内容发布更新时间 : 2024/5/7 13:39:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

电机学

Electric Machinery

课程编号： 开课学院： 课程类别：

B0504083S 自动化学院 专业基础课

学 分： 学 时： 课程性质：

4.5 72 必修

一、课程的性质和目的

课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业和智能电网信息工程专业的专业基础课。 目的：通过本课程的学习，使学生理解机电能量转换的基本原则，掌握直流电机、变压器、异步电机、同步电机等四大类电机的基本结构、工作原理、运行特性以及分析和实验方法，为以后学习相关的专业课程打下坚实基础。

二、课程教学内容及基本要求

（一）课程教学内容及知识模块顺序

1．知识单元一：绪论，磁路（3学时） （1）知识点一：磁路的基本定律 （2）知识点二：铁磁材料及其特性 教学基本要求：

掌握磁场的表述、电磁感应基本定律、磁路的基本概念，了解常用的铁磁材料及其特性。 2．知识单元二：变压器（13学时）

（1）知识点一：变压器的用途、分类与结构

（2）知识点二：变压器各电磁量正方向、变压器空载运行 （3）知识点三：变压器负载运行 （4）知识点四：标幺值

（5）知识点五：变压器参数测定 （6）知识点六：三相变压器

（7）知识点七：三绕组变压器和自耦变压器 教学基本要求：

了解变压器的用途、分类与结构，掌握变压器的电磁规律，掌握变压器空载运行和负载运行时的电磁关系、等效电路和折合算法，理解标幺值及其计算方法，掌握变压器参数测定的方法。了解三相变压器磁路系统的特点，掌握三相变压器联接组的判别方法，掌握三相变压器空载运行时的主磁通、空载电流以及电动势的波形与联接方式及磁路系统的关系，掌握自耦变压器的原理。

3．知识单元三：直流电机 （13学时）

（1）知识点一：直流电机的基本工作原理与结构 （2）知识点二：直流电机的磁路和电枢绕组

（3）知识点三：直流电机电枢绕组的感应电动势与电磁转矩 （4）知识点四：直流发电机的运行原理与电枢反应 （5）知识点五：直流电动机的机械特性 （6）知识点六：直流电动机的起动和调速 （7）知识点七：直流电动机的电磁制动 教学基本要求：

了解直流电机的工作原理和基本结构；理解空载和负载时的直流电机的磁场，掌握直流发电机的电枢反应；掌握直流电机的感应电动势和电磁转矩；掌握直流电机的基本方程；较熟练地掌握直流电动机在不同励磁方式下的机械特性，对起动、调速作一般了解,掌握直流电机的四象限运行。

4．知识单元四：交流电机绕组及其电动势和磁动势（8学时） （1）知识点一：交流电机的绕组和电动势 （2）知识点二：单相交流电枢绕组的磁动势 （3）知识点三：三相交流电枢绕组的磁动势 教学基本要求：

理解交流绕组的基本概念；掌握正弦分布磁场下的绕组电动势、谐波电势及绕组分布、短距的影响；掌握单相绕组产生脉振磁动势和三相绕组合成旋转磁动势。

5．知识单元五：同步电机（19学时）

（1）知识点一：同步电机的基本类型与结构 （2）知识点二：同步发电机的空载运行 （3）知识点三：对称负载时的电枢反应

（4）知识点四：隐极同步发电机的磁动势电动势相-矢量图和电动势相量图 （5）知识点五：凸极同步发电机的双反应理论及电动势相量图

（6）知识点六：同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定 （7）知识点七：同步发电机的外特性和调整特性 （8）知识点八：同步发电机并联运行的理论基础 （9）知识点九：有功功率的调节和静态稳定

（10）知识点十：并联运行时无功功率的调节---V形曲线 教学基本要求：

了解同步电机的基本结构和运行状态；理解空载和负载时的同步发电机的磁场，掌握电枢反应和凸极同步发电机的双反应理论；掌握隐极同步发电机的电压方程、相-矢量图、电动势相量图和等效电路；掌握凸极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路；掌握同步发电机的功角特性和转矩平衡方程，掌握有功、无功功率的调节和静态稳定。

