《电机与电力拖动》学习指南.docx
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《电机与电力拖动》学习指南
学习指南
1.课程的目标和任务
《电机与电力拖动》是机电一体化技术、电气自动化技术专业的一门主要专业课，在高职高专专业人才培养计划中，该课程的主要任务是使学生掌握“适度、够用”的电机理论和电力拖动的有关基础知识，掌握各类电机工作原理，了解其结构特点和基本特性，了解直流电动机、三相异步电动机、变压器、同步电机、控制电机的运行特性和分析方法，掌握各类电机的机械特性以及起动、制动和调速的基本技能。
该课程是集理论教学、实践教学与应用为一体的专业基础课程，它不仅为学生实训和毕业设计奠定理论和实践基础，而且为电气自动化技术专业学生考高级电工资格证书、职业能力培养做准备。
2.学习内容
序号
课程内容
课时分配
教学目标与任务
1
单元一直流电机
12
了解电机的基本概念及其常用的分类方法；掌握直流电机的工作原理、结构；掌握电磁转矩、电枢电动势和电动势平衡方程式；了解直流电机的运行原理和换向方法
2
单元二直流电机的电力拖动
13
了解电力拖动系统的运动方程式和生产机械的负载转矩特性；重点掌握直流电机的机械特性、调速、起动、反转和制动方法
熟悉他励直流电动机的起动、调速和改变转向的方法；
3
单元三变压器
5
掌握变压器的工作原理，了解变压器的结构、额定值及其分类方法；掌握三相变压器联结组和相量图的画法，了解三相变压器并联运行的条件，了解其他用途的变压器
4
单元四三相异步电动机
11
掌握异步电动机圆形旋转磁场的形成机理、三相异步电动机的工作原理，了解三相异步电动机的结构、工作特性、三相异步电动机的定子绕组
掌握三相异步电机的拆装、结构。
5
单元五三相异步电动机的电力拖动
14
了解三相异步电动机电磁转矩的三种表达式，掌握实用表达式的计算方法，掌握三相异步电动机的机械特性、起动方法、制动方法、调速方法，了解变频电机、电磁调速电机的工作原理和应用
掌握三相异步电动机的直接起动；三相异步电动机的Y-Δ起动。
6
单元六其他用途的电动机
4
了解单相异步的结构和工作原理；掌握同步电机的工作原理，了解其结构和起动方法
7
单元七控制电机
5
了解常用的控制电机，掌握直流伺服电机、交流伺服电机的工作原理及其调节特性、机械特性；掌握交、直流测速发电机的工作原理，掌握步进电机的工作原理
合计
64
3.学习的重点和难点
本课程的突出特点是理论教学与工程实践并重，要求理论必须与实际操作密切结合，强调技术的应用。
课程改革的重点是：
转变强调课程理论的系统性和完整性的教学观念，将原来较为单一的“理论教学+验证实验”的课程教学模式，转变为“应用性理论讲授＋课程实验＋技能实训”的课程教学模式，逐步形成以职业能力培养为核心的课程体系。
课程的重点：
课程的重点是使学生掌握“适度、够用”的电机理论和电力拖动的有关基础知识，掌握各类电机工作原理，了解其结构特点和基本特性，了解直流电动机、三相异步电动机、变压器、同步电机、控制电机的运行特性和分析方法，掌握各类电机的机械特性以及起动、制动和调速的基本技能。
课程的难点：
课程的难点为直流电机、三相异步电动机、变压器的工作原理及结构特点；变压器联结组和三相异步电动机三相绕组的基本知识和结构。
电机的运行分析（电机的起动、制动、调速的过程分析）与生产实际的结合。
4.单元教学目标与任务
4.1单元一直流电机
（1）教学基本要求
本单元主要介绍直流电机的工作原理及其基本结构。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）掌握直流电动机的基本工作原理。
掌握在磁场里运动导体产生感应电动势和载流导体受力两个基本规律，这两个规律是直流电机工作的理论基础。
2）了解直流电动机的基本结构和各部分的主要作用，要求知道直流电机的两大组成部分：
定子和转子。
3）应知道直流电机的铭牌中有哪些主要的额定数据及其含义，以及在使用直流电机时应注意的事项。
4）了解电枢反应的含义；电枢反应对电机的影响，如何抵消电枢反应的影响？
5）熟练掌握电枢电动势和电子转矩的计算公式和使用。
6）了解直流电机的换向过程。
如何改善直流电机的换向？
7）了解直流电机的励磁方式。
8）了解直流电机的可逆原理。
9）掌握如何判断一台电机是出于电动状态还是发电状态。
（2）教学重点、难点
重点内容:
1）电磁感应定律和电磁力定律的概念；
2）直流电机的工作原理；
3）直流电机的结构；
4）直流电机电枢电动势和电磁转矩的定义和计算；
5）电动势平衡方程式；
6）直流电机的工作特性。
难点内容:
1）直流电机的工作原理；
2）电枢反应以及电枢反应对电机的影响；
3）直流电机的换向过程；
4）直流电机的工作特性。
4.2单元二直流电机的电力拖动
（1）教学基本要求
本单元主要内容有：
