电机与拖动课程教学大纲.DOC

1、1 电 机 与 拖 动 课 程 教 学 大 纲Electric Machine and driving课 程 编 号 ： 19111004学 时 数 ： 64（ 理 论 56 学 时 ， 实 验 8 学 时 ）学 分 数 ： 3课 程 类 型 ： 专 业 核 心 课开 课 （ 系 ） 院 ： 汽 车 学 院执 笔 者 ： 从 兰 美审 核 人 ： 李 玉 廷一 、 课 程 性 质 与 目 的 要 求1 课 程 的 性 质 ： 自 动 化 本 科 及 电 气 自 动 化 技 术 专 科 专 业 的 一 门 重 要专 业 核 心 课 程 。2 课 程 的 教 学 目 的 ： 本 课 程 的 目 的

2、 是 培 养 学 生 具 备 电 机 的 扎 实 的 基础 理 论 知 识 ， 培 养 学 生 严 谨 的 理 性 思 维 能 力 ， 培 养 学 生 具 备 必 要 的 电 机 实践 运 用 技 能 ， 培 养 学 生 的 创 新 创 业 素 养 和 综 合 素 质 。 在 理 论 知 识 训 练 方 面 ，通 过 本 课 程 的 学 习 ， 使 学 生 明 确 直 流 电 机 、 变 压 器 、 交 流 异 步 电 动 机 、 交流 同 步 电 动 机 、 控 制 电 机 等 的 结 构 ， 掌 握 重 要 概 念 和 变 压 器 及 各 种 电 机 的工 作 原 理 ， 掌 握 交 直

3、流 电 机 的 运 行 特 性 及 工 程 中 的 启 动 、 制 动 、 调 速 方 法及 参 数 设 计 ， 掌 握 变 压 器 作 为 电 力 系 统 主 要 电 压 变 换 设 备 的 基 本 数 学 模 型和 分 析 、 使 用 方 法 。 在 实 践 能 力 培 养 方 面 ， 通 过 实 验 、 实 践 和 工 程 技 能 训练 培 养 学 生 严 谨 认 真 的 科 学 态 度 和 脚 踏 实 地 解 决 工 程 问 题 的 基 本 素 养 ， 培养 学 生 具 备 一 定 的 工 程 实 践 技 能 。 学 生 创 新 创 业 能 力 培 养 是 一 项 综 合 性 工程 ，

4、 在 具 备 扎 实 的 理 论 知 识 基 础 上 ， 注 重 学 生 良 好 的 习 惯 和 综 合 能 力 的 培养 和 训 练 。2二 、 课 时 分 配 建 议教 学 内 容 学 时绪论 2第一章 直流电机 10第二章 直流电机的电力拖动 6第三章 变压器 12第四章 三相异步电动机 8第五章 三相异步电动机的电力拖动 8第六章 同步电机 2第七章 控制电机 4第八章 电机的选择 课外自主学习常用电机故障及维修 课外自主学习工程师技能、学科前沿专题讲座 4实验 8合计 64三 、 教 学 内 容 及 要 求根 据 专 业 培 养 方 案 及 课 程 培 养 目 标 要 求 ， 结 合

5、 专 业 工 程 认 证 对 人 才 培 养的 要 求 ， 电 机 与 拖 动 课 程 教 学 内 容 的 设 计 是 基 于 将 课 程 作 为 运 动 控 制 课 程 群（ 包 括 电 机 与 拖 动 和 自 动 控 制 原 理 、 运 动 控 制 系 统 、 电 力电 子 技 术 以 及 单 片 机 原 理 与 应 用 、 PLC 电 气 控 制 等 课 程 ） 中 的一 个 有 机 组 成 部 分 而 不 是 作 为 一 个 独 立 个 体 而 进 行 设 计 。 将 本 课 程 的 课 程 体内 容 划 分 为 知 识 储 备 、 能 力 训 练 和 创 新 创 业 实 践 训 练

6、三 个 模 块 。知 识 储 备 体 系 主 要 是 各 类 电 机 的 结 构 、 工 作 原 理 与 运 行 特 性 ， 包 括 直 流电 机 模 块 、 变 压 器 模 块 、 交 流 异 步 电 动 机 模 块 、 同 步 电 机 模 块 和 控 制 电 机 模块 。 以 掌 握 扎 实 的 基 础 知 识 为 培 养 目 标 ， 通 过 习 题 、 测 试 等 方 式 进 一 步 深 化 。模 块 1 知 识 储 备 模 块主 要 内 容 包 括0 绪 论 0.1 教 学 内 容 ： （ 1） 本 课 程 在 专 业 人 才 培 养 和 工 程 实 际 应 用 中 的 定 位 与 作

