电机学与电力拖动基础教学大纲[精选5篇]

第一篇：电机学与电力拖动基础教学大纲

《电机学与电力拖动基础》课程教学大纲

课程名称：电机学与电力拖动基础 课程性质：学科基础必修课

先修课程：《工程数学》、《大学物理》、《电路理论》 总学时：54 学分：3 适用专业：自动化

一、课程的目的与性质：

电动机是电能转换为机械能的一种装置，在电力多动控制系统中，它是一个最为重要的装置，变压器是一种静止电机，在电力电子变流中，在电力多动控制系统中必须使用电力变压器，微控电机作为信号的测量和对参数的自动控制起着非常重要的作用。该课程是自动化、测控技术与仪器仪表、机械工程及自动化专业学生重要的技术基础课，从工程应用出发，主要研究电动机的运行特性、电动机的参数。根据运动控制要求选择电机。

二、课程的基本要求：

掌握电动机的结构、工作原理、运行（起动、调速、制动等）特性；变压器结构、工作原理，绕组的连接方式，变压器的运行特性；微控电机的工作原理等。学会电动机的选择。达到自动化专业应具备有关电机及拖动基础知识、基本技能的要求。

三、教学内容、要求及学时分配： 第一章 绪论（2学时）内容：常用的物理概念和定律 重点：电磁感应 难点：方向

第二章 电力拖动系统动力学（4学时）

内容：电力拖动系统转动方程式，多轴电力拖动系统的简化，负载的转矩阵特性与电力拖动系统稳定运行的条件。重点：转矩计算 难点：负载的转矩特性。

第三章 直流电机原理（8学时）

内容：直流电机结构、工作原理、电枢绕组，电枢电动势与电磁转矩，直流电动机运行原理，机械特性，直流电机换向。

重点：电枢绕组、换向，电磁转矩，机械特性，运行原理。难点：换向、机械特性。

第四章 他励直流电动机的运行（6学时）

内容：他励直流电动机的起动、调速、制动。电力拖动系统的过渡过程。重点：起动、调速。

难点：电力拖动系统的过渡过程 第五章 变压器（10学时）

内容：变压器参数的测定，变压器的运行，变压器的联接组别，变压器并联运行。自耦变压器，仪用互感器，电焊变压器。

重点：变压器空载运行，负载运行，联接组别，变比。难点：变压器的运行。

第六章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势（4学时）内容：交流电机电枢绕组的电动势、磁通势。重点：电动势，磁通势

难点：电枢绕组产生的电动势，磁通势 第七章 异步电动机的原理（6学时）

内容：异步电动机结构、额定数据与工作原理，转子绕组的电磁关系，三相异步电动机的功率与转矩，机械特性。重点：电磁关系，机械特性 难点：转子绕组的电磁关系

第八章 三相异步电动机的起动与制动（4学时）

内容：直接起动，降压起动，绕线式三相异步电动机的起动，运行状态 重点：起动，制动 难点：起动

第九章 同步电动机（4学时）内容： 同步电动机的电磁关系，功率关系与矩角关系，功率因数的调节，同步电动机的起动。

重点：电磁关系，功率关系，功率因数。难点：功率关系与矩角特性。

第十章 三相交流电动机调速（4学时）

内容：降电压调速，绕线式异步电动机转子回路串电阻调速，变极调速，变频调速，电磁转差离合器，电动机双馈调速及串级调速原理。重点：降电压调速，变极调速，变频调速，双馈调速及串级调速。难点：变极调速，双馈调速。第十一章 电动机的选择（2学时）内容： 发热与温升，额定功率。重点：额定功率选择。难点：发热与温升。

五、考试考核办法：

平时成绩40%，期末闭卷考试60%。

六、教材及参考书：(一)教材：

电机与拖动基础 李发海 王岩 编著(二)参考书：

1.电机与拖动基础 任礼维

林瑞光 编著

2．电机学 汤蕴璆

史 乃编著

3.电机及电力拖动基础 周宝颐 主编

第二篇：《电机与电力拖动基础》实验教学大纲

《电机与电力拖动基础》实验教学大纲

课程设计名称 ：电机与电力拖动综合实验 课程设计编号 ：03050512 课程设计学分 ：1 课程设计周 ：1周

授课单位 ：信息与通信工程学院电气工程系 指导方式 ：集中指导,分散答疑

课程设计适用专业： 自动化专业、电气工程及其自动化 服务课程名称 ：电机与电力拖动基础 服务课程编号 ：02050503 服务课程讲课学时 ：56 服务课程学分 ：3.5 课程设计教材及主要参考资料：电机与电力拖动基础、电机学