6．知识单元六：异步电机（16学时）

（1）知识点一：三相异步电动机的结构和基本工作原理

（2）知识点二：三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时的电磁关系 （3）知识点三：三相异步电动机转子堵转时的电磁关系 （4）知识点四：三相异步电动机转子旋转时的电磁关系 （5）知识点五：三相异步电动机的功率与转矩关系 （6）知识点六：三相异步电动机的机械特性 （7）知识点七：三相异步电动机参数测定 （8）知识点八：三相异步电动机的起动和调速 教学基本要求：

了解异步电动机的用途、分类和结构，熟练掌握异步电动机的工作原理，较深入地理解转子静止和旋转时的定、转子电磁关系，掌握电压和磁势方程及等值电路，掌握异步电机的功率平衡与转矩平衡过程，熟练掌握其机械特性和工作特性及其测定，熟悉异步电机的启动方法，了解常用的调速方法。 （二）课程的重点、难点及解决办法 1.实在的电机与抽象的场

电机学是一门既有系统理论又有极强实践性的课程。电机是依据电磁感应原理，实现机电能量转换和电能传递的基本电磁装置，是有形的，但是它实现工作原理的磁场则是无形的，而反映电磁相互作用外部特征的电磁量又是实实在在可以测量的。如何使学生把“形”（实际有形的电机装置）和“象”（抽象无形的工作磁场）联系起来，是电机学教学的重点和难点。

解决办法：首先要有“形”。通过参观模型、观看实物（大部分是实际产品）、动画或图片演示和讲解了解电机的基本结构；通过理论分析和实验了解电机的外部特性，建立形象思维。

2.电机的电枢反应

电机带负载以后的气隙磁场和空载时的气隙磁场是不一样的，气隙磁场的变化又直接影响到电机的

运行性能，而且气隙磁场变化程度又与多种因素有关，呈现出复杂的电磁关系。

解决办法：理清思路，从简到繁，强化基本电磁定律的理解和应用，通过条理化的讲解，辅之以形象的图象说明，再结合实验加以验证。

3.交流电机的旋转磁动势

三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势。三相对称绕组是有形的，是静止的，通入三相对称电流后产生的磁动势却是旋转的。由于场的抽象性，对初学者来说这是不容易理解的。

解决办法：通过概念阐述、数学分析与推导、空间矢量的应用、辅以动画、多媒体及实验验证。 4.同步发电机并网运行及有功、无功功率调节

同步发电机并网条件，如何满足这些条件及并网操作；并网之后有功、无功功率如何调节也是本课程的重点和难点。

解决办法：通过讲解、图画以及实验操作来解决。

三、实验实践环节及基本要求

1．实验实践教学环节在本课程中的作用及要求（实验教学大纲单独编写）

电机学实践教学是整个电机学课程教学中的重要环节，学生通过实践不仅能验证理论，训练操作技能，而且在接触实际的过程中加深理解，增强记忆，激发学习兴趣，同时促进学生自觉主动地去思考、去探索，进一步从理论和实践中汲取知识，开拓思维，从而培养学生的创新能力。

为了更有效的完成每项实验，要求学生在实验前必须作充分预习。除复习与实验有关的理论，还要认真研究实验指导书，了解实验目的、内容、弄清实验原理、实验接线、操作方法和步骤、应测试记录的数据以及实验过程中要注意的问题，总而言之，要求学生实验前心中有数。 2．实验项目（具体要求见实验教学大纲）

实验一：三相变压器的空载、短路实验 （2学时） 实验二：直流电动机的机械特性 （3学时） 实验三：三相同步发电机同步并列运行实验 （2学时） 实验四：三相异步电动机的空载、短路实验 （2学时）

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程先修课程：大学物理、电路分析。

通过本课程学习，使学生获得电机的基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能。这些基本内容和分析方法对分析其它电气设备也有普遍意义，所以它也是强电专业的理论基础。另外，本课程更突出各类电机的工作原理、基本电磁关系和基本分析方法，其它更进一步的内容，如“同步电机突然短路的物理过程及其分析”这一部分放在后续课“电力系统分析”中进行学习，“异步电机的调速”这部分内容在本课程中只作简单了解，主要放在后续课“电力拖动自动控制系统”中进行学习。

五、对学生能力培养的要求

通过课程学习，使学生获得电机的基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能。

六、课程学时分配

总学时72，其中讲课63学时，实验9学时。课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。