《电机学(A)》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称电机学(A) Electrical Motor (A) 课程编号D12005 课程性质工程基础课 适用专业电气工程及其自动化 总学时64学时 理论学时 56学时实验学时8学时 学分4学分 开课学期第4学期 先修课程高等数学，大学物理，电路等 后续课程电力系统分析、自动控制原理、电力电子技术等 二、课程性质和课程目标 1.课程性质 《电机学(A)》课程是高等学校电气工程与自动化类专业本科生的重要专业基础 (主干)课，是继高等数学、物理、电路、电磁场等有关理论基础课之后必修的课程。 本课程通过对电机的工作原理、基本结构、运行运行特性和实验方法的学习，使学生获 得分析电机的基本方法，建立牢固的物理概念，能正确建立电动势平衡方程式和转矩方 程式，明确电机中的能量关系，熟练地运用等效电路、基本方程、相量图等分析方法， 具有分析未学过的电机或新电机的能力。培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学 生一定的动手能力，具备一定的实验技能，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工 作打下必要的基础。通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实 际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能 为。 2.课程目标 课程目标1.能够利用磁路的基本物理量、基本定律及铁磁材料的基本特性和磁路的 基本分析方法，对直流、交流、同步电机的磁场、磁动势、感应电动势进行分析：利用 电磁感应定律、电磁力定律和电路定律对不同电机的功率、转矩平衡、机械特性、工作 特性进行分析、比较和综合。 课程目标2.能运用数学的相量运算、相量图、微分方程等知识，结合物理的电磁感 应定律和电磁力定律等电磁学知识，利用电路的两种约束，采用工程近似法，通过数学 建模，建立变压器和电机的等效电路：正确计算短路阻抗、励磁阻抗等参数：正确计算 电机的各种功率、损耗、转矩平衡、电压调整率、效率等参数。 课程目标3.正确理解电机参数的物理意义、影响因素，理解电机参数测试与运行
《电机学（A）》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 电机学（A） Electrical Motor（A） 课程编号 D12005 课程性质 工程基础课 适用专业 电气工程及其自动化 总 学 时 64 学时 理论学时 56 学时 实验学时 8 学时 学 分 4 学分 开课学期 第 4 学期 先修课程 高等数学、大学物理、电路等 后续课程 电力系统分析、自动控制原理、电力电子技术等 二、课程性质和课程目标 1．课程性质 《电机学（A）》课程是高等学校电气工程与自动化类专业本科生的重要专业基础 （主干）课，是继高等数学、物理、电路、电磁场等有关理论基础课之后必修的课程。 本课程通过对电机的工作原理、基本结构、运行运行特性和实验方法的学习，使学生获 得分析电机的基本方法，建立牢固的物理概念，能正确建立电动势平衡方程式和转矩方 程式，明确电机中的能量关系，熟练地运用等效电路、基本方程、相量图等分析方法， 具有分析未学过的电机或新电机的能力。培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学 生一定的动手能力，具备一定的实验技能，为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工 作打下必要的基础。