河海大学 《电机学》(一)课程教学大纲 1.课程编号 课程名称:中文名称:电机学(一) 英文名称: Electrical machines(Part1) 2.学分、学时:4学分、64学时 3.教学对象:电气工程类专业(本科) 4.先修课程:数学、物理、电路 5.课程性质、作用、教学目标(含知识、能力、素质的要求): 必修课;《电机学》是本专业的一门主要技术基础课,为了培养学生成为电 工技术领域中的高级技术人才,电机学(一)主要讲述变压器、异步电动机、同 直流电机等三类电机的结构,工作原理及其起动、调速、运行等方面的内容,通 过本课程的学习,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 6.教学内容与基本要求: 第一章绪论 了解课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用,明确《电机 学》课程在电气工程及其自动化专业中的地位,从而明确学习目的;了解本课程 的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法,了解电机的分类、主要作用 熟练掌握电机常用的电磁定律。 重点:电机常用的电磁定律;磁路和电路的类比;本课程的性质、一般 分析方法 难点:常用的电磁定律在电机中的应用 第一篇变压器 第二章变压器的基本作用原理与理论分析 教学内容: 变压器的主要类型,变压器的结构,变压器的额定值 变压器的空载运行:电磁物理现象,参考方向,感应电动势,变比,励磁电 流,漏抗,电路方程,等效电路,相量图。 变压器的负载运行:电磁物理现象,基本方程式,归算,等效电路,相量图 简化等效电路 标么值。 参数测定方法与计算:空载试验、短路试验。 变压器的运行性能:电压变化率、效率。 基本要求与教学目的 通过本章的学习,掌握变压器运行时各物理量之间的关系和变比的定义;熟 悉空载电流的作用、大小、性质、波形和影响因素,知道变压器折算的目的、原
河海大学 《电机学》（一）课程教学大纲 1. 课程编号： 课程名称： 中文名称：电机学（一） 英文名称：Electrical Machines （Part 1） 2． 学分、学时：4 学分、64 学时 3． 教学对象：电气工程类专业（本科） 4. 先修课程：数学、物理、电路 5. 课程性质、作用、教学目标（含知识、能力、素质的要求）： 必修课；《电机学》是本专业的一门主要技术基础课，为了培养学生成为电 工技术领域中的高级技术人才，电机学（一）主要讲述变压器、异步电动机、同 直流电机等三类电机的结构，工作原理及其起动、调速、运行等方面的内容， 通 过本课程的学习, 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。 6.教学内容与基本要求： 第一章 绪论 了解课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用，明确《电机 学》课程在电气工程及其自动化专业中的地位，从而明确学习目的；了解本课程 的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法，了解电机的分类、主要作用； 熟练掌握电机常用的电磁定律。 重点：电机常用的电磁定律；磁路和电路的类比；本课程的性质、一般 分析方法 难点：常用的电磁定律在电机中的应用 第一篇 变压器 第二章 变压器的基本作用原理与理论分析 教学内容： 变压器的主要类型，变压器的结构，变压器的额定值。 变压器的空载运行：电磁物理现象，参考方向，感应电动势，变比，励磁电 流，漏抗，电路方程，等效电路，相量图。 变压器的负载运行：电磁物理现象，基本方程式，归算，等效电路，相量图， 简化等效电路。 标么值。 参数测定方法与计算：空载试验、短路试验。 变压器的运行性能：电压变化率、效率。 基本要求与教学目的： 通过本章的学习，掌握变压器运行时各物理量之间的关系和变比的定义；熟 悉空载电流的作用、大小、性质、波形和影响因素，知道变压器折算的目的、原
