电力拖动大纲.docx

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电力拖动大纲

《电机及拖动》课程教学大纲

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一、课程基本信息

1.课程名称：

电机及拖动

2.适用专业：

电气自动化技术、建筑电气工程技术

3.课程性质：

专业基础课、（技术基础课）

4.学分：

5.0

5.建议学时：

90（其中理论教学72学时、实践教学18学时）

6.实训环节：

2周（包括电机安装检修实习、电机拖动控制线路与常用机床电气控制线路实习各一周）

二、课程简介

本课程是是将电机学、电力拖动和控制电机等课程有机结合而成的一门课。

在电力工业中，发电机和变压器是电站和变电所中的主要设备。

在工业企业中，大量应用电动机作为原动机去拖动各种生产机械：

在自动控制技术中，各式各样的小巧灵敏的控制电机广泛地作为检测、放大、执行和解算元件。

因此本课程具有重要的地位和作用。

本课程主要内容包括：

（1）直流电机、变压器、交流电机的基本原理、构造、主要特性及应用。

（2）交、直流电机拖动系统的机械特性及各种运行状态的分析和计算。

（3）各种控制电机的类别、构造、特点及应用。

三、课程在专业中的作用和任务

本课程是电气技术专业、建筑电气专业和机电设备及其自动化专业的专业基础课程。

是将电机学、电力拖动和控制电机等课程有机结合而成的一门课。

本课程的任务是使学生掌握直流电机、变压器、交流电机及控制电机的基本理论、主要结构、性能及应用。

掌握电力拖动系统的运行特性，电机及拖动系统的选择，分析计算及实验方法。

掌握各种控制电机的类别、构造及特点，各种控制电机在自动控制系统中的应用及发展方向。

四、课程目标

本课程是一门理论性很强的专业基础课，是用电磁理论解决复杂的、具体的、综合的实际问题。

在电机运行中，电机内同时存在电、磁、力的相互作用。

因此本课程的目标是使学生牢固掌握基本概念、基本原理和主要特性，学会结合电机的具体结构、应用电机基本理论分析电机及拖动的实际问题，应掌握一定的电磁计算方法，培养学生运算能力。

