周口师范学院自动化专业《电机与拖动基础》教学大纲【课程编码】2B050318 【课程类别】专业主干课【学分数】3 【适用专业】自动化【学时数】51学时【编写日期】2012年10月一、教学目标电机与拖动课程是自动化专业的一门必修的专业主干课。
其目的是使学生了解电机的基本结构，掌握电机的基本工作原理、基本方程式、基本分析方法和基本电机参数计算及运行，掌握交直流发电机、电动机固有机械特性，及人为机械特性，掌握由交直流电动机构成的拖动系统的起动、调速及制动特性，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学内容和学时分配（一）第一章：磁路理论讲授课时：2主要内容：1.1磁场的基本物理量：磁通；磁感应强度；磁场强度；磁导率。
1.2物质的磁性能：非磁性物质；磁性物质；磁饱和性；磁滞性；基本磁化曲线。
1.3磁路的基本定律：磁路欧姆定律；交变磁通的磁路欧姆定律；磁路基尔霍夫定律。
1.4铁心线圈电路：漏阻抗；磁滞损耗和涡流损耗。
教学目的和要求：（1）了解磁场的基本物理量；（2）了解物质在磁性能方面的特点；（3）了解物质在磁性能方面的特点；（4）掌握磁路欧姆定律；（5）了解磁路基尔霍夫定律；（6）了解直流无分支磁路的计算；（7）了解铁心线圈电路中电压与电流的关系和功率关系；（8）掌握铁损耗的形成及减少铁损耗的方法。
重点和难点：重点：磁路的基本定律。
难点：磁路的基本定律。
（二）第二章：变压器理论讲授课时：10 实验实践学时：3主要内容：2.1 变压器的工作原理：电压变换；电流变换；阻抗变换。
2.2 变压器的基本结构：主要部件；额定值。
2.3 变压器的运行分析：等效电路；基本方程式。
2.4 变压器参数测定：空载试验；短路试验。
2.5 变压器的运行特性：外特性；效率特性。
2.6 三相变压器的连接组：连接组的表示法；连接组的判断方法。
2.7三相变压器的并联运行：并联运行的理想状态；理想并联运行的条件。
2.8自耦变压器：感应功率。
教学目的和要求：（1）了解变压器的工作原理、分类及结构；（2）理解单相变压器空载运行、负载运行；（3）掌握变压器的等效电路及相量图以及变压器的参数测定；（4）掌握变压器的运行特性的计算；（5）掌握三相变压器的连接组的确定方法以及变压器的并联运行。
重点和难点：重点：等效电路；基本方程式；相量图；参数测定；连接组别。
难点：参数计算。
（三）第三章：异步电机的基本理论理论讲授课时：7 实验实践学时：3主要内容：3.1 三相异步电动机的工作原理：旋转磁场；同步转速；转差率。
3.2 三相异步电动机的基本结构：绕线型异步电动机；笼型异步电动。
3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式：定子电路的电动势平衡方程式；绕组因数。
3.4三相异步电动机的磁通势平衡方程式：磁通势平衡方程式；脉振磁通势；旋转磁通势。
3.5 三相异步电动机的运行分析：等效电路；基本方程式。
3.6 三相异步电动机的功率与转矩：三相异步电动机的功率；三相异步电动机的转矩。
教学目的和要求：（1）了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；（2）理解三相异步电动机运行时的电磁过程；（3）掌握三相异步电动机的等效电路及相量图，功率和转矩；（4）了解三相异步电动机的工作特性及测取方法；（5）掌握三相异步电动机的机械特性。
重点和难点：重点：等效电路；功率与转矩；机械特性。
难点：电磁关系。