则和方法,熟练掌握变压器的基本方程式组、等效电路和相量图:最后要掌握变 压器空载实验、短路实验的目的、接线和方法,并会进行参数计算,了解标幺值 的概念和变压器的运行特性 重点 本章为变压器理论的核心,也是学生用电磁理论分析电机的起步阶段,其分 析方法具有普遍性,因而本章内容基本上都属重点,它既是变压器的重点,也是 整个电机学的重点。必须熟练掌握。 相对来说,通过电势平衡,磁势平衡分析,绕组折算,推导出变压器的等效 电路,这是变压器的理论基础,应重点掌握。应掌握变压器的参数测量方法,了 解电压调整率及变压器的效率 难点 负载运行的电磁关系、磁势平衡方程、折算 第三章三相变压器及运行 教学内容 三相变压器的磁路:三相变压器组与芯式三相变压器,三相变压器磁路结构 的特点。 三相变压器的联接组。 三次谐波磁通及其电势,绕组连接法及磁路对电势法形的影响。 变压器并联运行。 变压器不对称运行。 自耦变压器,三绕组变压器,电压互感器,电流互感器。变压器空载合闸, 暂态短路及过电压 基本要求与教学目的 本章研究三相变压器的特点。通过本章的学习,首先要了解三相变压器芯式 和组式两种磁路结构的特点,掌握变压器极性和连接组别的概念和测定方法,并 能根据接线图画出相量图判断组别号;其次要知道变压器并联运行的条件和某 条件不满足时的后果 重点: 三相变压器联接组、理想并联运行的条件 难点: 相变压器联接组、变压器励磁电流波形及电势波形 第四章三相变压器的不对称运行及瞬变过程 教学内容: 对称分量法,各序电抗,Y,Yn连接的单相运行,突然短路,空载合闸 基本要求与教学目的 掌握对称分量法,了解各序电抗,Y,Y连接的单相运行,搞清楚突然短路, 空载合闸的分析方法。 重点 对称分量法,空载合闸
则和方法，熟练掌握变压器的基本方程式组、等效电路和相量图；最后要掌握变 压器空载实验、短路实验的目的、接线和方法，并会进行参数计算，了解标幺值 的概念和变压器的运行特性。 重点： 本章为变压器理论的核心，也是学生用电磁理论分析电机的起步阶段，其分 析方法具有普遍性，因而本章内容基本上都属重点，它既是变压器的重点，也是 整个电机学的重点。必须熟练掌握。 相对来说，通过电势平衡，磁势平衡分析，绕组折算，推导出变压器的等效 电路，这是变压器的理论基础，应重点掌握。应掌握变压器的参数测量方法，了 解电压调整率及变压器的效率。 难点： 负载运行的电磁关系、磁势平衡方程、折算 第三章 三相变压器及运行 教学内容： 三相变压器的磁路：三相变压器组与芯式三相变压器，三相变压器磁路结构 的特点。 三相变压器的联接组。 三次谐波磁通及其电势，绕组连接法及磁路对电势法形的影响。 变压器并联运行。 变压器不对称运行。 自耦变压器，三绕组变压器，电压互感器，电流互感器。变压器空载合闸， 暂态短路及过电压。 基本要求与教学目的： 本章研究三相变压器的特点。通过本章的学习，首先要了解三相变压器芯式 和组式两种磁路结构的特点，掌握变压器极性和连接组别的概念和测定方法，并 能根据接线图画出相量图判断组别号；其次要知道变压器并联运行的条件和某一 条件不满足时的后果。 重点： 三相变压器联接组、理想并联运行的条件 难点： 三相变压器联接组、变压器励磁电流波形及电势波形 第四章 三相变压器的不对称运行及瞬变过程 教学内容： 对称分量法，各序电抗，Y,Yn 连接的单相运行，突然短路，空载合闸。 基本要求与教学目的： 掌握对称分量法，了解各序电抗，Y,Yn 连接的单相运行，搞清楚突然短路， 空载合闸的分析方法。 重点： 对称分量法，空载合闸
