電機學教學大綱

電機學教學大綱正文一、本課程的教學內容及教學時數分派（理論課共74學時）第一章導論（2學時）基本內容1.1電機的發(fā)熱與溫升1.2電機慣用絕緣材料1.3電機冷卻及機殼防護1.4電機的額定值與定額1.5導磁材料與鐵磁材料1.6磁路計算的原理與辦法1.7電機學的性質、任務基本規(guī)定2.1理解電機的發(fā)熱的因素、溫升的定義及測量辦法2.2認識絕緣材料的六個等級2.3理解電機冷卻介質、冷卻方式及機殼防護形式2.4掌握電機的額定值與定額2.5理解導磁材料與鐵磁材料2.6掌握磁路計算的原理與辦法3、重點掌握電機的額定值與定額、磁路計算的原理與辦法難點磁路計算的原理與辦法直流電機（共12學時）1、基本內容1.1直流電機的工作原理、基本構造、額定值1.2電樞繞組---單疊繞組1.3直流電機的磁場---直流電機空載時的磁場及磁化曲線、電樞磁動勢和磁場、電樞反映、感應電動勢、電磁轉矩1.4直流電動機的基本特性---基本（電勢、功率和轉矩）方程、工作特性、機械特性1.5直流電力傳動----起動、調速、制動1.6直流電機的換相（簡述）1.7特殊用途直流電機---直流伺服電動機、直流測速發(fā)電機、其它直流電機1.8電機的發(fā)熱與冷卻2、基本規(guī)定2.1理解直流電機的分類、掌握直流電機的工作原理、基本構造、額定值2.2理解電樞繞組的基本特點、能繪制單疊繞組展開圖2.3掌握電樞反映的分類及性質、會進行感應電動勢、電磁轉矩的計算2.4掌握電勢、功率和轉矩平衡方程式2.5懂得直流電動機的工作特性2.6掌握起動、調速、制動辦法2.7理解直流伺服電動機、直流測速發(fā)電機的構造、原理、應用3、重點3.1直流電機分類、直流電機的工作原理、基本構造、額定值3.2電樞反映、感應電動勢、電磁轉矩3.3電勢、功率和轉矩平衡方程式3.4直流電動機的工作特性3.5起動、調速、制動辦法4、難點4.1基本構造4.2直流繞組的構成4.3電樞磁動勢和磁場，電樞反映及其影響4.4起動、調速、制動物理過程4.5換相第三章變壓器（16學時）1、基本內容1.1變壓器的分類、基本構造、額定值1.2變壓器空載運行---電磁過程與正向慣例、平衡方程、等效電路1.3負載運行分析---磁動勢及電壓平衡方程、繞組折算、相量圖1.4等效電路1.5參數測定1.6標么值1.7運行特性1.8三相變壓器的磁路系統、電路系統與聯接組、電動勢波形1.9并聯運行1.10不對稱運行（簡述）---對稱分量法、單相負載運行與中點移動1.11變壓器的瞬變過程---空載合閘時的瞬變過程、二次側忽然短路時的瞬變過程1.12三繞組變壓器1.13自耦變壓器1.14互感器2、基本規(guī)定2.1掌握變壓器的分類、基本工作原理及構造、額定值的定義（額定電壓及額定電流均指線值）2.2懂得變壓器運行的電磁過程與正向慣例有關知識2.3掌握空載和負載運行分析辦法2.4掌握其等效電路2.5掌握運用空載、短路實驗進行參數測定的基本辦法2.6學會用標么值表達各物理量2.7掌握其運行特性、電壓調節(jié)率的概念及計算2.8掌握三相變壓器兩類磁路系統、電路系統與聯接組2.9學會分析不同繞組聯結和磁路系統對電動勢波形的影響2.10空載合閘電流及忽然短路電流最大值的大小2.11掌握變壓器抱負并聯運行的條件及非抱負條件下并聯運行的有關計算2.12掌握Y/Y0聯結三相變壓器單相負載運行等效電路、有關計算及中點移動的產生因素和大小2.13掌握三繞組變壓器的繞組排列、基本方程、等效電路及折算法、理解自耦變壓器有關知識3、重點3.1工作原理、重要構造、額定值3.2空載和負載運行分析---等