《电机学（上）》教学大纲
课程代码 | 16022091 |
课程名称 | |
Electrical Machines (I) | |
课程性质 | 电机学课程是电气工程类专业的专业主干课。本课程的特点是理论性强、概念多、与工程实际联系密切。 |
学分/学时 | 3学分 / 课内48学时，实验16学时 |
开课学期 | 二（3） |
开课单位 | 电气工程学院 |
适用专业 | 电气工程及其自动化 |
教学语言 | 演示文稿、讲解、作业、试卷和术语均采用中文 |
先修课程 | 高等数学、大学物理、电路基础 |
后续课程 | 电机学（下） |
教材及参考书 | ²胡敏强等. 电机学（第三版）. 中国电力出版社，2014.7 ²Giorgio Rizzoni. Principles and applications of electrical engineering (Fourth Edition).The MCGraw-Hill companies, Inc. 2003 |
课程简介 | 《电机学》是电气工程类专业的专业主干课。本课程的特点是理论性强、概念多、与工程实际联系密切。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，为进一步学习专业课和从事专业工作打下坚实的基础。 |
考核方式 | ²平时成绩（含作业、上课）10% ²实验成绩15% ²期末考试75% |
实验教学 | 实验教学（16学时）与课程同步进行，实验内容与课程相衔接。详见《电机学（上）实验课程教学大纲》。 |
专业培养能力 | 1.工程知识：具有从事电气工程专业所需数学、自然科学以及经济和管理知识；掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。 2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。 3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 6.工程与社会：了解与电气类专业相关行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 |
课程培养学生的能力
| 1) 掌握电机学基本知识，初步理解电机与电力系统之间的关系，了解电机及相关电力设备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。[1、2] 2) 掌握电机学的基本理论和方法，具备电机电磁系统建模的能力。[3、4] 3) 掌握电机分析基本方法。[4、6] |
教学内容与 学时分配 | 本课程以变压器、异步电机为研究对象。本课程要求了解电机的基本结构，掌握其工作原理和运行特性，对电机有较系统和完整的认识；掌握分析电机的基本方法，能正确建立电动势、磁动势、功率和转矩平衡方程式，能熟练运用复数运算、等效电路、相量图，掌握谐波分析、对称分量法等；正确理解电机中各个磁场的性质及它们之间的时间和空间关系。深入理解电机参数的物理意义并了解其数量概念；学会操作和使用常用电机，掌握电机的基本实验方法，并能对测试结果进行分析；了解电机不正常运行情况下的物理过程和特点；对电机额定值、发热、冷却和温升等具有较明确的工程概念。理论教学课时48学时，实验8学时，其中： 1.绪论（2学时/课内） 了解本课程的性质和任务。了解电机在国民经济中的地位、作用和国内外的发展概况。熟悉和巩固电机中常用的基本电磁定律和铁磁材料特性。 2.变压器（18学时/课内） 基本要求： （1）了解变压器的基本结构，明确变压器的额定值，了解其用途。 （2）熟练掌握变压器的基本电磁关系。包括：主磁通和漏磁通，磁动势平衡的基本物理概念，基本方程式，归算方法及标幺值的概念与运算，等效电路、相量图。注意基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。 （3）熟悉变压器参数的测量方法，运行特性分析方法与计算。 （4）掌握变压器的磁路特点、绕组连接方法和连接组。 （5）了解三次谐波磁通的流通情况及其对运行的影响。 （6）掌握变压器并联运行的条件，熟悉并联运行时的负载分配。 （7）掌握三相变压器不对称运行的分析方法。熟悉对称分量法。了解各相序阻抗的物理概念及其测定方法。掌握Yyn变压器单相负载的分析。了解变压器过电流瞬变过程的物理概念。 （8）了解自耦变压器的用途和结构特点,掌握自耦变压器在能量传递过程中的功率关系和分析计算方法。 （9）了解电流互感器和电压互感器。 重点： （1）变压器的各种平衡关系，三种分析手段：基本方程式、等效电路和相量图。 （2）变压器绕组的归算原理与计算。 （3）参数测量方法及计算。 （4）三相变压器的连接组表示与确定。 （5）变压器并联运行的条件与功率分配。 （6）不对称运行的对称分析法：原理，初步分析步骤
3.交流电机共同问题（10学时/课内） 基本要求： （1）掌握旋转电机的基本作用原理。 （2）了解三相交流绕组的构成原则和连接方法，以三相双层绕组为主。 （3）掌握交流绕组电动势的分析和计算方法。了解绕组因数的物理意义及其对改善波形的作用。 （4）理解绕组的谐波电动势，了解其削弱方法。 （5）掌握交流绕组磁动势的性质及其表示和分析方法。分清脉动磁动势、圆形磁动势和椭圆性磁动势的区别及相互关系。了解谐波磁动势概念和漏磁通的基本概念。 重点： （1）绕组因数及对交流绕组电动势和磁动势的影响。 （2）不同性质磁场及其产生原理。 4.异步电机（18学时/课内） 基本要求： （1）了解异步电机的基本结构和运行原理。理解转差率的意义及其与运行状态的关系 （2）熟练掌握三相异步电机的运行原理。熟悉等效电路，着重掌握转子绕组的相数、有效匝数和频率的归算方法。 （3）理解异步电机的参数，掌握参数测量方法和计算。 （4）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。 （5）熟悉异步电机的启动方法，了解常用的调速方法及其制动运行状态。 重点： （1）异步电机的运行原理，等效电路的形成及参数归算和测定方法。 （2）异步电机的电磁转矩概念，转矩-转差率曲线的特点和计算。 （3）异步电机的启动转矩、启动电流的分析。 5.实验（16学时/实验课程） （1）变压器特性及参数测定 （2）三相变压器的连接组 （3）三相异步电动机的工作特性 （4）三相异步电动机的参数测定
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教学方法 | 课程教学以课堂教学为主，辅以课外作业、实验、实习教学以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。在教学组织上，重点以讲授概念、原理、分析过程为主，并引导学生积极思考。 本课程以电机学工作原理和运行特性为主线，重点讲授变压器、交流电机共同理论、异步电机的基本方法。课程介绍电机学课程的学习方法，根据电机学的特点，将课堂教学与习题、实验、实习等教学环节紧紧相扣，又与网络教学相配合，帮助学生正确掌握学习方法，安排一定学时的习题讲解和答疑。通过实验、实习帮助学生了解电机结构，使理论结合实际。 |
制定人 及发布时间 | 黄学良，2015年6月 |