《电机与拖动基础》教学大纲 课程名称（中文/英文）：电机与拖动基础(Fundamentals of Electric Machines and Drives) 果程编号：4604043 分：4.5 学时：总学时72 学时分配：讲授学时：60实验学时：12讨论学时：0上机学时：0其他学时：0 课程负责人：金光哲 一、课程简介 1、课程概况 《电机与拖动基础》是电气工程及其自动化、机械工程及自动化专业的专业课程。本课 程主要包括变压器、交直流电机、控制电机的基本结构和工作原理和电力拖动系统的运行性 能、分析计算、电机选择及实验方法。 通过本课程的学习，能够使学生掌握各种电机的基本原理和结构、电磁关系、运行特性 和分析方法。在掌握基本理论的同时，还要注重培养电机测试技术和实验操作技能，为学习 后续课程和今后的工作准备必要的基础知识，同时有助于培养在电机及电力拖动方面分析和 解决问题的能力。 Fundamentals of Electric Machines and Drives is the professional curriculum for Electrical Engineering and Automation major,and Mechanical Engineering and Automation major.This course mainly includes the basic structure and working principle of transformer,AC/DC motor, control motor and the operating performance of electric drive system,analysis and calculation, motor selection and experiment method. Through the course of study,students can grasp the basic principles and structure of various motor,understand electromagnetic relation,operating characteristics and analysis method.In mastering basic theory,at the same time,but also pay attention to the training of motor testing technology and experimental operation skills,for the follow-up courses and the future work and study to prepare the necessary basic knowledge,and contribute to the culture in the aspects of electric motor and driving analysis and problem solving ability 2。课程目标 2.1课程目标1：了解电机的分类、特点及应用，掌握交直流电机的机械特性，理解交 直流电机的启动、调速、制动的方法及运行特点，能够对电机传动过程进行静态分析，有能 力运用专业知识解决电机拖动领域的实际工程问题。 2.2课程目标2：掌握电磁学基本知识和基本定律，理解电机的结构、工作原理及数学 模型，有能力通过MATLAB等数学仿真工具对电机拖动系统进行建模和仿真分析。 37
37 《电机与拖动基础》教学大纲 课程名称（中文/英文）：电机与拖动基础（Fundamentals of Electric Machines and Drives） 课程编号：4604043 学 分：4.5 学 时：总学时 72 学时分配：讲授学时：60 实验学时：12 讨论学时：0 上机学时：0 其他学时：0 课程负责人：金光哲 一、课程简介 1、 课程概况 《电机与拖动基础》是电气工程及其自动化、机械工程及自动化专业的专业课程。本课 程主要包括变压器、交直流电机、控制电机的基本结构和工作原理和电力拖动系统的运行性 能、分析计算、电机选择及实验方法。 通过本课程的学习，能够使学生掌握各种电机的基本原理和结构、电磁关系、运行特性 和分析方法。在掌握基本理论的同时，还要注重培养电机测试技术和实验操作技能，为学习 后续课程和今后的工作准备必要的基础知识，同时有助于培养在电机及电力拖动方面分析和 解决问题的能力。 