《机电传动控制》 课 程 教 案 兰州交通大学机电工程学院 机车车辆教研室 王保民 2015年7月
《机电传动控制》课程教案 Machine 课程名称 机电传动控制 英文名称 ty Transmission and 授课教师 王保民 Control 授课专业 车摄丁程 层次 衣科 考核方式闭卷考试 教材名称 冯清秀，邓星钟.《机电传动控制》，武汉：华中科技大学出版社，2011 1.石光耀.《电机与拖动》，北京：铁道出版社，2013 参考书 2.王兆安，黄俊，《电力电子技术》，北京：机械工业出版社，2009 3.王振臣.《机床电气控制技术》，北京：机械工业出版社，2010 课程性质 专业课教学总时数 64 实验学时4 先修课程 《物理原理在工程中的应用》、《电工基础》、《电子技术》和《工程控制》等 机电传动控制课程是培养车辆工程专业学生初步学习和掌握机、电、计算 课程目的机等综合控制系统技术，并具有一定设计能力的一门专业技术基础课。机电 和任务体化人才的培养，是使学生能够适应21世纪发展需要，具有基础扎实，知识面 宽、能力强、素质高，具有创新精神和实践能力的“机电复合型”人才。 1.掌握直流、交流电动机工作原理： 2.理解电力电子器件的原理、参数及选型 教学基木 3,理解基本电能变换电路的工作原理： 4.掌握常用控制电器及常用控制电路的工作原理： 5,理解可编程逻辑控制器(PLC)的基本知识及其在传动系统的基本应用： 6.掌握直流和交流传动控制系统的不同形式及其原理。 《机电传动控制》培养学生初步具备机、电、液、控一体化知识及专业素 养，学习和掌握以电机及其控制为核心的包括电机学、电机与拖动、电力电了 技术、可编程逻辑控制器(PLC)等的综合控制系统技术。既把机电一体化技 课程内容 简 介 术所需的强电控制知识都集中在这一门课程中，加强了系统性，使学生学后对 机电一体化产品中电控技术的强电控制部分有个全面、系统的了解和掌握，培 养学生初步具备机电控制系统的设计和分析能力，为车辆工程专业各专业方向 的学习和毕业设计打下宽广的专业技术理论基础， 1.宜流力矩电机速度伺服控制 实践环节 2.交流电机变频调速 1.采用计算机辅助教学，充分利用多媒体技术和网络技术，以扩大学生眼 界，提高教学效率，保证教学质量。 2.现场教学或实验：现场教学或实验，建议在以下各章内容（或部分）中 教学方法 选定：直流电机、交流电机和电力电子学基础等。 3,作业：作业的题目建议选择典型的、有代表性的。每章作业数量建议为 分析1~5想，计算想1一5想
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第1章概述 备注 课型 专业基础课教学时数 2 第一讲 1、了解机中传动的目的和仁条： 教学目的及要求 2、机电传动及其控制系统的发展概况： 教学主要内容 时间分配 第1章将述 1.1了解课程的性暖和任务 对本课程的基本要求 10分钟 学好本课程的方法： 5分钟 课程的者核水法： 2分钟 12机电传动控制系较的细成 5分钟 13机电传动的目的和任务： 机电传动的目的： 5分钟 机电传动的任务： 5分钟 14机电传动及比牌制系经的发属据只 机电传动的发展概视 8分钟 电力电子技术发展概况 10分钟 控制系统的发展概况 10分钟 15误得的内容安排 5外钟 1.6课程的专业定位 10分钟 17前修课程的知识回项 20分钟 本章小结 5分钟 100分钟 教学重点 机电传动的目的和任务 ●理解机电传动控制的意义。 教学难点 ●解决方法： 启发学生理解现代机电传动与电力拖动的区别。 1 机电传动的目的是什么？ 为什么我们把几门课程综合在一起？ 启发提问 3. 我们如何完成生产 工艺过程的要求，从而 保证生产过程的正常进行？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 1、教学媒体：计算机多媒体投影系统 勒学方法 手段教具 2、老师讲解 3、黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 3
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第2章 机电传动系统的动力学基础 备注 课型 专业基础课 教学时数 2 第二讲 1、掌握机电传动系统的运动方程式： 教学目的及要求 掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法 了解几种典型生产机械的机械特性 4、掌握机电传动系统稳定运行的条件 教学主要内容 时间分配 课程回丽及引入 5分钟 21机电传动系统的运动方程 15分钟 2.2转矩，转动惯量和飞轮转矩的折算 221负载转垢的折算 15分钟 2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算 15分钟 23生产机械的机械特性 2.3.1恒转矩型机械特性 4分钟 2.3.2离心式通风机型机械特性 4分钟 233直线型机械特性 4分钟 2.34恒功率型机械特性 3分钟 2.4机电传动系统稳定运行的条件 30分钟 本章小结 5分钟 100分钟 运用运动方程式分别判别机电传动系统的运行状态 教学重点 运用稳定运行的条件来判别机电传动系统的稳定运行 点， ●根据机电传动系统中TN,L、N的方向确定TM、T 是拖动转矩还是还是制动转矩，判别出系统的运行状 是处于加速、减速还是匀速时有 一定困难 在机 教学难点 械特性上判别系统稳定工作点时，如何找出TM、T ●解决方法： 展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，启发学 如何判断转矩的性质？ 启发提问 2、请注意机电传动系统的稳定运行包含两重含义。 3、为什么系统稳定运行必须满足充分而必要的条 件？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 教学方法 1、教学媒体：计算机多媒体投影系统 2、老师讲解 手段教具 3、黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 4
