课程介绍 《电机学》课程是一门专业(技术)基础课,对象为培养从事电气设备设计与制造及电力生产、运行、传输和维护管理的工程技术人员,既有较强的理论性,又有一定的工程性,研究时以各个机种(变压器、直流电机、交流电机、控制电机)为对象,这与以前的基础的课是不同的。另外,分析各种电机的原理和运行时,不但涉及电压、电流随时间的变化,还要涉及磁动势和磁场在空间的分布和变化;不但涉及定、转子绕组间的电磁耦合关系和机电关系,还要涉及转子与原动机(或机械负载)之间的动力学关系。总之涉及面较广,综合性较强。 1.电机学的地位与作用 电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。就能量转换的功能来看,电机可以分为发电机和电动机两大类。发电机用以把机械能转换为电能。在发电站中,通过原动机先把各类一次能源(燃料发出的热能、水的位能、原子能、风能等)蕴藏的能量转换为机械能,然后通过发电机把机械能转换为电能,再经输、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种场合供公众使用。电动机则是把电能转化为机械能,用来驱动各种用途的生产机械和装置,满足不同的需求。电力变压器则是将一种交流电压、电流转化成同频率的另一种电压、电流的静止电器。因此,电机在国民经济的各个领域中起到极其重要的作用。 通过本课程的学习,可以得知电机的基本理论、基本知识和基本技能,为学习专业课作好准备,为今后从事的有关专业工作打下基础。 2.学习目的 学习本课程后,应达到下列基本目的: (1)对磁路的计算方法及交流铁心线圈的性能有基本的了解。 (2)对变压器和三种主要电机的基本结构有一定的认识。掌握电机线圈的连接规律。 (3)对三种主要电机中定、转子的磁动势和气隙磁场的性质以及时间、空间关系,要有深入的了解。 (4)要牢固掌握变压器和各种电机的工作原理,正常稳态运行时的磁场分布,分析方法和所用理论,以及稳态运行时的性能。能正确地建立电压方程和转矩方程,弄清电机中的转换功率、电磁功率及其与电磁转矩的关系。对稳态运行时电机的参数,要有清晰的物理概念。能熟练地运用等效电路和复数来计算变压器和交流电机的性能。 (5)对电机中的能量关系、机电能量转换过程,以及能量转换和得到恒定电磁转矩的条件,有基本的了解。 (6)对同步电机的不对称运行和三相突然短路时的分析方法和相应的参数,有基本的了解。 (7)了解电机的有关工程性问题,例如发热和冷却,励磁系统,各种电机的应用范围,电机的额定值,电机的主要性能数据(效率、过载能力、起动性能数据、主要参数和温升)的范围等。 (8)通过实验,掌握电机的基本实验方法和操作技能,如电动机的起动和调速,发电机的建压、调压,发电机和电动机额定点的调节和励磁电流的确定,运行性能、损耗、稳态参数的求取和测定方法等。能对实验结果进行分析和评定,并初步具有检查电机故障的能力。 总之,要通过认真学习、解算习题和实验课的训练,逐步使学到的知识融会贯通,并初步具有分析、解决实际问题的能力。 3.学习方法与要求 为了增强学习效果,针对学生特点可采取: (1)上网自主学习为主:这是网络学生主要的学习方法,可以上网点击课程学习内容或在网络上搜索相关资料进行学习。 (2)讨论法:针对学习中遇到的问题或学习难题可以学习小组同学进行讨论,也可在BBS论坛中进行讨论。 (3)问题探讨法:带着问题搜索或查阅资料,上网向任课老师提问或向同学、同行征求问题答案。 (4)实践学习法:在有条件的情况下,可到电机实验室(展览室)或电机厂实地参观,对实物建立初步印象。 (5)在使用指定的教材时,还可参考1~2本国内、外其他优秀的电机学教材作为参考书来研读,亦可搜索相关网站的参考资料或视频。这样做一方面可以加深对电机基本理论的理解和掌握,同时可以扩大视野、并逐步培养起阅读参考书的能力。