《电机及其控制技术》学习大纲 课程名称：电机及其控制技术 教材名称：《电机与电气控制》，徐建俊主编，清华大学出版社 知识结构：电机基本理论（约55%）+电机控制（约45%） 成绩评估： 总成绩(100%)=作业(20%)+期末考试(70%)+平时10% 考核题型（以下几种为主）：填空题，选择题，简答题，计算题，设计题（绘图 题)等。 一、课程性质和目标 本课程是电工电子、电气工程及自动化、电子设备应用技术、现代应用电 器与电子、楼字自动化、计算机与自动检测专业一门技术基础课程。它的培养目 标是：使学生掌握交直流电机拖动、电机的电气控制技术等方面的基本知识和技 能，将学生培养成为高素质技术应用性人才，同时为学习后继课程打好基础 二、课程学习目标 本课程的学习目标是：运用现代网络教育理念为指导，通过远程教学手 段，使学生掌握交直流电机的基本结构、工作原理和拖动性能，掌握电机的典型 和常用控制电路的分析和设计。 基本知识学习目标是： (1)交直流电机的基本工作原理、拖动特性和控制方法： (2)低压电器的基本类型和结构原理，典型的电机电气基本控制电路的分析 和设计： 三、学习内容和要求 (一)电机模块 1.直流电机 (1)结构与原理
《电机及其控制技术》学习大纲 课程名称：电机及其控制技术 教材名称：《电机与电气控制》，徐建俊主编，清华大学出版社 知识结构：电机基本理论（约 55%）+电机控制（约 45%） 成绩评估： 总成绩（100%）=作业（20%）+期末考试（70%）+平时 10% 考核题型（以下几种为主）：填空题，选择题，简答题，计算题，设计题（绘图 题）等。 一、课程性质和目标 本课程是电工电子、电气工程及自动化、电子设备应用技术 、现代应用电 器与电子、楼宇自动化、计算机与自动检测专业一门技术基础课程。它的培养目 标是：使学生掌握交直流电机拖动、电机的电气控制技术等方面的基本知识和技 能，将学生培养成为高素质技术应用性人才，同时为学习后继课程打好基础。 二、课程学习目标 本课程的学习目标是：运用现代网络教育理念为指导，通过远程教学手 段，使学生掌握交直流电机的基本结构、工作原理和拖动性能，掌握电机的典型 和常用控制电路的分析和设计。 基本知识学习目标是： （1）交直流电机的基本工作原理、拖动特性和控制方法； （2）低压电器的基本类型和结构原理，典型的电机电气基本控制电路的分析 和设计； 三、学习内容和要求 （一）电机模块 1．直流电机 （1）结构与原理
掌握直流电动机、直流发电机的工作原理，了解直流电机的可逆性。 了解定子、转子的作用与基本组成。了解换向极-电刷的作用。了解电枢 铁心的材料及其作用。熟悉电机铭牌及其作用。了解直流电动机的分类。 (2)直流拖动 了解电动机的机械特性曲线。掌握直流电动机的起动、调速、制动的方 法及过程。 2.三相异步电动机 (1)结构、原理 掌握三相异步电动机的基本工作原理、结构、分类。学握转差率S的概 念。了解定子绕组的基本知识，了解定子绕组的基本知识及分类，熟悉三相异步 电动机额定值。掌握改变转子旋转的方向的方法。了解三相异步电动机的功率与 转矩关系。 (2)电力拖动 了解三相异步电动机的机械特性曲线及其特点。掌握三相异步电动机的 起动方法、反转方法、制动方法。知道三相异步电动机的起动中存在的问题。 3.单相异步电动机。了解单相电机的特点及应用。 4.控制电机 (1)伺服电动机 理解交、直流伺服电动机的工作原理。掌握交流伺服电动机如何消除“自 转”。了解交、直流伺服电动机控制方式。 (2)测速发电机 了解测速发电机的用途。 (3)步进电动机 了解步进电动机的主要用途。了解步进电动机的工作原理，了解其控制 方式。 (二)电机的电气控制模块 1.低压电器 掌握闸刀开关、组合开关、熔断器、自动开关及接触器、继电器和按钮 开关等常用低压电器的结构、工作原理、用途和使用方法
