《电机与拖动基础》课程教学大纲

《电机与拖动基础》课程教学大纲

课程代码：0806303022 课程名称：电机与拖动基础

英文名称：Fundamentals of Electric Machinery and Drive

讲课学时：48

学 学 时：总 分：563.5

适用对象：自动化专业

先修课程：高等数学、大学物理、电路原理

实验学时：8

一、课程的性质、目的和任务

本课程是自动化专业各专业方向的专业基础必修课程。通过本课程的教学，使学生掌 握常用交、直流电动机，部分控制电机及变压器等的基本结构与工作原理、电力拖动系统 的运行原理及性能，训练和培养学生使用电机、控制电机和选择电机的能力。为学生学习 后续课程以及从事与本专业有关的工程技术和科学研究打下必要的基础。

二、教学基本要求

通过本课程的学习，学生应达到下列要求：

1．能够了解不同电机的工作原理，熟悉电机的基本公式，等效电路，具有把变压器和 三相异步电动机转化为等效电路的能力。

2．掌握交直流电动机的机械特性和分析电动机运行状态的方法与基本理论。 3．掌握交直流电动机调速的基本原理、方法、应用及经济指标。 4．掌握交直流电动机起动的原理、方法及应用。 5．掌握选择和应用电机的原理与方法。

6．掌握电机及电力拖动系统的实验方法与技能，并且有熟练的运算能力。 7．了解电机及电力拖动的发展方向。

三、教学内容及要求

1．绪论部分

了解本课程的性质和任务；认识电机及拖动在国民经济中的地位、作用及国内外发展 概况；了解电机的典型使用方法；了解电机的主要分类和机电能量转换的基础知识；熟悉 并巩固本课程中常用的基本电磁定律并掌握铁磁材料的基本特性。

2．直流电机部分

（1）理解直流电动机的工作原理，了解直流电动机的结构。 （2）掌握直流电动机的铭牌数据，了解直流电动机的主要系列。

（3）掌握直流电动机电磁转矩和电枢电势的计算方法和计算公式并能够熟练运用。 （4）理解直流电动机的空载磁场，负载磁场和电枢反应。

（5）掌握直流电动机的平衡方程，了解直流电动机的运行原理，对电动机运行过程中 负载、电枢电流、转速及效率等物理量的关系有一定的了解，为学习电机拖动打下基础。

（6）掌握电力拖动系统的运动方程式和生产机械的负载转矩特性。 （9）掌握他励直流电动机的固有机械特性和各种人为机械特性。 （10）掌握他励直流电动机的各种起动原理、起动方法及应用。

