电机拖动基础教学大纲

《电机拖动基础》课程教学大纲

课程编号： 041212009

课程名称：电机拖动基础

英文名称： The Basic of Electrical Machine and Drive

课程性质：专业基础课

总学时： 64

学分： 3.5

适用对象：自动化专业

先修课程：电路分析、大学物理

一、编写说明

（一）本课程的性质、地位和作用

本课程是自动化专业的一门专业基础课，主要研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，具有很强的理论性和专业性。该课程的任务是使学生掌握直流电机、变压器、交流电机的基本结构和工作原理，以及电力拖动系统的运行性能、分析计算、电机选择及试验方法，为后续专业课程准备必要的基础知识。该课程和科学实验、生产实际相联系，充分利用实验教学环节培养学生分析问题、解决问题的能力；通过实验建立本课程与相关系列课程的联系，架起理论与工程实践的桥梁。

（二）教学基本要求

1．通过本课程的学习，学生应了解以下知识：电机与电力拖动今后发展的方向；本课程的性质及学习方法；交、直流电动机的电能、磁能、机械能相互转换过程的各自特征与共性；直流电机的数学模型推导和物理解释。

2．通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识：交、直流电动机及变压器的磁场分析；直流电机的各种励磁方式特点；电动机调速的技术经济指标；变压器等效电路参数的测量方法及变压器空载、负载运行的定性分析；电力拖动系统各种典型负载特性的分析和应用。

3．通过本课程的学习，学生应掌握以下知识：交流、直流电动机及变压器的电气构造和基本工作原理；电力拖动系统的动力学基础知识；电机的工程计算方法；分析电动机的机械特性及各种运行状态（电动、反接制动、能耗制动、回馈制动）的基本理论；电动机调速的基本原理；三相感应电动机的转差率定义和物理解释；掌握基本的实验方法和操作技能以及常用电气仪表（器）的使用。

（三）课程教学方法与手段

以课堂讲授为主，采用启发式教学，把实验课、习题课融合于教学之中。

（四）实践环节

1．实验：直流并励电动机

主要内容与要求：测定直流并励电动机的工作特性和机械特性、调速特性。

学时分配：3学时

2．实验：直流他励电动机机械特性

主要内容与要求：测定他励直流电动机在各种运转状态下的机械特性。

学时分配：3学时

3．实验：单相变压器

主要内容与要求：测定电压器的变比和参数，测定空载特性、短路特性及负载特性。

学时分配：2学时

4．实验：三相感应电动机的机械特性

主要内容与要求：测定三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性。

学时分配：2学时

5．实验：三相感应电动机的起动与调速

主要内容与要求：掌握三相异步电动机的各种起动方法和调速方法

学时分配：2学时

（六）本课程与其它课程的联系

本课程是在《大学物理》、《电路分析》等课程后开设的。本课程中三相交流电路和磁路的基础知识由《电路分析》课程提供；动力学的基础知识由《大学物理》课程提供。本课程中学习的电机参数求取、变压器联接组、各种电机原理及应用分别为后续课程《运动控制系统》、《电力电子技术》、《工厂供电》等打好基础。

（七）教材与主要参考书

教材：

《电机及电力拖动》（第3版）周定颐主编机械工业出版社，2007.8

主要参考书：

1.《电机与拖动基础》（上、下册）（第3版）顾绳谷主编机械工业出版社，2003

2.《电机原理及拖动》彭鸿才编机械工业出版社，2004

（八）说明

1.实验内容可以根据实验设备及具体情况稍加变动。实验至少保证12学时。

2.本课程考核以平时成绩占30%，期末考试成绩占70%来评定。平时考核学生出勤情况、完成作业、完成实验、课堂提问等情况，期末考试采用笔试。

二、教学内容纲要

绪论

一、教学基本要求

通过学习，要求学生：

1.了解电机和电力拖动技术的发展概况。

2.熟悉本课程的性质、任务和内容。

二、教学内容

1.电机和电力拖动技术的发展概况

2.课程的性质、任务和内容

3.磁路的相关知识

第一章直流电机

一、教学基本要求

本章主要研究换向式直流电机，分析它们的工作原理、结构、电路系统和磁路系统、运行时的电磁过程及工作特性。通过本章学习，要求学生：

1.理解、掌握直流电机的工作原理及结构，理解铭牌数据的概念。

2.熟悉电枢绕组的联接形式，能计算单叠绕组和单波绕组的各个节距。

3.了解直流电机的磁场及换向问题。

4.熟练掌握电磁转矩和电枢电动势的计算公式及其性质。

5.熟练掌握直流电动机和直流发电机的励磁方式及特点，能应用直流电机的基本方程式计

算相关物理量（如：额定电磁转矩、电磁功率、损耗、效率等）。

6.掌握他励（并励）直流电动机的工作特性。

二、教学内容

第一节直流电机的工作原理及结构

1.△○直流电动机和直流发电机的工作原理

2.△直流电机的基本结构

第二节直流电机的铭牌数据及主要系列

1.△直流电机的额定值及其概念

2.直流电机系列

第三节直流电机的电枢绕组

1.电枢绕组的一般介绍

2.△电枢绕组的基本形式及各个节距的计算

3.○绕组的展开图

第四节直流电机的磁场

1.直流电机的空载磁场

2.○直流电机负载时的磁场及电枢反应

第五节直流电机的电磁转矩和电枢电动势的计算

△电磁转矩和电枢电动势的概念、计算公式、性质

第六节直流电机的换向

1.○换向的电磁理论

2.改善换向的方法

第七节直流发电机

1.△直流发电机的励磁方式及其特点

2.△○直流发电机的基本方程式

3.他励发电机的特性

第八节直流电动机

1.△直流电动机的励磁方式及其特点

2.△○直流电动机的基本方程式

3.△他励（并励）电动机的工作特性

第二章直流电动机的电力拖动

一、教学基本要求

本章主要研究他励直流电动机的电力拖动问题。通过学习，要求学生：

1.能够应用运动学方程式分析电力拖动系统的运行状态。

2.掌握生产机械的负载转矩特性。

3.熟练掌握他励直流电动机的机械特性、起动方法、电气制动方法及制动特性、调速方法。

二、教学内容

第一节电力拖动系统的动力学

△运动方程式及方程式中转矩正、负号的规定

第二节生产机械的负载转矩特性

△三类生产机械负载转矩特性

第三节他励直流电动机的机械特性