一、课程设计教学目的及基本要求： 1.本课程设计是为了培养学生的动手能力，对学生的综合运用所学知识进行分析研究和设计也有较高要求，同时也能培养和锻炼学生的动手能力。2.应掌握直流电机、交流电机和变压器的基本结构、工作原理、分析计算、运行性能、实验方法以及在电力拖动系统中选择电机的原理和方法，了解电机和电力拖动系统今后的发展方向。考虑到这是一门实践性很强的课程，因此将本课程的实验单列，为学习《自动控制系统》等课程准备必要的基础知识和打下坚实的基础。

二、课程设计的内容及安排

本设计的内容涉及到自动控制原理、电力电子技术、电机与电力拖动基础、自动控制系统等课程的内容。具体的内容包括以下几个方面

1.了解直流电机的电枢绕组和直流电机的磁场。掌握直流电机的基本运行原理和直流电机的基本结构。

2.理解他励直流电动机的启动过程，熟练掌握他励直流电动机启动过程的计算方法，特别是串电阻启动过程的计算方法；理解他励直流电动机的几种制动过程，熟练掌握他励直流电动机几种制动过程的计算方法，以及能量传递过程；熟练掌握他励直流电动机四象限运行的情况。

3.了解变压器的分类、基本结构、额定值；理解变压器的空载运行、变压器的负载运行；掌握变压器的等效电路；变压器的参数测定、标幺值、变压器的运行特性；理解三相变压器和三相变压器的不对称运行；掌握变压器的瞬变过程分析；了解特殊变压器.统的设计。

4.了解异步电动机的电枢绕组和磁场。掌握异步电动机的基本运行原理和异步电动机的基本结构。

5.理解异步电动机的启动过程，熟练掌握异步电动机启动过程的计算方法，特别是串频敏变阻器启动过程的计算方法；理解异步电动机的几种制动过程，熟练掌握异步电动机几种制动过程的计算方法，以及能量传递过程；熟练掌握异步电动机四象限运行的情况。

6.理解同步电动机的启动过程，熟练掌握同步电动机启动过程的计算方法，特别是牵入同步启动过程的计算方法；理解同步电动机的几种制动过程，熟练掌握同步电动机几种制动过程的计算方法，以及能量传递过程。实验项目 1.2.3.4.5.6.直流电机的基本原理与结构 他励直流电动机的电力拖动 变压器 异步电动机

异步电动机的电力拖动 同步电动机及其电力拖动

三、课程设计的考核方法及成绩评定

本课程设计采用书面与口试结合的考试方法：即首先由学生提供书面的设计说明书，在详细阅读完学生的设计说明书后，由指导教师组织学生进行答辩，就设计说明书中的各项内容进行询问。最后根据学生提交的设计说明书以及在学生在答辩中的问答情况最后综合评定学生的设计成绩。

四、课程设计的时间安排

本课程设计安排在第七学期进行。

第三篇：电机与电力拖动基础

《电机与电力拖动基础》试卷一

一、填空题（每空 1 分，共 20 分）

1、他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件下 转速 和 电磁转矩 的关系。

2、直流电动机的起动方法有： 电枢回路串电阻 和 降压起动。

3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁 通的大小决定于 输入电压 的大小，而与磁路的 基本无关，其主 磁通与励磁电流成 正比 关系。

4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将 不变，铜损耗 增 大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。

5、当变压器负载（φ 2>0?）一定，电源电压下降，则空载电流 I0 减小，铁损耗 PFe 减小。

6、采用 短矩绕组 绕组和 分布绕组 绕组可以有效的削弱谐波 分量，同时使基波分量 减小（增大和减小）。

7、当 s 在 0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电 磁转矩性质为 驱动性质 ； 在 小于 1 的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为 制动性质。

8、三相异步电动机根据转子不同可分为 笼型 和 绕线 两类。根据磁滞回线 剩磁 的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。

3.电力拖动系统是由 电动机 拖动机械机构工作的系统。

4.直流电动机的励磁方式包括 他励、并励、串励和 复励，其中 他 励直 流电动机更适合于电动机控制的场合。

5.电机绕组有两种形式，分别为 叠 绕组和 波 绕组。使用于高电压的为 波 绕组，使用于大电流的为 叠 绕组。

6.直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应。

7.直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是 几何 中性线的位置。

8.从机械特性上看，第 一 象限为电动机的正向电动状态，第 四 象限为电 机的反向制动状态。

9.他励直流电动机的机械特性为 硬 特性，串励直流电动机的机械特性为 软 特性。（硬、软）

10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 10.励磁绕组 断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 情况。情况。