7、 用 ， 学 习 本 课程 的 意 义 及 学 习 方 法 ；3（ 2） 电 机 在 国 民 经 济 中 的 作 用 ；（ 3） 我 国 电 机 工 业 发 展 概 况 。0.2.教 学 要 求（ 1） 理 解 把 握 本 门 课 的 特 点 、 难 点 。（ 2） 掌 握 本 门 课 的 学 习 方 法 ， 学 会 分 析 问 题 、 解 决 问 题 。（ 3） 了 解 本 课 程 与 其 它 课 程 的 联 系 ， 电 机 生 产 技 术 的 提 高 和 应 用 范 围 的扩 展 对 经 济 发 展 的 影 响 。0.3 重 难 点（ 1） 重 点 是 ： 掌 握 本 课 程 的 学 习

8、方 法 ， 学 会 分 析 问 题 、 解 决 问 题 。（ 2） 难 点 是 ： 及 时 了 解 电 机 的 新 产 品 、 采 用 的 新 技 术 及 在 自 动 化 控 制 领域 的 应 用 。1 直 流 电 机 及 其 电 力 拖 动 1.1 教 学 内 容（ 1） 直 流 电 机 的 工 作 原 理 和 基 本 结 构（ 2） 直 流 电 枢 绕 组（ 3） 空 载 和 负 载 时 直 流 电 机 的 磁 场(4) 直 流 电 机 的 换 向（ 5） 直 流 电 机 的 感 应 电 动 势 和 电 磁 转 矩（ 6） 直 流 电 机 的 基 本 方 程（ 7） 直 流 发 电 机 的

9、 运 行 特 性（ 8） 直 流 电 动 机 的 运 行 特 性（ 9） 电 力 拖 动 系 统 的 运 动 方 程 式 和 负 载 特 性（ 8） 直 流 电 动 机 的 起 动 、 调 速 和 制 动1.2 教 学 要 求（ 1） 理 解 ： 直 流 电 机 的 结 构 、 工 作 原 理 、 电 磁 分 析 、 基 本 方 程 、 运 行 特性 ；（ 2） 掌 握 ： 直 流 电 机 的 基 本 方 程 、 运 行 特 性 、 启 动 制 动 及 调 速 方 法 ；（ 3） 了 解 ： 直 流 电 机 的 换 向 。41.3 重 难 点（ 1） 重 点 是 ： 基 本 方 程 、 运 行

10、 特 性 、 启 动 制 动 及 调 速 方 法 。（ 2） 难 点 是 ： 电 磁 分 析 。2 变 压 器2.1 教 学 内 容（ 1） 变 压 器 的 基 本 结 构 和 额 定 值（ 2） 变 压 器 的 空 载 运 行（ 3） 变 压 器 的 负 载 运 行（ 4） 变 压 器 的 基 本 方 程 式 和 等 效 电 路（ 5） 等 效 电 路 参 数 的 测 定（ 6） 三 相 变 压 器（ 7） 标 幺 值（ 8） 变 压 器 的 运 行 性 能（ 9） 变 压 器 的 并 联 运 行（ 10） 自 耦 变 压 器 和 仪 用 互 感 器2.2 教 学 要 求（ 1） 理 解 ：

11、 变 压 器 的 结 构 、 工 作 原 理 、 电 磁 分 析 。（ 2） 掌 握 ： 变 压 器 的 电 磁 分 析 、 电 压 方 程 、 等 效 电 路 、 参 数 计 算 、 短 路试 验 、 开 路 试 验 、 标 幺 值 计 算 。（ 3） 了 解 ： 多 绕 组 变 压 器 、 自 耦 变 压 器 的 结 构 、 电 压 互 感 器 、 电 流 互 感器 的 使 用 、 变 压 器 空 载 投 入 电 网 的 情 况 。2.3 重 难 点（ 1） 重 点 是 ： 电 压 方 程 、 参 数 计 算 、 短 路 、 开 路 参 数 测 量 ， 标 幺 值 计 算 。（ 2） 难

12、点 是 ： 电 磁 分 析 。3 三 相 异 步 电 动 机 及 其 电 力 拖 动3.1 教 学 内 容 （ 1） 三 相 异 步 电 动 机 的 结 构 与 工 作 原 理（ 2） 交 流 电 机 的 绕 组5（ 3） 交 流 电 机 绕 组 的 感 应 电 动 势（ 4） 交 流 电 机 绕 组 的 磁 动 势（ 5） 三 相 异 步 电 动 机 的 空 载 运 行（ 6） 三 相 异 步 电 动 机 的 负 载 运 行 ， 频 率 及 绕 着 折 算 ， 电 势 平 衡 方 程 式 、等 效 电 路 和 向 量 图（ 7） 三 相 异 步 电 动 机 的 功 率 和 转 矩（ 8） 三