掌握直流电动机、直流发电机的工作原理，了解直流电机的可逆性。 了解定子、转子的作用与基本组成。了解换向极-电刷的作用。了解电枢 铁心的材料及其作用。熟悉电机铭牌及其作用。了解直流电动机的分类。 （2）直流拖动 了解电动机的机械特性曲线。掌握直流电动机的起动、调速、制动的方 法及过程。 2．三相异步电动机 （1）结构、原理 掌握三相异步电动机的基本工作原理、结构、分类。掌握转差率 S 的概 念。了解定子绕组的基本知识，了解定子绕组的基本知识及分类，熟悉三相异步 电动机额定值。掌握改变转子旋转的方向的方法。了解三相异步电动机的功率与 转矩关系。 （2）电力拖动 了解三相异步电动机的机械特性曲线及其特点。掌握三相异步电动机的 起动方法、反转方法、制动方法。知道三相异步电动机的起动中存在的问题。 3. 单相异步电动机。了解单相电机的特点及应用。 4．控制电机 （1）伺服电动机 理解交、直流伺服电动机的工作原理。掌握交流伺服电动机如何消除“自 转”。了解交、直流伺服电动机控制方式。 （2）测速发电机 了解测速发电机的用途。 （3）步进电动机 了解步进电动机的主要用途。了解步进电动机的工作原理，了解其控制 方式。 （二）电机的电气控制模块 1．低压电器 掌握闸刀开关、组合开关、熔断器、自动开关及接触器、继电器和按钮 开关等常用低压电器的结构、工作原理、用途和使用方法
2.基本控制电路 会阅读分析较复杂的如正、反转控制电路和Y-△起动、能耗制动、反接制 动等控制电路。会设计较简单的控制电路。 四、每讲学习目标、学习重点和难点 本课程共分为16讲来讲述电机和电气控制模块，以下是每讲的主要内容和 学习目标、重点和难点。 第1讲： >课程内容：直流电机的工作原理和结构、分类和铭牌数据、转子电势和电磁 转矩。 >应知：直流电机的工作原理和结构、直流电机的分类和铭牌数据： >应会：根据已知的铭牌数据计算电机的其它参数： >难点：换向器的作用，转子感应电势和电磁转矩的公式 >易混淆的地方：电枢中电流与感应电势的方向，主磁极磁场与换向极磁场： 左手定则和右手定则的应用 第2讲： >课程内容：直流电机的电压平衡方程、转矩平衡方程式、功率平衡方程式： 直流电动机的固有机械特性和人为机械特性，直流电机的启动、反转、调速 和制动方法和特点。 >应知：电动机的三个基本平衡方程和机械特性方程， >应会：利用机械特性方程分析改变参数后人为机械特性的特点： >难点：人为机械特性的分析： >易混淆的地方：电枢固有的电阻与电枢外面人为串接的电阻： 第3讲： >课程内容：三相异步电动机的工作原理、基本结构与分类，以及铭牌数据。 >应知：旋转磁场建立的条件、转向与转速，三相异步电动机的工作原理、构造 和分类： 应会：会利用4-60,5=二”计算有关参数 11
2．基本控制电路 会阅读分析较复杂的如正、反转控制电路和 Y-△起动、能耗制动、反接制 动等控制电路。会设计较简单的控制电路。 四、每讲学习目标、学习重点和难点 本课程共分为 16 讲来讲述电机和电气控制模块，以下是每讲的主要内容和 学习目标、重点和难点。 第 1 讲： 课程内容：直流电机的工作原理和结构、分类和铭牌数据、转子电势和电磁 转矩。 应知: 直流电机的工作原理和结构、直流电机的分类和铭牌数据; 应会：根据已知的铭牌数据计算电机的其它参数； 难点：换向器的作用，转子感应电势和电磁转矩的公式 易混淆的地方：电枢中电流与感应电势的方向，主磁极磁场与换向极磁场； 左手定则和右手定则的应用； 第２讲： 课程内容：直流电机的电压平衡方程、转矩平衡方程式、功率平衡方程式； 直流电动机的固有机械特性和人为机械特性，直流电机的启动、反转、调速 和制动方法和特点。 