（四）第四章：异步电机的电力拖动理论讲授课时：8 实验实践学时：3主要内容：4.1 三相异步电动机的机械特性：电磁转矩公式；临界转差率；固有特性；人为特性。
4.2 电力拖动系统的稳定运行：负载的机械特性；稳定运行的条件。
4.3 三相异步电动机的启动：笼型异步电动机直接启动；笼型异步电动机减压启动；绕线型异步电动机转子串联电阻启动。
4.4 三相异步电动机的调速：静差率；笼型异步电动机的变频调速；笼型异步电动机的变极调速；笼型异步电动机的变压调速；绕线型异步电动机转子串联电阻调速。
4.5 三相异步电动机的制动：能耗制动；反接制动；回馈制动。
教学目的和要求：（1）掌握三相鼠笼电动机的起动、绕线式三相异步电动机的起动；（2）掌握三相异步电动机的各种运行状态：电动与各种制动状态；（3）掌握三相异步电动机的各种调速方法及其调速性能指标的比较。
重点和难点：重点：机械特性计算与应用计算。
难点：机械特性计算与应用计算。
（五）第五章：同步电机的基本理论理论讲授课时：6主要内容：5.1 三相同步电机的基本原理：电枢反应；功角。
5.2 三相同步电机的基本结构：励磁方式；主要种类；额定值。
5.3三相同步电动机的运行分析：基本方程式；三相隐极式同步电动机的运行分析；三相凸极式同步电动机的运行分析。
5.4 三相同步电动机的功率和转矩：功率；转矩。
5.5 三相同步电动机的运行特性：隐极式同步电动机的功角特性与矩角特性。
5.6 三相同步电动机功率因数的调节。
教学目的和要求：（1）掌握三相同步电动机和三相同步发电机的工作原理；（2）了解三相同步电机的基本结构、励磁方式和种类；（3）掌握三相隐极式同步电动机的基本方程式、相量图；（4）了解三相隐极式同步电动机的等效电路。
重点和难点：重点：对概念的理解。
难点：对概念的理解。
（六）第六章：同步电动机的电力拖动理论讲授课时：2主要内容：6.1 三相同步电动机的机械特性：绝对硬特性。
6.2 三相同步电动机的起动：拖动起动法；异步起动法；变频起动法。
6.3 三相同步电动机的调速：变频调速。
教学目的和要求：（1）理解三相同步电动机的机械特性；（2）理解三相同步电动机的起动、调速、制动。
重点和难点：重点：三相同步电动机的机械特性。
难点：三相同步电动机的机械特性。
（七）第七章：直流电机的基本理论理论讲授课时：8 实验实践学时：3主要内容：7.1 直流电机的工作原理。
7.2 直流电机的基本结构：定子；转子；励磁方式；额定值。
7.3 直流电机的电枢反应。
7.4 直流电机的电磁转矩和电动势：电磁转矩；电动势。
7.5直流电动机的运行分析：他励电动机、并励电动机、串励电动机、复励电动机的运行分析。
7.6 直流电动机的功率和转矩。
7.7 直流发电机的功率和转矩。
教学目的和要求：（1）了解直流电机的基本结构、工作原理以及直流电机的可逆性；（2）理解直流电机的励磁方式；（3）理解直流电机电枢绕组的构成及特点；（4）掌握电枢电动势和电磁转矩的计算；（5）理解和掌握直流电机的工作特性和机械特性。
重点和难点：重点：电枢电动势；电磁转矩；机械特性。
难点：绕组结构；电枢反应；换向。
（八）第八章：直流电机的电力拖动理论讲授课时：6 实验实践学时：3主要内容：8.1 他励直流电动机的机械特性：固有特性；人为特性。
8.2他励直流电动机的起动：无级起动；有级起动。
8.3 他励直流电动机的调速：改变电枢电阻调速；改变电枢电压调速；改变励磁电流调速。
8.4 他励直流电动机的制动：能耗制动；反接制动；回馈制动。
