《电机学》课程教学大纲

课程编号：7052071085c

课程名称：电机学                 开课单位：电气与控制工程系

课程类别：专业核心课                         课程性质：必修

总 学 时：48     学    分：3

理论学时：40                             实验学时：8

适用专业：电气工程及其自动化

开课学期：第5学期

先修课程：高等数学、大学物理、电路、工程电磁场   

后续课程：矿山供电技术、电力系统分析、电力拖动自动控制系统等

执行对象：从22级学生开始执行

大纲撰写人：王爱乐

大纲编写时间：2022.08.10

一、课程在教学计划中的地位、作用

本课程是我院培养应用型人才总体目标的重要组成部分，是电气工程及其自动化专业必修的专业核心课，是从基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有理论性和实践性均较强的特点。本课程设置的目标是通过学习最基本的几种交、直流电机基本结构、工作原理和主要特性的知识，使学生具有扎实的理论功底、比较熟练的运算能力、综合运用所学知识独立分析研究电机的各种参数、各种运行状态的能力，通过工学结合现场参观交流、电机学实验等实践活动，增强学生的感性认识，加强学生的动手实践能力，了解本专业需要学习的知识体系，使得学生能把基础知识和专业知识衔接起来并运用到实践中去，为后续课程学习、工作或研究奠定坚实基础。同时，本课程坚持把立德树人作为根本任务，做到知识教育与思政教育同向同行，使学生树立正确的人生观、价值观、世界观。

二、课程目标

1、知识与能力目标

2、课程思政目标：

培养学生的科学精神、工匠精神和团队精神，拓宽学生的国际视野，树立创新革新、节能环保、使命担当意识，增强学生专业荣誉感和民族自豪感，坚定理想信念，激发爱国热情，同时，提高学生应用辩证唯物主义思想分析问题、解决问题的能力。

三、教学内容和教学方法

本课程重点讲授的内容包括：磁路基础；直流电机的励磁方式、磁场、电动势和电磁转矩；直流发电机和直流电动机的基本方程；变压器的空载运行和负载运行；变压器的基本方程、等效电路和相量图；变压器的运行特性；交流绕组的电动势和磁动势；三相异步电动机的方程式、等效电路和相量图；三相异步电动机的的功率方程、转矩方程及参数测定；三相异步电动机的转矩-转差率曲线；三相同步电动机的运行特性。

本课程在教学方法上，以课程目标为导向，使学生掌握磁场的基础理论、各种电机基本结构、工作原理和主要特性的基本知识以及实验的基本技能，培养学生的知识衔接能力并具有分析处理一般磁场和电机问题的初步能力；采用多媒体教学手段，展示图片、观看动画、援引案例，配合例题讲解、随堂练习、讨论、测验作业、问卷调查等教学活动，保证教学进度的同时，充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，加强师生互动、活跃学习气氛，提高学生学习的积极性、主动性和创造性；深入工学结合现场，增加学生的感性认识，通过实验提高学生的实际操作技能，在实践中加强学生对电机基础理论知识的理解和掌握，提高分析和解决工程问题的能力。此外，电机领域发展较快，教学过程中须实时更新内容，能够将电机领域相关科研成果引入教学过程，提高学生们的学习兴趣。

理论教学（40学时）

1 绪论（4学时） 

1.1、概述； 

1.2、磁路基础；（重点）

1.3、课程思政内容：通过学生认识电机在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况，融入我国电机从无到有、从弱到强的艰辛发展历程，培养学生建造“大国重器”的科学精神、工匠精神和团队精神。在电机行业发展史、前沿技术及应用中，重点介绍中国在重大国计民生行业的突出贡献，同时挖掘电机领域科学家、时代楷模的故事，拓宽学生的国际视野，培养学生创新意识、担当精神，增强学生专业荣誉感和民族自豪感，坚定学生理想信念，激发学生爱国热情。通过了解电机的主要分类和机电能量转换、基本电磁定律的基础知识，对比分析电路－磁路的特点，从而培养学生学习迁移的能力和对称美学的欣赏能力；

本章内容支撑课程目标1、2。

2 直流电机（10学时）

2.1、直流电机的基本原理和结构； 

2.2、直流电机的电枢绕组；

2.3、直流电机的励磁方式、磁场、电动势和电磁转矩；（重点）

2.4、直流发电机的运行原理；（重点）

2.5、直流电动机的运行原理；（重点）

2.6、课程思政内容：阐述直流电机的可逆性运行，理解任何事物都具有两面性，外因与内因的对立统一，培养学生敏锐的洞察能力，清晰的逻辑思维，源源不断的创新意识；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