1）电力拖动系统转动方程式、负载的转矩特性；2）他励直流电动机的固有机械特性、人为机械特性、电力拖动系统稳定运行的条件；3）他励直流电动机的起动方法、起动电阻的计算；4）他励直流电动机的制动方法：
能耗制动、反接制动等三种制动过程的分析与计算；5）他励直流电动机的调速方法、调速性能指标、调速方式与负载类型配合的概念。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）掌握电力拖动系统的转动方程式及转矩、转速正方向的规定原则。
2）了解各种典型负载的转矩特性及其特点。
3）掌握直流电机的固有机械特性和人为机械特性及其有关计算。
4）熟练掌握电力拖动系统稳定运行的条件，会分析判断系统的稳定性。
5）熟练掌握他励直流电动机的起动方法、起动电流的计算。
6）掌握直流电动机能耗制动、反接制动、回馈制动的方法、特点、能量关系、制动过程中工作点变化情况。
7）熟练掌握直流电机各种制动状态下的机械特性、制动电流和制动电阻的计算。
8）了解直流电机电压反接制动与倒拉反接制动的特点与区别。
9）熟练掌握他励直流电动机的调速方法和调速指标的含义、调速范围与静差率之间的关系及有关调速方面的计算问题。
10）掌握调速过程中机械特性及工作点的变化情况、调速前后电枢电流计电磁转矩的变化情况。
11）了解各种调速方法的优缺点。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）他励直流电机的机械特性，特别是他励直流电机的各种人为机械特性，如电枢回路串接电阻时的机械特性、改变电源电压时的人为机械特性、改变磁通时的人为机械特性。
固有机械特性和人为机械特性是分析和理解他励直流电动机的起动、制动和调速的理论基础，因此必须深刻理解，重点掌握。
2）他励直流电动机的几种制动方法；
3）他励直流电动机常用的调速方法；
4）他励直流电机电力拖动的计算方法
①直流电动机的起动计算：
起动电流、起动电阻的计算；
②直流电动机机械特性的求取；
③直流电动机制动电阻的计算；
④直流电动机的调速计算：
一是已知负载的性质和大小，给定调速方法及调速参数的大小，计算调速后的转速；或者给定调速方法及调速后的转速，求调速参数；二是已知负载的性质和大小，给定调速方法及最大静差率，求调速范围D。
难点内容：
1）他励直流电机的固有机械特性；
2）电力拖动系统稳定运行的条件；
3）他励直流电动机的回馈制动；
4）他励电动机运行在各种制动状态下的有关计算问题。
4.3单元三变压器
（1）教学基本要求
本单元主要介绍变压器的基本工作原理和结构。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）掌握变压器的基本工作原理、基本结构与额定值。
2）熟练掌握变压器联结组别的判定方法。
3）掌握变压器并联运行的理想条件。
4）了解自耦变压器和易用互感器的工作原理和特点。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）变压器的工作原理、基本结构和额定值；
2）三相变压器联结组及相量图的画法；
3）三相变压器联结组别的判定方法；
4）三相变压器并联运行的理想条件；
5）其他常用的变压器。
难点内容：
1）三相变压器联结组及相量图的画法；
2）三相变压器联结组别的判定方法；
3）三相变压器并联运行的理想条件。
4.4单元四三相异步电动机
（1）教学基本要求
本单元主要介绍三相异步电动机的基本工作原理和结构；交流电机的绕组；交流绕组的感应电动势；三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡和工作特性。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）熟练掌握三相异步电动机的基本工作原理、转差率的概念。
2）掌握三相异步电动机的基本结构和型号。
3）掌握三相异步电动机的额定值。
4）掌握交流绕组的感应电动势。
5）了解三相异步电动机的工作特性。
6）了解三相异步电动机的参数测定方法。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）三相异步电动机的工作原理；
2）三相异步电动机的基本结构和型号；
3）三相异步电动机的定子绕组和感应电动势；
4）三相异步电动机的工作特性。
难点内容：
1）三相异步电动机圆形旋转磁场的形成机理；
2）三相异步电动机的定子绕组；
3）三相异步电动机的参数测定方法。
4.5单元五三相异步电动机的电力拖动
（1）教学基本要求
本单元主要内容有：