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第3章 直流电动机的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课教学时数 2 第三讲 1、了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直 教学目的及要求 2、掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性： 3、会应用直流电动机的机械特性，特别是人为机械特 性，掌握直流电动机启动的各种方法 教学主要内容 时间分配 第3章直流电动机的工作原理及特性-1 误程回颐及引入 5分钟 3.1直流电动机的基本结构和工作原理 3.1.1直流电动机的基本结构 15分钟 3.1.2直流电机的基本工作原理 25分钟 3.1.3直流电机的额定参数 15分钟 32直流发申机 10分钟 直流电机的励磁方式 10分钟 3.3直流电机的机械特性 3.3.1他励电动机的周有机械特性 15分钟 本节小结 5分钟 100分钟 1、由于机械特性是根据转短 电势 电压平衡方程式 教学重点 推导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动 特性的依据、所以机战特性是电动机内容的重中之重： ●运用转矩、电势、电压平衡方程式，正确掌握电动 机在各种运转状态下电磁转矩T,负找转矩T,转速n 教学难点 电抠 电流【a和电势E等符号的确定。 ●解决方法 展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，启发学生。 1、如何理解直流电机的工作原理？ 启发提问 2 直流电机机械特性是怎样由转矩、电势、电压平衡 方程式推导出米的？ 直流电机的励磁方式有哪些名 外语要求 了解有关概念的英文名称 教学方法 1、老师讲解 手段教具 黑板指 参考贤料 《机电传动控制学习辅导与习趣》邓星钟
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第3章 直流电动机的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课 敕学时数 2 第四讲 1、了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直 流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电 教学目的及要求 势方程式和电压平衡方程式 2、掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性： 3、会应用直流电动机的机械特性，特别是人为机械特 性，掌握直流电动机启动的各种方法： 教学主要内容 时间分配 第3章直流电动机的工作原理及特性-2 限程回顾及引入 5分钟 3.3直流电机的机械特性 3.3.2他励电动机的人为机械特性 20分钟 3.3.3其它形式直流电动机的机藏特性 15分钟 3.4直流他励电动机的启动特性 3.4.1直流他励电动机的启动特点 15分钟 3.4.2直流他励电动机的启动方法 20分钟 启动方法的比较 5分钟 3.5直流他励电动机的调速特性 10分钟 3.5,1改变电枢电路外串电阻Rad 5分钟 本节小结 5分钟 100分钟 1、由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式 教学重点 推导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动 特性的依据、所以机械特性是电动机内容的重中之重： ●运用转矩、电势、电压平衡方程式，正确掌握电动 肌在各种运转状态下电磁转矩下、负载转矩T、转速口 教学难点 电抠电流Ia和电势E等符号的确定。 ●解决方法： 展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，启发学生。 1、如何理解他励直流电机的人为机械特性？ 启发提问 2、其他励磁方式的直流电机的机械特性的特点？ 3、为什么直流电动机不能直接启动？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 教学方法 1、老师讲解 手段教具 2、黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 6
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第3章 直流电动机的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课教学时数 2 第五讲 1、学习堂根直流申动机调速、制动以及名种方法的优 缺点和应用场所 教学目的及要求 会用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行 状态： 3、会根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动 机启动等运行特性 教学主要内容 时间分配 第3章直流电动机的工作原理及特性-3 误程回项及引入 5分钟 35直流他励电动机的调速特性 3.5.2改变电动机电供电电压U 15分钟 3.5.3改变电动机主磁通少 5分钟 冬种调速方法比垃 5分钟 3.6直流电动机制动特性 3.61反馈制动 15分钟 3.6.2反接制动 电源反接制动 10分钟 倒拉反接制动 15分钟 3.63能耗制 20分 本章小结 10分钟 100分钟 教学重点 1、他励直流电动机的调压调速特性： 他励直流电动机的制动特性 ●本章较难理解的内容是电动机在各种运转状态下电 磁转矩T、负载转矩TL、转速n,电抠电流Ia和电势 教学难点 E等符号的确定。制动与自然停车的区别， ●解决方法： 展示教学图片，结合典型习题来辅助讲解，提问 讨论等，来启发学生。 1、常用的调速方法和制动方法是什么？ 启发提问 2、制动与自然停车的本质区别是什么？ 、清注意制动过程中的能量传递关系 不同的制动方法的应用场所是什么？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 物学方注 1、教学媒体：计算机多媒体投影系统 2、老师讲解 手段教具 3、黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 7