3 变压器（10学时）

3.1、变压器的工作原理、分类和结构； 

3.2、变压器的空载运行和负载运行；（重点）

3.3、变压器的基本方程、等效电路和相量图；（重点）

3.4、变压器的参数测定；

3.5、变压器的运行特性；（重点）

3.6、变压器的其它问题；

3.7、课程思政内容：从工程案例出发，综述变压器在电力系统中的应用，融入技术创新的重要性思想，培养学生技术革新和节能环保意识。掌握变压器的基本电磁关系、运行性能、计算方法，融入辩证思想，培养学生发现事物发展变化的科学规律，锻炼科学的思维方式；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

4 交流绕组及其电动势和磁动势（4学时）

4.1、交流绕组； 

4.2、交流绕组的电动势和磁动势；（重点）

4.3、课程思政内容：通过理论分析、动画演示，让学生对难学的电机有形象的认识，激发学习的兴趣，增强学好的信心，融入艺术元素，培养学生欣赏科学美的眼光；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

5 异步电机（8学时）

5.1、三相异步电动机的结构和运行原理； 

5.2、三相异步电动机的方程式、等效电路和相量图；（重点）

5.3、三相异步电动机的的功率方程、转矩方程及参数测定；（重点）

5.4、三相异步电动机的转矩-转差率曲线；（重点）

5.5、异步电动机的其它问题；

5.6、课程思政内容：通过深槽式和双鼠笼式三相异步电动机起动性能的提升，融入机理支撑下的技术创新思想。根据实际应用场合引入三相异步电动机各种调速方法，培养学生对具体问题具体分析、矛盾特殊性与原理统领的规律认知；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

6 同步电机（4学时）

6.1、三相同步电动机基本结构、电动势平衡方程式及相矢量图； 

6.2、三相同步电动机的运行特性；（重点）

6.3、课程思政内容：通过三相同步电动机有功无功的调节特性，引导学生体会辩证唯物主义的重要思想。融入同步调相机在我国高压直流输电电网中应用的科研热点，培养学生技术革新思维；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

实践教学（8学时）

1 直流他励电机的工作特性（综合型实验，2学时）

实验内容：

观察掌握直流他励电机的组成结构，理解其工作原理；利用实验台模拟其工作过程，对其工作特性曲线进行测试；能够对直流他励电机的工作特性与调整特性进行分析；对电机的能耗制动过程进行验证。

1.1、直流电动机结构与工作原理；（重点） 

1.2、直流电机磁场、电枢绕组与励磁绕组；（重点）

1.3、课程思政内容：同一事物的不同表现形式；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

2 单相变相器试验（综合型实验，2学时）

实验内容：

对实验台内的单相变压器分别进行负载试验、短路试验、空载试验，掌握其内容、目的与方法；利用测试数据能够计算出变压器的铜损、铁损及效率曲线。

2.1、变压器结构与原理、变压器运行时磁通与电动势平衡方程；（重点） 

2.2、三个实验的数据计算及实际意义；

2.3、课程思政内容：马克思主义基本原理本质与现象的关系；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

3 三相异步电机的起动与调速（综合型实验，2学时）

实验内容：

掌握三相鼠笼异步电机的接线端子的布置方式，三相鼠笼异步电机的星三角降压起动的定子绕组接线变换方式；三相绕线式异步电机的调速与起动的控制回路的接线与动作过程分析。

3.1、三相异步电动机结构与工作原理；（重点） 

3.2、三相异步电机与同步电机的区别；（重点）

3.3、课程思政内容：凡事要逐步提高，不能一蹴而就；

本章内容支撑课程目标1、2、3。

4 三相异步电机的正反转控制（综合型实验，2学时）

实验内容：

对三相异步电机两种正反转控制过程的一次、二次线路进行接线和调试；通过实验对电机正反转的机械和电气互锁的目的和动作过程全面深入理解。

4.1、三相异步电机正反转向改变原理；（重点）

4.2、过渡过程能量损耗；（重点）

4.3、课程思政内容：即使要达到相同目的，也要针对具体的条件来因地制宜、具体问题具体分析，绝不能一概而论； 

本章内容支撑课程目1、2、3。

四、学时分配

五、教学资源

1、教材、补充教材及参考资料

教材选用原则参见《山西工程技术学院教材管理实施细则》校教【2021】34号

（1）《电机及拖动基础（第5版）上册》，张晓江、顾绳谷主编，机械工业出版社，2016年第5版.

（2）《电机学（第5版）》， 李发海、朱东起主编，科学出版社， 2013年06月.

（3）《电机学（第3版）》， 辜承林、陈乔夫、熊永前主编，华中科技大学出版社，2017年10月.

（4）《电机学（第3版）》，胡敏强主编，中国电力出版，2014年07月.

（5）《电机学（第5版）》，刘新正、苏少平、高琳主编，电子工业出版社，2012年06月.

