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理論類課程大綱
課程名稱:自動化
一、課程概況
所屬專業: 自動化 開課單位： 物理與電子信息學院
課程類型: 專業基礎課程 課程代碼: 0845270
開課學期: 5 學分： 3.5
學時： 60 核心課程: 是
擬使用教材：
彭鴻才，邊春元.《電機原理及拖動》第三版. 機械工業出版社. 2015.12
國內(外)現有教材：
Stephen J.Chapman. Electric Machinery Fundamentals.Seventh Edition 2014-10
湯蘊璆.《電機學》第五版.機械工業出版社 2014-3
孫建忠，劉鳳春.《電機與拖動》第 2 版 機械工業出版社 2013-4
學習參考資料
電氣傳動期刊 http://www.dqcdzz.cn/
中國電機工程學報 http://www.pcsee.org/CN/volumn/home.shtml
二、課程描述（300 字以內）
本課程是自動化專業的一門專業基礎課，主要研究各類電機的基本原理與特
性，以及利用電動機作為原動機來拖動生產機械按人們規定的要求進行運動的基
本理論；課程主要內容研究直流電機、變壓器、交流電機的基本結構、工作原理、
內部電磁場物理過程和能量關系；通過學習，培養學生的理論分析問題能力和科
研動手能力，使學生掌握常用交、直流電機、變壓器的基本結構和工作原理，電
力拖動系統的基本理論和計算方法，為后續運動控制系統、工廠供電等專業方向
課打下堅實基礎。
三、課程目標
掌握電機運行的各種平衡方程式的分析以及電路與磁路的分析；掌握各種電
機及負載的運行特性；學會運用所學的理論知識分析實際問題。
通過本課程的教學，要培養和提高學生對所學知識進行整理、概括、消化吸
收的能力，以及圍繞課堂教學內容，閱讀參考書籍和資料，自我擴充知識領域的
能力。
主要是通過作業和實驗，清晰、整潔地表達自己解決問題的思路和步驟的能
力。
培養學生獨立思考、深入鉆研問題的習慣，和對問題提出多種解決方案、選
擇不同設計方法。
四、教學要求
授課教師將按照學校本科教學工作有關要求做好課程教學各項工作，嚴格按
照課表規定的時間、地點上課，不遲到、不早退，將根據本大綱要求，認真備課
完成教案與講稿編寫等各項課前準備工作；授課過程力求內容充實、概念準確、
思路清晰、詳略得當、邏輯性強、重難點突出，力戒平鋪直敘、照本宣科，同時
重視對學生的學習方法指導和課堂教學效果信息的反饋，實現教與學的雙向互
動；同時將結合課程目標要求，做好考核內容設計，并嚴格按照本大綱要求做好
出勤率統計、作業評價等各項工作。
學習是大學生自己的責任和義務，學生應根據課程大綱要求制定本門課程學
習計劃，加強學業管理，嚴格自我要求，提升自主學習能力，主動適應課程學習
要求。參與課堂教學活動不遲到、不早退，無正當理由不請假，上課認真聽講，
不做任何與課堂教學無關事宜，不使用手機，積極與授課教師進行教學互動，同
時利用課余時間做好預習、復習、課外書籍閱讀等工作，主動與同學開展合作學
習，認真完成任課教師布置的課程作業。
五、考核方式及要求
為實現課程教學目標，本門課程考核方式及要求為：出勤率及課堂表現占
10%，點到不少于 3 次，其中缺席 1 次，按無成績計算；課程作業 6 次，按批改
成績 10%折算后計入總成績；期中考試 1 次，按卷面成績 10%計入總成績；實
踐操作部分占 20%計入總成績；期末考試占 50%計入總成績。
六、課程內容
第一章：直流電機原理
（授課時間：第五學期第一周）
教學目標：掌握直流電機的結構及工作原理；掌握直流電機內部磁場分布及電樞
單疊繞組原理；了解電樞反應對電機主磁場的影響；掌握直流電機電
樞電動勢與電磁轉矩公式的推導；掌握直流電動機與發電機的電路結
構及三種平衡方程式。
教學重點：電機理論中基本電磁定律，直流電機工作原理，直流電機空載磁場磁
化曲線，電樞繞組分布，電樞電動勢與電磁轉矩公式推導，直流發電
機與直流電動機的電壓平衡方程、轉矩平衡方程式、功率平衡方程式。
教學難點：直流電機中磁場的分布以及電刷位置，電樞繞組的分布及畫法，直流
電動機與發電機對比學習及兩者之間的可逆運行。
學 時：課堂教學 8 學時，課外自主學習時間不少于 6 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）電機理論中的基本電磁定律
（2）直流電機結構與基本工作原理
（3）直流電機的空載磁場與電樞繞組
（4）直流電機的電樞反應
（5）直流電機的電樞電動勢與電磁轉矩
（6）直流電動機與發電機
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 44 頁練習題 3、4、21、30、32、34 題并在下周課前提交。
第二章：電力拖動系統的動力學基礎
（授課時間：第五學期第三周）
教學目標：掌握電力拖動系統的基本結構及運動方程式；了解轉速與轉矩之間的
機械特性；掌握典型負載的機械特性。
教學重點：電力系統運動方程式，典型負載類型。
教學難點：無。
學 時：課堂教學 2 學時，課外自主學習時間不少于 1 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）典型生產機械的運動形式及轉矩
（2）電力拖動系統的運動方程式
（3）負載的機械特性
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 60 頁練習題 1、4 題并在下周課前提交。
第三章：直流電動機的電力拖動
（授課時間：第五學期第四周）
教學目標：掌握他勵直流電動機的固有特性及三種人為特性；掌握他勵直流電動
機的起動方式及反轉方法；掌握他勵直流電動機的三種調速方法；掌
握他勵直流電動機的制動方法；掌握直流電動機四象限運行特性。
教學重點：直流電動機的機械特性公式推導；直流電機固有特性與人為特性之間
