石河子大学教案 课程名称 《电机学》 任课班级电气工程及其自动化 09010902 任课教师 聂晶 机械电气工程学院电工教研室 2011一2012学年第一学期
姓名聂品职称讲师总学时84学时 使用教材《电机学》第2版张广溢郭前岗主编重庆大学出版社 《电机学》是电气类相关专业的一门主要技术基础课，其特点是理 论性强、概念多、与工程实际联系亲切。通过木课程的学习，应使学生 狄得有关电机的基本理论、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。 本课程以变压器、同步电机、异步电机和直流电机四种典型电机 为研究对象，以变压器和同步电机为重点。学完本课程应达到以下基本 要求： 1.了解上述四种电机的基本结构，学握其工作原理及运行特性， 对电机有较系统和完整的认识。 2。熟练掌握分析电机的基本方法，能正确建立电动势、磁动势、功率 和转知的平衡方程式，能熟练运用复数运算、等效电路、相量图对电机 问题进行定量计算和定性分析，掌握电机在非正弦状态时的谐波分析法 及非对称运行时的对称分量法的应用。 3.正确理解电机中各种磁场的性质及其与时间和空间的关系，深入理 解电机参数的物理意义并了解其数量概念。 .学会常用电机的燥作和使用，掌握电机的基本实验方法，并能对测 试结果准确进行分析。 5。了解电机在非正常运行情况下的物理过程及其特点 6。对电机额定值、发热、冷却及温升等有较明确的工程概念 章次 名 学时 绪论 2 第1篇 变压器 16 第2篇 交流电机的共同理论问题 12 第3篇 异步电机 16 第4篇 同步电机 24 第5篇 直流电机 8 第6篇 微控电机 6
20年月日 1、了解本课程的性质和任务。 教学 2、认识电机在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况 日的 3、了解电机的主要分类和机电能量转换的基础知识。 4、重点熟悉并巩固《电机学》中常用的基本电磁定律 0.1电机在国民经济中的地位、作用 电能的生产、传输和分配中的主要设备。 各种生产机械和装备的动力设备 自动制系统中的重要原件 02电机的主费类型及电机中所用的材料 0.3电机的发热、冷却及防护 0.4研究电机时常用的基本定律 内 容 全电流定律i宫4-奶 电装感皮定律一罗 电磁力定律 电路定律：电路的欧姆定律及基尔霍夫第一、第二定律 磁路及磁路定律：磁路的欧姆定律及基尔霍夫第一、第二定律 教学重点： 教学重点熟悉并巩固《电机学》中常用的基本电磁定律。 教学难点 磁路基尔霍夫第一定律：沿着磁场中任一闭合回路，其总磁压等于总磁动 及 教学方法 和.0w=∑4=∑F 磁路基尔霍夫第二定律：流入磁路节点的磁通的代数和应等于零。∑中=可 作业、思 考题（讨 习题：0.20.40.50.8 论题)阅 读材料 后 注：课后记包括学华课堂纪神、敦学内？完成情况及教学体会等。 给1贞
20年月日 1、了解变压器在电力系统中的应用 教学 目的 2、了解变压器的基本结构。 3、掌程变压器的基本工作原理及分类，明确变压器的额定值 第一章：变压器的工作原理和结构 1,1变压器的工作原理和分类：电磁感应原理 1.2变压器的基本结构 (一)铁芯变压器的铁芯是变压誉的磁路。山于变压器铁芯中的磁通为 一交变磁通，为了减小涡流损耗，变压器的侠芯用电工钢片登成 (二)绕组变压器绕组的基本形式有同芯式和交叠式两种 容 (三)变压器油变压器油的作用是双重的：①山于变压器油有较大的介 质常数，它可以增强绝缘。②铁心和绕组中山于损耗而发出热量，通过油 在受热后的对流作用把热量传送到佚箱表面，再山铁箱表面散逸到网周。 (四)油箱 (五)绝缘套管 1.3变压器的额定值 教学重点：1、学握变压器的基本工作原理及分类 2、明确变压器的额定值 在变压器铭牌上常标注有它的额定值。计有额定容量、额定电压、额定电 流和额定频率。额定容量是制造厂所规定的在额定条件下使用时输出能力 教学重点 的保证值。