11.一台三相变压器的变比为 相 电压之比。

12.额定电压为 440V/110V 的单相变压器，高压边漏电抗 16?，折合到二次侧 后大小为 1?。

15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压 和变比相同、短路阻抗 相同和阻抗角相同。

1.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生 幅值（或转速）不变，空 间旋转的磁动势。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变 电流相序 来实 现。

2.某三相交流绕组，36 个元件，2 对极，60 度相带，若 2，3，4 号槽属于 A 相带，14 号槽属于 C 相带； 则 若为 120 度相带，7 号槽也属于 A 相带，14 且 则 号槽属于 C 相带。3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和 绕线 型异 步电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为 隐 极同步电动机和凸极同步电 动机。

4.三相异步电动机 Y132M-6，50Hz，转差率为-0.2，则转速为 1200r/min，转子侧频率为 10Hz，该电机处于 发电机（或回馈）运行状态。

5.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗 和 机械损耗。实验过程中，机械 损耗是不变损耗。

6.异步电动机的转差功率指的是 转子铜损耗，定子电压降低时，该功率值 增 大。

7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的 起动 性能。8.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒 功率 调速。

9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和 补偿机。

10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是 旋转 整流器励磁系统。

11.如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将 降低 ； 如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将 降低。

1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生 空间位置 不变，幅值变化的磁动 势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入 直流电流 来实现。2.某三相交流绕组，24 个元件，2 对极，60 度相带，若 3，4 号槽属于 Z 相带，则 14 号槽属于 A 相带；若为 120 度相带，且 1~4 号槽属于 A 相带，则 14 号槽 属于 A 相带。

3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为 笼型 异步电动机和绕线型异步 电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和 凸 极同步电动 机。

4.三相异步电动机 Y132M-4，60Hz，转差率为 0.04，则转速为 1728r/min，转子侧频率为 24Hz，该电机处于 电动机 运行状态。

5.三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻 为提前获得的参数，参数 测定实验包括 空载 实验和 堵转 实验。

6.异步电动机的 转差 功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则 该损耗 增大。

7.根据 集肤效应 的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。

8.异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒 转矩 调速。9.同步发电机在正常励磁（功率因数为 1）的基础上增大励磁电流，将输出 滞 后 的无功。10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为 无 刷励磁系统。

二、判断题（每题 2 分，共 20 分）

1、一台直流发电机若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得 到直流电压。（对）

2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）

3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢 电流都会突变。（对）

4、一台变压器原边电压 U1 不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电 流 相 等，则 两 种 情 况 下，副 边 电 压 也 相 等。（错）

5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（错）

6、交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（错）

7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。（对）

8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的（错）

9、三相异步电动机的最大磁通势 Tm 的大小与转子电阻 rm 阻值无关。（对）

10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（对）

二、简答题（每题 5 分，共 20 分）

1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？

答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不 一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电 压叫剩余电压。剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差。减小剩余电 压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提 高机械精度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。

2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？

图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中 感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。如果把节矩缩短 1/5τ，如图中虚线所示，两个有效边中五次谐波电动势大小、方向都相等，沿回路正好抵消，合成电动势为零。

3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。r1 x1 rm xm r2? x2? ZL?

4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

答：必要条件：电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即 T em=TL.。充分条件： 在交点的转速以上存在 T w emTL.三、计算题（第一题 10 分，第二、三题每题 15 分，共 40 分）

1、他励直流电动机的 UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω ，试问：（1）直接起动 时的起动电流是额定电流的多少倍?（2）如限制起动电流为 1.5IN，电枢回 路应串入多大的电阻？

解：（1）直接起动的电流 Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6A Ist/IN=3283.6/207.5=15.8（2）Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst)由此可得：Rst=0.64Ω

2、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：PN=125KW，Nn=1460r/min,UN=380V，Y 联结，N=230A，I 起动电流倍数 ki=5.5，起动转矩倍数 kst=1.1，过载能力λ T=2.2，设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为 900A，问：