的區別；直流電動機起動限制原因及起動方法；直流電動機三種調速
方法與調速動態電流及轉速變換過程；直流電動機制動方法及制動動
態過渡過程；直流電動機四象限運行分析。
教學難點：直流電動機固有特性及人為特性特點及繪制；直流電動機起動過程分
析；直流電動機調速過程分析及電流與轉速變化過程；直流電動機四
象限運行分析。
學 時：課堂教學 8 學時，課外自主學習時間不少于 8 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）直流電動機的機械特性
（2）直流電動機的起動和反轉
（3）直流電動機的調速
（4）直流電動機的制動
（5）直流電機四象限運行
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 111 頁練習題 28、29、31、33、35、37、38、41、42 題
并在下周課前提交。
第四章：變壓器
（授課時間：第五學期第 7 周）
教學目標：掌握變壓器的基本結構及工作原理；掌握變壓器的空載運行及負載運
行特性；掌握變壓器的參數的測量方法及計算；掌握三相變壓器的結
構及工作原理；了解電流互感器、電壓互感器及自耦變壓器的原理。
教學重點：變壓器的工作原理；變壓器空載與負載的電磁關系及向量圖；變壓器
空載實驗和短路實驗；三相變壓器磁路及聯結組的判別。
教學難點：變壓器電磁關系及正方向的規定；變壓器空載運行與負載運行的電磁
關系及向量圖的繪制；變壓器等效電路圖及折算；勵磁參數和短路參
數的計算方法；三相變壓器的聯結組的時鐘判別方法。
學 時：課堂教學 8 學時，課外自主學習時間不少于 8 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）變壓器的用途、機構及工作原理
（2）變壓器的空載運行
（3）變壓器的負載運行
（4）變壓器參數的試驗測定
（5）變壓器的運行特性
（6）三相變壓器
（7）特殊變壓器
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 148 頁練習題 12，教材 149 頁練習題 13、18、20、21、
26、28、29 題并在下周課前提交。
第五章：異步電動機原理
（授課時間：第五學期第 10 周）
教學目標：掌握異步電動機的基本結構及工作原理；掌握交流電機的繞組結構及
感應電動勢；掌握單相繞組和三相繞組的磁動勢；掌握三相異步電動
機轉子不轉與轉動時電磁關系及等效原理圖；掌握異步電動機的功率
傳遞流程圖；掌握單相異步電動機工作原理及電磁關系。
教學重點：異步電動機轉動原理；單相繞組的脈振磁動勢與三相繞組的旋轉磁動
勢；異步電動機電磁關系及等效電路；單相異步電動機的橢圓形旋轉
磁場分析；異步電動機的工作特性。
教學難點：交流電機磁動勢的分析；交流電機等效電路推導；交流電機轉子折算
及向量圖分析；交流電機功率傳遞及電磁轉矩的計算。
學 時：課堂教學 8 學時，課外自主學習時間不少于 10 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）異步電動機的用途、結構及基本原理
（2）交流電機的繞組和它的感應電動勢
（3）交流繞組的磁動勢
（4）轉子不轉時異步電動機的電路與磁路
（5）轉子轉動時異步電動機的電路與磁路
（6）異步電動機的功率傳遞與轉矩平衡
（7）單相異步電動機運行
（8）異步電動機的工作特性
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 197 頁練習題 7，教材 198 頁練習題 16、28、29、30、31、
32、33 題并在下周課前提交。
第六章：三相異步電動機的電力拖動
（授課時間：第五學期第 13 周）
教學目標：掌握三相異步電動機的固有特性及人為特性；掌握鼠籠式異步電動機
的起動；掌握繞線式異步電動機的起動；掌握異步電動機的調速。
教學重點：三相異步電動機的機械特性公式三種表達方式；機械特性的分析；固
有機械特性曲線與人為機械特性曲線的區別；繞線轉子異步電動機起
動電阻的計算；變壓調速與變頻調速原理。
教學難點：三相異步電動機機械特性公式及曲線繪制；繞線異步電動機起動電阻
的計算；三相異步電動機變壓調速及恒壓頻比調速。
學 時：課堂教學 6 學時，課外自主學習時間不少于 6 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）三相異步電動機的機械特性
（2）籠型異步電動機的起動
（3）繞線轉子異步電動機的起動
（4）三相異步電動機的調速
（5）三相異步電動機的各種運行狀態
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 261 頁練習題 33、34、35、37、39、40、45 題并在下周
課前提交。
第七章：同步電動機
（授課時間：第五學期第 15 周）
教學目標：掌握同步電動機的結構及工作原理；掌握同步電動機的電動勢相量圖
的繪制；掌握同步電動機的功率、轉矩和功角特性；掌握同步電動機
的 U 形特性曲線；掌握同步電動機的起動過程。
教學重點：同步電動機的電動勢相量圖的分析及繪制；同步電動機功率、轉矩計
算及特性分析；同步電動機 U 形特性分析；同步電動機的起動分析。
教學難點：同步電動機的電動勢相量圖的分析及繪制；同步電動機功率、轉矩計
算及特性分析；同步電動機 U 形特性分析。
學 時：課堂教學 6 學時，課外自主學習時間不少于 6 學時
教學方法：講授法、演示法
主要內容：（1）同步電動機的基本結構與工作原理
（2）同步電動機的電動勢相量圖
（3）同步電動機的功率、轉矩和功角特性
（4）同步電動機的勵磁調節與 U 形特性曲線
（5）同步電動機的起動
學習方法：小組討論、課堂練習
課后作業：完成教材第 281 頁練習題 12、13、14 題并在下周課前提交。
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