安徽师范大学自动化本科专业电机与电力拖动课程大纲本科教学大纲

理论类课程大纲
课程名称:自动化
一、课程概况
所属专业: 自动化 开课单位： 物理与电子信息学院
课程类型: 专业基础课程 课程代码: 0845270
开课学期: 5 学分： 3.5
学时： 60 核心课程: 是
拟使用教材：
彭鸿才，边春元.《电机原理及拖动》第三版. 机械工业出版社. 2015.12
国内(外)现有教材：
Stephen J.Chapman. Electric Machinery Fundamentals.Seventh Edition 2014-10
汤蕴璆.《电机学》第五版.机械工业出版社 2014-3
孙建忠，刘凤春.《电机与拖动》第 2 版 机械工业出版社 2013-4
学习参考资料
电气传动期刊 http://www.dqcdzz.cn/
中国电机工程学报 http://www.pcsee.org/CN/volumn/home.shtml
二、课程描述（300 字以内）
本课程是自动化专业的一门专业基础课，主要研究各类电机的基本原理与特
性，以及利用电动机作为原动机来拖动生产机械按人们规定的要求进行运动的基
本理论；课程主要内容研究直流电机、变压器、交流电机的基本结构、工作原理、
内部电磁场物理过程和能量关系；通过学习，培养学生的理论分析问题能力和科
研动手能力，使学生掌握常用交、直流电机、变压器的基本结构和工作原理，电
力拖动系统的基本理论和计算方法，为后续运动控制系统、工厂供电等专业方向
课打下坚实基础。
三、课程目标
掌握电机运行的各种平衡方程式的分析以及电路与磁路的分析；掌握各种电
机及负载的运行特性；学会运用所学的理论知识分析实际问题。
通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸
收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的
能力。
主要是通过作业和实验，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能
力。
培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选
择不同设计方法。
四、教学要求
授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按
照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课
完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、
思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时
重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互
动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好
出勤率统计、作业评价等各项工作。
学习是大学生自己的责任和义务，学生应根据课程大纲要求制定本门课程学
习计划，加强学业管理，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习
要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退，无正当理由不请假，上课认真听讲，
不做任何与课堂教学无关事宜，不使用手机，积极与授课教师进行教学互动，同
时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学
习，认真完成任课教师布置的课程作业。
五、考核方式及要求
为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率及课堂表现占
10%，点到不少于 3 次，其中缺席 1 次，按无成绩计算；课程作业 6 次，按批改
成绩 10%折算后计入总成绩；期中考试 1 次，按卷面成绩 10%计入总成绩；实
践操作部分占 20%计入总成绩；期末考试占 50%计入总成绩。
六、课程内容
第一章：直流电机原理
（授课时间：第五学期第一周）
教学目标：掌握直流电机的结构及工作原理；掌握直流电机内部磁场分布及电枢
单叠绕组原理；了解电枢反应对电机主磁场的影响；掌握直流电机电
枢电动势与电磁转矩公式的推导；掌握直流电动机与发电机的电路结
构及三种平衡方程式。
教学重点：电机理论中基本电磁定律，直流电机工作原理，直流电机空载磁场磁
化曲线，电枢绕组分布，电枢电动势与电磁转矩公式推导，直流发电
机与直流电动机的电压平衡方程、转矩平衡方程式、功率平衡方程式。
教学难点：直流电机中磁场的分布以及电刷位置，电枢绕组的分布及画法，直流
电动机与发电机对比学习及两者之间的可逆运行。
学 时：课堂教学 8 学时，课外自主学习时间不少于 6 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）电机理论中的基本电磁定律
（2）直流电机结构与基本工作原理
（3）直流电机的空载磁场与电枢绕组
（4）直流电机的电枢反应
（5）直流电机的电枢电动势与电磁转矩
（6）直流电动机与发电机
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 44 页练习题 3、4、21、30、32、34 题并在下周课前提交。
第二章：电力拖动系统的动力学基础
（授课时间：第五学期第三周）
教学目标：掌握电力拖动系统的基本结构及运动方程式；了解转速与转矩之间的
机械特性；掌握典型负载的机械特性。
教学重点：电力系统运动方程式，典型负载类型。
教学难点：无。
学 时：课堂教学 2 学时，课外自主学习时间不少于 1 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）典型生产机械的运动形式及转矩
（2）电力拖动系统的运动方程式
（3）负载的机械特性
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 60 页练习题 1、4 题并在下周课前提交。
