《电机学》模块化教学,本文是模块化方面硕士毕业论文范文和《电机学》和模块化和教学有关硕士毕业论文范文.
模块化论文参考文献：
夏益辉,张俊洪,赵镜红,高嵬,王铁军,方芳
（海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033）
摘 要：《电机学》课程是电气工程及其自动化本科专业的基础课程.目前,已有的教学内容安排上按典型电机结构原理自然分篇,其教学思想是典型的事例型教学,从教学效果上看,电机学传统教学内容安排不利于从电磁大格局上把握电磁机械的结构原理及典型电机的使用维护知识.如何将《电机学》课程的核心内容如电机结构、工作原理及维护等讲解透彻,使学生能够深刻理解是一个非常困难的问题.在《电机学》教学过程中,提出模块化教学方法,包括结构篇章、原理篇章和维护篇章.教学过程中应用研究表明该方法有助于学生理解和掌握所学理论知识,取得了较好的教学效果.
关键词：电机学；模块化教学,结构篇章；原理篇章；维护篇章
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）07-0150-02
基金项目：海军工程大学教育科研资助项目（编号：NUE2014105）
作者简介：夏益辉,男,博士,讲师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学；张俊洪,男,教授,博士生导师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学；赵镜红,男,教授,博士生导师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学；王铁军,男,副教授,硕士生导师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学；方芳,女,副教授,硕士生导师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学；高嵬,男,博士,讲师,主要从事电机学、电机学与电力拖动教学.
《电机学》讲授典型电磁机械的结构原理及使用维护知识,是电气工程专业的主干专业基础课,涉及到电、磁、热和机械等综合知识.毋庸置疑,课程教学效果对学生后期发展有深远影响[1-7].
随着国家对海洋权益的日益重视,国家对海军和海警的作战水平和巡逻能力提出了更高的要求.动力部门作为舰艇的心脏,《电机学》是其一门重要的专业基础课程,因此其重要性不言而喻.目前《电机学》教学面临两方面的基本问题：其一是海军战略调整,战训任务大幅增加,电机专业化特征凸显,电机使用管理知识需求加大；其二是电机学课程的有效学时大幅度减少,严重影响教学效果.采用传统的教学模式,即在教学内容安排上按照典型电机结构原理自然分篇,这是一种事例型教学,虽然可以使学生对《电机学》的基本内容有所了解和掌握,但不能从总体上让学生对其深刻理解和掌握.基于电气工程专业电磁机械的学科基础需求和《电机学》的专业化需求特征,以及《电机学》课程有效学时现状,适时开展《电机学》课程模块化教学内容优化研究,是十分必要的.该研究工作,对于有效解决《电机学》教学面临的基本问题,培养高素质特色学生具有重要意义.
一、电机结构篇章
旋转电机都有定子和转子两部分,在定、转子之间有一个储存磁能的气隙[8].因此,在对电机结构进行讲解时,应注意总结直流和交流电机在结构上的共同点和区别.直流电机中定子由主磁极、机座和电刷等装置组成,转子是电枢,它由电枢铁芯、电机绕组和换向器等部件构成.交流电机根据应用场合不同,可分为同步交流电机和感应交流电机.感应电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成,转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成,其中,转子绕组分为笼型和绕线型两类.笼型绕组是一闭合绕组,即转子回路各参数如转子电阻和漏感是常量.绕线型转子的槽内嵌有用绝缘导线组成的三相绕组,绕组的三个出线端接到转轴上的三个集电环上,再通过电刷引出,即转子绕组是开路的,可根据需要改变转子电阻.按照结构形式,同步电机可分为旋转电枢式和旋转磁极式,旋转电枢式的电枢放在转子上,主磁极安装在定子上,这种结构在小型同步电机中得到一定的应用.旋转磁极式结构主磁极装设在转子上,多用于高压、大型的同步电机上.按照主极的形状,旋转磁极式电机又可分为隐极式和凸极式.隐极同步电机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等组成.凸极式同步电机通常分为卧式和立式两种结构.绝大部分同步电机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮机拖动的同步发电机都采用卧式结构.低速、大容量的水轮发电机和大型水泵电动机则采用立式结构.卧式同步电机的定子结构与感应电机基本相同,定子亦有机座、铁芯和定子绕组等部件组成；转子则由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等部件组成.立式同步电机的定子绕组大多采用波绕组,转子上除有励磁绕组外,还装有阻尼绕组.