Fundamentals of Electric Machines and Drives is the professional curriculum for Electrical Engineering and Automation major,and Mechanical Engineering and Automation major. This course mainly includes the basic structure and working principle of transformer, AC / DC motor, control motor and the operating performance of electric drive system, analysis and calculation, motor selection and experiment method. Through the course of study, students can grasp the basic principles and structure of various motor, understand electromagnetic relation, operating characteristics and analysis method. In mastering basic theory, at the same time, but also pay attention to the training of motor testing technology and experimental operation skills, for the follow-up courses and the future work and study to prepare the necessary basic knowledge,and contribute to the culture in the aspects of electric motor and driving analysis and problem solving ability. 2. 课程目标 2.1 课程目标 1：了解电机的分类、特点及应用，掌握交直流电机的机械特性，理解交 直流电机的启动、调速、制动的方法及运行特点，能够对电机传动过程进行静态分析，有能 力运用专业知识解决电机拖动领域的实际工程问题。 2.2 课程目标 2：掌握电磁学基本知识和基本定律，理解电机的结构、工作原理及数学 模型，有能力通过 MATLAB 等数学仿真工具对电机拖动系统进行建模和仿真分析
2.3课程目标3：树立正确的人生观、价值观、世界观，对社会现象理性分析，独立思 考，热爱祖国，对社会有责任感，具有扎实的专业知识，愿意投身于社会主义建设的工程技 术人员。 2.4课程目标4：具有良好的学习思维和自我提升能力，培养积极探索的学习精神，不 断接受电机拖动领域的新概念、新技术、新理论。 二、敦学内容 理论教学安排 半时 对课程目标的支排度 敏学内容 备注 2.1222324 电机与电力拖动技术 2电机 学与电力拖动系 1 要高：电的发展概况和保 教程结构、各章节 0.5木课程的学习方法 学的基础 :电子的基本定 2章直流电机的建模与 特性分析 电机的基本运 行原理与 2直流电机的额定数 细真流电机的电枢绕 真流电机的各种励 程图 特直流电动机的 29 励直流电动机的 10复励直流电动机的 器 重点：理解直流电动机的启动， :p138-31,35 我转矩特性 产机械的负
38 2.3 课程目标 3：树立正确的人生观、价值观、世界观，对社会现象理性分析，独立思 考，热爱祖国，对社会有责任感，具有扎实的专业知识，愿意投身于社会主义建设的工程技 术人员。 2.4 课程目标 4：具有良好的学习思维和自我提升能力，培养积极探索的学习精神，不 断接受电机拖动领域的新概念、新技术、新理论。 二、教学内容 理论教学安排 教学内容 学时 备注 对课程目标的支撑度 2.1 2.2 2.3 2.4 绪论 0.1 电机与电力拖动技术 的发展概况 0.2 电机学与电力拖动系 统的一般分析方法 0.3 课程的性质与任务 0.4 本教程结构、各章节 内容及教学安排 0.5 本课程的学习方法 1 重点：电力拖动的发展概况和课 程的章节结构。 √ √ √ 第 1 章 电磁学的基础知 识与基本定律 1.1 电路的基本定律 1.2 磁场的基础知识 1.3 电磁学的基本定律 1.4 常用磁性材料及其特 性 3 重点：掌握电磁学的基本定律 作业：P23-1.2 √ √ 第 2 章直流电机的建模与 特性分析 2.1 直流电机的基本运 行原理与结构 2.2 直流电机的额定数 据 2.3 直流电机的电枢绕 组-电路构成 2.4 直流电机的各种励 磁方式与磁场 2.5 直流电机的感应电 势、电磁转矩与电磁功率 2.6 直流电机的电磁关 系、基本方程式和功率流 程图 2.7 直流发电机的运行特 性及自励建压过程 2.8 他励直流电动机的 运行特性 2.9 串励直流电动机的 运行特性 2.10 复励直流电动机的 机械特性 2.11 直流电动机的换向 12 重点：理解直流电机的工作原 理，掌握直流电机的机械特性。 作业：P76-2.1，2.6，2.10 √ √ √ 第 3 章直流电机的电力拖 动 3.1 电力拖动系统的动 力学方程式 3.2 各类生产机械的负 载转矩特性 6 重点：理解直流电动机的启动、 调速、制动方法。 作业：P138-3.1，3.5 √ √ √