（11）掌握他励直流电动机的能耗制动、反接制动和回馈制动的方法和应用。 （12）掌握他励直流电动机调速的原理、方法和应用。

重点：直流电机的铭牌数据，电磁转矩和电枢电势的计算公式，电压、转矩及功率平 衡方程式。他励直流电动机的机械特性，他励直流电动机的调速原理、方法及应用。

难点：直流电机的负载磁场和电枢反应。他励直流电动机的制动。 3．变压器部分

（1）理解变压器的工作原理，了解分类及结构，掌握变压器的铭牌数据。

（2）理解单相变压器的空载运行原理，掌握平衡方程、等效电路及相量图的分析方法。

（3）理解单相变压器的负载运行原理，掌握平衡方程，掌握绕组折算的方法，掌握变 压器的 T 型等效电路和简化等效电路。

（4）掌握等效电路的参数测定实验方法及标么值的计算方法。

（5）能够运用等效电路对变压器进行分析，掌握变压器的电压调整率、外特性和效率 特性。

（6）了解三相变压器的磁路系统，掌握电路系统及并联运行方法。 （7）了解自耦变压器的原理和使用注意事项。

重点：单相变压器的等效电路、平衡方程、相量图，变压器的外特性，三相变压器的 电路系统。

4．异步电动机部分

（1）理解三相异步电机的工作原理，了解三相异步电动机的结构及磁场分析。掌握三 相异步电动机的铭牌数据。

（2）理解三相异步电机的运行分析，掌握等效电路的分析方法，了解三相异步电动机 的相量图的分析方法。

（3）掌握用等效电路分析三相异步电动机的方法，掌握三相异步电动机的功率平衡和 转矩平衡方程。了解三相异步电动机的运行特性。

（4）掌握三相异步电动机的电磁转矩的三种表达方式，掌握固有机械特性和人为机械 特性。

（5）掌握三相笼型异步电动机和三相绕线式异步电动机的起动原理、方法及应用。 （6）掌握三相异步电动机的能耗制动、反接制动和回馈制动的方法和应用。

（7）掌握三相异步电动机的变频调速，变极调速和调压调速的原理、方法和应用，了 解串级调速的原理和方法

重点：三相异步电动机的工作原理，三相异步电动机的等效电路及平衡方程。三相异 步电动机的机械特性，三相异步电动机的调速。

难点：三相异步电动机的定子磁场。三相异步电动机的制动。 5．其他电动机部分

（1）了解普通同步电动机的工作原理、起动方法。 （2）掌握无刷电动机的工作原理与调速方法。

（3）掌握步进电动机的工作原理，结构特点和矩频特性、矩角特性。

（4）理解单相异步电动机的磁场，工作原理，掌握单相异步电动机的主要类型、起动 方法及应用。

（5）了解直线电动机的种类、工作原理、结构特点及应用。 重点：无刷直流电动机的工作原理，步进电动机的运行特性。 难点：无刷直流电动机的调速方法。

四、实践环节

1．直流电动机实验（验证性，必做） 2．单相变压器实验（设计性，必做） 3．三相异步电动机实验（验证性，必做） 4．步进电动机实验（验证性，必做）

2 学时 2 学时 2 学时 2 学时

五、课外习题及课程讨论

为了达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于 60 题。 六、教学方法与手段

本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学。

七、各教学环节学时分配 章节（或内容） 绪 论 直流电机 直流电动机的电力拖动 变 压 器 三相异步电动机的基本原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电机 其他电机 合 计 讲课 2 6 8 10 6 8 4 2 48 习题课 2 8 2 2 讨论课 2 2 实验 其它 合计 56 八、考核方式

本课程为考试课程，期末考试采用闭卷笔试方式。学生的课程总评成绩由平时成绩 （占 10%）、实验成绩（占 20%）和期末考试成绩（占 70%）三部分构成，平时成绩根据 出勤、作业、课堂提问、学习主动性等进行评价。

九、推荐教材及教学参考书

教 材：《电机与拖动基础》（第二版）刘启新，中国电力出版社，2007 年。

参考书：《电机及拖动基础》，顾绳谷，机械工业出版社，2004 年。

《电机与拖动基础》，杨文焕 ，西安:西安电子科技大学出版社，2008年。 《电机与拖动基础》，赵君有, 张爱军, 王东瑞，中国水利水电出版社，2007年。

大纲制定人：刘启新 大纲审定人：林 健 制定日期：2010 年 6 月

《电机与拖动基础》实验教学大纲

课程编号：0806303022 课程名称：电机与拖动基础实验

英文名称：Fundamentals of Electric Machinery and Dyive 课程类型：专业基础必修课 课程属性：课内实验 总 学 时：56

总学分：3.5

实验学时：8

开设学期：第 5 学期

适用专业：自动化、自动化（数控）

一、实验教学目标与基本要求

课程的主要目的是授予学生进行电机实验的基本方法，培养实际操作技能和分析问题 及解决问题的能力，通过教学使学生能运用电机与拖动基础的理论知识进行应用性和理论 性研究，为今后从事专业技术工作和有关后续课的学习打下良好基础。

要求学生认真做实验，对常用主要电机与拖动的实验方法有所了解，并掌握各实验原 理、步骤和常用实验仪器设备、仪表的操作方法及一些基本公式的运算。如实观测记录， 认真解答思考题中的问题，独立作出实验报告。综合实验，充分发挥学生的个性。

二、本实验课程的基本理论与实验技术知识

随着电机制造业和现代自动控制技术的迅速发展，各种常用交、直流电机，控制电机 及变压器等在工矿企业的各行各业和先进的控制系统中得到了广泛应用。

本实验属专业基础实验课，在实验过程中，注意掌握常用交、直流电机，控制电机及 变压器等的基础结构与工作原理、电力拖动系统的运行性能，训练和培养学生使用电机， 控制电机和选择电机的能力。为学生学习后续课程和以及从事与本专业有关的工程技术和 科学研究打下必要的基础。

三、实验方法、特点与基本要求

1.基本操作技能

正确使用常见的电工仪器、仪表、设备，训练学生基本的实验技能，掌握基本的电机 测试技术、实验方法及数据分析处理。验证所学的科学知识、加深和巩固对所学知识的认 识和了解。

2.设计性实验

在已具备实验技能的前提下，根据实验室现有设备情况，完成单相变压器的空载、短 路及负载设计性实验。由学生自己根据前面实验积累的经验，自己完成实验线路设计接线， 选择实验方法和步骤，选用仪器设备，自行选定仪表的量程，测出单相变压器各种特性及