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第4章变压器的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课教学时数 第六讲 1、掌握变压器的结构和工作原理。了解变压器的主要 应用扬合？ 教学目的及要求 掌握变压器的等效电路及向量图 3、 掌握一些特种变压器的工作原理及其应用场合」 教学主要内容 时间分配 第4章变压器的工作原理及特性 课程回质及引入 5分钟 4.变压器的基本结构和工作原理 10分钟 42变压器的空载云行 10分钟 4.3单相弯压器的基木方程式 15分钟 4,4变压器的等效电路及向量图 15分钟 4.5等效电路的参数测定 5分钟 4.6三相变压器 10分钟 4.7变压器的稳态运行 10分钟 4.8特种变压器 15分钟 本章小结 5分钟 100分钟 1、掌 三相异步电动机的机械特性 该特性是基于异 教学重点 步电动机的工作原理而推导出来的 2、对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟 悉： ●本章较难理解的内容是变压器的等效电路的分析和 教学难点 向量图的绘制。 解决方法 结合教学图片来辅助讲解，启发学生。 1、变压器用途都有哪些？ 启发提问 等效申路图等效依据右哪些？ 3、 电压互感器和电流互感器的使用场合？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 教学方法 、教学媒体：计算机多媒体投影系统 手段教具 2、老师讲解结合黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 8
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第5章 交流电动机的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课教学时数 2 第七讲 1、了解异步电动机的其木结物和旅转磁场的产牛： 教学目的及要求 2、掌握交流电机的基本工作原理 3、熟悉三相异步电动机定子电路与转子电路中的几个 主要电量。 教学主要内容 时间分配 第5章交流电动机的工作原理及特性-1 课程回顾及引入 5分钟 5.1三相异步电动机的基本结构和工作原理 5.1.1三相异步电动机的基本结构 1s分钟 5.1.2三相异步电动机的工作原理 15分钟 5.1.3三相异步电动机的旋转磁场 10分 5.2.4定子绕组线端连接方式 5分钟 5.2三相异步电动机的定子电路和转子电路 5.2.1定子电路的分析 15分钟 5.2.2转子电路的分析 13分钟 5.2.3三相异步电动机的额定值 12分钟 5.2.4三相异步电动机的能流图 5分钟 本节小结 5分钟 100分钟 1、掌握三相异步电动机的机械特性、该特性是基于异 教学重点 步电动机的工作原理而推导出米的： 2、对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟 米： ●本意拉难理解的内容是定子旋转磁场与转子运动的 粗对性 教学难点 ○解决方法 结合教学图片来辅助讲解，启发学生。 1、什么是异步的概念？ 启发提问 2、注意定子旋转磁场与转子运动的相对性」 如何得到三相异步电动机固有机械特性 外语要求 了解右关概令的茁文名称 教学方法 1、教学媒体：计算机多媒体投影系统 手段教具 2、老师讲解结合黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习趣》邓星钟
《机电传动控制》课程教案 章节名称 第5章 交流电动机的工作原理及特性 备注 课型 专业基础课 教学时数 2 第八讲 1、掌握三相异步电动机的转矩与机械特性； 教学目的及要求 2、掌握异步电动机的人为机械特性： 3、掌握异步电动机的启动、调速特性，以及从启动、 调速的各种方法了解其应用情况 教学主要内容 时间分配 第5章交流电动机的工作原理及特性-2 课得同顺及引入 5分钟 5.3三相异步电动机的转矩与机械特 53.1三相异步电动机的转矩 10分钟 53.2三相异步电动机的机械特性 二相异步申动机固右机械特性 15分钟 三相异步电动机的人为机械特性 15分钟 5.4三相异步电动机的启动特性 5.4.1鼠笼式异步电动机的启动特性 10分钟 5.4.2鼠笼式异步电动机的启动方法 直接启动（全压启动） 5分钟 Y一△降压启动 15分钟 其他降压启动方法 10分钟 几种启动方法的比 5分的 5.4.3绕线式异步电动机的启动特性 5分钟 本节小结 5分钟 100分钟 1、改变、R、F等参数后对机械特性的影响是什么7 特别要掌握三相异步电动机的人为机械特性，因为 它是分析三相异步电动机启动、调速工作状态的依据； 教学重点 3、掌据异步电动机直接启动和Y一△降压启动和调速 的条件 和优缺点，线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调 速，以及各种启动和调速方法的应用场合 ·人为机械特性中的各种物理量变化。 教学难点 ●解决方法： 结合教学图片来辅助讲解，启发学生 1、改变U、R,F等参数后对机械特性的影响是什么？ 启发提问 2、为什么要根据实际情况合理选择三相异步电动机 的启动和调速方法？ 外语要求 了解有关概念的英文名称 教学方法 1、教学媒体：计算机多媒体投影系统 手段教具 2、 老师讲解结合黑板指示 参考资料 《机电传动控制学习辅导与习题》邓星钟 10