《電機(jī)學(xué)C》教學(xué)大綱

《電機(jī)學(xué)C》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05155001課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：64學(xué)時（理論56學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路原理等后續(xù)課程：電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)適用專業(yè)：智能電網(wǎng)信息工程開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《電機(jī)學(xué)C》是智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程。本課程主要講授電機(jī)中存在的電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，不同類型的電機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理、工作特性及分析方法，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，在提高學(xué)生的邏輯推理能力、分析計算能力、總結(jié)歸納能力及自學(xué)新知識的能力的同時，兼顧新技術(shù)、新發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，掌握電機(jī)的基本工作原理、基本分析方法和基本實驗技能。包括磁路的概念、基本定律、分析計算；變壓器的基本工作原理、結(jié)構(gòu)及分類、分析與計算等；掌握直流電機(jī)、交流電機(jī)的相關(guān)知識；掌握同步發(fā)電機(jī)的相關(guān)知識。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運用實驗、方程、等效電路、相量圖、對稱分量法等方法分析電機(jī)工作原理及運行特性；并將電機(jī)的分析方法，運用在后續(xù)的仿真建模中。從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、以及獨立思考、解決問題和分析問題的能力。課程目標(biāo)3：掌握電機(jī)的實驗方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進(jìn)行設(shè)計或開展試驗研究。在傳授知識的同時，幫助學(xué)生養(yǎng)成積極探索的治學(xué)精神，扎實可靠的實驗技能，認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)，客觀辯證的思維方式，提高學(xué)生綜合運用知識分析問題和解決工程實踐問題的能力。適當(dāng)引入與課程內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、憂患意識和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會主義核心價值觀。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電機(jī)學(xué)C》課程教學(xué)目標(biāo)對智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.3能夠掌握智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)基礎(chǔ)知識，分析并提出解決復(fù)雜工程問題的方案。課程目標(biāo)1：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，掌握電機(jī)的基本工作原理、基本分析方法和基本實驗技能。包括磁路的概念、基本定律、分析計算；變壓器的基本工作原理、結(jié)構(gòu)及分類、分析與計算等；掌握直流電機(jī)、交流電機(jī)的相關(guān)知識；掌握同步發(fā)電機(jī)的相關(guān)知識。H2.問題分析2.3能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，通過文獻(xiàn)研究，對本專業(yè)復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運用實驗、方程、等效電路、相量圖、對稱分量法等方法分析電機(jī)工作原理及運行特性；并將電機(jī)的分析方法，運用在后續(xù)的仿真建模中。從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、以及獨立思考、解決問題和分析問題的能力。M4.研究4.2能夠結(jié)合智能電網(wǎng)信息工程問題的具體需求，應(yīng)用科學(xué)原理并采用科學(xué)方法選擇研究路線，設(shè)計可行的實驗方案。課程目標(biāo)3：掌握電機(jī)的實驗方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進(jìn)行設(shè)計或開展試驗研究。在傳授知識的同時，幫助學(xué)生養(yǎng)成積極探索的治學(xué)精神，扎實可靠的實驗技能，認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)，客觀辯證的思維方式，提高學(xué)生綜合運用知識分析問題和解決工程實踐問題的能力。適當(dāng)引入與課程內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、憂患意識和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會主義核心價值觀。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.緒論1.1電機(jī)學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)科特點1.2電機(jī)的定義、主要類型1.3電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用1.4電機(jī)發(fā)展簡史1.5電機(jī)的一般分析方法教學(xué)要求：理解電機(jī)學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)科特點；掌握電機(jī)的定義、主要類型；了解電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用；了解電機(jī)的一般分析方法。重點:電機(jī)的定義、主要類型。難點:電機(jī)的一般分析方法。112.磁路2.1磁路的基本概念，基本定律2.2常用的鐵磁材料及其特性2.3磁路的計算2.4電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系教學(xué)要求：理解磁場的基本概念；理解磁路的基本定律；掌握鐵磁材料的磁化性能；掌握直流磁路的計算；掌握電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系。重點:鐵磁材料的磁化性能；直流磁路的計算；電抗與磁導(dǎo)的關(guān)系。難點:鐵磁材料的磁化性能；直路磁路的計算。413.