《电机学》教学大纲 - 武汉大学电气工程学院

《电机学》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程英文名称：Electrical Machinery Theory

2、课程类别：专业基础课程

3、课程学时：总学时128，

4、先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路原理》、《工程电磁场》

二、课程的目的与任务

电机学是电气工程与其自动化专业的一门重要的专业基础课。从应用的角度出发，分析变压器、直流电机、异步电机和同步电机四类主要电机的基本结构、工作原理、电磁关系和运行特性。通过本课程的学习使学生掌握电机的基本理论和基本分析方法，为掌握本专业和学习后续课程打下理论基础，并为今后工作中解决工程实际问题作好准备。

三、课程的基本要求

掌握变压器的基本结构和工作原理、变压器的运行特性、分析方法；直流和交流电机的结构、工作原理、运行特性、分析方法；掌握机电能量转换原理。达到电气工程及其自动化专业应具备有关电机基础知识、基本技能的要求。

四、教学内容、要求及学时分配

(一)理论教学：44

绪论 2学时

内容：学习电机学的目的意义，常用的物理概念和定律

重点：磁路的基本概念和基本定律

难点：磁路的基本概念和基本定律

第一篇变压器 8学时

内容：变压器的基本结构，变压器的基本方程、等效电路、相量图、变压器的运行特性，三相变压器的磁路系统和联结组别，三相变压器空载电动势波形，变压器参数的测定,变压器的并联运行, 变压器的不对称运行，变压器的瞬变过程，三绕组变压器、自耦变压器、电压互感器和电流互感器。

重点：变压器的基本方程, 等效电路、相量图，变压器的运行特性，三相变压器的联结组别，变压器参数的测定,变压器的并联运行，自耦变压器。

难点：变压器的相量图，三相变压器的联结组别，三相变压器空载电动势波形，变压器的不对称运行。

第二篇交流电机的共同理论问题： 8学时

内容：交流绕组的基本要求和分类；三相单层绕组和三相双层绕组；正弦分布磁场下绕组的电动势；

非正弦分布磁场下电动势中的高次谐波及其削弱方法；单相绕组的脉振磁动势；三相电枢绕组产生的基波合成磁动势；三相电枢绕组合成磁动势的高次谐波；两相电枢绕组产生的磁动势

重点：交流绕组中的感应电动势,单相绕组的脉振磁动势；三相绕组产生的基波合成磁动势；两相绕组产生的磁动势。

难点：三相单层绕组和三相双层绕组，单相绕组的脉振磁动势；三相绕组产生的基波合成磁动势；两相绕组产生的磁动势。

第三篇异步电机：8学时

内容：异步电动机的基本原理和主要结构；异步电动机的电磁关系；异步电动机的等效电路；异步电动机参数的测定；异步电动机的功率与转矩平衡方程；异步电动机的电磁转矩表达式与机械特性；异步电动机的工作特性及其测试方法；异步电动机的起动方法；异步电动机的调速与制动

重点：异步电动机的基本原理、电磁关系，机械特性，等效电路，工作特性，异步电动机的功率与转矩平衡方程；。

难点：异步电动机的磁动势平衡方程，转子绕组的频率折算，转子绕组的的电磁关系。

第四篇同步电机 10学时

内容：同步电机的基本工作原理和主要结构；对称负载时的电枢反应；同步发电机的基本方程式和相量图；同步发电机的空载特性、短路特性和零功率因数负载特性；同步发电机的外特性和电压调整率；

同步发电机的功率平衡和转矩平衡方程；同步发电机的功角特性；同步发电机投入并联运行的条件和方法；

同步发电机与大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定；同步发电机与大电网并联运行时无功功率的调节和V形曲线；同步电动机的基本方程式、相量图和功角特性；同步电动机无功功率的调节；同步电动机的起动方法；同步发电机的不对称运行；同步发电机的突然短路

重点：同步电机的基本工作原理、电磁关系，功率关系，功角特性，同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节和V形曲线；。

难点：同步电机的功率关系，功角特性，同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节和V形曲线；。

第五篇直流电机 8学时

内容：直流电机的工作原理和主要结构；直流电机的空载磁场；直流电机的电枢绕组；直流电机的负载磁场和电枢反应；直流电机的电枢电动势与电磁转矩；直流电机

的基本方程；直流发电机的运行特性；直流电动机的工作特性；直流电动机的起动、调速与制动，直流电机换向。

重点：直流电机的工作原理，电枢电动势与电磁转矩，直流发电机的运行特性，直流电动机的工作特性和机械特性。

难点：直流电机的电枢绕组，直流电动机的工作特性和机械特性，直流电机换向。

(二)实验教学：6学时

实验课的目的与要求

电机学课程是电气工程及自动化专业的重要的专业基础课。其实验教学环节对学生学好课程理论具有重要意义，对培养学生的实践能力、分析问题和解决问题的能力至关重要。通过必要的实验，培养学生理论与实际统一的作风和实事求是的科学态度。

学生在进行实验前必须认真阅读实验指导书及实验内容，做好预习，明确实验目的、步骤、原理。

会处理实验数据，分析实验结果，写出符合要求的实验报告。

实验项目

1、单相变压器实验

实验目的：（1）通过空载试验和短路试验确定变压器的参数。

（2）通过负载试验测定变压器的运行特性。

实验仪器设备：单相变压器、单相调压器、低功率因数瓦特表、高功率因数瓦特表

2、.三相异步电动机实验

实验目的：（1）熟悉三相异步电动机的起动方法。

（2）掌握三相异步电动机的参数及工作特性的测量方法。

实验仪器设备：鼠笼式异步电动机、绕线式异步电动机、测功器、数字转速表、低功率因数瓦特表（二只）、高功率因数瓦特表（二只）

3、三相同步发电机的并联运行实验

实验目的：（1）掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

（2）掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

实验仪器设备：三相同步电机，直流电动机，旋转灯、并网开关、同步机励磁电

源，交流电流表、电压表，可调电阻器。

4、直流电动机实验

实验目的：（1）熟悉并励直流电动机的起动和调速方法。

（2）测定并励直流电动机的工作特性。

实验仪器设备：直流电动机、测功器、数字转速表、滑线电阻器（三只）。

五、考试考核办法：

课程结束后进行理论考试