通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实 际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能 力。 2. 课程目标 课程目标 1. 能够利用磁路的基本物理量、基本定律及铁磁材料的基本特性和磁路的 基本分析方法，对直流、交流、同步电机的磁场、磁动势、感应电动势进行分析；利用 电磁感应定律、电磁力定律和电路定律对不同电机的功率、转矩平衡、机械特性、工作 特性进行分析、比较和综合。 课程目标 2. 能运用数学的相量运算、相量图、微分方程等知识，结合物理的电磁感 应定律和电磁力定律等电磁学知识，利用电路的两种约束，采用工程近似法，通过数学 建模，建立变压器和电机的等效电路；正确计算短路阻抗、励磁阻抗等参数；正确计算 电机的各种功率、损耗、转矩平衡、电压调整率、效率等参数。 课程目标 3. 正确理解电机参数的物理意义、影响因素，理解电机参数测试与运行
性能的基本实验方法，具备构建实验方案、获取实验数据，并对实验数据进行分析综合 能力。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 课程课程课程 毕业要求 毕业要求指标点 目标 目标 1.4能够利用工程和专业知识对电气工程领 1.工程知识 域复杂工程问题的解决方案进行分析，比较 与空A 2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的 基本原理识别和判新复杂电气工程问题的 关键环节和参数。 2问题分析 2.3分析实验或模拟数据，并结合纸质文献 电子文献与互联网数据等进行松索，整理 分析和归纳，利用相关工程知识和原理揭示 复杂电气工程问题的内在规律，确定一套或 多套有效的问题解决方案。 四、教学内容与课程目标的关系 1.理论教学 序 教学 对应 知识 者 模块 知识点 学习要求 课 1绪论 课程 1理解磁场的基本概念和磁路的基 多蝶 2磁场的基本概念 体教 目标 电机 知磁路的基本定出 3.常用的铁磁材* 2熟悉制造电机所用材料及其磁性 物质的磁性能： 础知 及其特性 导向 3.正确求解磁路的各物理量： 识 4微路的计算 教学 4熟悉电抗与磁导的关系式。 5.电抗和磁导的关 1.变压器的工作原 1理解变压器的分类、基本工作原 多 课程 理和基本结构 理及结构，额定值的定义（额定电 体教 目标 2变压器的空载运 压及额定申流均指线值)： 行 2.懂得变压唇运行的电磁过程与正 案例 目 3.变压器的负载 向帽制相关知识， 标2 2 行和基本方程 3.熟悉变压器空载和负载运行分析 14 4.变压器的等效电 方法： 变压 路 4.利用绕组归算法，建立专压器T 器整 变压器的等效电 形等效电路，近似和简化电路： 个的 邀念数的测 5.掌握利用空、短路试验进行参 计算 6.三相变压器 数测定的本方法： 过程
性能的基本实验方法，具备构建实验方案、获取实验数据，并对实验数据进行分析综合 能力。 三、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 课程 目标 1 课程 目标 2 课程 目标 3 1.工程知识 1.4 能够利用工程和专业知识对电气工程领 域复杂工程问题的解决方案进行分析，比较 与综合。 √ 2.问题分析 2.1 能够运用数学、自然科学和工程科学的 基本原理识别和判断复杂电气工程问题的 关键环节和参数。 √ 2.3 分析实验或模拟数据，并结合纸质文献、 电子文献与互联网数据等进行检索、整理、 分析和归纳，利用相关工程知识和原理揭示 复杂电气工程问题的内在规律，确定一套或 多套有效的问题解决方案。 √ 四、教学内容与课程目标的关系 1.理论教学 序 号 知识 模块 知识点 学习要求 参 考 课 时 教学 方法 建议 对应 的课 程目 标 1 电机 学基 础知 识 1.绪论 2.磁场的基本概念 和磁路的基本定律 3.常用的铁磁材料 及其特性 4.