效電路、參數測定、標么值3.3運行特性3.4三相變壓器兩電路系統與聯接組3.5不同繞組聯結和磁路系統對電動勢波形的影響3.6變壓器抱負并聯運行的條件及非抱負條件下并聯運行的有關計算3.7Y/Y0聯結三相變壓器單相負載運行等效電路、有關計算及中點移動的產生因素和大小3.8三繞組變壓器的繞組排列、基本方程、等效電路及折算法4、難點4.1工作原理、重要構造4.2負載運行分析時各電磁物理量之間的關系，磁勢平衡的概念4.3一二次側之間的折算4.4不同繞組聯結和磁路系統對電動勢波形的影響、非抱負條件下并聯運行有關計算4.5Y/Y0聯結三相變壓器單相負載運行等效電路、零序阻抗分析4.6三繞組變壓器的基本方程、等效電路及折算法第四章交流繞組及其電動勢（6學時）1、基本內容1.1交流繞組的基本規(guī)定和分類、槽電勢星形圖1.2三相雙層(疊)繞組1.3繞組電動勢---節(jié)距系數、分布系數和繞組系數1.4電動勢諧涉及其削弱辦法1.5單相繞組的脈振磁動勢---脈振磁動勢1.6三相繞組的基波合成磁動勢---旋轉磁動勢1.7圓形和橢圓形旋轉磁動勢1.8諧波磁動勢1.9交流電機的主磁場、漏磁場2、基本規(guī)定2.1理解交流繞組的基本規(guī)定和分類、能繪制槽電勢星形圖2.2學會繪制三相雙層疊繞組的繞組展開圖2.3掌握節(jié)距系數、分布系數和繞組系數的物理意義，會計算繞組電動勢2.4理解交流繞組電動勢諧涉及其削弱辦法2.5掌握單相繞組脈振磁動勢的性質及大小2.6掌握三相繞組的旋轉磁動勢的性質及大小2.7理解三相繞組合成磁動勢高次諧波的特點2.8會鑒別交流繞組產生的磁動勢性質---脈振、圓形、橢圓形中哪一種重點3.1槽電勢星形圖3.2三相雙層疊繞組3.3節(jié)距系數、分布系數和繞組系數3.4電動勢諧涉及其削弱辦法3.5單相繞組的脈振磁動勢3.6三相繞組的旋轉磁動勢3.7圓形和橢圓形旋轉磁動勢難點4.1槽電勢星形圖、電動勢諧涉及其削弱辦法4.2單相繞組的脈振磁動勢4.3推導電勢、磁勢的計算公式，繪制并解釋磁勢波形圖4.4三相繞組合成磁動勢的高次諧波、圓形和橢圓形旋轉磁動勢第五章異步電機（16學時）1、基本內容1.1異步電機的類型、基本構造1.2基本工作原理1.3額定值1.4轉子靜止時的異步電機---磁場與電抗1.5轉子旋轉時的異步電機及等效電路、參數計算1.6等效電路的簡化1.7參數測定1.8感應電動機的功率、功率和轉矩平衡方程式1.9電磁轉矩1.10工作特性1.11異步電動機的起動---起動過程、起動辦法、深槽式和雙籠感應電動機1.12異步電動機制動1.13異步電動機調速1.14感應電動機在不對稱電壓下的運行分析及單相感應電動機1.15特種異步電機---交流伺服電動機、交流測速發(fā)電機2、基本規(guī)定2.1理解其重要構造、掌握感應電機的基本原理、額定值理解其重要構造2.2掌握感應電動機轉子不動與轉子旋轉時繞組的相電勢和平衡方程2.3掌握負載運行時的等效電路2.4掌握感應電動機的功率分布及功率和轉矩平衡方程式2.5掌握感應電動機的T=f(s)曲線，會求取起動電磁轉矩、最大電磁轉矩2.6學習其工作特性2.7掌握感應電動機參數測定辦法2.8掌握感應電動機的起動過程、起動辦法、掌握深槽式和雙籠感應電動機的起動性能2.9理解其制動辦法2.10掌握調速辦法2.11理解感應電動機在不對稱電壓下的運行分析辦法2.12掌握單相感應電動機的種類及起動辦法2.13掌握交流伺服電動機、交流測速發(fā)電機的構造及工作原理重點3.1感應電機的基本原理、額定值3.2感應電動機轉子不動與轉子旋轉時運行分析辦法、等效電路3.3