在掌握电机理论的同时，要求学生重视在教学过程中安排的实验、实习，包括参观电机厂等实践教学环节。

培养学生电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能。

五、教学内容

以上合计的学时数不包括两周的实训。

序号

教学模块

理论教学的主要内容

实践项目

教学目标

建议学时

理论

实践

合计

绪论

电机的定义、分类；电力系统的组成与应用领域；课程性质与特点

了解电机及电力拖动的定义，电力拖动的重要作用。

本课程的性质、任务、内容和特点。

2

2

1

变压器

变压器的基本工作原理和结构

变压器的功能、基本工作原理；变压器结构；变压器铭牌和额定值。

在电机实训场看变压器实物（比较30KVA无载调压变压器与320KVA有载调压变压器在结构上的区别）

1、掌握：

变压器变压与传递功率的基本原理。

2、理解：

变压器铭牌的主要内容、额定值的含义及有关计算关系。

3、了解：

电力变压器主要结构4、通过对电力变压器实物的观察，培养学生注重理论联系实际的学习方法。

2

2

22

变压器的空载运行

空载时磁通和电动势、电压的关系；空载电流的波形和性质；空载损耗；变比的意义；空载等效电路和相量图

变压器的空载实验变压器的短路实验

1、通过对变压器空载时磁通、电动势的分析，掌握变压器的电动势、电压和磁通的关系。

2、通过对变压器空载电流和空载损耗的分析，掌握励磁阻抗的物理意义。

3、通过对变压器负载运行的分析，熟练掌握变压器的方程式、相量图和等效电路。

掌握短路阻抗的物理意义。

4、掌握标么值的概念与计算方法。

5、熟练掌握变压器的运行性能及其计算方法。

6、熟练掌握变压器联接组别的判定方法。

7、通过变压器实验的操作和实验成果的整理，学会电机实验的方法，同时理解变压器参数的意义。

培养学生动手能力，以及对实验结果的计算、绘图描述能力。

2

2

变压器的负载运行

变压器负载运行时的电磁关系；磁动势平衡方程式；电势平衡方程式；折算原则和折算方法；参数测定方法

4

变压器的运行特性

变压器的运行性能指标；电压变化率；效率

2

三相变压器

三相变压器的磁路；三相变压器的连结组别。

变压器的联结组别测试

2

2

变压器的并联运行

变压器理想的并联运行情况；并联条件不满足时的运行分析。

1、理解变压器并联运行的条件。

2、掌握变压器并联运行时负载分配的计算方法。

3、通过练习，培养学生计算的能力。

2

其他用途的变压器

自耦变压器；电压互感器；电流互感器

通过对自耦变压器和仪用互感器的的分析，使学生了解这些特殊变压器的用途和特点，培养学生结合实际工程分析问题的能力。

2

2

交流绕组

三相异步电动机的基本工作原理与结构

三相异步电动机的运行原理、转差率；铭牌和额定值。

综合实训:

