系统参数

设置，熟悉其使用

2 验证

5

必做

六、实验报告要求

每次实验提交实验报告。实验报告由实验要求、实验内容、实验结果组成。

七、考核方式与成绩评定标准