感應電動機的功率、功率和轉矩平衡方程式3.4電磁轉矩3.5工作特性3.6感應電動機的起動過程、起動辦法3.7電動機調速辦法3.8單相感應電動機的種類及起動辦法4、難點4.1重要構造4.2頻率折算、等值電路及其參數4.3電磁轉矩計算4.4附加轉矩及其對起動的影響4.5感應電動機在不對稱電壓下的運行分析辦法第六章同時電機（20學時）1、基本內容1.1概述---基本構造、勵磁方式、冷卻方式、額定值1.2運行原理---空載運行分析、電樞反映、負載運行、平衡方程式、等效電路、矢量圖1.3運行特性---空載特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、穩(wěn)態(tài)參數測定1.4并聯運行---并聯運行條件和辦法、并聯運行時有功功率調節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定、無功功率的調節(jié)和V形曲線、兩臺容量相近的同時發(fā)電機的并聯運行1.5同時電動機和調相機---同時電動機的相量圖、基本方程、功角特性、無功功率的調節(jié)、起動辦法、同時調相機1.6同時發(fā)電機不對稱運行---穩(wěn)定短路、參數測量、電機的影響1.7忽然短路---忽然短路電流的特點、計算、對電機的影響1.8特殊同時電機--磁阻同時電動機、步進電動機2、基本規(guī)定2.1認識其基本構造、掌握其基本工作原理2.2學習其重要額定值2.3掌握保梯電抗、直軸飽和電抗2.4掌握電壓調節(jié)率、調節(jié)特性2.5掌握穩(wěn)態(tài)參數測定辦法2.6掌握同時發(fā)電機的空載運行時的磁場、電動勢及空載特性2.7掌握對稱負載時的電樞反映性質2.8掌握隱極同時發(fā)電機的不飽和及飽和負載運行時的相量圖、等效電路圖2.9掌握凸極同時發(fā)電機磁動勢換算辦法、波形系數、電樞反映系數的定義2.10掌握凸極同時發(fā)電機的負載運行的相量圖2.11掌握同時發(fā)電機的空載特性、短路特性、直軸不飽和電抗的計算、短路比的定義2.12掌握由零功率因數特性、空載特性擬定定子相漏抗及直軸電樞磁動勢的辦法2.13懂得電壓調節(jié)率的計算辦法2.14學會用轉差法進行同時發(fā)電機穩(wěn)態(tài)參數測定2.15掌握同時發(fā)電機的功率和轉矩平衡方程式2.16掌握同時發(fā)電機功角特性2.17學會其投入并聯運行的條件和辦法2.18掌握并聯運行時有功功率的調節(jié)辦法、靜態(tài)穩(wěn)定條件及靜態(tài)過載倍數的定義2.19無功功率的調節(jié)和V形曲線2.20理解兩臺容量相近發(fā)電機并聯運行的功率調節(jié)辦法2.21掌握同時電機發(fā)電機、調相機、電動機三種運行狀態(tài)2.22理解同時電動機的相量圖、基本方程、功角特性、調節(jié)同時電動機功率因數的辦法、懂得其起動辦法2.23理解同時調相機的用途2.24掌握不同穩(wěn)定短路狀況下短路電流的大小關系2.25理解負序、零序參數的測量辦法、理解不對稱運行對電機的影響2.26會計算忽然短路時最大沖擊電流理解忽然短路對電機的影響2.27理解磁阻同時電動機的原理及構造、掌握步進電動機的原理、構造3、重點3.1基本構造及額定值3.2同時發(fā)電機的空載運行分析電動勢及空載特性3.3對稱負載時的電樞反映性質3.4隱極同時發(fā)電機的負載運行分析相量圖、等效電路圖3.5電樞反映系數的定義3.6凸極同時發(fā)電機的負載運行相量圖3.7同時發(fā)電機的空載特