（1）该电动机可否直 接起动？（2）采用电抗器降压起动，起动电抗 xst 值应为多少？（3）串入（2）中的电抗器时能否半载起动？

解：（1）直接起动电流为：Ist=kiI N =5.5×230A=1265A>900A 所以不能采用直接起动。

（2）定子串电抗器后，起动电流限制为 900A 则：α=Ist /I?st =1265/900=1.4 短路阻抗为：Zs=√rs2+xs2 =0.173Ω 所以 rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω xs=√Zs2-rs2 应串接电抗值： xst =√α2xs2+(α2-1)rs2-xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522 －0.165=0.072Ω

（3）串入 xst=0.072Ω 时的起动转矩为 T?st=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN 因为，T?st=0.56TN> TN=0.5 TN 所以可以半载起动

3、一台三相异步电动机接到 50HZ 的交流电源上，其额定转速 nN=1455r/min，=UN/√3 ×Ist =380/ √3×1265 =√0.1732-0.0522 0.165Ω 试求：

（1）该电动机的极对数 p；（2）额定转差 S（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。解：（1）因异步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速 nN=1455 r/min,直接判断出最接近nN 的气隙旋转磁场的同步转速 n1=1500 r/min,于是 p=60f/n1=(60×50)/1500=2 或 p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06 取 p=2

（2）sN=(n1－n)/n1=(1500－1455)/1500=0.03（3）f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5 HZ 1.（本题 10 分）某他励直流电动机的额定数据为 PN=54kW，N=220V，N=270A，U I nN=1150r/min，请估算感应电动势再画出固有机械特性。

2.（本题 8 分）画图判断变压器的联结组号。如果将副边的首端和尾端调换，又 是什么联结组号？

3.（本题 7 分）画出直流电动机结构原理图，标出感应电动势、励磁电流、电枢 电流的方向，确定换向极极性及换向极绕组电流方向。（假设转子逆时针旋转）

第四篇：电机学教学大纲

电机学教学大纲

（一）正文

一、本课程的教学内容及教学时数分配（理论课共74学时）

第一章 导论（2学时）

1、基本内容

1.1电机的发热与温升 1.2电机常用绝缘材料 1.3电机冷却及机壳防护 1.4电机的额定值与定额 1.5导磁材料与铁磁材料 1.6磁路计算的原理与方法 1.7电机学的性质、任务

2、基本要求

2.1了解电机的发热的原因、温升的定义及测量方法 2.2认识绝缘材料的六个等级

2.3了解电机冷却介质、冷却方式及机壳防护形式 2.4掌握电机的额定值与定额

2.5了解导磁材料与铁磁材料 2.6掌握磁路计算的原理与方法

3、重点

掌握电机的额定值与定额、磁路计算的原理与方法

4、难点

磁路计算的原理与方法

第二章 直流电机（共12学时）

1、基本内容

1.1直流电机的工作原理、基本结构、额定值 1.2电枢绕组---单叠绕组

1.3直流电机的磁场---直流电机空载时的磁场及磁化曲线、电枢磁动势和磁场、电枢反应、感应电动势、电磁转矩

1.4直流电动机的基本特性---基本（电势、功率和转矩）方程、工作特性、机械特性 1.5直流电力传动----起动、调速、制动 1.6直流电机的换相（简述）

1.7特殊用途直流电机---直流伺服电动机、直流测速发电机、其它直流电机 1.8电机的发热与冷却

2、基本要求

2.1了解直流电机的分类、掌握直流电机的工作原理、基本结构、额定值 2.2了解电枢绕组的基本特点、能绘制单叠绕组展开图 2.3掌握电枢反应的分类及性质、会进行感应电动势、电磁转矩的计算 2.4掌握电势、功率和转矩平衡方程式 2.5懂得直流电动机的工作特性 2.6掌握起动、调速、制动方法

2.7了解直流伺服电动机、直流测速发电机的结构、原理、应用

3、重点

3.1直流电机分类、直流电机的工作原理、基本结构、额定值 3.2电枢反应、感应电动势、电磁转矩 3.3电势、功率和转矩平衡方程式 3.4直流电动机的工作特性 3.5起动、调速、制动方法

4、难点

4.1基本结构

4.2直流绕组的构成

4.3电枢磁动势和磁场，电枢反应及其影响 4.4起动、调速、制动物理过程 4.5换相

第三章 变压器（16学时）

1、基本内容

1.1变压器的分类、基本结构、额定值

1.2变压器空载运行---电磁过程与正向惯例、平衡方程、等效电路 1.3负载运行分析---磁动势及电压平衡方程、绕组折算、相量图 1.4等效电路 1.5参数测定 1.6标么值 1.7运行特性