（6）视频资料：《电机学》，中国大学MOOC，资料链接： https://www.icourse163.org/learn/HIT-1002267006?tid=1468465449#/learn/announce

2、教学条件

   （1）实验仪器设备要求(含有实验的课程）

    电机综合实验台、电机、电工仪表、电工材料及工具等

   （2）多媒体等

3、师资标准

示例：

（1）具有电气信息类或相关专业硕士研究生及以上学历。

（2）具有高校教师资格证书。

（3）熟悉电气信息行业的生产技术情况及发展趋势，与行业企业保持紧密联系，能将企业的新技术、新工艺、新材料、新方法和新理论补充进课程。

（4）熟悉电气信息类相关专业知识和相关理论，并能在教学过程中灵活运用；能担任电气专业相关的实习实训指导工作。

（5）具备课程开发和专业研究能力，能遵循应用型本科的教学规律正确分析、设计、实施及评价课程。

（6）兼职教师要求：兼职教师应是来自企业一线的技术骨干，熟悉高等教育教学规律，熟悉电机的结构、工作原理、操作维护，具有执教能力。

六、课程目标达成的途径和措施

1、考核方式：

最终成绩按百分制评定。成绩包括平时综合成绩和课程结课考核，平时综合成绩占40%，课程结课考核占60%，其中，建议平时综合成绩由课堂表现、作业、实验组成。课程结课考核按期末考试评分标准百分制评分，总评按考核大纲给定比例折算。

2、评价环节对课程目标达成贡献率及支撑材料： 

七、课程目标达成评价

各环节对课程目标达成评价所使用到的权重占比分配及考核权重分配

说明：教师在授课总结中作各环节考核题目合理性评价时，应围绕右边各环节考核权重要求进行分析。

采用达成值计算法，辅以对学生的问卷调查法。

（1）达成值计算法结合上表权重分配，采用下表进行计算。大于0.60为达成。

单一课程目标达成度评价采用下式：

总的课程目标达成度评价采用下式：

以上公式中：

k表示不同的评价方式，i表示不同的课程目标。

 表示第k种评价方式期末评价成绩平均分，均为百分制；

  是第k种评价方式通过第i个课程目标反映在总的课程目标评分占比；

 表示第k种评价方式对第i个课程目标百分占比；

 表示第i个课程目标在课程总评价中的占比。

（2）问卷调查在学期末或课程结束时开展，设计问题需要针对并覆盖所有课程目标，是学生对相关能力达成的自我判断。问题和调查活动要尽量做到客观。

八、各环节评价标准

本课程允许教师在各评价环节根据具体情况采取多样化、个性化的考核手段，其评价标准应当在授课环节中明确并向学生公布，教学过程中的考核评价应当严格按照标准完成。

九、课程目标达成评价结果用于持续改进

课程目标达成评价结果将用于后续教学过程的持续改进。

针对课程目标达成评价中发现的问题与不足，在本次授课总结中应由授课教师分析具体原因，并给出改进建议。后续任课教师应当针对以前的问题和建议，在授课计划中做好落实改进计划，并在授课过程中予以落实。

课程负责人：王爱乐

教研室主任：郭志坚

                                                       2022年08月10日

几点说明：

大家一定要高度重视平时成绩，了解平时成绩的构成情况，该成绩全部在学习通完成，如下图所示，其中“课堂互动”为平时成绩构成中的课堂表现，“考试”为平时成绩构成中的期中测验。

对于电力传动方向的学生建议自主学习特种电机的内容，对于电力系统方向的学生系统全面地自主学习同步电机的所有内容。

本课程拟采用线上线下相结合的混合教学模式，课堂教学以线下为主，借助超星学习通教学平台开展其它教学活动（如主题讨论、章节测验、辅导答疑、课后作业、签到签退等）。

视频课件及PPT资源来自985学院网国家精品课程《电机与拖动（电机）》（哈尔滨工业大学），所使用的教材与我院电气工程及其自动化专业2019版《电机学课程教学大纲》建议教材一致。

对于该授课模式需要特别强调如下几点：

（1） 请同学们尽快适应新的授课模式，一定要熟练掌握超星学习通教学平台（手机端或PC端）；

（2） 确保线上学习及收发消息对网络的要求，密切关注并及时完成所发布的教学活动安排和任务点；

（3） 明确课程考核及成绩评定方式；

（4） 及时下载学习通“资料”中上传的资源；

（5） 按要求及时预习、上课、完成课后作业，积极参加讨论、答疑并发言；

（6） 密切联系、加强沟通、积极互动，保质保量完成本课程的各项教学活动。

学习方法：化繁为简、学会对比、分析与计算相结合、理论与实际相结合。

顺祝同学们身体健康、学业进步！