磁路的计算 5.电抗和磁导的关 系 1.理解磁场的基本概念和磁路的基 本定律； 2.熟悉制造电机所用材料及其磁性 物质的磁性能； 3.正确求解磁路的各物理量； 4.熟悉电抗与磁导的关系式。 4 多媒 体教 学， 问题 导向 教学 法。 课 程 目 标 1 2 变压 器 1.变压器的工作原 理和基本结构 2.变压器的空载运 行 3.变压器的负载运 行和基本方程 4.变压器的等效电 路 5.变压器的等效电 路参数的测定 6.三相变压器 1.理解变压器的分类、基本工作原 理及结构、额定值的定义（额定电 压及额定电流均指线值）； 2.懂得变压器运行的电磁过程与正 向惯例相关知识； 3.熟悉变压器空载和负载运行分析 方法； 4. 利用绕组归算法，建立变压器 T 形等效电路，近似和简化电路； 5.掌握利用空载、短路试验进行参 数测定的基本方法； 14 多媒 体教 学， 案例 教学 熟悉 变压 器整 个的 计算 过程 课 程 目 标 1 课 程 目 标 2
7.标幺值 6.会分析三相变压器的联结组的定 8.变压器的运行特 义及其表示方法： 7.学会用标么值表示各物理量 9变压器的并联运 8能够对变压晷运行特性进行分 析、能计算电压调整率的： 10.三绕组变压器 9能正确理解变压器并联运行的概 11.自耦变压器 念及条件： 1)仪用石成层的作 10.能正确理解三绕组变压器的绕 用，使用注意事项 基本方程、等效电路及折 11.熟悉自辐变压器的基本原理及 其特点： 12.区分各种仪用互感器的用途和 使用注意事项。 1理解直流电机的基本结构、铭独 多蝶 课程 数据：理解直流电动机的工作原理： 体教 目标 2区分各电枢绕组的基本特点、能 1声流申机的工作 绘制单叠绕组展开图： 鲜 原理和装本结构 3.能正确对比空载和负载时直流电 教学 2直流电枢绕细 机内的磁场，电枢反应的分类及性 看 3.空载和负载时直 流电 流申机的磁场 机结 4申枢的感应电动 4会进行电枢感应电动势、电磁转 势和电磁转短 矩的计算： 直流 5直流电机的基本 电机 5.能够应用感应电动势公式、电磁 方程 10 6.直流发电机的运 转矩公式、电压方程式和转矩平衡 行特性 方程式对电机进行分析计算： 7直流电动机的运 6.会分析并励发电机的自局条件， 能够区分并励发电机和他励发电机 动、调速和制动 的外特性： 9.换向 7.能够对并励电动机的负载特性 运行特性、机械特性近行分析计算： 8.会分析他励直流电动机的起动、 调速、反转与制动。 交流 1.交流绕组的构成 1熟悉交流绕组的基本要求和分 多媒 课程 电机 原则和分类 类、能绘制槽电势星形图： 体教 2.三相双层绕组 4 2学会绘制三相双层叠绕组的绕组 像教 程目 的 3.三相单层烧细 4气隙磁场正弦分 展开图： 标2 布时交流组的成 3.能够正确区分同心式绕组、链式 应电动势 式教 终细和交叉式终组：
7.标幺值 8.变压器的运行特 性 9.变压器的并联运 行 10.三绕组变压器 11.自耦变压器 12.仪用互感器的作 用，使用注意事项 6.会分析三相变压器的联结组的定 义及其表示方法； 7.学会用标么值表示各物理量 8.能够对变压器运行特性进行分 析、能计算电压调整率的； 9.能正确理解变压器并联运行的概 念及条件； 10. 能正确理解三绕组变压器的绕 组排列、基本方程、等效电路及折 算法； 11.熟悉自耦变压器的基本原理及 其特点； 12.区分各种仪用互感器的用途和 使用注意事项。 3 直流 电机 1.直流电机的工作 原理和基本结构 2.直流电枢绕组 3.空载和负载时直 流电机的磁场 4.电枢的感应电动 势和电磁转矩 5.直流电机的基本 方程 6.直流发电机的运 行特性 7.直流电动机的运 行特性 8.直流电动机的起 动、调速和制动 9.换向 1.理解直流电机的基本结构、铭牌 数据；理解直流电动机的工作原理； 2.区分各电枢绕组的基本特点、能 绘制单叠绕组展开图； 3.