永磁同步電機(jī)在《電機(jī)與拖動》課程中的教學(xué)研究

何湘龍

1 課程概述

“電機(jī)與拖動”是一門介紹直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)和控制電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、電磁關(guān)系和能量關(guān)系，著重分析直流電機(jī)和交流電機(jī)的機(jī)械特性以及起動、調(diào)速和制動的原理、方法及相關(guān)計算，簡要介紹電動機(jī)容量選擇的基本知識和方法的課程。其中永磁同步電機(jī)也是此課程教學(xué)內(nèi)容的一部分，特別是永磁同步電機(jī)的控制方法涉及到高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)等較難知識點，所以它是教學(xué)的難點。

根據(jù)電氣自動化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求，“電機(jī)與拖動”課程是一門實用性強(qiáng)、應(yīng)用面廣，將電力電子技術(shù)與電氣控制技術(shù)緊密結(jié)合、硬件與軟件相聯(lián)系的課程，因此是電氣自動化技術(shù)專業(yè)的一門核心課程。

參照維修電工（中級）的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，“電機(jī)與拖動” 課程的教學(xué)內(nèi)容要突出維修電工（中級）職業(yè)能力的培養(yǎng)，從而使學(xué)生能完成維修電工（中級）所從事的各項工作內(nèi)容。通過一定的強(qiáng)化訓(xùn)練也能夠有高級維修電工的能力和水平。

該課程根據(jù)現(xiàn)場崗位要求.以典型工作任務(wù)為出發(fā)點，立足于電氣控制應(yīng)用技術(shù)、工廠供電技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生電機(jī)的安裝、檢修和維護(hù)能力、電機(jī)運(yùn)行的控制能力以及從事電機(jī)應(yīng)用所必須的基本職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo)，使學(xué)生掌握電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理、電機(jī)安裝檢修維護(hù)等基本規(guī)則、電機(jī)控制方法以及電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的一般工作流程。從簡單檢測單元的組建到較復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)的構(gòu)建，從簡單電機(jī)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)開發(fā)，逐步提高，使學(xué)生樹立全面的電氣控制與工業(yè)信號檢測的意識。

同時在模擬的職業(yè)環(huán)境中學(xué)生完成工作任務(wù)，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用多種知識和技能解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展能力，并使其具有良好的職業(yè)道德和誠信敬業(yè)精神，樹立社會生產(chǎn)所需的安全、環(huán)保、成本、產(chǎn)品質(zhì)量、團(tuán)隊合作等意識，這樣對職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成與職業(yè)能力的培養(yǎng)有著很重要的作用。

2. 課程基本目標(biāo)

2.1、知識目標(biāo)

（1）：直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、選擇

（2）：直流電機(jī)的起動、調(diào)速、制動

（3）：直流電動機(jī)的拆裝與檢修

（4）：直流電動機(jī)的勵磁方式及特點

（5）：直流電動機(jī)的能量轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)矩、電壓

（6）：直流電動機(jī)的機(jī)械特性

（7）：變壓器的組成和原理及選擇

（8）：變壓器的空載與負(fù)載運(yùn)行特性

（9）：變壓器同名端的判別及連接組別的確定方法

（10）：電流與電壓互感器的特點、選擇及使用注意事項

（11）：三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及選用

（12）：三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性和工作特性

（13）：三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動

（14）：伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)工作原理、用途及類型

（15）：同步發(fā)電機(jī)、直線電動機(jī)工作原理、用途及類型

2.2、職業(yè)技能目標(biāo)

（1）：閱讀設(shè)備的英文說明書

（2）：裝配圖閱讀、繪制能力

（3）：電動機(jī)的裝配

（4）：電工工具的使用能力

（5）：變壓器的安裝、調(diào)試與試驗

（6）：電動機(jī)基本控制線路的安裝與維修能力

（7）：電動機(jī)、變壓器的運(yùn)行、維護(hù)

2.3、職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成目標(biāo)

（1）培養(yǎng)學(xué)生謙虛、好學(xué)的態(tài)度。

（2）培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、做事認(rèn)真的良好作風(fēng)。

（3）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。

（4）培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德。

（5）培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團(tuán)隊協(xié)作精神。

（6）培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

（7）培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風(fēng)。

（8）培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量意識、安全意識。

3、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時安排

3.1 課程主要內(nèi)容說明

以能力體系為基礎(chǔ)取代以知識體系為基礎(chǔ)確定課程內(nèi)容，圍繞掌握能力來組織相應(yīng)的知識、技能和態(tài)度，設(shè)計相應(yīng)的實踐活動。在以前，老師上課一般從深奧難懂的工作原理、器件結(jié)構(gòu)、時序入手，再逐次展開，這樣會使初學(xué)者難以接受，另外，對其原理闡述較多，而對實驗、實訓(xùn)方面的內(nèi)容重視不夠。而應(yīng)從應(yīng)用的角度出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，壓縮理論教學(xué)的課時，增加實驗實訓(xùn)環(huán)節(jié)。根據(jù)職業(yè)技術(shù)的特點，培養(yǎng)學(xué)生成為高技能應(yīng)用型人才。以永磁同步電機(jī)為例。

（一）同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，其磁場切割定子繞組而感應(yīng)交流電動勢

大小：

相序：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定。

（二）同步電機(jī)的分類

按運(yùn)行方式，同步電機(jī)分發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和調(diào)相機(jī)。

按結(jié)構(gòu)型式，同步電機(jī)分旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。

旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。

按原動機(jī)類別，同步電機(jī)分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)等。

汽輪發(fā)電機(jī)一般作成隱極式，現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)均為2極，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，水輪發(fā)電機(jī)采用凸極式，極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低。

同步電動機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)一般作成凸極式。

（三）同步電機(jī)的額定值

額定容量指電機(jī)額定運(yùn)行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機(jī)是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是KVA或KW。額定電壓指額定運(yùn)行時加在三相定子繞組上的線電壓。

3.教學(xué)評價建議

本課程對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的考核，采取多元化的考核評價方法，重視學(xué)習(xí)過程，重視實際操作技能，重視學(xué)生分析問題和解決問題的能力，重視技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，將這些方面綜合來構(gòu)建評價體系。

減少期末考試所占比重，加重過程考核比重;減少書面考試，增加動手操作考試所占比重;減少書面考試中記憶型試題，增加應(yīng)用型試題;真正體現(xiàn)“能力本位”教育思想。

工程應(yīng)用模塊、綜合技能模塊以項目教學(xué)為主，評價內(nèi)容包括學(xué)生參與活動各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及項目完成的質(zhì)量，注重學(xué)生在項目活動中能力發(fā)展的過程。

在考核時，采用應(yīng)知應(yīng)會考核和職業(yè)素養(yǎng)考核相結(jié)合的辦法。在應(yīng)知應(yīng)會方面，項目總體設(shè)計方案10% ，資料準(zhǔn)備10%，項目公共考核點20%，項目總結(jié)報告10%，詳細(xì)方案20%，操作實施30%;在職業(yè)素養(yǎng)方面，工作與職業(yè)操守30% ，組織協(xié)調(diào)能力10% ，交流表達(dá)能力10% ，學(xué)習(xí)態(tài)度30%，團(tuán)隊合作20% 。

本文為湖南省教育廳科學(xué)研究項目《中石化長嶺分公司永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究應(yīng)用》”（課題立項號為： 18C1502）的階段性研究成果