异步电动机单层交叉式定子绕组的嵌线工艺、电机的组装和测试

1、熟练掌握三相异步电动机的基本工作原理、转差率的概念及异步电机的三种运行状态。

2、了解三相异步电动机的基本结构和型号。

3、理解异步电动机的额定值的意义。

2

一周

12

交流绕组的展开图

1、交流绕组的构成原则；电角度、极距、节距、槽距角、2、三相单层绕组、三相双层迭绕组的展开图

1、理解交流电机绕组的几个名词术语，会做单层链式、单层同心式、单层交叉式和双层叠绕组展开图。

4

交流电机绕组的感应电动势

1、交流电机绕组的感应电动势；短矩系数；分布系数、绕组系数2、高次谐波电动势及其削弱方法

掌握交流电机绕组的感应电动势，重点理解短矩系数和分布系数的物理意义及其对改善电动势波形的作用。

2

交流电机绕组的磁动势

1、单相绕组脉振磁动势；2、单相磁动势的分解；3、三相绕组合成磁动势

1、掌握单相脉动磁动势的幅值计算方法及性质。

2、熟练掌握三相绕组合成磁动势的幅值计算方法及基本性质。

4

3

三相异步电动机

三相异步电动机的空载运行

空载运行时的电磁关系；空载电流和空载磁动势

异步电动机的空载实验

1、掌握异步电动机空载和负载运行时的物理情况，重点掌握转子绕组的各电磁量及电动势、磁动势平衡关系。

2、能熟练应用基本方程、等效电路和相量图来分析异步电动机的运行情况，掌握频率折算的物理本质及附加电阻的物理意义。

3、能根据等效电路导出异步电动机的功率平衡关系，画出功率流程图，掌握转矩平衡关系。

4、了解三相异步电动机的工作特性。

5、了解三相异步电动机的参数测定方法。

2

2

10

三相异步电动机的负载运行

负载运行时转子各电磁量与转差率的关系；负载运行时磁动势平衡；电动势平衡

2

三相异步电动机的等效电路和相量图

折算原则和折算方法；附加电阻的意义；电机参数的含义及参数范围

2

三相异步电动机的的运行性能

功率平衡、转矩平衡；工作特性

2

4

三相异步电动机的电力拖动

三相异步电动机的机械特性

电磁转矩的物理表达式、参数表达式和使用表达式；人为机械特性和固有机械特性

熟练掌握三相异步电动机降低定子电压的人为机械特性和绕线转子异步电动机串联对称电阻的人为机械特性。

与固有特性比较，人为机械特性的最大转矩、起动转矩和临界转差率的变化情况。

2

6

16

三相异步电动机的起动

起动性能指标；笼形电动机的起动；绕线式电动机的起动；深槽式及双笼型异步电动机

三相异步电动机的起动实验

1、了解三相笼型异步电动机直接起动的特点；2、了解深槽式及双笼型异步电动机的特点。

3、熟练掌握星一三角形降压起动和自耦变压器降压起动的方法及其有关计算。

4、掌握三相绕线转子异步电动机的转子串电阻起动和转子串接频敏变阻器起动的方法及其特点。

会计算分级起动电阻。

5、补充软起动器内容。

2

三相异步电动机的制动

反接制动；能耗制动；回馈制动

三相异步电动机的能耗制动实验三相异步电动机的反接制动实验

1、掌握能耗制动的方法及转子电阻大小和直流励磁电流大小对制动的影响，了解能耗制动机械特性曲线的特点。

2、掌握电源两相反接制动和倒拉反转反接制动的方法制动时的能量关系。

熟知反接制动过程中工作点变化情况。

3、掌握回馈制动的条件、回馈制动机械特性的形状，了解生产实践中出现回馈制动的例子。

2

三相异步电动机的调速

调速性能指标；变极调速；变频调速；变转差调速；电磁调速异步电动机

三相异步电动机的双速控制实验

1、掌握变极调速的原理，常用的三种变极调速的接线方式及各接线方式下电动机输出功率和输出转矩的变化情况以及机械特性曲线的变化情况。

2、掌握恒转矩变频调速和恒功率变频调速时电压的调节规律及机械特性。

3、掌握三相绕线异步电动机的转子串电阻的调速方法及调速电阻的计算。

4、了解串极调速的基本原理、调压调速的特点；5、了解电磁调速异步电动机的工作原理。

4

5

同步电机

1三相同步电动机的的工作原理与结构

同步电动机的工作原理；同步电机的可逆原理；同步电机基本结构

同步电机的空载实验同步电机的短路实验

1、掌握同步发电机和同步电动机的基本工作原理，了解凸极机和隐极机的基本结构特点并熟悉同步电机的额定值。

2、掌握对称负载运行时的电枢反应和机一电能量转换关系。

3、了解同步电机中各种电抗的物理意义及大小关系。

4、了解同步发电机的电动势方程式、相量图和等效电路。

5、掌握同步电机的可逆原理，同步电动机的基本方程式和相量图、V形曲线。

2

2

6

同步电动机和同步调相机

电枢反应；有功平衡；三种励磁方式；起动方法；调相机特点

2

6

单相异步电动机

分相电机；罩机电机

1、熟练掌握单相异步电动机的工作原理及主要类型，了解其应用情况。

2、了解直线异步电动机的结构、工作原理及应用情况。

3、掌握永磁式、反应式和磁滞式同步电动机的结构、工作原理、特点及应用情况。

4、掌握交流伺服电机的特性。

熟知伺服电机的控制方式。

5、了解测速发电机的工作原理。

了解测速发电机的输出误差的原因，掌握减小输出误差的方法。

6、掌握旋转变压器的各种补偿控制方法。

7、了解步进电机的工作原理。

了解步进电机的频率特性。

8、了解开关磁阻电动机系统的组成、特点及应用情况。

2

8

直线电动机微型同步电动机伺服电机测速发电机自整角机旋转变压器步进电机开关磁阻电动机

各种驱动和控制微电机的结构、工作原理和特点

6

7

直流电机

直流电机

1.1、?

?

工作原理和结构

2.2、?

?

电枢绕组简介

3.3、?

?

电枢反应

4.4、?

?

电动势和电磁转矩

5.5、?

?

换向

6.6、?

?

