谢宝昌,刘长红,王君艳,冯 琳,侯国平

(上海交通大学 电子信息与电气工程学院,上海 200240)

“电机学”是电气工程的重要专业基础课程之一。发电机、变压器和电动机是电力工业发配电和用电的主角。“电机学”教学既要综合多学科知识,又要为后续专业课程教学打基础,其地位非常重要。如何在压缩教学时数的前提下,提高教学质量,是当前必须面对和要解决的基本教学改革问题。

1 教学要求与目标

“电机学”教学以各类传统电机(变压器、直流电机、异步电机和同步电机)的稳态运行原理为主线,结合工程技术问题(起动、调速、制动与并网)的准稳态分析,拓展暂态行为研讨,通过课堂教学、课外参观、结合实物和虚拟实验、习题练习和考试等环节完成整个教学过程。在实施过程中,提炼与拓展教学内就需要对各类传统电机做深入研究。

电机内部的电磁场是学习电机的本质。掌握磁场的产生机理、空间与时间四维运动规律、定转子磁场的相对位置与电磁转矩的大小和方向关系是学生把握电机内部物理本质的的重点。传统电机稳态运行内部磁场如表1所示,旋转电机稳态运行定转子磁场空间总是保持相对静止的。而通过磁场理解电磁过程并获得描述物理本质的基本方程、等效电路与相量图等则是学生分析与求解工程问题的有效工具和手段。

与变压器不同,三相交流电机每相绕组产生的脉振磁场是空间分布的,它可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁场(双旋转磁场理论),这是分析单相和三相异步电机的基础。……