应知:电动机的三个基本平衡方程和机械特性方程; 应会：利用机械特性方程分析改变参数后人为机械特性的特点； 难点：人为机械特性的分析； 易混淆的地方：电枢固有的电阻与电枢外面人为串接的电阻； 第３讲： 课程内容：三相异步电动机的工作原理、基本结构与分类，以及铭牌数据。 应知:旋转磁场建立的条件、转向与转速，三相异步电动机的工作原理、构造 和分类； 应会：会利用 p f n 60 1 ， 1 1 n n n s 计算有关参数；
>难点：旋转磁场的理解： >易混淆的地方：电机转速，定子转速，旋转磁场转速，同步转速这些概念的 区分和联系： 第4讲： >课程内容：三相异步电动机的机械特性，固有机械特性和人为机械特性： >应知：电动机的机械特性的含义与特性方程，机械特性曲线上几个特殊点的含 义，如启动点、临界点、额定点、同步点，以及这些点对应的转矩和转差率： 固有机械特性和两种人为机械特性曲线的特点（降低定子端电压、转子串电 阻)，： >应会：分析降低定子端电压和转子串电阻两种人为机械特性曲线上转速与转 矩的变化： >难点：三相异步电动机的机械特性方程的理解及其参数变化对应的特性曲线 的变化： >易混淆的地方：转差率，转速在坐标轴的对应关系（变化的方向相反，如转 速升高，转差率下降)： 第5讲： >课程内容：三相异步电动机的起动、调速和制动基础及其特点： >应知：笼型异步电动机的三种启动方法和特点（定子串电抗器、Y△启动和 自耦变压器降压启动)，绕线式异步电动机的两种启动方法和特点（转子串电 阻、串频敏变阻器)；三相异步电动机的调速，以及能耗制动、反接制动和回 馈制动的方法和特点。 >应会：根据负载的工作情况选择正确的启动方法：利用机械特性方程分析异 步电动机的反转、调速、制动的工作过程； >难点：能耗制动原理的理解，倒拉制动状态的理解： >易混淆的地方：鼠笼型电动机的启动、调速方法与绕线式电动机的启动和调 速方法混淆在一起：相关器件接入的地方究竞是定子还是转子容易混淆。 第6、7讲： >课程内容：单相电流产生脉振磁场，单相分相式异步电动机，单相罩极式电 动机，三相异步电动机的单相运行：伺服电动机、测速发电机和步进电动机：
难点：旋转磁场的理解； 易混淆的地方：电机转速，定子转速，旋转磁场转速，同步转速这些概念的 区分和联系； 第４讲： 课程内容：三相异步电动机的机械特性，固有机械特性和人为机械特性； 应知:电动机的机械特性的含义与特性方程，机械特性曲线上几个特殊点的含 义，如启动点、临界点、额定点、同步点，以及这些点对应的转矩和转差率； 固有机械特性和两种人为机械特性曲线的特点（降低定子端电压、转子串电 阻），； 应会：分析降低定子端电压和转子串电阻两种人为机械特性曲线上转速与转 矩的变化； 难点：三相异步电动机的机械特性方程的理解及其参数变化对应的特性曲线 的变化； 易混淆的地方：转差率，转速在坐标轴的对应关系（变化的方向相反，如转 速升高，转差率下降）； 第５讲： 课程内容：三相异步电动机的起动、调速和制动基础及其特点； 应知: 笼型异步电动机的三种启动方法和特点（定子串电抗器、Y-△启动和 自耦变压器降压启动），绕线式异步电动机的两种启动方法和特点（转子串电 阻、串频敏变阻器）；三相异步电动机的调速，以及能耗制动、反接制动和回 馈制动的方法和特点。 应会：根据负载的工作情况选择正确的启动方法；利用机械特性方程分析异 步电动机的反转、调速、制动的工作过程； 难点：能耗制动原理的理解，倒拉制动状态的理解； 易混淆的地方：鼠笼型电动机的启动、调速方法与绕线式电动机的启动和调 速方法混淆在一起；相关器件接入的地方究竟是定子还是转子容易混淆。 第６、７讲： 课程内容：单相电流产生脉振磁场，单相分相式异步电动机，单相罩极式电 动机，三相异步电动机的单相运行；伺服电动机、测速发电机和步进电动机；