1.8三相变压器的磁路系统、电路系统与联接组、电动势波形 1.9并联运行

1.10不对称运行（简述）---对称分量法、单相负载运行与中点移动

1.11变压器的瞬变过程---空载合闸时的瞬变过程、二次侧突然短路时的瞬变过程 1.12三绕组变压器 1.13自耦变压器 1.14互感器

2、基本要求

2.1掌握变压器的分类、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）2.2懂得变压器运行的电磁过程与正向惯例相关知识 2.3掌握空载和负载运行分析方法 2.4掌握其等效电路

2.5掌握利用空载、短路试验进行参数测定的基本方法 2.6学会用标么值表示各物理量 2.7掌握其运行特性、电压调整率的概念及计算 2.8掌握三相变压器两类磁路系统、电路系统与联接组 2.9学会分析不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响 2.10空载合闸电流及突然短路电流最大值的大小

2.11掌握变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算

2.12掌握Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 2.13掌握三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法、了解自耦变压器有关知识

3、重点

3.1工作原理、主要结构、额定值

3.2空载和负载运行分析---等效电路、参数测定、标么值 3.3运行特性

3.4三相变压器两电路系统与联接组

3.5不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响

3.6变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算

3.7 Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 3.8三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法

4、难点

4.1工作原理、主要结构

4.2负载运行分析时各电磁物理量之间的关系，磁势平衡的概念 4.3一二次侧之间的折算

4.4不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响、非理想条件下并联运行有关计算 4.5Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、零序阻抗分析 4.6三绕组变压器的基本方程、等效电路及折算法

第四章 交流绕组及其电动势（6学时）

1、基本内容

1.1交流绕组的基本要求和分类、槽电势星形图 1.2三相双层(叠)绕组 1.3绕组电动势---节距系数、分布系数和绕组系数 1.4电动势谐波及其削弱方法

1.5单相绕组的脉振磁动势---脉振磁动势 1.6三相绕组的基波合成磁动势---旋转磁动势 1.7圆形和椭圆形旋转磁动势 1.8谐波磁动势

1.9交流电机的主磁场、漏磁场

2、基本要求

2.1了解交流绕组的基本要求和分类、能绘制槽电势星形图 2.2学会绘制三相双层叠绕组的绕组展开图

2.3掌握节距系数、分布系数和绕组系数的物理意义，会计算绕组电动势 2.4了解交流绕组电动势谐波及其削弱方法 2.5掌握单相绕组脉振磁动势的性质及大小 2.6掌握三相绕组的旋转磁动势的性质及大小 2.7了解三相绕组合成磁动势高次谐波的特点

2.8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

3、重点

3.1槽电势星形图 3.2三相双层叠绕组

3.3节距系数、分布系数和绕组系数 3.4电动势谐波及其削弱方法 3.5单相绕组的脉振磁动势 3.6三相绕组的旋转磁动势 3.7圆形和椭圆形旋转磁动势

4、难点

4.1槽电势星形图、电动势谐波及其削弱方法 4.2单相绕组的脉振磁动势

4.3推导电势、磁势的计算公式，绘制并解释磁势波形图 4.4三相绕组合成磁动势的高次谐波、圆形和椭圆形旋转磁动势

第五章 异步电机（16学时）

1、基本内容

1.1异步电机的类型、基本结构 1.2基本工作原理 1.3额定值

1.4转子静止时的异步电机---磁场与电抗 1.5转子旋转时的异步电机及等效电路、参数计算 1.6等效电路的简化 1.7参数测定

1.8感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 1.9电磁转矩 1.10工作特性

1.11异步电动机的起动---起动过程、起动方法、深槽式和双笼感应电动机 4

1.12异步电动机制动 1.13异步电动机调速

1.14感应电动机在不对称电压下的运行分析及单相感应电动机 1.15特种异步电机---交流伺服电动机、交流测速发电机

2、基本要求

2.1了解其主要结构、掌握感应电机的基本原理、额定值了解其主要结构 2.2 掌握感应电动机转子不动与转子旋转时绕组的相电势和平衡方程 2.3掌握负载运行时的等效电路

