電機與拖動課程教學大綱

電機與拖動課程教學大綱課程編號：09171130課程名稱：電機與拖動（ElectricalMachinery&Towage）學時：48學時學分：3.5學分適用專業(yè)：自動化本科開課學期：第四學期開課部門：物理科學與工程技術學院先修課程：高等數(shù)學、普通物理學、電路等考核要求：考試使用教材及主要參考書：唐介主編，《電機與拖動》，北京：高等教育出版社，2014許建國主編，《電機與拖動基礎》，北京：高等教育出版社，2009邱阿瑞主編，《電機及拖動基礎》，北京：高等教育出版社，2006李發(fā)海等編著，《電機及拖動基礎》，北京：清華大學出版社，2007………一、課程的性質(zhì)和任務《電機與拖動》是自動化專業(yè)的一門技術課、本課程是自動化專業(yè)的主干課之一，是專業(yè)基礎課必修課。本課程的目的和任務是使學生掌握常用的交、直流電機，控制電機及變壓器等的基本結構與工作原理以及電力拖動系統(tǒng)的運行性能、分析計算及電機選擇與實驗方法等，為學習《數(shù)控技術》及《交流調(diào)速系統(tǒng)》等后續(xù)課程準備必要的基礎知識。二、教學目的與要求通過本課程的各個教學環(huán)節(jié)，達到以下基本要求：1、了解磁場、磁路、變壓器及各種旋轉電機的基本理論與知識，了解電力拖動系統(tǒng)的組成及典型生產(chǎn)機械的運動形式，掌握電力拖動系統(tǒng)的運動方程式及多軸旋轉系統(tǒng)的折算。2、掌握各電機的工作原理，了解其基本結構、勵磁方式以及電樞繞組等概念，掌握直流電機的電磁轉矩、電動勢、功率和轉矩等的概念及計算方法，會對他勵和并勵電動機作運行分析；掌握變壓器和異步電動機的等效電路和基本方程式。3、掌握直流電動機和三相異步電動機的機械特性、主要起動方法和調(diào)速方法，了解電動機的制動原理和制動方法。4、了解電動機選擇的基本內(nèi)容。通過學習本課程，應具備以下能力：通過本課程的學習，要求學生能夠正確選用和使用變壓器及交、直流電機，并對一些簡單的電機故障能夠進行檢修。三、學時分配章節(jié)課程內(nèi)容學時第1章磁路：主要介紹磁路基礎知識：磁場的基本物理量、物質(zhì)的磁性能、磁路的基本定律、鐵心線圈電路。4第2章變壓器：主要介紹變壓器基礎：變壓器的用途和種類、變壓器的工作原理、變壓器的基本結構、變壓器的型號和額定值、變壓器的運行分析、變壓器的參數(shù)測定、變壓器的運行特性、三相變壓器的聯(lián)結組、三相變壓器的并聯(lián)運行、自耦變壓器、三繞組變壓器、儀用互感器。8第3章異步電機的基本理論：主要介紹異步電機的基本理論：異步電機的用途和種類、三相異步電動機的工作原理、三相異步電動機的基本結構、三相異步電動機的型號和額定值、三相異步電動機的電動勢平衡方程式、三相異步電動機的磁通勢平衡方程式、三相異步電動機的運行分析、三相異步電動機的功率和轉矩、三相異步電動機的運行特性、單相異步電動機。8第4章異步電機的電力拖動：主要介紹異步電機的電力拖動：三相異步電動機的機械特性、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、三相異步電動機的起動、三相異步電動機的調(diào)速、三相異步電動機的制動。6第5章同步電機的基本理論：主要介紹同步電機的基本理論：同步電機的用途和種類、三相同步電動機的工作原理、三相同步電動機的基本結構、三相同異步電動機的型號和額定值、三相同步電動機的電動勢平衡方程式、三相同步電動機的磁通勢平衡方程式、三相同步電動機的運行分析、三相同步電動機的功率和轉矩、三相同步電動機的運行特性、三相同步電動機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行。4第6章同步電機的電力拖動：主要介紹同步電機的電力拖動：三相同步電動機的機械特性、三相同步電動機的起動、三相同步電動機的調(diào)速、三相同步電動機的制動。2第7章直流電機的基本理論：主要介紹直流電機的基本理論：異直流電機的用途和種類、直流的工作原理、直流的基本結構、直流電機的型號和額定值、直流電機的電樞反應、直流電機的電磁轉矩和電動勢、直流電動機的運行分析、直流電動機的功率和轉矩、。