综上可知,无论是直流电机,还是交流电机（感应电机和同步电机）,其在结构上存在一定的共性,也存在着一些明显差异.因此,在电机结构模块教学中,核心内容是按事例型教学的特点分析电机结构,按照由简单到复杂,由易到难的教学步骤,进一步完善和丰富电磁机械结构的体系型教学特点,便于学生从总体上把握电机结构.
二、电机原理篇章
对于本篇章,可以从电磁感应定律出发,通过分析单根导线切割恒定磁场和单根导线在持续变化的磁场下产生感应电动势的原理,让学生理解和掌握感应电动势产生的内在因素是什么：变化的磁场或运动的导体（多股导体通过串联或并联构成绕组）.在此基础上,分析变压器、直流电机和交流电机的工作原理,哪些是导体运动,哪些是磁场变化,以及哪些是导体和磁场都在变化.对于变压器,可以看作是导体静止,而磁场按照正弦规律发生变化,此时输出的感应电动势与输入电压频率相同,输出电压幅值随着导体数量即绕组匝数的变化而变化.对于直流电机,在绕组中产生的感应电动势是交变的,由于直流电机中存在换向器,其作用相当于整流,使得输出电压为一正值.对于感应交流电机,大多数是作为电动机应用,由于转子旋转磁场与定子旋转磁场旋转速度不同,使得转子中产生感应电动势,闭合的转子电路中产生电流,进而产生电磁转矩阻碍定子相对于转子磁场的变化.同步交流电机主要作为发电机运用,当转子绕组以同步转速旋转时,励磁电流建立主极磁场,并在气隙中形成一个旋转磁场,该磁场切割定子绕组,进而产生频率与旋转磁场相同的激磁电动势,其是通过改变磁场来获得感应电动势的.
在电机原理模块教学中,主要方法是按事例型教学的特点分析电机原理,并基于此构建原理篇章,便于学生承续前期教学基础并从总体上把握电机原理.
三、电机维护篇章
电机进行能量转换过程中,电机内部不可避免的会产生损耗,这一方面会影响电机的效率,另外一方面将使电机的温升增加,缩短绝缘材料的使用寿命,轻者限制电机输出,严重时会烧坏电机.因此,在教学中必须要让学生深入了解和掌握电机是如何维护的.
在分析了电机温升产生的原因之后,应对电机散热的主要途径进行讲解,电机散热的主要途径包括两种：内部传导和外部冷却.而对于内部传导散热,牵涉到“热阻”这一物理量,其与导热体的热导率、垂直于热流的导热面积和导热体在热流方向上的长度有关,因此,在考虑从电机内部散热时,应尽可能地减小绝缘层的热阻,可以从绝缘材料、导热面积和导热长度等方面具体改善传热性能.常用的内部冷却方式是采用空心导体,把冷却介质通入导体内部直接将热量带走,冷却介质应用较多的为氢气或经过处理的洁净水,其中水的冷却效果较佳.对于电机外部冷却,可以采用自冷式、自扇冷式或他扇冷式.自冷式是通过电机部件表面的辐射和冷却介质的自然对流,把电机内部的能量带走,这种方法效率比较低；自扇式是将风扇固定在转子上,电机转动时,风扇跟随转子一起转动所产生的风压强迫空气流动,吹拂散热表明,将热量带到外界.自扇冷式分为径向通风式和轴向通风式两种,径向通风式具有结构简单可靠,通风损耗较小和绕组与铁芯沿轴向的温升分布较为均匀的优点,缺点是因风扇直径受到限制导致风压低；轴向通风式能够装设较大直径的风扇来确保冷却效果,不足之处是通风损耗较大,电机沿轴向温升不均匀,出风端温升较高.对于电机采用何种冷却方式,应根据其容量和实际应用场合来考虑确定.
综上,电机维护模块教学中,主要是针对船舶中实际应用的电机分析电机维护的内容,探和总结电机维护的体系型教学特点,并基于电机维护篇章的具体内容,便于学生从总体上把握电机维护体系的构成和分类,有效掌握使用管理知识.
四、总结
《电机学》作为电气工程及其自动化专业非常重要的基础课程,涵盖了较多的知识内容,包括变压器、直流电机、交流电机和一些特殊电机等,这就要求教员必须熟练掌握和理解电机是如何设计的、它的结构是什么、具体工作原理是什么以及它的应用对象、场合是哪些和有哪些具体的维护措施.从这里我们就可以看出,《电机学》对于一个教员的知识积累的要求是非常严格和非常高的.只有在熟练掌握这些知识之后才能对《电机学》按照篇章实施课程篇章教学计划.
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归纳总结：上文是关于《电机学》和模块化和教学方面的模块化论文题目、论文提纲、模块化论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
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