《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05142151課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（理論56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等后續(xù)課程：電力電子技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等適用專業(yè)：自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程主要傳授電機(jī)理論與拖動(dòng)控制方法，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重電機(jī)基本理論知識和拖動(dòng)控制方法的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用電機(jī)基礎(chǔ)理論知識和基本拖動(dòng)控制方法解決生產(chǎn)實(shí)際中問題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握常用交流電機(jī)、直流電機(jī)、常用控制電機(jī)及變壓器等的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性；掌握電機(jī)的基本調(diào)速方法和電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能分析，以及特性與拖動(dòng)相關(guān)的計(jì)算。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、方程、等效電路、相量圖等方法分析電機(jī)工作原理及運(yùn)行特性，培養(yǎng)學(xué)生如何使用電機(jī)、控制電機(jī)和選擇電機(jī)，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、獨(dú)立思考、解決問題和分析問題的能力。課程目標(biāo)3：掌握電機(jī)的實(shí)驗(yàn)方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)或開展試驗(yàn)研究，提高學(xué)生總結(jié)歸納能力、綜合運(yùn)用知識分析問題和解決工程實(shí)踐問題的能力。適當(dāng)引入與課堂內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、安全意識，節(jié)能環(huán)保和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程教學(xué)目標(biāo)對自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.1掌握數(shù)學(xué)、物理的基礎(chǔ)知識，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)的重要思想和思維方法，理解工程問題的數(shù)理本質(zhì)及其表述方法。課程目標(biāo)1：掌握常用交流電機(jī)、直流電機(jī)、常用控制電機(jī)及變壓器等的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性；掌握電機(jī)的基本調(diào)速方法和電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能分析，以及特性與拖動(dòng)相關(guān)的計(jì)算。H2.問題分析2.3能夠根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和控制工程科學(xué)的基本原理，并結(jié)合文獻(xiàn)研究，比較不同的解決方案，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、方程、等效電路、相量圖等方法分析電機(jī)工作原理及運(yùn)行特性，培養(yǎng)學(xué)生如何使用電機(jī)、控制電機(jī)和選擇電機(jī)，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、獨(dú)立思考、解決問題和分析問題的能力。H4.研究4.1能夠?qū)ψ詣?dòng)控制工程相關(guān)的系統(tǒng)工作原理進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。課程目標(biāo)3：掌握電機(jī)的實(shí)驗(yàn)方法，并能分析歸納測試結(jié)果；能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)或開展試驗(yàn)研究，提高學(xué)生總結(jié)歸納能力、綜合運(yùn)用知識分析問題和解決工程實(shí)踐問題的能力。適當(dāng)引入與課堂內(nèi)容相關(guān)的案例分析，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義、安全意識，節(jié)能環(huán)保和民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)緒論教學(xué)要求：使學(xué)生了解電機(jī)的基本理論基礎(chǔ)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成；熟悉磁路相關(guān)概念和定律；熟悉鐵磁材料的性質(zhì)和損耗；了解磁路的計(jì)算。重點(diǎn)：磁路的定律；鐵磁材料的性質(zhì)和損耗。難點(diǎn)：磁路的計(jì)算；鐵磁材料的損耗。201、2、31.直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)1.1直流電機(jī)的工作原理和繞組1.2直流電機(jī)的電勢、轉(zhuǎn)矩及功率及運(yùn)行原理1.3直流電機(jī)的勵(lì)磁方式、電樞反應(yīng)及換向1.4直流電機(jī)的機(jī)械特性1.5直流電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握直流電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)，熟悉單疊繞組和單波繞組的各個(gè)節(jié)距計(jì)算；了解直流電機(jī)的磁場及換向問題；熟練掌握電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢的計(jì)算公式及其性質(zhì)；熟悉直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及特點(diǎn)，能應(yīng)用直流電機(jī)的基本方程式計(jì)算相關(guān)物理量（如：額定電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率、損耗、效率）；掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方法及特性。