2.4掌握感应电动机的功率分布及功率和转矩平衡方程式

2.5掌握感应电动机的T=f(s)曲线，会求取起动电磁转矩、最大电磁转矩 2.6学习其工作特性

2.7掌握感应电动机参数测定方法

2.8掌握感应电动机的起动过程、起动方法、掌握深槽式和双笼感应电动机的起动性能2.9了解其制动方法 2.10掌握调速方法

2.11了解感应电动机在不对称电压下的运行分析方法 2.12掌握单相感应电动机的种类及起动方法

2.13掌握交流伺服电动机、交流测速发电机的结构及工作原理

3、重点

3.1感应电机的基本原理、额定值

3.2感应电动机转子不动与转子旋转时运行分析方法、等效电路 3.3感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 3.4电磁转矩 3.5工作特性

3.6感应电动机的起动过程、起动方法 3.7电动机调速方法

3.8单相感应电动机的种类及起动方法

4、难点

4.1主要结构

4.2频率折算、等值电路及其参数 4.3电磁转矩计算

4.4附加转矩及其对起动的影响

4.5感应电动机在不对称电压下的运行分析方法

第六章 同步电机（20学时）

1、基本内容

1.1概述---基本结构、励磁方式、冷却方式、额定值

1.2运行原理---空载运行分析、电枢反应、负载运行、平衡方程式、等效电路、矢量图 1.3运行特性---空载特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、稳态参数测定

1.4并联运行---并联运行条件和方法、并联运行时有功功率调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、两台容量相近的同步发电机的并联运行

1.5同步电动机和调相机---同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、无功功率的调节、起动方法、同步调相机

1.6同步发电机不对称运行---稳定短路、参数测量、电机的影响 1.7突然短路---突然短路电流的特点、计算、对电机的影响 1.8特殊同步电机--磁阻同步电动机、步进电动机

2、基本要求

2.1认识其基本结构、掌握其基本工作原理 2.2学习其主要额定值

2.3掌握保梯电抗、直轴饱和电抗 2.4掌握电压调整率、调整特性 2.5掌握稳态参数测定方法

2.6掌握同步发电机的空载运行时的磁场、电动势及空载特性 2.7掌握对称负载时的电枢反应性质

2.8掌握隐极同步发电机的不饱和及饱和负载运行时的相量图、等效电路图 2.9掌握凸极同步发电机磁动势换算方法、波形系数、电枢反应系数的定义 2.10掌握凸极同步发电机的负载运行的相量图

2.11掌握同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗的计算、短路比的定义 2.12掌握由零功率因数特性、空载特性确定定子相漏抗及直轴电枢磁动势的方法 2.13懂得电压调整率的计算方法

2.14学会用转差法进行同步发电机稳态参数测定 2.15掌握同步发电机的功率和转矩平衡方程式 2.16掌握同步发电机功角特性 2.17学会其投入并联运行的条件和方法

2.18掌握并联运行时有功功率的调节方法、静态稳定条件及静态过载倍数的定义 2.19无功功率的调节和V形曲线

2.20了解两台容量相近发电机并联运行的功率调节方法 2.21掌握同步电机发电机、调相机、电动机三种运行状态

2.22了解同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、调节同步电动机功率因数的方法、懂得其起动方法 2.23了解同步调相机的用途

2.24掌握不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 2.25了解负序、零序参数的测量方法、了解不对称运行对电机的影响 2.26会计算突然短路时最大冲击电流了解突然短路对电机的影响 2.27了解磁阻同步电动机的原理及结构、掌握步进电动机的原理、结构

3、重点

3.1基本结构及额定值

3.2 同步发电机的空载运行分析电动势及空载特性 3.3对称负载时的电枢反应性质

3.4隐极同步发电机的负载运行分析相量图、等效电路图 3.5电枢反应系数的定义

3.6凸极同步发电机的负载运行相量图

3.7同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗 3.8零功率因素特性、保梯电抗、直轴饱和电抗 3.9电压调整率的定义及计算

3.10同步发电机的功率和转矩平衡方程式 3.11同步发电机的电磁功率和功角特性

3.12投入并联运行的条件和方法、并联运行时有功功率的调节和静态稳定 3.13无功功率的调节和V形曲线

3.14同步电机的三种运行状态、同步电动机无功功率的调节、同步调相机用途 3.15不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 3.16突然短路时最大冲击电流的计算 3.17步进电动机

4、难点 4.1基本结构

4.2凸极同步发电机的双反应理论，用方程式、相量图进行复数计算 4.3直轴饱和电抗的求取、用转差法进行同步发电机稳态参数测

4.4并联运行时有功功率的调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、4.5同步电机的三种运行状态 4.6负序、零序参数的测量方法 4.6突然短路时的物理过程分析