6第8章直流電機的電力拖動：主要介紹直流電機的電力拖動：他勵直流電動機的機械特性、他勵直流電動機的起動、他勵直流電動機的調(diào)速、他勵直流電動機的制動、他勵直流電動機在四象限中的運行狀態(tài)、并勵直流電動機的電力拖動。4第9章控制電機：主要介紹控制電機：控制電機的用途和種類、伺服電動機、力矩電動機、步進電動機、測速發(fā)動機、自整角機、旋轉變壓器。2第10章電動機的選擇和維護：主要介紹機電傳動的選擇和維護：電動機選擇的基本內(nèi)容、電機的發(fā)熱與冷卻、電機工作制、電機允許輸出功率、恒定負載電動機額定功率的選擇、變動負載電動機額定功率的選擇、電動機的使用和維護。2第11章電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎：主要介紹電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎：典型的電力拖動系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)的運動方程式、多軸旋轉系統(tǒng)的折算、平移運動系統(tǒng)的折算、升降運動系統(tǒng)的折算。4四、教學中應注意的問題教學過程中，應嚴格按教學大綱要求的內(nèi)容進行，并注意理論與實際應用相結合。另外，由于教材內(nèi)容較多，教師可根據(jù)大綱內(nèi)容的要求安排部分內(nèi)容讓學生自學。認真促使學生獨立完成作業(yè)，并記入平時成績，平時成績最多可占期終考試成績的30%。五、教學內(nèi)容緒論1．基本內(nèi)容了解電機與電力拖動等基本概念。2．教學基本要求了解電機與電力拖動等基本概念。3．教學重點難點電機與電力拖動等基本概念。4．教學建議舉一些實例。第一章磁路1．基本內(nèi)容磁路的基本物理量；物質(zhì)的磁性能；磁路的基本定律；鐵心線圈電路等。2．教學基本要求掌握磁路的基本物理量、物質(zhì)的磁性能，掌握磁路的基本定律，正確理解鐵心線圈電路的特點等。3．教學重點難點理解磁路的基本定律，正確理解鐵心線圈電路的特點。4．教學建議加強對鐵心線圈電路分解的講解。第二章變壓器1．基本內(nèi)容變壓器的工作原理；變壓器的基本結構；變壓器的運行分析；變壓器的參數(shù)測定；變壓器的運行特性；三相變壓器的聯(lián)結組；三相變壓器的并聯(lián)運行；自耦變壓器；三繞組變壓器；儀用互感器等。2．教學基本要求掌握變壓器基本工作原理及運行特性，會用等效電路和相量圖分析求解變壓器電路，掌握等效電路參數(shù)的測定方法等。3．教學重點難點本章重點是變壓器電路的等效方法、等效原則及等效電路的基本方程式等。4．教學建議課堂教學與課堂練習同時進行。第三章異步電機的基本理論1．基本內(nèi)容三相異步電動機的工作原理；三相異步電動機的基本結構；三相異步電動機的電動勢平衡方程式；三相異步電動機的磁通勢平衡方程式；三相異步電動機的運行分析；三相異步電動機的功率和轉矩；三相異步電動機的運行特性；單相異步電動機等。2．教學基本要求理解三相異步電動機有關概念及工作原理，清楚其定子、轉子的結構形式，能正確分析三相異步電動機的磁場。會分析三相異步電動機運行時的電磁過程，掌握其等效電路的作法。對其運行過程中功率的傳遞情況應該清楚，能夠計算其功率和轉矩等。3．教學重點難點本章的重點是三相合成磁通勢的概念及特點。三相異步電動機機的電動勢、磁通勢平衡方程式。本章的難點是對異步電動機運行時電磁過程的分析等。4．教學建議與變壓器作橫向對比的講解。第四章異步電機的電力拖動1．基本內(nèi)容三相異步電動機的機械特性；電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；三相異步電動機的起動；三相異步電動機的調(diào)速；三相異步電動機的制動等。2．教學基本要求理解三相異步電動機的各種起動方法，對籠形異步電動機定子對稱起動電阻會計算，了解繞線式異步電動機轉子對稱起動電阻的計算方法。