浅谈自动化专业电机相关课程的教学改革与实践

张梅风，高云霞，侯永海（青岛工学院　机电工程学院，山东　青岛　266100）



浅谈自动化专业电机相关课程的教学改革与实践

张梅风，高云霞，侯永海
（青岛工学院机电工程学院，山东青岛266100）

摘要：“电机及拖动基础”、“电力电子技术”、“电力拖动自动控制系统”等电机相关类课程是本科院校自动化专业的重要课程，这些课程的特点是理论性和实践性都很强，但这3门课程内容相互交互，分为三个学期讲授，具有内容分散、不连贯的缺点.本文总结多年来的教学经验，充分利用学校现有教学资源，因地制宜地对这三门课程中相关的知识点进行一系列有益的课时与内容的改革和探索，实践证明具有一定的实用性和更好的教学效果.

关键词:电机及拖动基础；电力电子技术；电力拖动控制系统；改革与实践

1　本校“自动化”专业电机类相关课程排课现状及存在的问题

自动化专业培养学生具备电机、电子、现代控制技术与方法、仪器仪表、嵌入式控制等基础知识，而与电机相关、内容联系紧密的课程主要有“电机及拖动基础”、“电力电子技术”和“电力拖动控制系统”.在传统的培养方案中，这三门分别传授，虽然更有利于学生掌握基本概念和基本原理，但又与实际应用教学有一定的脱离，学生学习了电机及拖动基础，电力电子技术时并未与实际应用相结合，并不知道具体怎么应用，而当学电力拖动控制系统时，虽然要用到之前学的电力电子技术知识和电机及拖动基础的知识，但由于相隔太久，忘却了不少，使学生的基础知识脱节，造成学习新知识的阻力和困难，甚至不少学生直接放弃学习，学习效果不甚理想.因此有必要把相关知识联合起来学习，基本理论与应用相结合进行学习，精简课程内容，对课程的内容求精、求简，以培养学生的知识应用能力为目标，让学生真正做到学以致用.

2　自动化专业电机类相关课程的教学改革

鉴于以上课程的内容和特点，有必要在内容上找到相关的知识，从基础讲起一直到如何应用一条龙下来，注重教师引导，学生积极参与的以学生为主体的理论与实践相结合的教学方式.具体方法主要有以下两点.

2.1“电机及拖动基础”课程与“电力拖动控制系统”课程的合并

把“电机及拖动基础”和“电力拖动控制系统”两门课合并为一门课“电机原理与运行控制”，在内容上分为两大部分，一部分直流电机原理和运行控制，一部分是交流电机原理与运行控制，并在自动化学生大三的上下两个学期来讲授.

大三上学期介绍直流电机原理和运行控制，内容涉及本课程用的基本电磁定律，电力拖动系统运动方程式、生产机械的负载转矩特性的分类及电力拖动系统稳定运行的条件，直流电动机的工作原理和工作特性，直流电动机的机械特性、启动、制动和调速性能，晶闸管相控整流器、PWM变换器两种方法获得可控直流电源，分析和设计有转速反馈控制的直流调速系统，分析转速、电流双闭环直流调速系统的静、动态性能和转速、电流两个调节器的作用，用工程设计方法设计转速、电流反馈控制直流调速系统两个调节器，分析单片微机控制的PWM可逆直流调速系统等内容.这样做的优点是，使学生在学完直流电机基本工作原理和运行特性的基础上，直接对直流电机的调速控制进行设计与实现，同时与本学期开设的电力电子技术和自动控制原理课程相呼应，知识点连贯，理论与应用得到完美结合，让学生知其然并知其所以然，对学生有举一反三之功效.

大三下学期介绍介绍交流电机原理和运行控制，内容涉及变压器的工作原理，空、负载运行，折合算法，运行性能，联接组别；交流感应电动机的工作原理和工作特性；交流感应电动机的机械特性，启动、制动和调速性能.分析异步电机稳态等效电路及基本调速方法；分析变压变频调速的基本原理和基频以下的电压补偿控制；分析交流PWM变频器主电路及PWM技术四种控制方式、转速开环变压变频调速、转速闭环转差控制系统、变频器原理及通用变频器的选择和使用方法、异步电机动态模型、矢量控制系统和直接转矩控制系统.这样做的优点是，可以删减“电机及拖动基础”和“电力拖动控制系统”课程中关于电机调速的重复的知识点并使知识点连贯起来，同时把原理与应用结合起来学习，降低学习难度和陌生度，使学生更好地掌握好知识.

2.2“电力电子技术”课程与“电力拖动控制系统”课程重复内容的删减

“电力电子技术”主要使学生具有用电路分析方法分析整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路的能力；具有用通过理论知识解决实际变流设备中遇到简单问题的能力；具有设计能实际应用的简单变流电路的能力.不管讲直流电机拖动及运行控制还是交流电机拖动与运行控制，都涉及到电力电子变流的知识，由于直流是交流的基础，故这门课程可以和直流电机拖动及运行控制一起开设，且与交直流有重复的知识点可以略过不讲，比如说，交流-交流变流电路、PWM控制技术这两章内容，还有关于电力电子技术的应用实例中介绍的晶闸管直流电动机系统、变频器和交流调速系统等内容与电力拖动控制系统的相关内容重复，可以略过不讲，这样整体内容显得更紧凑，知识更连贯，学生更易看懂学好.

2.3电机相关类课程的学时和学期安排.

通过对整体教学体系的把握和上下内容的连贯，在培养计划上做出如下安排比较恰当.在大二开设电路原理、数字电子技术、模拟电子技术课程后，大三上学期即可开设电力电子技术，电机原理与控制运行（直流篇），并在大三下学期开设电机原理与控制运行（交流篇），见表1.

表1　电机相关类课程新旧培养计划对比

至于教材可以用原先的单独教材配合着教学内容使用，也可以是教师根据教学内容自编对应的教材，这在我们下一步的工作计划中.

3　结束语

以上这些关于电机类相关课程的教学改革是结合教师多年的教学经验和学生多年的学习效果上提出来的，经过近一届学生的教学实践，电机类相关课程的教学取得了明显的教学效果，获得了学生的认可和好评.当然，教学方法的研究是一个长期探索的过程，需要任课教师在教学过程中因时因地因人制宜，积累经验，不断探索和改革，摸索出有利于提高课堂教学质量、提升课堂教学效果的方法，为培养贴近生产实际，面向社会的创新应用型人才而不断努力.

参考文献：

〔1〕王娟平,李磊.“电机技术”课程教学方法的改革与实践[J].中国电力教育,2011(15):186-187.

〔2〕顾绳谷.电机及拖动基础（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

〔3〕李发海，王岩.电机与拖动基础[M].北京：机械工业出版社，2012.

〔4〕王兆安，黄俊等．电力电子技术(第四版)[M]．北京：机械工业出版社，2001．100—110．

〔5〕阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.

基金项目：山东省教育科学“十二五”规划课题：民办院校自动化专业应用型人才培养机制的研究与实践（2011GG256）

收稿日期：2015年11月1日

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0269-02