《微特电机及系统》教学大纲 | |
课程代码 | 16023020 |
课程名称 | 微特电机及系统 |
Micro and Special Electrical Machines Systems | |
课程性质 | 《微特电机及系统》是电气工程及其自动化、电机与电器、工业自动化、机电一体化等专业（方向）的一门重要的专业（方向）课 |
学分/学时 | 3学分/48学时，其中：实验学时12 |
开课学期 | 三（3） |
开课单位 | 电气工程学院 |
适用专业 | 电气工程及自动化 |
教学语言 | 演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，术语采用中英文对照 |
先修课程 | 电机学、电力电力技术、电路、数电、模电、自控原理 |
后续课程 | 无 |
教材及参考书 | ²程明主编. 微特电机及系统（第二版）. 中国电力出版社，2014.1. ²杨渝钦主编. 控制电机. 机械工业出版社，1990 |
课程简介 | 微特电机及系统在工农业生产、国防、航空航天，以及一切自动化领域具有非常广泛的用途，在课程体系上是电机学的延伸与深化，理论性与实践性均较强，是电气工程及其自动化、电机与电器、工业自动化、机电一体化等专业（方向）的一门重要的专业（方向）课。本课程的主要任务是通过讲课、练习和实验使学生掌握自动化领域中常用微特电机及系统的基本结构、基本原理、基本性能和基本使用方法。 |
考核方式 | ²平时课堂及作业 10% ²实验成绩20% ²期末考试80% |
实验教学 | 实验教学（8学时）与课程同步进行，实验内容与课程相衔接。详见《微特电机及系统实验课程教学大纲（实验课程类）》。 |
专业培养能力 | ②具有从事电气工程所需的相关数学、自然科学与电气工程知识。 ③掌握扎实的工程基础知识和电气工程专业的基本理论知识，了解电气工程的前沿发展现状和趋势。 ④具有综合运用所学科学理论和技术手段分析、设计电机系统的能力。 ⑤具有对于电气工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。 ⑥掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法 |
课程培养学生的能力 | 1)掌握微特电机及系统的基本知识，初步理解微特电机系统的功能，了解微特电机系统发展过程和前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[②③] 2)掌握微特电机系统各种类型电机的基本理论和方法，具备电机分析的能力。[④⑤] 3)掌握微特电机系统的基本概念和常用控制电机的一般原理，熟悉微特电机的结构、原理与应用，掌握微特电机在不同应用领域的性能参数与指标，具备一般微特电机系统的分析和设计能力。[②④⑤] 4)掌握微特电机系统性能分析和系统设计的基本方法，具备一般自动控制系统的初步设计能力，培养学生的实践能力。[④⑤⑥] |
教学内容与 学时分配 | 根据工科类专业人才对现代自控系统综合设计与研究能力的要求以及现代电机技术发展趋势，依据电机专业的常规教学流程授课，教学内容包含绪论、伺服电动机与伺服系统、测速发电机、步进电动机、自整角机、旋转变压器、永磁无刷直流电机、单相串励电动机、定子励磁型无刷电机系统、直线电机十大部分，并按照：基本概念、工作原理、分析方法、工程应用体系组织教学。理论教学课时40学时，实验8学时，其中： 1、绪论（2学时/课内） 理解微特电机的基本用途和主要类型。掌握自动化领域对微持电机的基本要求，了解微特电机的发展历史，掌握微特机的主要发展趋势。理解本课程的特点和学习方法。 2、伺服电动机与伺服系统（6学时/课内） 了解伺服电动机的分类，了解自动控制系统对伺服电动机的基本要求。了解直流伺服电动机的结构和分类。理解直流伺服电动机的机械特性和调节特性的定义，掌握直流伺服电动机电枢控制时的静态特性以及影响静态特性的因素。理解直流伺服电动机动态特性的意义和分析方法，掌握机电时间常数的定义及其与电机参数、静态特性的关系。理解直流力矩电机的原理和结构特点。了解交流异步伺服电动机特点，理解异步伺服电动机与普通二相异步电动机的异同，牢固掌握异步伺服电动机消除“自转”的原理和增大转子电阻的必要性和好处。掌握交流异步伺服电动机的控制方法及原理。了解异步伺服电动机的理论分析方法。掌握交流异步伺服电动机静态特性的特点。掌握异步伺服电动机动态特性的分析方法。掌握异步伺服电动机的主要性能指标。一般了解同步伺服电动机的种类和特点。了解数字化交流伺服系统的基本组成和特点。了解伺服电动机的应用。 3、测速发电机（4学时/课内） 理解测速发电机的功能，了解自动控制系统对测速发电机的基本要求。掌握直流测速发电机的特性，掌握直流测速发电机特性产生误差的原因及减小误差的方法。深刻理解交流异步测速发电机的工作原理，掌握异步测速发电机的输出特性，掌握用相量图来表示负载阻抗对输出特性的影响，了解输出特性产生误差的原因及减小的措施，掌握产生剩余电压的原因及减小方法。了解其它型式的测速发电机，掌握霍尔无刷直流测速发电机的工作原理。了解测速发电机。 4、步进电动机（4学时/课内） 掌握反应式步进电动机的结构与工作原理，掌握反应式步进电动机的静态特性和动态特性。了解永磁式步进电动机和混合式步进电动机的工作原理和特点。了解步进电动机驱动电源的组成，掌握步进电动机的典型驱动方式，了解步进电动机的应用。 5、自整角机（4学时/课内） 掌握自整机的主要功能和类型，掌握力矩式自整角机的工作原理和主要技术指标。了解控制式自整角机的结构特点，掌握控制式自整角机的工作原理和主要技术指标。掌握差动式自整角机的原理和作用。了解多台自整角接收机的并联运行。了解自整角机的应用。 6、旋转变压器（6学时/课内） 了解旋转变压器的主要类型、用途和结构特点。牢固掌握正余弦旋转变压器的工作原理和工作特性，理解正余弦变压器负载后输出特性畸变的原因，掌握一次侧和二次侧补偿的原理、条件与特点。掌握线性旋转变压器的构成方法和原理。了解旋转变压器的误差、产生误差的原因以及改进措施。理解双通道测角系统和多极旋转变压器的作用与原理。了解感应移相器和感应同步器的工作原理与作用。了解数字式旋转变压器的构成原理。了解旋转变压器的主要应用。 7、永磁无刷直流电机（4学时/课内） 掌握永磁无刷直流电动机的基本结构与工作原理，掌握其运行特性与控制方法。了解常用集成驱动电路的特点。 8、单相串励电动机（4学时/课内） 理解单相交流串励电动机的基本结构和工作原理，了解单相交流吕励电动机的工作特性和调速方法。 9、定子励磁型无刷电机系统（4学时/课内） 掌握开关磁阻电机、定子永磁型磁通脉动、磁通切换、磁通反向等三大类无刷电机的结构特点、工作原理、控制方式，了解其所适合的应用场合。 10、直线电动机（2学时/课内） 了解直线感应电动机的的主要类型、基本结构和工作原理，了解直线直流电动机的基本结构和工作原理。了解直线电动机的应用。。 |
教学方法 | 课程教学以课堂教学、课外作业、课程设计、综合讨论、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。 本课程以微特电机及系统为主线，重点讲授各类电机的结构、工作原理、控制方式、应用场合等各环节。通过授课与讨论、实验等重点培养学生对微特电机系统的分析能力、设计能力、实验能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。 本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用每周作业、平时课堂表现、实验成绩、期末考核等多种形式综合考核。 |
制定人 及发布时间 | 花为，2015年5月15日 |