13、 相 异 步 电 动 机 的 参 数 测 定*（ 9） 三 相 异 步 电 动 机 的 机 械 特 性（ 10） 三 相 异 步 电 动 机 的 启 动（ 11） 三 相 异 步 电 动 机 的 制 动（ 12） 三 相 异 步 电 动 机 的 调 速3.2 教 学 要 求（ 1） 理 解 :电 机 的 工 作 原 理 ， 电 动 势 、 磁 动 势 、 功 率 、 转 矩 等 重 要 概念 。（ 2） 掌 握 ： 三 相 异 步 电 动 机 空 载 及 负 载 运 行 的 特 性 ， 负 载 运 行 时 频 率 及绕 着 折 算 、 电 势 平 衡 方 程 式 、 等 效 电 路 和 向 量

14、 图 ， 三 相 异 步 电 动 机 的 机 械 特性 ， 三 相 异 步 电 动 机 的 启 动 制 动 和 调 速 的 原 理 及 参 数 设 计 。（ 3） 了 解 ： 基 波 磁 动 势 及 高 次 谐 波 磁 动 势 。3.3 重 难 点（ 1） 重 点 是 ： 三 相 异 步 电 动 机 负 载 运 行 ， 三 相 异 步 电 动 机 的 机 械 特 性 ，三 相 异 步 电 动 机 的 启 动 制 动 和 调 速 的 原 理 及 参 数 设 计 。（ 2） 难 点 是 ： 绕 组 中 电 动 势 及 磁 动 势 分 析 。4 同 步 电 机 4.1 教 学 内 容（ 1） 同 步

15、 电 机 的 基 本 结 构 与 工 作 原 理（ 2） 同 步 发 电 机 负 载 运 行 时 的 电 势 平 衡 方 程 式 、 等 值 电 路 和 相 量 图 。4.2 教 学 要 求（ 1） 理 解 ： 同 步 电 机 的 结 构 、 运 行 状 态 。（ 2） 掌 握 ： 同 步 电 机 的 电 磁 分 析 、 基 本 方 程 、 等 效 电 路 、 运 行 特 性 。6（ 3） 了 解 ： 同 步 发 电 机 的 不 对 称 运 行 。4.3 重 难 点（ 1） 重 点 ： 基 本 方 程 、 等 效 电 路 、 相 量 图 。（ 2） 难 点 ： 凸 极 式 同 步 电 机 的

16、基 本 方 程 、 等 效 电 路 、 相 量 图 。5 驱 动 和 控 制 微 电 机5.1 教 学 内 容（ 1） 单 相 异 步 电 动 机（ 2） 伺 服 电 动 机（ 3） 直 流 测 速 发 电 机（ 4） 步 进 电 动 机5.2 教 学 要 求（ 1） 了 解 这 几 类 电 机 的 工 作 原 理 ；（ 2） 掌 握 各 种 控 制 电 机 的 数 学 模 型 。3.重 难 点 ：（ 1） 重 点 ： 伺 服 电 动 机 和 测 速 发 电 机 的 数 学 模 型 。（ 2） 难 点 ： 步 进 电 机 的 工 作 原 理6 电 机 的 选 择6.1 教 学 内 容（ 1）

17、电 机 的 发 热 和 冷 却（ 2） 电 机 工 作 制 分 类（ 3） 电 机 容 量 选 择（ 4） 电 动 机 种 类 、 型 式 、 电 压 、 转 速 的 选 择2.教 学 要 求（ 1） 了 解 ： 电 机 的 冷 却 方 式 和 电 机 的 工 作 制 分 类（ 2） 掌 握 ： 电 机 容 量 及 种 类 、 型 式 、 电 压 、 转 速 的 选 择 方 法3.重 难 点（ 1） 重 点 是 ： 电 机 容 量 及 种 类 、 型 式 、 电 压 、 转 速 的 选 择 方 法 。（ 2） 难 点 是 ： 电 机 容 量 选 择 。模 块 2 能 力 训 练 模 块7能 力

18、 训 练 体 系 包 括 知 识 应 用 能 力 、 学 习 能 力 、 表 达 能 力 和 团 队 合 作 能 力的 训 练 。 知 识 应 用 能 力 主 要 培 养 将 电 机 应 用 于 生 产 过 程 中 的 设 计 和 使 用 能 力 ，包 括 直 流 电 机 拖 动 过 程 的 参 数 计 算 和 运 行 控 制 、 变 压 器 的 参 数 测 试 、 并 联 运行 、 交 流 电 机 的 启 动 、 制 动 和 调 速 设 计 与 运 行 等 方 面 的 内 容 。 学 习 能 力 、 表达 能 力 和 团 队 合 作 能 力 的 培 养 主 要 通 过 学 习 方 式 与 学