1）三相异步电动机电磁转矩的物理表达式、参数表达式和实用表达式；2）三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性；3）三相异步电动机的直接起动与降压起动方法；4）三相异步电动机的能耗制动、反接制动及回馈制动方法及制动过程分析；5）三相异步电动机的变极调速、变频调速等。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）了解三相异步电动机的电磁转矩物理表达式、参数表达式，熟练掌握实用表达式及其计算方法。
2）熟练掌握三相异步电动机固有机械特性曲线的形状、曲线上的起动点、最大转矩点、额定运行点和同步点的数据。
3）熟练掌握三相异步电动机降低定子电压的人为机械特性。
4）了解三相异步电动机直接起动的特点，熟练掌握三相异步电动机Y/△降压起动和自耦变压器降压起动的方法及其有关计算。
5）掌握三相异步电动机能耗制动方法，了解能耗制动机械特性曲线的形状。
6）了解三相异步电动机反接制动和倒拉反接制动的方法、制动过程中工作点变化情况、反接制动时的能量关系。
7）了解三相异步电动机回馈制动的条件、机械特性的形状，了解生产时间中出现回馈制动的实例。
8）掌握变极调速的原理、三种常用的变极接线方式，了解变极调速时机械特性曲线的变化情况。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）三相异步电动机的电磁转矩的三种表达式，实用表达式的计算方法；
2）三相异步电动机的固有机械特性；
3）三相异步电动机的人为机械特性；
4）三相异步电动机的起动方法；
5）三相异步电动机的制动方法；
6）三相异步电动机的调速方法。
难点内容：
1）三相异步电动机的固有机械特性；
2）三相异步电动机的回馈制动；
3）三相异步电动机电力拖动的计算方法。
4.6单元六其他用途的电动机
（1）教学基本要求
本单元主要介绍同步电机的基本工作原理与结构单相异步电动机的基本工作原理和结构。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）了解同步发电机的基本工作原理和结构。
2）了解单相异步电动机的工作原理及其主要类型，了解其应用情况。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）单相异步电动机的结构和工作原理；
2）单相异步电动机的起动方法
3）三相同步电机的工作原理。
难点内容：
1）单相异步的椭圆旋转磁场的形成机理；
2）三相同步电动机的工作原理和功率因数调节。
4.7单元七控制电机
（1）教学基本要求
本单元主要介绍直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机的基本工作原理及其控制方式。
学习本单元应主要掌握以下几个方面的内容：
1）掌握直流伺服电机的工作原理及其结构。
2）掌握直流伺服电机的控制方式。
3）掌握交流伺服电机的工作原理及其结构。
4）掌握交流伺服电机的控制方式。
5）了解步进电机的工作原理及其频率特性。
（2）教学重点、难点
重点内容：
1）直流伺服电机工作原理及其调节特性、机械特性；
2）交流伺服电机的工作原理及其调节特性、机械特性；
3）直流伺服电机的控制方式；
4）交流伺服电机的控制方式；
5）直流测速发电机的工作原理；
6）步进电机的工作原理。
难点内容：
1）交流伺服电机的工作原理；
2）交流伺服电机的控制方式。
5.课程学习方法
充分利用优越的实验环境，将理论学习与现场实训、实验相结合；激发学习兴趣，将老师知识讲授与学生自主型学习相结合；针对疑难知识点设置问题，将概念学习与课堂讨论相结合；有效利用板书与视频素材，加大信息量。
从而多途径加深学生对理论知识中的难点和疑点的理解，提高教学质量。
6.课程考核方法
课程的考核包括过程考核（占60%）和闭卷考试（占40%）两部分。
其中过程考核主要检查学生的平时学习情况，包括出勤、课堂纪律、平时作业等的考核；闭卷考试主要检查学生对重点知识的掌握情况，试题从题库中选择，题型包括选择题、名词解释题、简答题、计算题、论述题及案例分析题，主要考核学生对所学知识的综合应用能力。
7.使用教材及主要教学参考书
[1]许晓峰，电机及拖动（第3版），高等教育出版社，2007.12,ISBN9787040227208
[2]许晓峰，电机及拖动学习指导，高等教育出版社，2004.7,ISBN704014656-8
[3]胡幸鸣，电机及拖动基础（第2版），机械工业出版社，2012.1,ISBN9787111102229
[4]孟宪芳，电机及拖动基础（第2版），西安电子科技大学出版社，2009.9
[5]顾绳谷,电机及拖动基础（第4版），上下册，机械工业出版社，2011.6
[6]邵群涛,电机及拖动基础（第2版），机械工业出版社，2011.6
[7]陈大力,杨宇，电机及拖动基础，清华大学出版社，2010.9
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