33电力拖动系统的稳 制 力秀力拖动系统 与特分的基木工作 原理与结构 才书变压器的负我运行 变压器的基本方程 重点：变压器的工作原理，基本 12 6变 等值电路刻 作业：P18241,4.647,48 数的定运行特 性的计算 三相变压器的特殊 相步电机的 运相步电机的 相异步点激动结 二相交流电机的定 相电机定于 12 重，点：浸相异步电机的运行惊 作业：P255-5.1,5.5 查有程式，等效电路写 方程式 运行特相异步电动机的 第6章三相异步电机的电 三相异步电动机的 重点：三相异步电机的启动、调 起 6 三相异步电动机的 作1p331-6.1,6.4 调 39
39 3.3 电力拖动系统的稳 定运行条件 3.4 直流电力拖动系统 动态过程的一般分析计 算 3.5 直流电动机的起动 3.6 直流电动机的调速 3.7 他励直流电动机的 制动 3.8 直流电机的供电电 源与各种类型的直流电 力拖动系统 3.9 直流电力拖动系统 的四象限运行 第 4 章 变压器的建模 与特性分析 4.1 变压器的基本工作 原理与结构 4.2 变压器的额定值 4.3 变压器的空载运行 分析4.4 变压器的负载运行 分析4.5 变压器的基本方程 式、等值电路与向量图 4.6 变压器等值电路参 数的试验测定 4.7 变压器稳定运行特 性的计算 4.8 三相变压器的特殊 问题4.9 电力拖动系统中的 特殊变压器 1 2 重点：变压器的工作原理，基本 方程。 作业：P182 -4.1 ，4.6 ，4.7 ，4.8 √ √ 第 5 章三相异步电机的建 模与特性分析 5.1 三相异步电机的基 本运行原理 5.2 三相异步点激动结 构与额定数据 5.3 三相交流电机的定 子绕组 5.4 三相交流电机定子 绕组感应电势的计算 5.5 三相交流电机的定 子磁势与磁场 5.6 三相异步电动机的 电磁关系 5.7 三相异步电动机的 基本方程式、等效电路与 向量图 5.8 三相异步电动机的 功率流程图与转矩平衡 方程式 5.9 三相异步电动机等 效电路参数的试验测定 5.10 三相异步电动机的 运行特性 1 2 重点：三相异步电机的运行原 理，等效电路。 作业： P255 -5.1 ，5.5 √ √ √ 第 6 章三相异步电机的电 力拖动 6.1 三相异步电动机的 起动6.2 三相异步电动机的 调速 6 重点：三相异步电机的启动、调 速、制动。 作业： P331 -6.1 ，6.4 √ √ √
6.3三相异步电动机的 交流电力拖动系统 特性分步电机的基 本运行原 同步电机的电 磁关 重占 三相同步电动机的结构， 6 √ 量图 特相同步电动机的 7.2:7.47.5 三相磁阻式同步电 三相同步电动机的 动与授用 电单相异步电动机 2 重点：控制电机的特点、应用 作业：P527-11.1,11.16 第2电力拖动系统的 2电力拖动系统的方 岛装 重点：电力拖动方案的途择方法 实验教学安排 半时 对课程目标的支排度 实验项目名称 备注 2.1 2.2 2.3 2.4 三相变压器实验及仿真分析 4 综合 三相染步电动的作特性测定 4 综合 直流电动机特性 定和机械特性 4 的绘制 综合 三、教学方法 在教学中，通过电机拖动领域的发展历程和工程案例，使学生了解国家发展的心路历 程和前人付出的艰辛，理解核心技术对国家发展的重要性，培养学生时代使命感和社会责任 感。 采用启发式教学，首先进行问题的提出，然后引导、启发学生思考，让学生带着问题 听课，使学生的学习变被动为主动。结合实验内容，通过综合性和验证性实验将理论与实践 相结合，并结合之前学生短学期中的电机绕线实践经验，将抽象的理论转化到可见的实物中。 本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（包括主教材和学习指导书）、电子教案、电
40 6.3 三相异步电动机的 制动 6.4 交流电力拖动系统 的四象限运行 第 7 章三相同步电机的建 模与特性分析 7.1 三相同步电机的基 本运行原理、结构与定额 7.2 三相同步电机的电 磁关系 7.3 三相同步电机的基 本方程式、等值电路与向 量图 7.4 三相同步电动机的 矩形特性与 V 形曲线 7.5 三相磁阻式同步电 动机 7.6 三相同步电动机的 转速特性 6 重点：三相同步电动机的结构、 工作原理、基本方程。 作业：P367-7.2；7.4；7.5 √ √ √ 第 11 章 驱动与控制用微 特电机 11.1 单相异步电动机 11.2 伺服电动机 11.3 测速发电机 11.4 自整角机 11.5 旋转变压器 2 重点：控制电机的特点、应用 作业：P527-11.1，11.16 √ √ √ 第 12 章电力拖动系统的 方案与电动机选择 12.1 电力拖动系统的方 案选择 12.2 电动机的一般选择 12.3 电机的发热和冷却 12.4 电动机的工作制 12.5 电动机额定功率的 选择 自学 内容 重点：电力拖动方案的选择方法 √ √ √ 实验教学安排 实验项目名称 学时 备注 对课程目标的支撑度 2.1 2.2 2.3 2.4 三相变压器实验及仿真分析 4 综合 √ √ 三相异步电动机的工作特性测定 及仿真分析 4 综合 √ √ 直流电动机特性测定和机械特性 的绘制 4 综合 √ √ √ 三、教学方法 在教学中，通过电机拖动领域的发展历程和工程案例，使学生了解国家发展的心路历 程和前人付出的艰辛，理解核心技术对国家发展的重要性，培养学生时代使命感和社会责任 感。 