掌握電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件、三相異步電動機的機械特性、主要調(diào)速方法的調(diào)速原理及特點。了解三相異步電動機的制動原理和制動方法。3．教學重點難點本章的重點是三相異步電動機的起動、調(diào)速原理及特點。4．教學建議課堂教學與課堂練習同時進行。第五章同步電機的基本理論1．基本內(nèi)容三相同步電動機的工作原理；三相同步電動機的基本結構；三相同步電動機的運行分析；三相同步電動機的功率與轉矩；三相同步電動機的運行特性；三相同步電動機的功率因數(shù)的調(diào)節(jié)；三相同步發(fā)電機的運行分析；三相同步發(fā)電機的功率與轉矩；三相同步發(fā)電機的運行特性等。2．教學基本要求理解同步電動機有關概念及工作原理，清楚其定子、轉子的結構形式，能正確分析同步電動機的磁場；對其運行過程中功率的傳遞情況應該清楚，能夠計算其功率和轉矩。3．教學重點難點本章的重點是同步電動機的運行分析；同步電動機的功率關系、功角特性與矩角特性；本章的難點是同步電動機的電磁關系。4．教學建議自學。第六章同步電機的電力拖動1．基本內(nèi)容三相同步電動機的機械特性；三相同步電動機的起動；三相異步電動機的調(diào)速；三相異步電動機的制動等。2．教學基本要求理解三相異步電動機的各種起動方法，對籠形異步電動機定子對稱起動電阻會計算，了解繞線式異步電動機轉子對稱起動電阻的計算方法。掌握三相同步電動機的機械特性、主要調(diào)速方法的調(diào)速原理及特點。了解三相異步電動機的制動原理和制動方法。3．教學重點難點本章的重點是三相異步電動機的起動、調(diào)速原理及特點。4．教學建議自學。第七章直流電機1．基本內(nèi)容直流電機的工作原理；直流電機的基本結構；直流電機的電樞反應；直流電機的電磁轉矩和電動勢；直流電動機的運行分析；直流電動機的功率和轉矩；直流發(fā)電機的運行分析；直流發(fā)電機的功率和轉矩等。2．教學基本要求掌握直流電機基本工作原理，會分析其電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)，掌握單疊繞組的基本分布規(guī)律，正確理解電刷、換向器在直流電機中的作用，會計算直流電機的感應電動勢和電磁轉矩等。3．教學重點難點理解直流電機的工作過程，正確分析電樞反應對電機磁場的影響以及分析單疊繞組的分布規(guī)律是本章的重點和難點所在。4．教學建議與交流電機作橫向對比的講解。第八章直流電機的電力拖動1．基本內(nèi)容他勵直流電動機的機械特性；他勵直流電動機的起動；他勵直流電動機的調(diào)速；他勵直流電動機的制動；并勵直流電動機的電力拖動等。2．教學基本要求掌握他勵直流電動機的起動；他勵直流電動機的調(diào)速；他勵直流電動機的制動等；并勵直流電動機的電力拖動等。3．教學重點難點掌握電力拖動系統(tǒng)的運動方程式。他勵直流電動機的起動；他勵直流電動機的調(diào)速；他勵直流電動機的制動等；串勵直流電動機的電力拖動等。4．教學建議課堂教學與課堂練習同時進行。第九章控制電機1．基本內(nèi)容伺服電動機；直流力矩電動機；測速發(fā)電機；自整角機；旋轉變壓器等；步進電動機等。2．教學基本要求掌握伺服電動機；直流力矩電動機；測速發(fā)電機；自整角機；旋轉變壓器等；步進電動機等的工作原理。3．教學重點難點重掌握步進電動機如何改變轉速、轉向及步矩角。交、直流測速發(fā)電機的性能特點。4．教學建議與交流、直流電機作橫向對比的講解。第十章電動機的選擇1．基本內(nèi)容電動機選擇基本的內(nèi)容；電機的發(fā)熱與冷卻；電機的工作制；電機的允許輸出的功率；電動機容量選擇的統(tǒng)計法和類比法；恒定負載電動機額定功率的選擇；變動負載電動機額定功率的選擇等。2．教學基本要求掌握電動機選擇基本的內(nèi)容；電機的發(fā)熱與冷卻；電機的工作制；電機的允許輸出的功率；電動機容量選擇的統(tǒng)計法和類比法；恒定負載電動機額定功率的選擇；變動負載電動機額定功率的選擇等。3．教學重點難點讓學生了解在實際電力拖動系統(tǒng)中選擇電動機時應考慮的因素。掌握恒定負載電動機額定功率的選擇。4．教學建議本章應多加強課