能正确对比空载和负载时直流电 机内的磁场，电枢反应的分类及性 质； 4.会进行电枢感应电动势、电磁转 矩的计算； 5.能够应用感应电动势公式、电磁 转矩公式、电压方程式和转矩平衡 方程式对电机进行分析计算； 6.会分析并励发电机的自励条件， 能够区分并励发电机和他励发电机 的外特性； 7.能够对并励电动机的负载特性、 运行特性、机械特性进行分析计算； 8.会分析他励直流电动机的起动、 调速、反转与制动。 10 多媒 体教 学， 翻转 课堂 教学， 看直 流电 机结 构录 像 课 程 目 标 1 课 程 目 标 2 4 交流 电机 理论 的共 同问 题 1.交流绕组的构成 原则和分类 2.三相双层绕组 3.三相单层绕组 4.气隙磁场正弦分 布时交流绕组的感 应电动势 1.熟悉交流绕组的基本要求和分 类、能绘制槽电势星形图； 2.学会绘制三相双层叠绕组的绕组 展开图； 3.能够正确区分同心式绕组、链式 绕组和交叉式绕组； 6 多媒 体教 学，录 像教 学， 讨论 式教 课程 目标 1 课 程目 标 2
5.感应电动势中的 4理解节距系数、分布系数和绕组 高水酱凉 6通有正弦电流时 系数的物理意义，会计算绕组电动 单相绕组的磁动势 7.通有正弦电流时 5.会分析交流绕组电动势诺波及其 三相绕组的磁动势 削弱方法 8.三相交流终组所 产生的气隙磁场和 6.理解单相绕组脉振磁动势的性 相应的电流 质，会计算短距、分布、短距分布 绕组的磁动势： 7理解三相绕组的旋转猫动势的波 形及转速，能够利用图解法说明基 波磁动势的合成：能分析三相绕组 合成磁动势高次谐波的特点，会判 别交流绕组产生的磁动势性质一脉 振、圆形、精圆形中哪一种： 8.能够分析三相交流绕组所产生的 气隙磁场、气隙电抗。 1.熟悉三相感应电机的结构，能 多煤 1三相成应电机的 体教 结构和运行状态 区分三相感应电机的三种运行状 学，录 2.三相感应电机的 态 磁动势和磁场 2理解三相感应电机空我运行和负 学， 3三相感应申机的 戟运行时磁动势和磁场： 问题 电压方程和等效电 导向 3.熟悉三相感应电机定、转子电压 相感应电机的 方程，能够利用频率归算法、绕组 功率方程和转矩方 归算法得到其等效电路： 程 5.笼型转子的极数 4.能够利用T形等效电路导出感应 感应 电机的功率方程，并会计算各种功 电机 相数 10 三相感应电机参 率及损托： 数的测定 5能够对笼型转子的极数、相数 7.三感应电机的转 矩转差率特性 参数进行归算： 8三相感应申动机 6.掌握利用空载、堵转试验进行参 的工作持性 数测定的基本方法； 9.三相感应电动 7.理解感应电动机的T=曲线， 的起动.深槽和双笼 会求取起动电磁转矩，最大电磁射 电动机 10.三相感应电动机 矩，会利用T®s的简明表达式进行 的调速 计算： 8,理解三相感应电动机的起动过
5.感应电动势中的 高次谐波 6.通有正弦电流时 单相绕组的磁动势 7.通有正弦电流时 三相绕组的磁动势 8.三相交流绕组所 产生的气隙磁场和 相应的电流 4.理解节距系数、分布系数和绕组 系数的物理意义，会计算绕组电动 势； 5.会分析交流绕组电动势谐波及其 削弱方法 6.理解单相绕组脉振磁动势的性 质，会计算短距、分布、短距分布 绕组的磁动势； 7.理解三相绕组的旋转磁动势的波 形及转速，能够利用图解法说明基 波磁动势的合成；能分析三相绕组 合成磁动势高次谐波的特点，会判 别交流绕组产生的磁动势性质-脉 振、圆形、椭圆形中哪一种 ； 8.能够分析三相交流绕组所产生的 气隙磁场、气隙电抗。 学 5 感应 电机 1.三相感应电机的 结构和运行状态 2.三相感应电机的 磁动势和磁场 3.三相感应电机的 电压方程和等效电 路 4.三相感应电机的 功率方程和转矩方 程 5.笼型转子的极数、 相数 6.三相感应电机参 数的测定 7.三感应电机的转 矩-转差率特性 8.三相感应电动机 的工作特性 9.三相感应电动机 的起动.