19、 习 过 程 培 养 。 通 过 学 生自 我 学 习 、 课 堂 展 示 、 分 组 学 习 等 形 式 进 行 培 养 和 训 练 。模 块 三 创 新 创 业 训 练 模 块创 新 创 业 实 践 训 练 体 系 包 括 实 验 实 践 技 能 、 创 新 创 业 技 能 与 素 养 的 培 养与 训 练 。 主 要 通 过 实 验 、 实 践 训 练 、 技 能 大 赛 、 工 程 师 技 能 培 训 等 环 节 综 合培 养 。 实 验 是 学 生 接 触 电 机 应 用 的 第 一 道 门 槛 ， 要 培 养 学 生 严 谨 的 态 度 、 科学 的 方 法 和 基 本 的 技 能

20、 。 实 践 训 练 和 技 能 大 赛 主 要 是 在 学 生 具 备 相 关 课 程 的综 合 知 识 后 ， 指 导 学 生 综 合 运 用 所 学 知 识 解 决 工 程 实 际 中 的 问 题 ， 进 一 步 提高 学 生 的 工 程 实 践 水 平 ， 为 创 新 创 业 奠 定 基 础 。 创 新 创 业 技 能 培 养 训 练 的 是学 生 对 知 识 的 综 合 运 用 能 力 和 人 文 素 养 。 通 过 上 述 三 个 方 面 的 训 练 ， 培 养 学生 作 为 工 程 技 术 人 员 的 基 本 能 力 和 创 新 创 业 综 合 素 质 。四 、 实 验 要 求实

21、 验 8 学 时 ， 参 见 实 验 大 纲五 、 课 堂 教 学 的 基 本 要 求1.了 解 各 种 典 型 电 机 的 基 本 结 构 ， 掌 握 各 种 常 用 电 机 的 工 作 原 理 、 运 行特 性 、 实 验 方 法 和 操 作 技 能 。2.掌 握 电 机 的 分 析 方 法 ， 能 正 确 建 立 电 动 势 平 衡 方 程 式 和 转 矩 方 程 式 ，明 确 电 机 中 的 能 量 传 递 关 系 ， 熟 练 地 运 用 复 数 运 算 、 等 效 电 路 、 向 量 图 、 谐波 分 析 等 分 析 方 法 。 具 有 分 析 未 学 过 的 电 机 或 新 电 机

22、 的 能 力 。3.既 掌 握 各 种 电 机 的 个 性 和 特 点 ， 又 能 认 识 各 种 电 机 的 共 同 点 ， 从 而 对电 机 有 一 个 比 较 系 统 和 完 整 的 认 识 ， 能 触 类 旁 通 。 灵 活 运 用 所 学 知 识 。4.透 彻 理 解 各 种 电 机 主 磁 场 的 性 质 、 各 种 参 数 的 物 理 概 念 以 及 各 物 理 量的 时 间 关 系 和 空 间 关 系 。5.了 解 电 机 的 工 程 问 题 ， 如 发 热 、 冷 却 、 绝 缘 等 。86.教 学 方 法 与 手 段 ： 理 论 与 实 践 相 结 合 。7.作 业 要 求

23、 ： 每 两 次 课 布 置 一 次 作 业 ， 习 题 数 与 学 时 数 约 为 1： 2。六 、 与 其 它 课 程 的 关 系先 修 课 程 ： 大 学 物 理 、 电 路 、 电 磁 场 ；后 续 课 程 ： 电 气 控 制 与 PLC 、 计 算 机 控 制 技 术 、 电 力 拖 动自 动 控 制 系 统 。关 联 课 程 ： 自 动 控 制 原 理 电 力 电 子 技 术 、 单 片 机 原 理 与 应用 七 、 考 试 考 核1 考 核 形 式 ： 采 取 闭 卷 考 试 ；2 学 业 成 绩 的 构 成 ： 主 卷 成 绩 60 平 时 成 绩 15 实 验 成 绩 （ 副

24、卷 ） 15 +自 主 学 习 成 绩 10%。八 、 推 荐 教 材 和 参 考 书教材：电机与拖动 ，许晓峰. 北京：高等教育出版社，2009.8。参考书：1 电机与拖动学习指导，许晓峰. 北京：高等教育出版社，2010.3。2电机与拖动基础 ，李发海，王岩.清华大学出版社，2010.10。3电机与运动控制系统 ，杨耕，罗应力.清华大学出版社，2014。4电机与拖动基础 （上，下）顾绳谷. 机械工业出版社，2014。5电机与拖动基础 ，王秀丽, 化学工业出版社,2010。6 电机与拖动基础及 MATLAB仿真 ，陈亚爱，周京华.机械工业出版社,2011。7 基于 MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真,陈中.清华大学出版社，2014。8电机学 （英文影印版，第 7版） ，Stephen D. Umans.电子工业出版社，2013。9 MATLAB Programming for Engineers(Second Edition)(英文影印版), Stephen J.Chapman，科学出版社，2009。