对于二相变压器而言是指二相的总容量。额定电压是山制造厂 教学难点 所规定的变压器在空载时额定分接头上的电压保证值。对于三相变压器而 言，如不作特殊说明，铭牌上的额定电压是指线电压。 及 教学方法 额定电流是额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值。单位 用A或。对于单相变压器，初级额定电流如亮，次级额定电流 一亲，对于三相变压器，如不作特殊说明，铭牌上所标注的额定电流是 指线电流。即有制级额定线电流“高，次级额定线电流如高 课堂讲解：补充题 论题)阅 习题：2-1,2-2 读材料 后 记 注：课后记包括学牛课堂纪神、教学内笮完成情况及教学体会等。 第2贞
20年月日 教学 1、掌握变压器空羧运行时的物理现象和电磁关系 目的 2、掌握变压器有载运行时的物理现象和电磁关系 第2章变压器的运行原理与特性 2.1变压器的空截运行 2.1.1空载运行时的物理现象（主磁通与漏磁通的区别） 2.1.2正方向的规定 数 2.1.3空我时的电磁关系 (1)电动势与磁通的关系(2)电动势Ψ衡方程式(3)变压器的变比 内 容 2.1,1空截电流2.1.5空搜时的相量图和等效电路 2.2变压器的负载运行 2.2.1负我运行时的物理情况。2.2.2电动势平衡方程式。 2.2.3负截运行时的磁动势Ψ衡方程式。2.2.4变压器参数的折算 2.2.5折算后的基本方程式、等效电路和相量图。2.2.6等效电路的简化 教学重点：【、变压器空羧运行时主磁通和漏磁通在性质上的不同 2、变压器在空载时的电磁关系。 3、变压器空载时的相量图和等效电路， 教学重点 4、变压器有截时的电磁关系、相量图和等效电路。 救学难点 教学难点：本节的教学难点在于(1)让学生搞清楚变压器在空我及有我 及 时的电磁关系，包括电动势平衡方程和磁动势平衡方程，以及空授和有载 教学方法时的区别。 (2)教会学生在理解的基础上会画空载及有载时的相量图和等效电路。 作业、思思考：(1)在研究变压器时，原、副边各电磁量的正方向是如何规定的？ 考题（讨 (2)在变压器中，主磁通和原、副绕组漏磁通的作用有什么不同？ 论颗)阅 读材料 习题：2-4,2-5,2-6 后 注：深后记包括学生深堂纪律、教学内完成情况及教学体会等 3页
20年月日 1、掌握变压器励磁参数和短路参数的测定方法（空试验和短路试验）。 教学 2、掌握标么值的计算方法。 目的 3、理解变压器的运行特性，并掌捏变压器的电压变化率、损耗及效率的 计京方法。 2.3变压器的参数测定 2.3.1空截试验 学 2.3.2短路试验 内 2.4标么值 教学重点：1、在变压器中，等效电路中的各种参数，如R,/R/X。/X,/R/X 等，对变压器运行性能有重大影利。这些参数通常通过空载试验和稳态 路试验来求得。变压器空我试验的目的是测定变压誉的空载电流1。、变比 k、空载损耗m及励磁阻抗乙R+jx。变压器短路试验的目的是在个同的 电压下测出短路特性曲线F、(),根据额定电流时的 值，可以计算出变压器的短路参数么，无，。通过讲解，使学生理解 教学匝点 并掌握短路试验及空载试验的目的、步骤、方法。 教学难点 2、在工程计算中，各物理量往往不用实际值表示，而采用相应的标么值 及 来进行表示：标么值=实际值基值，基值一般取每相额定值，标幺值就是 教学方法 实际值与额定值的比值。通过讲解，使学生掌握标么值的计算方法。 教学难点：1、变压器的空裁试验中空载特性曲线的理解和掌挥 2、变压器的短路试验中短路特性曲线的理解和学。 3、标么值计算中基值的选取（基值一般取每相额定值），及用标幺值计算 时，原副边各量均不需要折算。 作业、思 忠考题：为什么把变压器的空载损耗看作是变压器的铁耗，短路损耗看作 考题（讨 论题)阅 是额定负截时的铜耗？ 读材料 习题：2-9,2-10,2-11,2-12 后 注：课后记包括学牛课堂纪律，教学内完成情及教学体会等 第4