深槽和双笼 电动机 10.三相感应电动机 的调速 1.熟悉三相感应电机的结构，能够 区分三相感应电机的三种运行状 态； 2.理解三相感应电机空载运行和负 载运行时磁动势和磁场； 3.熟悉三相感应电机定、转子电压 方程，能够利用频率归算法、绕组 归算法得到其等效电路； 4.能够利用 T 形等效电路导出感应 电机的功率方程，并会计算各种功 率及损耗； 5.能够对笼型转子的极数、相数和 参数进行归算； 6.掌握利用空载、堵转试验进行参 数测定的基本方法； 7.理解感应电动机的 T=f(s)曲线， 会求取起动电磁转矩、最大电磁转 矩，会利用 Te-s 的简明表达式进行 计算； 8.理解三相感应电动机的起动过 10 多媒 体教 学，录 像教 学， 问题 导向
程、起动方法、掌提深槽式和双笼 感应电动机的起动性能 9,理解三种调速方法调速方法 1同步电机的结构 多蝶 课程 分粪和运行状态 1.熟悉同步发电机的结构与工作原 体教 目标 2.空载和负载时同 案例 步发电机内的磁场 2,会分析同步电机的电枢反应； 教学 标2 3.隐极同步发电机 3.会分析负载时不考虑磁饱和和考 的基本方程式、相 虑磁饱和时隐极司步发电机的碳 量图和等效申路 场，会画相号图，能得到等效电路 4,凸极同步发电机 4.会利用双反应理论分析不考患磁 6 闹步 12 电机 的基本方程式、相 饱和和考虑磁饱和时凸校同步发电 量图 机的磁场，得到电枢电压方程，会 5.问步发电机的功 画相量图，推导出等效电路： 率方程和转短方程 5.会分析发电机的功角特性。 6同步发电机的并 6.熟悉同步发电机并网运行的条件 网运行及其功率调 及其有功功率和无功功率的调节 节 7熟悉同步电动机、调相机的工作 门.司步电动机和目 原理和应用。 步调相机 2。 实验教学 对应的 序号 实验 实验内容 学习要求 教学设计 参考 课程目 项目 课时 (1)教师讲解实验 内容及注意弃项，学 1.他励直流发电机的 通树训试孰来有诸 直流 空载特性、外特性、调 发电机的各种运行 生实际动手操作，撰 发电 写实验报告 节特性 特性，熟悉并励直 (②)尝试设置简单故 2 2 并励直流发电机的 发电机的自励条件 自励过程、外特性 并观察自励过程 隙，让学生根据故南 现象判所自励条件 不满足时如何处理
程、起动方法、掌握深槽式和双笼 感应电动机的起动性能； 9.理解三种调速方法调速方法 6 同步 电机 1.同步电机的结构、 分类和运行状态 2.空载和负载时同 步发电机内的磁场 3.隐极同步发电机 的基本方程式、相 量图和等效电路 4.凸极同步发电机 的基本方程式、相 量图 5.同步发电机的功 率方程和转矩方程 6.同步发电机的并 网运行及其功率调 节 7.同步电动机和同 步调相机 1.熟悉同步发电机的结构与工作原 理； 2.会分析同步电机的电枢反应； 3.会分析负载时不考虑磁饱和和考 虑磁饱和时隐极同步发电机的磁 场，会画相量图，能得到等效电路； 4.会利用双反应理论分析不考虑磁 饱和和考虑磁饱和时凸极同步发电 机的磁场，得到电枢电压方程，会 画相量图，推导出等效电路； 5.会分析发电机的功角特性。 6.熟悉同步发电机并网运行的条件 及其有功功率和无功功率的调节。 7.熟悉同步电动机、调相机的工作 原理和应用。 12 多媒 体教 学， 案例 教学 法。 课程 目标 1 课 程目 标 2 2．实验教学 序 号 实验 项目 实验内容 学习要求 教学设计 参考 课时 对应的 课程目 标 1 直流 发电 机 1. 他励直流发电机的 空载特性、外特性、调 节特性 2. 并励直流发电机的 自励过程、外特性 通过测试熟悉直流 发电机的各种运行 特性，熟悉并励直流 发电机的自励条件 并观察自励过程 (1)教师讲解实验 内容及注意事项、学 生实际动手操作，撰 写实验报告。 (2)尝试设置简单故 障，让学生根据故障 现象判断自励条件 不满足时如何处理。 2 课程目 标 3