第三章：直流电动机的电力拖动
（授课时间：第五学期第四周）
教学目标：掌握他励直流电动机的固有特性及三种人为特性；掌握他励直流电动
机的起动方式及反转方法；掌握他励直流电动机的三种调速方法；掌
握他励直流电动机的制动方法；掌握直流电动机四象限运行特性。
教学重点：直流电动机的机械特性公式推导；直流电机固有特性与人为特性之间
的区别；直流电动机起动限制原因及起动方法；直流电动机三种调速
方法与调速动态电流及转速变换过程；直流电动机制动方法及制动动
态过渡过程；直流电动机四象限运行分析。
教学难点：直流电动机固有特性及人为特性特点及绘制；直流电动机起动过程分
析；直流电动机调速过程分析及电流与转速变化过程；直流电动机四
象限运行分析。
学 时：课堂教学 8 学时，课外自主学习时间不少于 8 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）直流电动机的机械特性
（2）直流电动机的起动和反转
（3）直流电动机的调速
（4）直流电动机的制动
（5）直流电机四象限运行
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 111 页练习题 28、29、31、33、35、37、38、41、42 题
并在下周课前提交。
第四章：变压器
（授课时间：第五学期第 7 周）
教学目标：掌握变压器的基本结构及工作原理；掌握变压器的空载运行及负载运
行特性；掌握变压器的参数的测量方法及计算；掌握三相变压器的结
构及工作原理；了解电流互感器、电压互感器及自耦变压器的原理。
教学重点：变压器的工作原理；变压器空载与负载的电磁关系及向量图；变压器
空载实验和短路实验；三相变压器磁路及联结组的判别。
教学难点：变压器电磁关系及正方向的规定；变压器空载运行与负载运行的电磁
关系及向量图的绘制；变压器等效电路图及折算；励磁参数和短路参
数的计算方法；三相变压器的联结组的时钟判别方法。
学 时：课堂教学 8 学时，课外自主学习时间不少于 8 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）变压器的用途、机构及工作原理
（2）变压器的空载运行
（3）变压器的负载运行
（4）变压器参数的试验测定
（5）变压器的运行特性
（6）三相变压器
（7）特殊变压器
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 148 页练习题 12，教材 149 页练习题 13、18、20、21、
26、28、29 题并在下周课前提交。
第五章：异步电动机原理
（授课时间：第五学期第 10 周）
教学目标：掌握异步电动机的基本结构及工作原理；掌握交流电机的绕组结构及
感应电动势；掌握单相绕组和三相绕组的磁动势；掌握三相异步电动
机转子不转与转动时电磁关系及等效原理图；掌握异步电动机的功率
传递流程图；掌握单相异步电动机工作原理及电磁关系。
教学重点：异步电动机转动原理；单相绕组的脉振磁动势与三相绕组的旋转磁动
势；异步电动机电磁关系及等效电路；单相异步电动机的椭圆形旋转
磁场分析；异步电动机的工作特性。
教学难点：交流电机磁动势的分析；交流电机等效电路推导；交流电机转子折算
及向量图分析；交流电机功率传递及电磁转矩的计算。
学 时：课堂教学 8 学时，课外自主学习时间不少于 10 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）异步电动机的用途、结构及基本原理
（2）交流电机的绕组和它的感应电动势
（3）交流绕组的磁动势
（4）转子不转时异步电动机的电路与磁路
（5）转子转动时异步电动机的电路与磁路
（6）异步电动机的功率传递与转矩平衡
（7）单相异步电动机运行
（8）异步电动机的工作特性
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 197 页练习题 7，教材 198 页练习题 16、28、29、30、31、
32、33 题并在下周课前提交。
第六章：三相异步电动机的电力拖动
（授课时间：第五学期第 13 周）
教学目标：掌握三相异步电动机的固有特性及人为特性；掌握鼠笼式异步电动机
的起动；掌握绕线式异步电动机的起动；掌握异步电动机的调速。
教学重点：三相异步电动机的机械特性公式三种表达方式；机械特性的分析；固
有机械特性曲线与人为机械特性曲线的区别；绕线转子异步电动机起
动电阻的计算；变压调速与变频调速原理。
教学难点：三相异步电动机机械特性公式及曲线绘制；绕线异步电动机起动电阻
的计算；三相异步电动机变压调速及恒压频比调速。
学 时：课堂教学 6 学时，课外自主学习时间不少于 6 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）三相异步电动机的机械特性
（2）笼型异步电动机的起动
（3）绕线转子异步电动机的起动
（4）三相异步电动机的调速
（5）三相异步电动机的各种运行状态
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 261 页练习题 33、34、35、37、39、40、45 题并在下周
课前提交。
第七章：同步电动机
（授课时间：第五学期第 15 周）
教学目标：掌握同步电动机的结构及工作原理；掌握同步电动机的电动势相量图
的绘制；掌握同步电动机的功率、转矩和功角特性；掌握同步电动机
的 U 形特性曲线；掌握同步电动机的起动过程。
教学重点：同步电动机的电动势相量图的分析及绘制；同步电动机功率、转矩计
算及特性分析；同步电动机 U 形特性分析；同步电动机的起动分析。
教学难点：同步电动机的电动势相量图的分析及绘制；同步电动机功率、转矩计
算及特性分析；同步电动机 U 形特性分析。
学 时：课堂教学 6 学时，课外自主学习时间不少于 6 学时
教学方法：讲授法、演示法
主要内容：（1）同步电动机的基本结构与工作原理
（2）同步电动机的电动势相量图
（3）同步电动机的功率、转矩和功角特性
（4）同步电动机的励磁调节与 U 形特性曲线
（5）同步电动机的起动
学习方法：小组讨论、课堂练习
课后作业：完成教材第 281 页练习题 12、13、14 题并在下周课前提交。