重點(diǎn)：直流電機(jī)的工作原理、額定值；直流電機(jī)電勢和轉(zhuǎn)矩、功率計(jì)算；直流電機(jī)的磁場及換向問題、直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性、拖動(dòng)方法及計(jì)算等。難點(diǎn)：直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)、換向的電磁理論、直流電機(jī)的平衡方程式、特性及拖動(dòng)計(jì)算。2021、2、32.變壓器2.1變壓器的工作原理2.2變壓器的空載運(yùn)行2.3變壓器的負(fù)載運(yùn)行2.4變壓器的運(yùn)行特性2.5三相變壓器2.6自耦變壓器和儀用互感器教學(xué)要求：使學(xué)生掌握變壓器的工作原理，理解變壓器的額定值；了解變壓器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性、三相變壓器的磁路系統(tǒng)、自耦變壓器與互感器的工作原理；熟練掌握單相變壓器的基本方程式、等效電路；掌握三相變壓器的電路系統(tǒng)，能用時(shí)鐘表示法判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組號。重點(diǎn)：變壓器的工作原理及額定值、空載運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢平衡方程式及等效電路、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的方程式、繞組折算、T型等效電路；三相變壓器的連接組別判斷。難點(diǎn)：變壓器空載運(yùn)行時(shí)的物理情況、變壓器的損耗和效率、三相變壓器的磁路系統(tǒng)、三相變壓器的聯(lián)接方式和磁路系統(tǒng)對電動(dòng)勢波形的影響。1041、2、33.交流電機(jī)理論3.1交流電機(jī)的繞組3.2交流電機(jī)的磁動(dòng)勢和電動(dòng)勢3.3交流電機(jī)主磁通、漏磁通教學(xué)要求：使學(xué)生了解交流電機(jī)的繞組；熟悉交流電機(jī)的磁動(dòng)勢和電動(dòng)勢形成；掌握交流電機(jī)的主磁場形成與主磁通特點(diǎn)。重點(diǎn)：交流電機(jī)的電動(dòng)勢；交流電機(jī)的主磁場。難點(diǎn)：交流電機(jī)的磁動(dòng)勢形成；主磁場的形成。4014.異步電動(dòng)機(jī)的原理和電力拖動(dòng)4.1異步電機(jī)的工作原理及電磁關(guān)系4.2異步電機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩4.3異步電機(jī)的工作特性及參數(shù)測定4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速，制動(dòng)方法4.6單相異步電動(dòng)機(jī)4.7微控電機(jī)教學(xué)要求：使學(xué)生熟悉異步電機(jī)的原理、掌握異步電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程；熟悉異步電機(jī)的工作特性；掌握異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、拖動(dòng)控制方法及計(jì)算；熟悉單相異步電機(jī)的特點(diǎn)；熟悉籠型電機(jī)和繞線式電機(jī)的區(qū)別、各自的特點(diǎn)；熟悉無刷伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和控制方法；熟悉感應(yīng)伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和控制方法；了解測速電機(jī)的原理和；熟悉步進(jìn)電機(jī)的原理和控制方法。重點(diǎn)：異步電機(jī)的原理、轉(zhuǎn)矩和功率計(jì)算；異步電機(jī)的機(jī)械特性及計(jì)算；異步電機(jī)的拖動(dòng)控制方法及相關(guān)計(jì)算；單相異步電機(jī)的特點(diǎn)；步進(jìn)和伺服電機(jī)的原理。難點(diǎn)：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率計(jì)算；異步電機(jī)的特性計(jì)算；步進(jìn)和伺服電機(jī)的原理2021、2、3合計(jì)5682.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)(上機(jī))部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1.單相變壓器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測定單相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；繪制空載、短路特性曲線。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)接線方法，掌握單相變壓器通過空載、短路實(shí)驗(yàn)測定變壓器變比和等效電路參數(shù)的方法。能夠繪制空載、短路特性曲線。21、2、32.三相變壓器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測定三相變壓器的變比和等效電路參數(shù)；測定三相變壓器極性。實(shí)驗(yàn)要求：掌握通過短路或空載實(shí)驗(yàn)測定三相變壓器變比及等效電路參數(shù)的方法；掌握三相變壓器極性的測定方法。21、2、33.直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測直流電機(jī)電樞繞組的冷態(tài)電阻；直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速及轉(zhuǎn)向改變。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉直流電機(jī)、儀表、變阻器等組件；掌握直流電機(jī)電樞繞組冷態(tài)電阻的測定方法；掌握直流電機(jī)的接線、起動(dòng)、調(diào)速以及換向方法。21、2、34.三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測量三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)定子繞組的冷態(tài)直流電阻；判定定子繞組首末端；掌握三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及接線方式；掌握定子繞組的冷態(tài)直流電阻測定。掌握三相交流異步籠型電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)、星形-三角形換接起動(dòng)。