性、短路特性、直軸不飽和電抗3.8零功率因素特性、保梯電抗、直軸飽和電抗3.9電壓調節(jié)率的定義及計算3.10同時發(fā)電機的功率和轉矩平衡方程式3.11同時發(fā)電機的電磁功率和功角特性3.12投入并聯運行的條件和辦法、并聯運行時有功功率的調節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定3.13無功功率的調節(jié)和V形曲線3.14同時電機的三種運行狀態(tài)、同時電動機無功功率的調節(jié)、同時調相機用途3.15不同穩(wěn)定短路狀況下短路電流的大小關系3.16忽然短路時最大沖擊電流的計算3.17步進電動機4、難點4.1基本構造4.2凸極同時發(fā)電機的雙反映理論，用方程式、相量圖進行復數計算4.3直軸飽和電抗的求取、用轉差法進行同時發(fā)電機穩(wěn)態(tài)參數測4.4并聯運行時有功功率的調節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定、無功功率的調節(jié)和V形曲線、4.5同時電機的三種運行狀態(tài)4.6負序、零序參數的測量辦法4.6忽然短路時的物理過程分析教材外的補充內容：異步電機變頻調速系統；異步電機矢量變換控制等（4學時）二、本課程的實驗及實物模型參觀（14學時）實驗一并勵直流電動機的工作特性和調速特性（2學時）實驗二單相變壓器的空載、短路與負載特性（2學時）實驗三三相變壓器的極性和聯結組（2學時）實驗四三相異步電動機的起動和調速（2學時）實驗五三相似步發(fā)電機的運行特性（3學時）實驗六三相似步發(fā)電機的并聯運行（3學時）三、實習及作業(yè)由于專業(yè)學時壓縮，教師可組織運用課余時間到工廠進行短時實習；作業(yè)以教科書上為主。四、本課程的教材及參考書教材：《電機學》辜承林陳喬夫編華中理工大學出版社參考書：《電機學》（上、下）許實章編華中科技大學出版社《電機與拖動機礎》，李發(fā)海編著，清華大學出版社《電機學》，叢望主編，哈爾濱工程大學出版社五、有關教學設備①浙江大學電器設備廠生產的電機系統實驗裝置②杭州天煌電器設備廠生產的電機與電氣技術實驗裝置③但愿能盡快采購某些變頻調速、電機綜合實驗設備闡明一、教學對象合用于電氣工程及其自動化全日制本科專業(yè)二、總學時本課程共90學時，其中理論課累計76學時間，實驗課、實物模型參觀共14學時。三、總學分本課程共5.5個學分。四、教學目的電機學是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，是在專業(yè)課程之先開出的一門課程。其教學目的是使學生在學完本課程后，能比較全方面的掌握變壓器、同時機、異步機、直流機的基本構造及其運行原理；純熟掌握“四大機”的電磁基本理論及其分析辦法，并能有效地應用方程式組、等值電路和相量圖等工具，分析并解決有關電機學的實際問題；掌握某些電機控制基本知識，以利于后續(xù)專業(yè)課程的學習。五、教學規(guī)定1、掌握不同電機（變壓器、交流電機、直流電機）的重要構造、運行原理。2、掌握不同電機（變壓器、交流電機、直流電機）內部電磁關系、參數，會進行參數計算（重要為穩(wěn)態(tài)參數、有名值與標么值）。3、掌握不同電機（變壓器、交流電機、直流電機）的等效電路與折算、相量圖、額定值、電勢平衡方程式、功率和轉矩平衡方程式，運用電路分析的辦法進行運行分析和有關計算（對稱運行計算、手算與采用計算機計算）。4、掌握電力變壓器繞組聯結組、運行特性，理解三繞組