>应知：单相电流不能产生旋转磁场，没有起动转矩，己起动的可以持续旋转。 分相起动方法与罩极式单相电动机工作原理，单相罩极式电动机的转向：掌 握伺服电机、测速发电机、步进基本构造和工作原理。 >应会：绘制电容分相式单相异步电动机的原理图（教材P186图7一5）， 并说明如何改变转向：伺服电机、测速发电机、步进等控制电机的基本特性 与控制方法，根据需要正确选用控制电机。 >难点：单相电流只能产生脉振磁场，步进等控制电机的工作原理 >易混淆的地方：交流伺服电机与单相交流电动机 第8、9讲： >课程内容：低压电器的类别，基本结构、原理，开关电器和指令电器；接触 器、继电器、熔断器的结构原理、图形及文字符号。 >应知：掌握低压电器的分类，掌握常用低压电器的构造及特点：接触器、继 电器、熔断器的结构原理、图形及文字符号。 >应会：正确选择和使用低压电器；按钮、中间继电器、接触器、熔断器、时 间继电器和热继电器等的应用。 >难点：低压断路器与漏电保护器的构成原理；各类电器图形与文字符号的区 别与记忆，特别是时间继电器不同的图形代表的含义。 >易混淆的地方：交流电磁铁与直流电磁铁，电磁铁中的电压线圈和电流线圈： 控制类电器线圈参数和触点参数，接触器与继电器。 第10讲： >课程内容：控制系统的分类，顺序控制、多地控制，其中顺序控制包括由主 电路直接实现的顺序控制和由控制电路实现的顺序控制。 >应知：电气常用的控制方法和分类。 >应会：较为简单的典型电器控制，自锁与互锁，控制流程的分析。 >难点：顺序启动，逆序停止（可通过皮带运输系统例子理解）。 >易混淆的地方：自锁与互锁，电气互锁与机械互锁 第11讲： >课程内容：点动控制、连续控制、点动连续控制、正反转控制。 >应知：三相异步电动机直接起动的应用
应知: 单相电流不能产生旋转磁场，没有起动转矩，已起动的可以持续旋转。 分相起动方法与罩极式单相电动机工作原理，单相罩极式电动机的转向；掌 握伺服电机、测速发电机、步进基本构造和工作原理。 应会：绘制电容分相式单相异步电动机的原理图（教材Ｐ１８６图７－５）， 并说明如何改变转向；伺服电机、测速发电机、步进等控制电机的基本特性 与控制方法，根据需要正确选用控制电机。 难点：单相电流只能产生脉振磁场，步进等控制电机的工作原理 易混淆的地方：交流伺服电机与单相交流电动机。 第８、９讲： 课程内容：低压电器的类别，基本结构、原理，开关电器和指令电器；接触 器、继电器、熔断器的结构原理、图形及文字符号。 应知: 掌握低压电器的分类，掌握常用低压电器的构造及特点；接触器、继 电器、熔断器的结构原理、图形及文字符号。 应会：正确选择和使用低压电器；按钮、中间继电器、接触器、熔断器、时 间继电器和热继电器等的应用。 难点：低压断路器与漏电保护器的构成原理；各类电器图形与文字符号的区 别与记忆，特别是时间继电器不同的图形代表的含义。 易混淆的地方：交流电磁铁与直流电磁铁，电磁铁中的电压线圈和电流线圈； 控制类电器线圈参数和触点参数，接触器与继电器。 第１０讲： 课程内容：控制系统的分类，顺序控制、多地控制，其中顺序控制包括由主 电路直接实现的顺序控制和由控制电路实现的顺序控制。 应知: 电气常用的控制方法和分类。 应会：较为简单的典型电器控制，自锁与互锁，控制流程的分析。 难点：顺序启动，逆序停止（可通过皮带运输系统例子理解）。 易混淆的地方：自锁与互锁，电气互锁与机械互锁。 第１１讲： 课程内容：点动控制、连续控制、点动连续控制、正反转控制。 应知: 三相异步电动机直接起动的应用