1、 電機拖動基礎 課程教學大綱課程編號： 041212009 課程名稱： 電機拖動基礎 英文名稱： The Basic of Electrical Machine and Drive課程性質： 專業基礎課 總 學 時： 64 學分： 3.5 適用對象： 自動化專業 先修課程： 電路分析、大學物理 一、編寫說明（一）本課程的性質、地位和作用 本課程是自動化專業的一門專業基礎課，主要研究電機與電力拖動系統的基本理論問題，具有很強的理論性和專業性。該課程的任務是使學生掌握直流電機、變壓器、交流電機的基本結構和工作原理，以及電力拖動系統的運行性能、分析計算、電機選擇及試驗方法，為后續專業課程準備必要的基

2、礎知識。該課程和科學實驗、生產實際相聯系，充分利用實驗教學環節培養學生分析問題、解決問題的能力；通過實驗建立本課程與相關系列課程的聯系，架起理論與工程實踐的橋梁。（二）教學基本要求1通過本課程的學習，學生應了解以下知識：電機與電力拖動今后發展的方向；本課程的性質及學習方法；交、直流電動機的電能、磁能、機械能相互轉換過程的各自特征與共性；直流電機的數學模型推導和物理解釋。2通過本課程的學習，學生應熟悉以下知識：交、直流電動機及變壓器的磁場分析；直流電機的各種勵磁方式特點；電動機調速的技術經濟指標；變壓器等效電路參數的測量方法及變壓器空載、負載運行的定性分析；電力拖動系統各種典型負載特性的分析和應

3、用。3通過本課程的學習，學生應掌握以下知識：交流、直流電動機及變壓器的電氣構造和基本工作原理；電力拖動系統的動力學基礎知識；電機的工程計算方法；分析電動機的機械特性及各種運行狀態（電動、反接制動、能耗制動、回饋制動）的基本理論；電動機調速的基本原理；三相感應電動機的轉差率定義和物理解釋；掌握基本的實驗方法和操作技能以及常用電氣儀表（器）的使用。（三）課程教學方法與手段以課堂講授為主，采用啟發式教學，把實驗課、習題課融合于教學之中。（四）實踐環節1實驗：直流并勵電動機主要內容與要求：測定直流并勵電動機的工作特性和機械特性、調速特性。學時分配：3學時2實驗：直流他勵電動機機械特性主要內容與要求：測

4、定他勵直流電動機在各種運轉狀態下的機械特性。學時分配：3學時3實驗：單相變壓器主要內容與要求：測定電壓器的變比和參數，測定空載特性、短路特性及負載特性。學時分配：2學時4實驗：三相感應電動機的機械特性主要內容與要求：測定三相感應電動機的固有機械特性和人為機械特性。學時分配：2學時5實驗：三相感應電動機的起動與調速主要內容與要求：掌握三相異步電動機的各種起動方法和調速方法學時分配：2學時（五）教學時數分配表教學內容各教學環節學時分配采用何種多媒體教學手段章節主要內容講授實驗討論習題課外其它小計緒 論221直流電機821112直流電動機的電力拖動931133變壓器821114三相感應電動機的基本原

5、理4155三相感應電動機的運行原理631106三相感應電動機的電力拖動92112合計4612664（六）本課程與其它課程的聯系本課程是在大學物理、電路分析等課程后開設的。本課程中三相交流電路和磁路的基礎知識由電路分析課程提供；動力學的基礎知識由大學物理課程提供。本課程中學習的電機參數求取、變壓器聯接組、各種電機原理及應用分別為后續課程運動控制系統、電力電子技術、工廠供電等打好基礎。 （七）教材與主要參考書教材：電機及電力拖動（第3版） 周定頤 主編 機械工業出版社，2007.8主要參考書：1.電機與拖動基礎（上、下冊）（第3版） 顧繩谷 主編 機械工業出版社，20032.電機原理及拖動 彭鴻才

6、 編 機械工業出版社，2004（八）說明1.實驗內容可以根據實驗設備及具體情況稍加變動。實驗至少保證12學時。2.本課程考核以平時成績占30%，期末考試成績占70%來評定。平時考核學生出勤情況、完成作業、完成實驗、課堂提問等情況，期末考試采用筆試。二、教學內容綱要緒論 一、教學基本要求通過學習，要求學生：1.了解電機和電力拖動技術的發展概況。2.熟悉本課程的性質、任務和內容。二、教學內容1.電機和電力拖動技術的發展概況2.課程的性質、任務和內容3.磁路的相關知識第一章 直流電機一、教學基本要求本章主要研究換向式直流電機，分析它們的工作原理、結構、電路系統和磁路系統、運行時的電磁過程及工作特性。

7、通過本章學習，要求學生：1.理解、掌握直流電機的工作原理及結構，理解銘牌數據的概念。2.熟悉電樞繞組的聯接形式，能計算單疊繞組和單波繞組的各個節距。3.了解直流電機的磁場及換向問題。4.熟練掌握電磁轉矩和電樞電動勢的計算公式及其性質。5.熟練掌握直流電動機和直流發電機的勵磁方式及特點，能應用直流電機的基本方程式計算相關物理量（如：額定電磁轉矩、電磁功率、損耗、效率等）。6.掌握他勵（并勵）直流電動機的工作特性。二、教學內容第一節 直流電機的工作原理及結構 1.直流電動機和直流發電機的工作原理2.直流電機的基本結構第二節 直流電機的銘牌數據及主要系列1.直流電機的額定值及其概念2.直流電機系列第