21、2、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、階段測試、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解電機(jī)原理以及拖動(dòng)控制的基本方法，在掌握電機(jī)原理的基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行電機(jī)的特性分析、特性計(jì)算、電機(jī)選擇以及調(diào)速控制方法設(shè)計(jì)的初步能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生電機(jī)的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)著重講授如何用科學(xué)的手段來完成理論的驗(yàn)證；如何組織實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；介紹常用設(shè)備和儀器的原理、構(gòu)造和使用維護(hù)方法以及綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的思路和方案設(shè)計(jì)等。采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手操作的方法；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材：（1）唐介,劉嬈.電機(jī)與拖動(dòng).北京:高等教育出版社.2021.12.2.推薦參考書：（1）《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》，劉學(xué)軍主編，北京：中國電力出版社，2016.10.（2）《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》，湯天浩主編，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2017.12.（3）《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)上下冊》，張曉江、顧繩谷主編，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2016.12.（4）《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》，李發(fā)海、王巖主編，北京:清華大學(xué)出版社，2013.11.3.期刊：（1）IidaT,MukherjeeA.Makeandbuyinapollutingindustry[J].JournalofPublicEconomicTheory,2020,22(6):1852-1874（2）NiyimbaniraF,EgginkME,Nishimwe-NiyimbaniraR.Theidentificationofthekeysub-industriesamongcoastalmetropolitancitiesofSouthAfrica:Anapplicationofthelocationquotienttechnique[J].InternationalJournalofEconomicsandFinanceStudies,2020,12(1):50-70.（3）ArchanaV.Whowillwinfromthetradewar?AnalysisoftheUS–Chinatradewarfromamicroperspective[J].ChinaEconomicJournal,2020,13(3):376-393.（4）OhodnickiP,KautzEJ,DevarajA,etal.NanostructureandcompositionalsegregationofsoftmagneticFeNi‐basednanocompositeswithmultiplenanocrystallinephases[J].JournalofMaterialsResearch,2021,36(1):105-113.（5）SubramanianATS,MeenalochiniP,SathiyaSSB,etal.Areviewonselectionofsoftmagneticmaterialsforindustrialdrives[J].MaterialsToday:Proceedings,2021,45:1591-1596.（6）BlikharMM,VatrasV,MelnychenkoB,etal.ProvidingofinnovativedevelopmentofUkraine:economicandlegalaspects[J].Financialandcreditactivity:problemsoftheoryandpractice,2020,2(33):412-423.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）知網(wǎng)，/.（2）萬方，/wanfang/.（3）IEEE，/.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價(jià)細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況、課堂回答問題和互動(dòng)情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?36測試8（1）根據(jù)測試的平均成績作為測試成績進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以測試考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?42實(shí)驗(yàn)8（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！?32作業(yè)12（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?44期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。（2）主要考核直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)的內(nèi)容。特別是電機(jī)的機(jī)械特性及拖動(dòng)方法與計(jì)算等。（3）考試題型為：判斷題、填空題、簡述題、分析題、計(jì)算題等。√√√181626合計(jì)：100分303040八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、測試、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為判斷題、填空題、簡述題、分析題、計(jì)算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、測試等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比