直流发电机及外特性直流电动机及机械特性

直流电动机的调速实验

11、了解电机的可逆原理。

了解如何判断一台电机是电动状态还是发电状态。

12、掌握根据发电机惯例和电动机惯例的稳态运行基本方程式。

13、掌握他励直流电动机运行时电机内的功率关系。

14、掌握他励直流电动机的机械特性。

4

2

12

直流电机的电力拖动

1、运动方程式及负载特性2、电动机的固有机械特性和人为机械特性3、直流电机的起动制动和调速

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、熟练掌握他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性。

4、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、掌握他励直流电动机的起动方法。

6、掌握能耗制动、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、掌握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、掌握他励直流电动机的调速方法和调速性能指标的含义、调速范围与静差率之间的关系。

9、了解各种调速方法的优缺点。

6

8

电力拖动系统中电动机的选择

电动机的发热和冷却

1、电动机的发热冷却过程及温升曲线；2、不同工作制下电动机的选择计算方法和校验方法。

3、电动机的种类、形式、额定电压及额定转速的选择方法。

综合实训:

三相异步电动机的电力拖动控制线路常用机床电气控制线路

1、熟知电力拖动系统中电动机选择的原则。

2、了解电动机发热和冷却的规律。

3、掌握电动机工作制的分类情况。

4、掌握对不同工作制的电机如何选择容量。

5、了解电机种类、型式、电压、转速的选择原则。

2

一周

2

六、教学方法与手段

1、理论教学实际应用紧密结合。

2、在整个教学活动中，讲授、讨论、实践学习交叉进行。

3、教学活动结合多媒体手段，将图片、动画、视频等材料用于教学。

七、考核方式

1、平时成绩由出勤、作业、课堂讨论问题和回答问题的表现综合评定，分为A、B、C、D四个等级，占总成绩的20％。

2、实验成绩由考察学生在实验中的参与程度和表现（即动手能力），实验报告质量，实验抽查综合评定，分为A、B、C、D四个等级，占总成绩的20％。

3、课程结束的笔试，重点考核学生对基础知识的掌握程度和应用能力。

采用“A4纸”半闭卷形式，即学生将课程的主要内容进行归纳整理，记录于一张“A4纸”上带入考场，（不允许复印或打印），考试成绩按百分制记录，占总成绩的60％。

4、综合实训项目：

①、异步电动机单层交叉式定子绕组的嵌线工艺、电机的组装和测试；②、三相异步电动机的电力拖动控制线路与常用机床电气控制线路，分别作为一门实训课单独记录成绩，根据学生在实习中的参与程度和表现（即操作能力），产品的质量，实习报告质量综合评定，成绩按百分制记录。

八、说明

　　1、本教学基本要求适用于招收高中毕业生，学制为三年的高职电气自动化技术、建筑电气工程技术专业。

完成课程（包括实验）的最少时数为90学时。

2、本课程与其他课程的衔接和分工

本课程应在《电路与磁路》课程讲完电路基本理论和磁路后讲授。

本课程的后续课和有关课程为：

《工厂电气控制设备》、《电力电子变流技术》、《交流调速技术》、《可编程序控制器》等。

3、各教学单元重点、难点和深广度的教学说明

①、本课程建议选择高等教育出版社出版、许晓峰主编的《电机及拖动》教材。

课程的重点是交流电动机及电力拖动，其次是变压器，根据专业的需要，控制电机的内容应予以足够的重视。

②、有些内容，例如“直流电机”、“同步发电机”、“三相双层波绕组”可根据学时安排、学生的程度适当删减。

③、在“交流电机的绕组、电动势和磁通势”中，三相绕组旋转磁势的基波应讲述透彻，高磁谐波的分析计算可简略，只作定性说明。

④、三相异步电动机应以功率、转矩、能量的分析、计算为重点，等效电路的定量计算可不作要求。

⑤、控制电机以“伺服电动机”、“测速发电机”、“步进电动机”为重点，其他内容可作概括性的介绍。

⑥、各种电机的基本结构结合实物进行教学，还可通过录像进行电视教学。

关于交流电机的电枢绕组最好是结合实习进行现场教学。

4、本课程的作业要求

通过课堂教学的例题分析和课外习题，以巩固和加强基本概念，培养学生分析问题和解决问题的能力。

在各章要求安排适量的思考题和计算题，要求学生重视思考题。