电机与拖动教学大纲(新)

课程名称：电机与拖动 （Electrical Machine and Drive)

学 分：5分

总 学 时：80课时，其中理论课 课时 实验课 16课时

适用专业：机械系电气专业、工业自动化专业

先学课程：高等数学；大学物理；电路分析

执 笔 人：李 鉴

审 定 人：路 勇

一 . 课程的性质、目的、任务

《电机与拖动》是电气专业和自动化专业的技术专业基础课、必修课。是高学分考试课程。

通过本课程的学习，使学生掌握直流电机、交流电机以及变压器的基本原理知识、基本的计算方法及特性曲线、掌握一般的应用分析问题，并了解自动控制系统中使用的各种控制电机的结构、基本原理、控制方式，使学生在系统中能正确的选择、分析和使用各种电机，为后续专业课学习打好必要的基础。本课程是电气及自控本科专业中应用性较强的课程，用一定课时的实验课加深理解所学理论，提高学生以后工作实践能力。

二. 教学内容、基本要求和课时分配

绪论与第一章 电机理论中常用的基本知识和基本定律

主要内容：1.本课程学习内容、性质、任务及学习方法。 （0.5—1课时）

2.电机与拖动应用的磁场知识和磁电基本定律。 （2—2.5课时）

基本要求：引起学生对专业基础的兴趣和提高对本课程重要性的认识；

掌握电机与拖动所用到的基本电磁定律和电磁材料的基本特性。

课时分配： 3课时

第二章 直流电机

主要内容：1. 直流电机的工作原理和结构及磁场。 （2课时）

2. 直流电机的电枢绕组，电枢感应电动势和电磁转矩。（2课时）

3. 直流电动机和直流发电机的运行原理 （3课时）

4. 直流电机的换向及其换向方法改善。 （1课时）

基本要求：了解直流电机的工作原理、磁场和电枢绕组及换向等基本知识；

掌握直流电动机的运行原理、基本方程式、电动势、电磁转矩等；

理解并掌握直流电动机的机械特性和运行特性；

一般的了解直流发电机的原理和特性。

课时分配： 8课时

第三章 直流电机的电力拖动

主要内容：1. 电力拖动的动力学基础、负载特性。 （2课时）

2. 电力拖动稳定运行、直流拖动系统的动态过程分析。 （2课时）

3. 他励直流电动机的起动方法、调速方法及指标和制动方法。（2课时）

单元复习（2课时）

基本要求：了解电力拖动的运动方程式和平衡运行的概念；

掌握电力拖动的负载特性、稳定运行条件；

了解分析直流电力拖动的过渡过程；

掌握直流他励电动机的启动、调速、制动方法。

课时分配：8课时

第四章 变压器

主要内容：1. 变压器基本结构和工作原理； （1课时）

2. 变压器空载和负载运行的基本方程式、等效电路和向量图；（2.课时）

3. 变压器参数测定标幺值计算变压器运行性能和特性； （1课时）

4. 三相变压器的联接以及并联运行； （1课时）

5 自偶变压器和仪用互感器 （1课时）

单元复习（1课时）

基本要求：了解变压器的基本结构和工作原理；掌握单相变压器空载和负载运行的方程式、向量

图及等效电路；理解三相变压器的连接方式及并联运行。一般了解自偶变压器和互感

器的性能和使用。

课时分配： 7课时

第五章 异步电动机

主要内容：1. 三相异步电动机的结构及额定值。 （1课时）

2. 三相异步电动机的定子绕组结构和磁动势、磁场及其感应电动势。 （2课时）

3. 三相异步电动机的工作原理、运行状态和电磁关系。 （2课时）

4. 三相异步电动机的基本方程式、等效电路和向量图。 （2课时）

5. 三相异步电动机的功率、转矩及参数，三相异步电动机的工作特性。（2课时）

6. 单相异步电动机原理和等效电路等。 （1课时）

基本要求：了解异步电机的结构和工作原理。掌握三相异步电机电磁关系、磁场、磁动势；

掌握三相异步电动机的基本方程式、等效电路和向量图；

理解并掌握直流电动机的工作特性和功率及转矩的平衡方程式；

了解单相异步电动机的原理和等效电路。

课时分配： 10课时

第六章 三相异步电动机的电力拖动

主要内容：1. 三相异步电动机机械特性。 （2课时）

2. 三相异步电动机的起动。 （2课时）

3. 三相异步电动机的调速及其计算。 （2课时）

4. 三相异步电动机制动状态及其计算。 （2课时）

单元复习（2课时）

基本要求：掌握三相异步电动机拖动的固有和人为机械特性；

熟悉三相异步电动机的直接启动和降压及软起动；

掌握三相异步电动机调速、制动方法和参数计算。

课时分配：10课时

第七章 三相同步电机

主要内容：1. 三相同步电机的结构、工作原理和参数以及磁场和电枢反应。（1课时）

2. 三相同步电动机和三相同步电机的电动势平衡方程式等效电路和向量图。

（1课时）

3. 三相同步电动机的转角特性、三相同步电动机功率因数调节及V型曲线。

（1课时）

4. 三相同步电动机的起动。 （1课时）

基本要求：理解三相同步电机的电动势平衡方程式等效电路和向量图；

掌握三相同步电机的功角特性和有功功率调节理论；

理解无功功率调节方法和V型曲线。

课时分配：4课时

第八章 控制电机

主要内容：1. 交流和直流伺服电机及测速电机。 （1课时）

2. 无刷直流电动机的结构、原理、特性及控制方法。（1课时）

3. 步进电动机的结构、原理和特性. （1课时）

4. 自整角机的结构、原理及其控制。 （1课时）

5. 旋转变压器和线性旋转变压器。 （1课时）

6. 直线异步和直线直流电动机。 （1课时）

单元复习（2课时）

基本要求：了解各种控制电机结构和工作原理。

重点掌握伺服电机、测速电机和步进电机的特性和自控系统对其要求。

了解自整角机的应用；

课时分配： 8课时

第九章 电动机容量的选择

主要内容：1. 电动机的发热和冷却规律及热平衡方程式。 （1课时）

2. 连续工作制电动机容量选择。 （1课时）

3. 短时和断续周期工作制电动机容量选择。 （1课时）

4. 电动机容量选择的工程方法。 （0.5课时）

5. 电动机种类、额定电压、额定转速和型式选择。 （0.5课时）

基本要求：理解电动机的发热和冷却规律及热平衡方程式；

理解电动机的功率、电压、转速额定参数及其适工作制应用选择的概念

掌握电动机容量选择的工程方法；

课时分配：4课时

总复习：2课时

三．实验课内容及课时（略，视实验室设备和条件而变动）

实验一：他激直流电动机的机械特性； （4课时）

实验二：变压器实验； （2课时）

实验三：三相异步电动机的起动、调速、制动； （6课时）

实验四：三相异步电动机的机械特性； （4课时）

课时分配： 16课时

四．大纲说明

1. 本课程理论性和实践性都很强，应抓住重点深入浅出，讲述中要多举实例。

2. 实验课要锻炼学生动手能力，但因接入380V 动力电源，过程应严谨注意人员和设备安全。

3. 每章课后要有作业，按直流、交流、变压器、控制电机等分单元设置作业答疑复习。

4. 考试成绩占60%，平时考勤作业成绩占30%，实验课成绩占10%。

五．教学参考书

1. 刘锦波编：《电机与拖动》清华大学出版社 2005年10月

2. 顾绳古编：《电机与拖动基础》浙江大学出版社 2008年5月

3. 刘玫编：《电机与拖动习题解答》2012年 2月

审查意见：