變壓器3.1變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)3.2變壓器的空載、負(fù)載運行、基本方程3.3變壓器的等效電路及其參數(shù)的測定3.4三相變壓器3.5標(biāo)幺值3.6變壓器的運行特性3.7變壓器的并聯(lián)運行3.8三繞組變壓器3.9電力系統(tǒng)中的特殊變壓器教學(xué)要求：熟悉變壓器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)；理解變壓器的空載運行、負(fù)載運行電磁關(guān)系；掌握變壓器的基本方程、等效電路及其參數(shù)的測定；掌握三相變壓器的磁路系統(tǒng)、繞組連接方法；掌握標(biāo)幺值計算方法；掌握變壓器運行特性；掌握變壓器并聯(lián)運行；熟悉三繞組變壓器；熟悉自耦變壓器、儀用互感器的特性。重點:變壓器的基本方程、等效電路；三相變壓器連接組別判定；標(biāo)么值計算；變壓器的運行特性；變壓器的并聯(lián)運行。難點:標(biāo)么值計算；變壓器的基本方程、等效電路；變壓器的運行特性。1241、2、34.直流電機(jī)4.1直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)4.2直流電樞繞組4.3空載和負(fù)載時直流電機(jī)內(nèi)的磁場4.4電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩4.5直流電機(jī)的基本方程4.6直流電機(jī)的運行特性4.7直流電動機(jī)的起動、調(diào)速和制教學(xué)要求：理解直流電機(jī)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、勵磁方式、額定值；掌握直流電機(jī)電樞繞組的特點；熟悉空載和負(fù)載時直流電機(jī)內(nèi)的磁場；掌握電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；掌握直流電機(jī)的基本方程；掌握直流電機(jī)的運行特性；熟悉直流電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動方法。重點:電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；直流電機(jī)的基本方程、運行特性；直流電機(jī)的運行特性。難點:空載和負(fù)載時直流電機(jī)內(nèi)的磁場；電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩；直流電機(jī)的基本方程、運行特性。1021、2、35.交流電機(jī)理論的共同問題5.1交流繞組的構(gòu)成原則和分類5.2三相雙層繞組5.3三相單層繞組5.4氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢5.5感應(yīng)電動勢中的高次諧波5.6通有正弦電流時單相繞組的磁動勢5.7通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢教學(xué)要求：了解交流繞組的構(gòu)成原則和分類；掌握三相繞組的連接規(guī)律；掌握氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；了解感應(yīng)電動勢中的高次諧波；理解通有正弦電流時單相繞組的磁動勢；掌握通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。重點:三相單、雙層繞組的連接規(guī)律；氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。難點:氣隙磁場正弦分布時交流繞組的感應(yīng)電動勢；通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢。61、26.感應(yīng)電機(jī)6.1三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)6.2三相感應(yīng)電機(jī)的磁動勢和磁場6.3三相感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和等效電路6.4三相感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程6.5三相感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)的測定6.6三相感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性6.7三相感應(yīng)電動機(jī)的工作特性6.8三相感應(yīng)電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動教學(xué)要求：熟悉三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)；掌握三相感應(yīng)電機(jī)的磁動勢、磁場、電壓方程和等效電路；掌握三相感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；了解三相感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)的測定；熟悉三相感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性；掌握三相感應(yīng)電動機(jī)的工作特性；熟悉三相感應(yīng)電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動方法。重點:三相感應(yīng)電機(jī)的磁動勢、磁場、電壓方程和等效電路；三相感應(yīng)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；三相感應(yīng)電動機(jī)的工作特性。難點:三相感應(yīng)電機(jī)的磁動勢和磁場；電壓方程和等效電路；三相感應(yīng)電動機(jī)的起動、調(diào)速。1021、2、37.同步電機(jī)7.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)7.2空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場7.3隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路7.4凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖7.5同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程7.6同步電抗的測定7.7定子漏抗和電樞等效磁動勢的測定7.8同步發(fā)電機(jī)的運行特性7.9同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運行7.10同步電動機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)教學(xué)要求：熟悉同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)；理解空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場；掌握隱極、凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路；掌握同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；了解同步電抗、定子漏抗和電樞等效磁動勢的測定；理解同步發(fā)電機(jī)的運行特性；掌握同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行；理解同步電動機(jī)運行特性、啟動方法；了解同步補(bǔ)償機(jī)的工作原理。