20年月日 1、了解变压器的磁路系统的特点。 教学 2.掌挥二相变压器的连接组别的判断方法 目的 3,掌挥二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连 接方式及磁路系统的关系。 3.1三相变压器的磁路过程 数 3.2 相变压器的电路过程一一 绕组的连接法与联结组 内 容 教学重点：三相变压器的连接组别的确定 1、绕组首木端标志与极性 2、单相变压器的连接组别 3、三相变压器的绕组的联接方式 教学重 4、三相变压器连接组别 教学难点 5、绕组的连接方式和铁心结构对空电动势波形的影啊 及 教学难点：用时钟法判断三相变压器的连接组别 教学方法 时钟表示法：（位形图）作图步骤： ①先画出高压线圈的位形图：②便于比较，将A,a连成等电位点： ③画出低压侧的位形图： ④将AB,ab连线，得出结论， 本节课将原理讲完后，主要让学生自己练习。 思考题：Y,接线的三相变压器，三次谐波电动势在d中能形成环流，而 作业、思 考题（讨 基波电动势在d中能否形成环流，为什么？ 论题)阅 读材料 习题：3.10,3.11,3.12 记 注：课后记包括学生深堂纪神、教学内祥完成情况及教学体会等， 第4页
20年月日 1、掌握变压器并联运行的理想条件： 2、掌握并联运行时负载分配的计算： 教学 目的 3、理解变压器理想并联运行条件不满足时对并联运行的影响： 1、掌握选择并联变压器的技能。通过学生自己动手实验，掌程检查变 压器并联运行条件是杏满足的方法。 3.4三相变压器的并联运行 学 容 学生实验：单相变压器的并联运行 教学重点： 1、变压器并列运行的理想条件： 2、并列运行时负载分配的计算 教学难点：变压器理想并联运行条件不满足时对并联运行的影响 教学币点 方法： 教学难店 1多媒体课件讲授 及 教学方法 结合多媒体课件讲解，达到学握变压器并联运行的理想条件、并联运 行时负载分配计算的目的。 2.学生实验 达到深刻理解变压器并联运行的理想条件，掌捏检查变压器并联运 行条件是杏满足技能的目的。 作业、思 思考题：三绕组升压变、降压变绕组排列的区别？ 者颗（过 论颗)阅 习题：3-11,3-13 读材料 后 记 注：梁后记包括学牛课堂纪律、教学内完成情况及教学体会等 4
20年月日 了解三相变压器不对称运行可用对称分量法分析 教学 目的 掌鞋序阻抗的概念和各相序的等效电路； 掌鞋变压器常见故障现象及其处理方法。 3.5三相变压器的不对称运行 3.5.1对称分量法 3.5.2三相变压器各相子阳抗和等效电路 3.5.3三相变压器Y,yn连接时的单相运行 容 教学重点： 1、序阻抗的概念和各相序的等效地路， 2、变压器的常见故障现象及其处理方法 结合多媒体课件讲解，达到掌捉序阻抗的概念和各相序的等效电路的目的。 教学重点 教学难点 及 教学方法 教学难点： 1、零序等效电路 2、变压器的常见故障现象及其处理方法 3、“中心浮动”现象的解释。 作业、思 思考题：电力系统中常利用什么原理来监视不对称运行情况（尤其是单相收 考题（讨 论题)阅 障的发牛)？ 读材料 习题：3-14,3-17 题 后 记 注：课后记包括学牛深堂纪律、敦学内爷完成情况及教学体会等。 第
20年月日 教学 1、理解变压器空载合闸时的过电流现象。 目的 2、理解变压器二次侧突然短路的过电流现象。 第章：变压器的瞬变过程 4.1变压器空截合闸时的解变过程 1.2变压器副方突然短路时的瞬变过程 4.3变压器的过电压现象 学 容 教学重点： 1、变压器空载合闸时的瞬变过程 2、变压器副方突然短路时的瞬变过程 教学重点 教学难点 及 教学方法 教学难点： 1、瞬变过程的理解 2、微分方程在解变过程过的作用。 通过复习电路的换路瞬变知识来对比学习。 作业、思 思考题：变压器运行过程中会出现哪些过电压，何保护？ 考题（讨 论题)阅 读材料 习题：4-1,4-5,4-6 记 注：课后记包括学牛课堂纪律、教学内符完成情况及教学体会等。 第贞