采用启发式教学，首先进行问题的提出，然后引导、启发学生思考，让学生带着问题 听课，使学生的学习变被动为主动。结合实验内容，通过综合性和验证性实验将理论与实践 相结合，并结合之前学生短学期中的电机绕线实践经验，将抽象的理论转化到可见的实物中。 本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（包括主教材和学习指导书）、电子教案、电
子课件，和现代网络通讯手段，采用E-mail、QQ、E-cas5、微信和网络教学综合平台等交流 工具，加强和学生之间的交流和沟通。 四、考核与评价方式及标准 课程考核由平时成绩与期末考试成绩相结合的方式进行。 1、平时成绩占比30%，主要包括：实验(20%)，作业及课堂表现(10%)。 2、期末考核占比70%，采用闭卷考试，考核内容主要包括：直流电机的建模、运行特 性，直流电机的起动、调速、制动，变压器的工作原理、基本方程式、向量图，三 相异步电动机的的建模、工作原理，三相异步电动机的起动、调速、制动，三相同 步电动机的结构、工作原理、基本方程式等。重点考察学生对电机工作原理的理解， 对电机参数的计算，综合运用课程知识对电机拖动系统的综合分析能力。 五、课程思政素材 对课程目标的支排度 序 课程思政素材 对应章节 敕学方法 2.122 2.32.4 绪论 讲投、图片、视期 对发展的重要性 天贸易 家的 绪论 讲授、图片 季的所 统秀 讲授、图片 实地的精神 讲投、图片 大、参考教材和阅读书目 参考教材： 刘锦波、张承慧编著，《电机与拖动》（第2版），北京：清华大学出版社，2015。 阅读书目： 顾绳谷主编，《电机及拖动基础（第五版）》，机械工业出版社，2016年 Stephen Umans(美)，《电机学（第七版）》，电子工业出版社，2014年 张晓江，《电机及拖动基础（第5版上册）》，机械工业出版社，2016年： 葛芸萍，《电机拖动与电气控制》，机械工业出版社，2018年： 陈众，《电机模型分析及拖动仿真》，清华大学出版社，2017年： 戈宝军，《电机学（第三版）》，中国电力出版社，2010年： 唐介主编，《电机与拖动（第三版）》，高等教有出版社，2014年： 中共中央宣传部，《习近平新时代中国特色社会主义思想三十讲》，学习出版社，2018
41 子课件，和现代网络通讯手段，采用 E-mail、QQ、E-class、微信和网络教学综合平台等交流 工具，加强和学生之间的交流和沟通。 四、考核与评价方式及标准 课程考核由平时成绩与期末考试成绩相结合的方式进行。 1、平时成绩占比 30%，主要包括：实验（20%），作业及课堂表现（10%）。 2、期末考核占比 70%，采用闭卷考试，考核内容主要包括：直流电机的建模、运行特 性，直流电机的起动、调速、制动，变压器的工作原理、基本方程式、向量图，三 相异步电动机的的建模、工作原理，三相异步电动机的起动、调速、制动，三相同 步电动机的结构、工作原理、基本方程式等。重点考察学生对电机工作原理的理解， 对电机参数的计算，综合运用课程知识对电机拖动系统的综合分析能力。 五、课程思政素材 序号 课程思政素材 对应章节 教学方法 对课程目标的支撑度 2.1 2.2 2.3 2.4 1 坚持总体国家安全 观，理性思考，稳定 对发展的重要性。 绪论 讲授、图片、视频 √ 2 中、美贸易战、技术 封锁等案例，说明核 心技术对国家的重要 性。 绪论 讲授、图片 √ √ 3 通过高会军的履历， 讲授坚持学习，脚踏 实地的精神。 第 7 章 第 1 节 讲授、图片 √ √ 4 以工程案例说明国家 产业发展对国民经济 的重要性。 第 7 章 第 2 节 讲授、图片 √ √ √ 六、参考教材和阅读书目 参考教材： 刘锦波、张承慧编著，《电机与拖动》（第 2 版），北京：清华大学出版社，2015。 阅读书目： 顾绳谷主编，《电机及拖动基础（第五版）》，机械工业出版社，2016 年； Stephen Umans（美），《电机学（第七版）》，电子工业出版社，2014 年； 张晓江，《电机及拖动基础（第 5 版上册）》，机械工业出版社，2016 年； 葛芸萍，《电机拖动与电气控制》，机械工业出版社，2018 年； 陈众，《电机模型分析及拖动仿真》，清华大学出版社，2017 年； 戈宝军，《电机学（第三版）》，中国电力出版社，2010 年； 唐介主编，《电机与拖动（第三版）》，高等教育出版社，2014 年； 中共中央宣传部，《习近平新时代中国特色社会主义思想三十讲》，学习出版社，2018