难点 零序阻抗及其等效电路,Y,Yn连接的单相运行 第五章电力系统中的特种变压器 教学内容: 绕组变压器:结构特点,等效电路 自藕变压器 电流互感器与电压互感器 基本要求与教学目的 通过本章学习,主要要熟悉三绕组变压器、自耦变压器和互感器的结构特点 参数特点和适用范围。 重点:三绕组变压器、自耦变压器和互感器的特点和适用范围 难点:自耦变压器功率传输的特点 第二篇交流电机的共同理论 第六章交流电机的绕组及其电动势 教学内容: 旋转电机的基本作用原理,交流绕组的常用术语,绕组展开图,绕组的感应 电动势,绕组系数,谐波电动势及其削弱 基本要求与教学目的 交流电机的绕组及其电势与磁势是交流电机的公共理论部分。通过本章及下 章的学习,首先要掌握交流电机的基本工作原理和特点,其次了解交流绕组的 术语,认识展开图,懂得三相绕组空间对称的道理,掌握相电势有效值公式,知 道其中各物理量的物理意义,了解消除、削弱电势髙次谐波的方法;最后要掌握 单相脉动磁势和三相旋转磁势的性质和特点,了解时、空相量和时、空相量图 重点 交流电机的基本工作原理、相电动势公式 难点 绕组的术语、各部分的电动势 第七章交流电机的绕组及磁动势 教学内容 单相绕组的磁动势,对称三相电流流过对称三相绕组的磁动势,不对称三相 电流流过对称三相绕组的磁动势 基本要求与教学目的 见上一章 重点: 脉振磁动势、三相旋转磁势的特点,三相绕组磁动势的计算 难点 三相旋转磁动势的特点,电机磁动势的时间、空间概念
难点： 零序阻抗及其等效电路，Y,Yn 连接的单相运行 第五章 电力系统中的特种变压器 教学内容： 三绕组变压器：结构特点，等效电路 自藕变压器 电流互感器与电压互感器 基本要求与教学目的： 通过本章学习，主要要熟悉三绕组变压器、自耦变压器和互感器的结构特点、 参数特点和适用范围。 重点：三绕组变压器、自耦变压器和互感器的特点和适用范围 难点：自耦变压器功率传输的特点 第二篇 交流电机的共同理论 第六章 交流电机的绕组及其电动势 教学内容： 旋转电机的基本作用原理，交流绕组的常用术语，绕组展开图，绕组的感应 电动势，绕组系数，谐波电动势及其削弱 基本要求与教学目的： 交流电机的绕组及其电势与磁势是交流电机的公共理论部分。通过本章及下 一章的学习，首先要掌握交流电机的基本工作原理和特点，其次了解交流绕组的 术语，认识展开图，懂得三相绕组空间对称的道理，掌握相电势有效值公式，知 道其中各物理量的物理意义，了解消除、削弱电势高次谐波的方法；最后要掌握 单相脉动磁势和三相旋转磁势的性质和特点，了解时、空相量和时、空相量图。 重点： 交流电机的基本工作原理、相电动势公式 难点： 绕组的术语、各部分的电动势 第七章 交流电机的绕组及磁动势 教学内容： 单相绕组的磁动势，对称三相电流流过对称三相绕组的磁动势，不对称三相 电流流过对称三相绕组的磁动势 基本要求与教学目的： 见上一章 重点： 脉振磁动势、三相旋转磁势的特点，三相绕组磁动势的计算 难点： 三相旋转磁动势的特点，电机磁动势的时间、空间概念