重點:同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路；同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程；同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行。難點:同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖、等效電路；同步發(fā)電機(jī)的功率方程、轉(zhuǎn)矩方程；同步發(fā)電機(jī)的運行特性。131、2合計5682.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.單相變壓器實驗內(nèi)容：測定單相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；繪制空載、短路特性曲線。實驗要求：熟悉實驗臺接線方法，掌握單相變壓器通過空載、短路實驗測定變壓器變比和等效電路參數(shù)的方法。能夠繪制空載、短路特性曲線。21、2、32.三相變壓器實驗內(nèi)容：測定三相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；測定三相變壓器極性。實驗要求：掌握通過短路或空載實驗測定三相變壓器變比及等效電路參數(shù)的方法；掌握三相變壓器極性的測定方法。21、2、33.直流電機(jī)實驗內(nèi)容：測直流電機(jī)電樞繞組的冷態(tài)電阻；直流他勵電動機(jī)的起動、調(diào)速及轉(zhuǎn)向改變。實驗要求：熟悉直流電機(jī)、儀表、變阻器等組件；掌握直流電機(jī)電樞繞組冷態(tài)電阻的測定方法；掌握直流電機(jī)的接線、起動、調(diào)速以及換向方法。21、34.三相交流異步籠型電動機(jī)實驗內(nèi)容：測量三相交流異步籠型電動機(jī)定子繞組的冷態(tài)直流電阻；判定定子繞組首末端；掌握三相交流異步籠型電動機(jī)啟動方法。實驗要求：熟悉三相交流異步籠型電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及接線方式；掌握定子繞組的冷態(tài)直流電阻測定。掌握三相交流異步籠型電動機(jī)直接起動、自耦變壓器起動、星形-三角形換接起動。21、2、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、視頻資源共享、階段測試、作業(yè)、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，在掌握電機(jī)常用的分析方法基礎(chǔ)上，具備解決和分析電機(jī)工作特性的能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電機(jī)學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：（1）湯蘊(yùn)璆.電機(jī)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2014.（2）\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"戈寶軍\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"梁艷萍\o"戈寶軍，梁艷萍，溫嘉斌編著"溫嘉斌.電機(jī)學(xué)[M].北京:中國電力出版社.2016.2.參考書：（1）李發(fā)海，朱東起.電機(jī)學(xué)（第六版）[M].北京:科學(xué)出版社.2021.（2）胡敏強(qiáng)黃學(xué)良黃允凱徐志科.電機(jī)學(xué)（第三版）[M].北京:中國電力出版社.2014.（3）王秀和.電機(jī)學(xué)（第三版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2019.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics,IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會）主辦（2）中國電機(jī)工程學(xué)報,中國電機(jī)工程學(xué)會主辦（3）電機(jī)與控制應(yīng)用,上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司主辦（4）電工技術(shù)學(xué)報,中國電工技術(shù)學(xué)會主辦（5）河南工學(xué)院學(xué)報,河南工學(xué)院主辦4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）李勇.電機(jī)學(xué)[Z/OL].北京:“中國大學(xué)MOOC”網(wǎng),2017[2022]./course/HIT-1002267006.（2）李永剛.電機(jī)學(xué)[Z/OL].北京:“中國大學(xué)MOOC”網(wǎng),2019[2022]./course/NCEPUB-1206460826.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂出勤情況、課堂互動情況、討論、課程資源學(xué)習(xí)等進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?32作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√622階段測試10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測試單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以階段測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√532實驗12（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?6期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核磁路的定律、計算，電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本分析方法、運行特性、電機(jī)的常用公式及計算方法等內(nèi)容；（3）考試題型為：選擇題、填空題、畫圖題、簡答題和計算題等。√√√301515合計：100分442927八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試、期末考試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、畫圖題、簡答題、計算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、階段測試等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試