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
1.△机械特性方程式、固有机械特性、三种人为机械特性
2.△机械特性曲线的绘制
3.△○电力拖动系统稳定运行的条件
第四节他励直流电动机的起动
1.△他励直流电动机的两种起动方法
2.起动电阻的计算及起动过程
第五节他励直流电动机的电气制动
△三种电气制动方法及其特性
第六节他励直流电动机的调速
△调速指标、三种调速方法及其特点
第三章变压器
一、教学基本要求
本章主要研究一般用途的电力变压器。

通过学习，要求学生：
1.掌握变压器的工作原理，理解变压器的额定值。

2.了解变压器的结构及运行特性、三相变压器的磁路系统、自耦变压器与互感器的工作原
理。

3.熟练掌握单相变压器的基本方程式、等效电路及参数测定。

4.掌握三相变压器的电路系统，能用时钟表示法判别三相变压器的联结组号。

二、教学内容
第一节变压器的工作原理、分类及结构
1.△变压器的工作原理及额定值
2.了解变压器的基本结构及分类
第二节变压器的空载运行
1.○空载运行时的物理情况、相量图
2.空载电流和空载损耗
3.△空载运行时的电动势平衡方程式及等效电路
第三节变压器的负载运行
1.○负载运行时的物理情况
2.△负载载运行时的基本方程式
第四节变压器的等效电路及相量图
1.△绕组折算、三种等效电路
2.○相量图
第五节变压器参数的测定和标么值
1.△空载试验和短路试验
2.标么值
第六节变压器的运行特性
1.变压器的电压调整率和外特性
2.○变压器的损耗和效率
第七节三相变压器
1.三相变压器的磁路系统
2.△○三相变压器的电路系统，即联接组号的判别
3.○三相变压器的联接法和磁路系统对电动势波形的影响
4.△变压器并联运行的定义及并联运行条件
第八节其他用途的变压器
自耦变压器、仪用互感器的工作原理
第四章三相感应电动机的基本原理
一、教学基本要求
本章主要分析三相感应电动机的工作原理。

通过学习，要求学生：
1.掌握三相感应电动机的工作原理及结构，理解铭牌数据。

2.了解三相感应电动机的定子绕组，掌握交流绕组一些基本量的概念及计算公式。

3.了解绕组的感应电动势、磁动势及磁场，掌握单相绕组、三相绕组磁动势特点。

二、教学内容
第一节三相异步电动机的工作原理及结构
1.△○三相感应电动机的工作原理。

2.△三相感应电动机的结构、铭牌数据
第二节三相感应电动机的定子绕组
1.△交流绕组的基本知识和一些基本量
2.○单层绕组、双层叠绕组的排列和联接
第三节绕组的感应电动势
○线圈感应电动势、线圈组电动势、相电动势的计算
第四节绕组的磁动势
△○单相绕组、三相绕组磁动势
第五章三相感应电动机的运行原理
一、教学基本要求
本章主要分析三相感应电动机的运行原理。

通过学习，要求学生：
1.掌握三相感应电动机空载运行时的物理情况及基本方程式。

2.掌握三相感应电动机负载运行时的物理情况、等效电路。

3.掌握三相感应电动机的功率和电磁转矩、参数测定方法。

4.了解三相感应电动机的相量图。

二、教学内容
第一节三相感应电动机的空载运行
1.空载电流和空载磁动势
2.△空载时的定子电压平衡关系
第二节三相感应电动机的负载运行
1.△○负载运行时的物理情况、等效电路
2.○感应电动机的相量图
第三节感应电动机的功率和电磁转矩
1.△功率转换过程、功率平衡方程式
2.△转矩平衡方程式及电磁转矩公式
第四节三相感应电动机的工作特性
工作特性分析及求取
第五节三相感应电动机的参数测定
1.△空载试验与励磁参数的确定
2.△堵转试验与堵转时参数的确定
第六章三相感应电动机的电力拖动
一、教学基本要求
本章主要研究三相感应电动机的机械特性和各种运转状态。

通过学习，要求学生：
1.掌握三相感应电动机的机械特性。

2.熟练掌握三相感应电动机的各种起动方法、三种电磁制动方法及其机械特性、调速方法。

3.了解电动机常用绝缘材料的等级，掌握拖动系统电动机选择原则及方法。

二、教学内容
第一节三相感应电动机的机械特性
1.△○固有机械特性及人为机械特性分析
2.△机械特性的实用表达式
第二节三相感应电动机的起动
1.△三相感应电动机的各种起动方法及特点
2.○三相绕线转子感应电动机的起动电阻的计算
第三节感应电动机的电磁制动
△三种制动方法及其机械特性
第四节感应电动机的调速
△各种调速方法的原理及特性
第五节拖动系统电动机的选择
1.电动机的发热与冷却过程、电动机的绝缘等级
2.△电动机的工作制分类
3.○电动机容量的选择原则及方法
大纲制订人：
大纲审定人：
制订日期：。