第八章电机的发热和冷却 介绍电机中发热与冷却过程,要求学生了解电机中常用绝缘材料,了解电机 额定容量及发热和冷却的基本概念 第三篇异步电机 第九章、异步电动机的理论分析与工作特性 教学内容 异步电机的基本结构,额定值 异步电机的基本原理:基本工作原理,各种运行状态,转差率,主磁通与漏 磁通 三相异步电机的等效电路:转子静止的异步电机分析,转子转动的异步电机 分析,基本方程与等效电路,相量图 功率平衡,转矩平衡 异步电动机的机械特性,最大转矩,稳定运行范围 异步电机工作特性 基本要求与教学目的: 本章是异步电动机的重点内容。本章分析可运用变压器的理论。通过电势平 衡,磁势平衡,频率的折算与转子绕组的折算,推导出异步电机的等效电路,相 量图,这是异步电机的基本理论。 通过本章学习,首先要掌握异步电动机运行时内部的电磁关系,定、转子间 的磁势平衡关系,转子频率特点以及基本方程式;等效电路;其次要熟练掌握转 矩特性、最大转矩及起动转矩的性质;最后能理解异步电动机工作特性。 重点: 转差率,异步电动机运行时内部的电磁关系,基本方程式;等效电路,转矩 特性 难点: 异步电动机运行时内部的电磁关系,频率折算 第十章三相异步电动机的起动与调速 教学内容: 起动电流和起动转矩 笼型异步电动机的起动:全压起动,降压起动,深槽转子异步电动机起动, 双笼转子异步电动机起动 绕组转子异步电动机的起动 笼型转子异步电动机的调速 绕组转子异步电动机的调速 基本要求与教学目的 通过本章的学习,首先要掌握三相异步电动机的起动特点,了解三相异步电 动机常用的起动方法;其次要了解深槽式或双鼠笼式异步电动机的工作原理;最 后要掌握三相异步电动机的各种调速方法的基本原理、方法和特性。 重点:三相异步电动机的各种起动和调速方法的基本原理、特点
第八章 电机的发热和冷却 介绍电机中发热与冷却过程，要求学生了解电机中常用绝缘材料，了解电机 额定容量及发热和冷却的基本概念 第三篇 异步电机 第九章、异步电动机的理论分析与工作特性 教学内容： 异步电机的基本结构，额定值 异步电机的基本原理：基本工作原理，各种运行状态，转差率，主磁通与漏 磁通 三相异步电机的等效电路：转子静止的异步电机分析，转子转动的异步电机 分析，基本方程与等效电路，相量图 功率平衡，转矩平衡 异步电动机的机械特性，最大转矩，稳定运行范围 异步电机工作特性 基本要求与教学目的： 本章是异步电动机的重点内容。本章分析可运用变压器的理论。通过电势平 衡，磁势平衡，频率的折算与转子绕组的折算，推导出异步电机的等效电路，相 量图，这是异步电机的基本理论。 通过本章学习，首先要掌握异步电动机运行时内部的电磁关系，定、转子间 的磁势平衡关系，转子频率特点以及基本方程式；等效电路；其次要熟练掌握转 矩特性、最大转矩及起动转矩的性质；最后能理解异步电动机工作特性。 重点： 转差率，异步电动机运行时内部的电磁关系，基本方程式；等效电路，转矩 特性 难点： 异步电动机运行时内部的电磁关系，频率折算 第十章 三相异步电动机的起动与调速 教学内容： 起动电流和起动转矩 笼型异步电动机的起动：全压起动，降压起动，深槽转子异步电动机起动， 双笼转子异步电动机起动 绕组转子异步电动机的起动 笼型转子异步电动机的调速 绕组转子异步电动机的调速 基本要求与教学目的： 通过本章的学习，首先要掌握三相异步电动机的起动特点，了解三相异步电 动机常用的起动方法；其次要了解深槽式或双鼠笼式异步电动机的工作原理；最 后要掌握三相异步电动机的各种调速方法的基本原理、方法和特性。 重点：三相异步电动机的各种起动和调速方法的基本原理、特点
难点:自耦变压器降压起动,变频调速 第十一章单相异步电动机及异步电机的其它运行方式 教学内容: 三相异步电动机在不对称电压下运行 单相异步电动机 异步发电机 基本要求与教学目的 重点讲述了单相异步电动机的分析法,类型及各类单相异步电动机的用途 性能,了解异步发电机的基本原理 重点 单相异步电动机类型及各类单相异步电动机的用途 难点: 三相异步电动机在不对称电压下运行的分析方法 7.实践性环节的内容、要求 (一)实验电机实验安排在电机课程内,开设6个实验: 1.直流发电机实验 2.