教学目的和要求：（1）理解他励直流电动机启动方法；（2）掌握他励直流电动机的调速方法及调速性能指标；（3）掌握他励直流电动机制动方法及相关计算；（4）理解他励直流电动机各种运行过程的过渡过程分析。
重点和难点：重点：调速方法及计算；制动方法及计算。
难点：过渡过程分析。
（九）第九章：控制电机理论讲授课时：2 实验实践学时：3主要内容：9.1伺服电动机：结构；工作原理。
9.2直流力矩电动机：结构；工作原理。
9.3 步进电机：基本结构；工作原理。
9.4 测速发电机：交直流测速发电机的工作原理、结构。
重点和难点：重点：几种控制电机的工作原理。
难点：几种控制电机的工作原理。
三、推荐教材与参考书目推荐教材：电机与拖动（第二版）．唐介．北京：高等教育出版社，2007年．参考书目：1、电机与电力拖动（第二版）.邱阿瑞.北京：电子工业出版社，2000年．2、电机及拖动基础（第二版）. 顾绳谷.北京：机械工业出版社，1997年．3、电机与拖动基础（第三版）.李发海.北京：清华大学出版社，2005年.4、电机与拖动基础.王秀丽.北京：化学工业出版社，2010年．5、电机与拖动基础(第二版) .赵君有.北京：中国水利水电出版社，2012年．6、电机与拖动基础.冯畹芝,陈维治,郭兴朴编著.北京:机械工业出版社，1986年．7、电机学（上、下册）.李发海等.北京：科学出版社,1982年．8、电动机控制.黄立培主编.北京：清华大学出版社，2003年．四、先修课要求及教学手段与方法建议先修课程：高等数学、大学物理、电路等教学方法：本课程采用课堂教学与试验教学相结合的教学方式。
课堂教学讲授与多媒体相结合，充分利用动画效果及网络资源，使课堂教学变得生动有趣，特别是对电机的复杂结构易于理解。
在教学中采用启发式、讨论式、提问式等多种方法，提高学生在学习中的积极主动性。
实验教学是本课程的重要组成部分，通过对变压器、交流电机、直流电机等设备的直观认识，培养学生理论联系实际的能力和动手能力。
整个课程可分为绪论、直流电机、直流电力拖动、变压器、交流电动机、三相异步电动机的电力拖动和电机容量的选择等部分。
这几种电机的基本分析方法是相通的，如稳态特性用电路方程式、等效电路和相量图三种方法分析，但各种电机使用时有所侧重。
在教学中突出教学内容的内在联系，以变压器、异步电机、同步电机和直流电机四种电机为主要内容，抓住每种电机的四个基本要求：基本结构和用途；基本工作原理；基本特性；基本分析方法，并对每种电机进行系统的阐述和全面的分析。
将四种电机的共性和个性，逐一讲解透，对基本问题可不断得以深化，不断加入新的内容，使课堂教学内容丰富多彩。
教学手段：教师在授课过程中，既要熟悉讲课内容，讲授深入浅出，举例典型生动，又要逐步引导学生在掌握基本概念、原理的基础上理解重点和难点，学会分析和解决实际问题的方法。
采用以下形式多样的教学手段：（1）启发式教学：教师在授课的同时。
注重以实际生活的例子启发学生，使学生们对原理加深印象，不再死记硬背书本，同时，积极组织启发学生参与问题的讨论，提出自己的解决方案，让学生参与到教学中来，成为教学的主体。
（2）多媒体教学：采用黑板、多媒体课件、影视片相结合的教学手段。
教学课件以教材为蓝本，包括简明、清晰的授课讲义、例题解答、实验、动画仿真等内容，既有课本内容的直接在先，又有很多有助于讲解理论和工程实际的表现手段。
（3）理论联系实际的教学：在教学中，主讲教师结合工程实践，启发学生进行思考，让学生的思维更接近于实际问题，明白书本上的方法能解决的实际问题。
（4）积极推进和教学交互：适时组织课堂问题的讨论，通过讨论，使学生成为学习的主体，明确学习的努力方向和目标。