教材外的补充内容：异步电机变频调速系统； 异步电机矢量变换控制等（4学时）

二、本课程的实验及实物模型参观（14学时）

实验一 并励直流电动机的工作特性和调速特性（2学时）实验二 单相变压器的空载、短路与负载特性（2学时）实验三 三相变压器的极性和联结组（2学时）实验四 三相异步电动机的起动和调速（2学时）实验五 三相同步发电机的运行特性（3学时）实验六 三相同步发电机的并联运行（3学时）

三、实习及作业

由于专业课时压缩，教师可组织利用课余时间到工厂进行短时实习；作业以教科书上为主。

四、本课程的教材及参考书

教 材： 《电机学》 辜承林陈乔夫编 华中理工大学出版社 参考书： 《电机学》（上、下）许实章编 华中科技大学出版社

《电机与拖动机础》，李发海编著，清华大学出版社

《电机学》，丛望主编，哈尔滨工程大学出版社

五、有关教学设备

①浙江大学电器设备厂生产的电机系统实验装置 ②杭州天煌电器设备厂生产的电机与电气技术实验装置 ③希望能尽快采购一些变频调速、电机综合实验设备

（二）说明

一、教学对象

适用于电气工程及其自动化全日制本科专业

二、总学时

本课程共90学时，其中理论课共计76学时间，实验课、实物模型参观共14学时。

三、总学分

本课程共5.5个学分。

四、教学目的

电机学是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，是在专业课程之先开出的一门课程。其教学目的是使学生在学完本课程后，能比较全面的掌握变压器、同步机、异步机、直流机的基本结构及其运行原理；熟练掌握“四大机”的电磁基本理论及其分析方法，并能有效地应用方程式组、等值电路和相量图等工具，分析并解决有关电机学的实际问题；掌握一些电机控制基本知识，以利于后续专业课程的学习。

五、教学要求

1、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的主要结构、运行原理。

2、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）内部电磁关系、参数，会进行参数计算（主要为稳态参数、有名值与标么值）。

3、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的等效电路与折算、相量图、额定值、电势平衡方程式、功率和转矩平衡方程式，运用电路分析的方法进行运行分析和相关计算（对称运行计算、手算与采用计算机计算）。

4、掌握电力变压器绕组联结组、运行特性，了解三绕组变压器、自耦变压器的特点。

5、了解交流电机绕组的构成原理，掌握交流电机绕组电势、磁势的计算，明确脉振磁场以及旋转磁场产生的条件及特性。

6、了解同步发电机有功功率及无功功率的调节；了解同步电动机的特点。

7、掌握交流电动机、直流电动机的起动、调速方法及其计算，了解单相异步电动机。

8、了解提高电机效率及降低噪声的措施、微特电机的原理与结构、电机控制的新知识。

六、教学内容的重点

由于该大纲适应于电气工程及其自动化专业，其重点内容为变压器、同步发电机，对异步电动机、直流电动机及一些控制电机只要求了解其原理、结构及应用。

七、课程相关的主要前继、后续课程

《电路》、《电磁场》；《电力系统分析》、《发电厂电气》等

八、教学方法

理论课采用传统教学与数字化教学相结合；视情况可安排相应参观实习，加深学生对电机的感性认识；实验课尽量开设设计性、综合性实验，让学生自己动手，提高他们的实践创新能力。

九、教学内容中疑难、复杂部分处理意见

电机的不对称运行分析、突然短路分析是电机学中的难点，教师可通过多做习题、列举实际应用中的具体事例加深学生对它们的理解，有的知识可留到《电力系统分析》课程中要具体应用时再讲解。

教材上的电机结构图学生难以接受，故要让他们到电机厂进行参观实习或观看电机模型，让他们对电机结构有清楚的认识。

电机磁路是一更大难点，要求学生必须学好《电磁场》，并具有一定的空间想象能力。

十、考试方式

期末采用闭卷考试方式，考试成绩与平时作业、上课表现、实验成绩及短时实习成绩相结合得总评成绩。

第五篇：电机与电力拖动

《电机与电力拖动》复习题

备注：1.请考生自带计算器；

2.计算题只有答案以零分计。

一． 试说明他励直流电动机的起动方法及其特点。二． 试说明变压器并联运行的条件。

三． 电压变化率ΔU%和阻抗电压UK有什么联系？UK的大小决定于哪些因素？ UK的大小对变压器运行的影响如何？

四． 一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，会产生什么后果？

五． 一台八极异步电动机电源频率ƒ=50Hz，额定转差率SN=0.04，试求额定转速nN。

六． 一台单相变压器，额定容量SN=1000kVA ,额定电压U1N／U2N=60／6.3kV , 额定频率ƒ=50Hz，归算至高压侧的ZK=61＋j205Ω，P0=5000W，PKN=16950W。求：（1）阻抗电压UK；