直流电动机实验 3.变压器空载及短路实验 4.变压器联接组 5.异步电动机空载、短路及负载试验 6.异步电动机的起动调速试验 (二)对电机学实验的改革构想: 1.首先让学生在计算机上进行模拟实验,然后再正式做实验。 2.实验报告上机完成,改革传统的做实验报告的方法。 (三)选做的实验 1.直流电动机调压调速实验 2.变压器并联运行实验 3.用示波器观察不同联接方法时变压器中的三次谐波电势及电流 4.异步电动机调频调速实验 5.用示波器观察异步电机S一T曲线。 8.多媒体教学手段运用内容、要求及占用学时 基本以多媒体形式教学为主,主要内容是:讲课要点(传统的板书);动画演示, 过渡过程分析;复习提示;学生自测等 9.教材及参考书 使用教材:胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电机学》,中国电力出版社 参考书:汪国梁主编《电机学》 10.考核方式 书面闭卷考试为主;随堂测验为辅
难点：自耦变压器降压起动，变频调速 第十一章 单相异步电动机及异步电机的其它运行方式 教学内容： 三相异步电动机在不对称电压下运行 单相异步电动机 异步发电机 基本要求与教学目的： 重点讲述了单相异步电动机的分析法，类型及各类单相异步电动机的用途， 性能，了解异步发电机的基本原理。 重点： 单相异步电动机类型及各类单相异步电动机的用途 难点： 三相异步电动机在不对称电压下运行的分析方法 7．实践性环节的内容、要求 （一）实验 电机实验安排在电机课程内，开设 6 个实验： 1. 直流发电机实验 2. 直流电动机实验 3. 变压器空载及短路实验 4. 变压器联接组 5. 异步电动机空载、短路及负载试验 6. 异步电动机的起动调速试验 （二）对电机学实验的改革构想： 1. 首先让学生在计算机上进行模拟实验，然后再正式做实验。 2. 实验报告上机完成，改革传统的做实验报告的方法。 （三）选做的实验 1. 直流电动机调压调速实验 2. 变压器并联运行实验 3. 用示波器观察不同联接方法时变压器中的三次谐波电势及电流 4. 异步电动机调频调速实验 5. 用示波器观察异步电机 S—T 曲线。 8．多媒体教学手段运用内容、要求及占用学时 基本以多媒体形式教学为主，主要内容是：讲课要点（传统的板书）；动画演示， 过渡过程分析；复习提示；学生自测等 9．教材及参考书 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电机学》，中国电力出版社 参考书：汪国梁主编《电机学》 10．考核方式 书面闭卷考试为主；随堂测验为辅
11.教学大纲说明 电机学历来是一门比较难教难学的课程,它公式多、概念多、符号多,特别 是某些物理量既是空间函数,又是时间函数,对初学者来说比较困难。加之课时 较少,所以只能根据专业特点,把握基本概念和重点。同时希望学生有较好的电 路基础。 对电气工程及自动化专业各方向学生,本课程的内容的重点是变压器、异步 电动机。 从学习方法看,电磁关系、平衡方程、等效电路、相量图是电机学的学习重 点 难点:电磁关系,磁动势,旋转磁场
11．教学大纲说明 电机学历来是一门比较难教难学的课程，它公式多、概念多、符号多，特别 是某些物理量既是空间函数，又是时间函数，对初学者来说比较困难。加之课时 较少，所以只能根据专业特点，把握基本概念和重点。同时希望学生有较好的电 路基础。 对电气工程及自动化专业各方向学生，本课程的内容的重点是变压器、异步 电动机。 从学习方法看，电磁关系、平衡方程、等效电路、相量图是电机学的学习重 点。 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场