8、三節 直流電機的電樞繞組1.電樞繞組的一般介紹2.電樞繞組的基本形式及各個節距的計算3.繞組的展開圖第四節 直流電機的磁場1.直流電機的空載磁場2.直流電機負載時的磁場及電樞反應第五節 直流電機的電磁轉矩和電樞電動勢的計算電磁轉矩和電樞電動勢的概念、計算公式、性質第六節 直流電機的換向1.換向的電磁理論2.改善換向的方法第七節 直流發電機1.直流發電機的勵磁方式及其特點2.直流發電機的基本方程式3.他勵發電機的特性第八節 直流電動機1.直流電動機的勵磁方式及其特點2.直流電動機的基本方程式3.他勵（并勵）電動機的工作特性第二章 直流電動機的電力拖動一、教學基本要求本章主要研究他勵直流電動機的電

9、力拖動問題。通過學習，要求學生：1.能夠應用運動學方程式分析電力拖動系統的運行狀態。2.掌握生產機械的負載轉矩特性。3.熟練掌握他勵直流電動機的機械特性、起動方法、電氣制動方法及制動特性、調速方法。二、教學內容 第一節 電力拖動系統的動力學運動方程式及方程式中轉矩正、負號的規定第二節 生產機械的負載轉矩特性三類生產機械負載轉矩特性第三節 他勵直流電動機的機械特性1.機械特性方程式、固有機械特性、三種人為機械特性2.機械特性曲線的繪制3.電力拖動系統穩定運行的條件第四節 他勵直流電動機的起動1.他勵直流電動機的兩種起動方法2.起動電阻的計算及起動過程第五節 他勵直流電動機的電氣制動三種電氣制動方

10、法及其特性第六節 他勵直流電動機的調速調速指標、三種調速方法及其特點第三章 變壓器一、教學基本要求本章主要研究一般用途的電力變壓器。通過學習，要求學生：1.掌握變壓器的工作原理，理解變壓器的額定值。2.了解變壓器的結構及運行特性、三相變壓器的磁路系統、自耦變壓器與互感器的工作原理。3.熟練掌握單相變壓器的基本方程式、等效電路及參數測定。4.掌握三相變壓器的電路系統，能用時鐘表示法判別三相變壓器的聯結組號。二、教學內容第一節 變壓器的工作原理、分類及結構1.變壓器的工作原理及額定值2.了解變壓器的基本結構及分類第二節 變壓器的空載運行1.空載運行時的物理情況、相量圖2.空載電流和空載損耗3.空載

11、運行時的電動勢平衡方程式及等效電路第三節 變壓器的負載運行1.負載運行時的物理情況2.負載載運行時的基本方程式第四節 變壓器的等效電路及相量圖1.繞組折算、三種等效電路2.相量圖第五節 變壓器參數的測定和標么值1.空載試驗和短路試驗2.標么值第六節 變壓器的運行特性1.變壓器的電壓調整率和外特性2.變壓器的損耗和效率第七節 三相變壓器1.三相變壓器的磁路系統2.三相變壓器的電路系統，即聯接組號的判別3.三相變壓器的聯接法和磁路系統對電動勢波形的影響4.變壓器并聯運行的定義及并聯運行條件第八節 其他用途的變壓器自耦變壓器、儀用互感器的工作原理第四章 三相感應電動機的基本原理一、教學基本要求本章主

12、要分析三相感應電動機的工作原理。通過學習，要求學生：1.掌握三相感應電動機的工作原理及結構，理解銘牌數據。2.了解三相感應電動機的定子繞組，掌握交流繞組一些基本量的概念及計算公式。3.了解繞組的感應電動勢、磁動勢及磁場，掌握單相繞組、三相繞組磁動勢特點。二、教學內容第一節 三相異步電動機的工作原理及結構 1.三相感應電動機的工作原理。2.三相感應電動機的結構、銘牌數據第二節 三相感應電動機的定子繞組1.交流繞組的基本知識和一些基本量2.單層繞組、雙層疊繞組的排列和聯接第三節 繞組的感應電動勢線圈感應電動勢、線圈組電動勢、相電動勢的計算第四節 繞組的磁動勢單相繞組、三相繞組磁動勢第五章 三相感應

13、電動機的運行原理一、教學基本要求本章主要分析三相感應電動機的運行原理。通過學習，要求學生：1.掌握三相感應電動機空載運行時的物理情況及基本方程式。2.掌握三相感應電動機負載運行時的物理情況、等效電路。3.掌握三相感應電動機的功率和電磁轉矩、參數測定方法。4.了解三相感應電動機的相量圖。二、教學內容第一節 三相感應電動機的空載運行 1.空載電流和空載磁動勢2.空載時的定子電壓平衡關系第二節 三相感應電動機的負載運行1.負載運行時的物理情況、等效電路2.感應電動機的相量圖第三節 感應電動機的功率和電磁轉矩1.功率轉換過程、功率平衡方程式2.轉矩平衡方程式及電磁轉矩公式第四節 三相感應電動機的工作特性工作特性分析及求取第五節 三相感應電動機的參數測定1.空載試驗與勵磁參數的確定2.堵轉試驗與堵轉時參數的確定第六章 三相感應電動機的電力拖動一、教學基本要求本章主要研究三相感應電動機的機械特性和各種運轉狀態。通過學習，要求學生：1.掌握三相感應電動機的機械特性。2.熟練掌握三相感應電動機的各種起動方法、三種電磁制動方法及其機械特性、調速方法。 3.了解電動機常用絕緣材料的等級，掌握拖動系統電動機選擇原則及方法。二、教學內容第一節 三相感應電動機