（2）额定负载且cosψ2=0.8（滞后）时的电压调整率；（3）cosψ2=0.8（滞后）时的最高效率。

七． 如果一对自整角机定子绕组的一根连接线接触不良或脱开，试问是否能同步转动？

八． 一台直流发电机的额定数据为：PN=100kW，UN=230V，nN=2850r/min，ηN=85%，试求该发电机的额定电流IN及额定输入功率P1N。

九． 如果一台并励发电机不能建立电压时，检查的方法是什么？ 十． 试说明变压器的效率在什么样的情况下达到最大值，这个最大值是如何得到的？

十一． 三相异步电动机能在低于额定电压下长期运行吗？为什么？

十二． 三相异步电动机的定、转子铁芯如用非磁性材料制成，会产生什么后果？

十三． 拆换异步电动机的定子绕组时，若把每相的匝数减少，则气隙中的每极磁通与磁密数值将怎样变化？ 十四． 异步电动机为什么又称为感应电动机？

十五． 一台六极直流电机，1200r/min，74槽，每槽4个元件边，单匝元件，单叠绕组，每极磁通为1.38×10-2Wb，电枢电流为120A，求其电磁转矩及电枢电动势。

十六． 一台直流电动机的额定数据为：PN=17kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=83%，试求该电动机的额定电流IN及额定输入功率P1N。

十七． 一台他励直流电机并联于U=220V电网上运行，单波绕组，已知p=2，N=372(电枢总导线数)，n=1500r/min，每极磁通为φ=1.1×10-2Wb，电枢回路总电阻Ra=0.208Ω，PFe=362W，PΩ=204W，忽略附加损耗。试求：

a)b)此直流电机是发电机还是电动机？ 电磁转矩、输入功率和效率各为多少？

十八． 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5kW，UN=220V，IN=39.8A，nN=1500r/min，试计算并绘制其固有机械特性。十九． 一台四极直流发电机是单叠绕组，每极磁通为3.79×10-2Wb，电枢总导线数为152根，转速为n=1200r/min，求电机的空载电动势。若改为单波绕组，其他条件不变，问空载电动势为230V时，电机的转速应是多少？

二十． 一台三相异步电动机PN=60kW，nN=577 r/min，cosψN=0.77，ηN=88.5%，试求在额定线电压为

380V时的额定电流IN。

二十一． 一台三相异步电动机的输入功率8.6kW，定子铜耗为425W，铁耗为210W，转差率为S=0.034，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械损耗。

二十二． 某台直流发电机的额定数据为：PN=90kW，UN=230V，nN=1450r/min，ηN=89.6%，试求该发电机的额定电流IN。二十三． 一台四极直流电动机，单叠绕组，额定转速nN=1460r/min，36槽，每槽6个元件边，每极磁通为2.2×10-2Wb，问电枢电流为800A时，求其电磁转矩。

二十四． 电动机的电磁转矩是驱动性质的转矩，电磁转矩增大时，转速似乎应该上升，但从直流电动机的转矩及转速特性来看，电磁转矩增大时，转速反而下降，这是什么原因？

二十五． 并励直流电动机在运行时若励磁绕组断线，会出现什么后果？

二十六． 三相异步电动机，额定功率PN=55kW，额定电压UN=380V，额定电流IN=119A，额定转速nN=570r/min，额定功率因素

cosψN=0.89，求同步转速、极对数、额定负载时的效率和转差率。已知电网频率为50Hz。

二十七． 某台直流电动机的额定数据为：PN=10kW,UN=220V, nN=1500r/min,ηN=88.6%,试求该电动机额定运行时的输入功率P1及额定电流IN。

二十八． 有一台三相变压器，额定容量SN=50kVA , 高压侧额定电压U1N=10kV , 低压侧额定电压U2N=400V , 高低压绕组都接成星形，试求高低压侧的额定电流I1N和I2N。

二十九． 某台直流发电机为单叠绕组，每极磁通为3.5×10-2Wb，电枢总导线为152根，转速为1200 r/min，求电机的空载电动势。若改为单波绕组，其他条件不变，问空载电动势为210V时，电机的转速是多少？

三十． 为什么说交流异步测速发电机是交流侍服电动机的一种逆运行方式？