淺談自動化專業電機相關課程的教學改革與實踐

張梅風，高云霞，侯永海（青島工學院　機電工程學院，山東　青島　266100）

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淺談自動化專業電機相關課程的教學改革與實踐

張梅風，高云霞，侯永海
（青島工學院機電工程學院，山東青島266100）

摘要：“電機及拖動基礎”、“電力電子技術”、“電力拖動自動控制系統”等電機相關類課程是本科院校自動化專業的重要課程，這些課程的特點是理論性和實踐性都很強，但這3門課程內容相互交互，分為三個學期講授，具有內容分散、不連貫的缺點.本文總結多年來的教學經驗，充分利用學校現有教學資源，因地制宜地對這三門課程中相關的知識點進行一系列有益的課時與內容的改革和探索，實踐證明具有一定的實用性和更好的教學效果.

關鍵詞:電機及拖動基礎；電力電子技術；電力拖動控制系統；改革與實踐

1　本校“自動化”專業電機類相關課程排課現狀及存在的問題

自動化專業培養學生具備電機、電子、現代控制技術與方法、儀器儀表、嵌入式控制等基礎知識，而與電機相關、內容聯系緊密的課程主要有“電機及拖動基礎”、“電力電子技術”和“電力拖動控制系統”.在傳統的培養方案中，這三門分別傳授，雖然更有利于學生掌握基本概念和基本原理，但又與實際應用教學有一定的脫離，學生學習了電機及拖動基礎，電力電子技術時并未與實際應用相結合，并不知道具體怎么應用，而當學電力拖動控制系統時，雖然要用到之前學的電力電子技術知識和電機及拖動基礎的知識，但由于相隔太久，忘卻了不少，使學生的基礎知識脫節，造成學習新知識的阻力和困難，甚至不少學生直接放棄學習，學習效果不甚理想.因此有必要把相關知識聯合起來學習，基本理論與應用相結合進行學習，精簡課程內容，對課程的內容求精、求簡，以培養學生的知識應用能力為目標，讓學生真正做到學以致用.

2　自動化專業電機類相關課程的教學改革

鑒于以上課程的內容和特點，有必要在內容上找到相關的知識，從基礎講起一直到如何應用一條龍下來，注重教師引導，學生積極參與的以學生為主體的理論與實踐相結合的教學方式.具體方法主要有以下兩點.

2.1“電機及拖動基礎”課程與“電力拖動控制系統”課程的合并

把“電機及拖動基礎”和“電力拖動控制系統”兩門課合并為一門課“電機原理與運行控制”，在內容上分為兩大部分，一部分直流電機原理和運行控制，一部分是交流電機原理與運行控制，并在自動化學生大三的上下兩個學期來講授.

大三上學期介紹直流電機原理和運行控制，內容涉及本課程用的基本電磁定律，電力拖動系統運動方程式、生產機械的負載轉矩特性的分類及電力拖動系統穩定運行的條件，直流電動機的工作原理和工作特性，直流電動機的機械特性、啟動、制動和調速性能，晶閘管相控整流器、PWM變換器兩種方法獲得可控直流電源，分析和設計有轉速反饋控制的直流調速系統，分析轉速、電流雙閉環直流調速系統的靜、動態性能和轉速、電流兩個調節器的作用，用工程設計方法設計轉速、電流反饋控制直流調速系統兩個調節器，分析單片微機控制的PWM可逆直流調速系統等內容.這樣做的優點是，使學生在學完直流電機基本工作原理和運行特性的基礎上，直接對直流電機的調速控制進行設計與實現，同時與本學期開設的電力電子技術和自動控制原理課程相呼應，知識點連貫，理論與應用得到完美結合，讓學生知其然并知其所以然，對學生有舉一反三之功效.

大三下學期介紹介紹交流電機原理和運行控制，內容涉及變壓器的工作原理，空、負載運行，折合算法，運行性能，聯接組別；交流感應電動機的工作原理和工作特性；交流感應電動機的機械特性，啟動、制動和調速性能.分析異步電機穩態等效電路及基本調速方法；分析變壓變頻調速的基本原理和基頻以下的電壓補償控制；分析交流PWM變頻器主電路及PWM技術四種控制方式、轉速開環變壓變頻調速、轉速閉環轉差控制系統、變頻器原理及通用變頻器的選擇和使用方法、異步電機動態模型、矢量控制系統和直接轉矩控制系統.這樣做的優點是，可以刪減“電機及拖動基礎”和“電力拖動控制系統”課程中關于電機調速的重復的知識點并使知識點連貫起來，同時把原理與應用結合起來學習，降低學習難度和陌生度，使學生更好地掌握好知識.

2.2“電力電子技術”課程與“電力拖動控制系統”課程重復內容的刪減

“電力電子技術”主要使學生具有用電路分析方法分析整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路的能力；具有用通過理論知識解決實際變流設備中遇到簡單問題的能力；具有設計能實際應用的簡單變流電路的能力.不管講直流電機拖動及運行控制還是交流電機拖動與運行控制，都涉及到電力電子變流的知識，由于直流是交流的基礎，故這門課程可以和直流電機拖動及運行控制一起開設，且與交直流有重復的知識點可以略過不講，比如說，交流-交流變流電路、PWM控制技術這兩章內容，還有關于電力電子技術的應用實例中介紹的晶閘管直流電動機系統、變頻器和交流調速系統等內容與電力拖動控制系統的相關內容重復，可以略過不講，這樣整體內容顯得更緊湊，知識更連貫，學生更易看懂學好.

2.3電機相關類課程的學時和學期安排.

通過對整體教學體系的把握和上下內容的連貫，在培養計劃上做出如下安排比較恰當.在大二開設電路原理、數字電子技術、模擬電子技術課程后，大三上學期即可開設電力電子技術，電機原理與控制運行（直流篇），并在大三下學期開設電機原理與控制運行（交流篇），見表1.

表1　電機相關類課程新舊培養計劃對比

至于教材可以用原先的單獨教材配合著教學內容使用，也可以是教師根據教學內容自編對應的教材，這在我們下一步的工作計劃中.

3　結束語

以上這些關于電機類相關課程的教學改革是結合教師多年的教學經驗和學生多年的學習效果上提出來的，經過近一屆學生的教學實踐，電機類相關課程的教學取得了明顯的教學效果，獲得了學生的認可和好評.當然，教學方法的研究是一個長期探索的過程，需要任課教師在教學過程中因時因地因人制宜，積累經驗，不斷探索和改革，摸索出有利于提高課堂教學質量、提升課堂教學效果的方法，為培養貼近生產實際，面向社會的創新應用型人才而不斷努力.

參考文獻：

〔1〕王娟平,李磊.“電機技術”課程教學方法的改革與實踐[J].中國電力教育,2011(15):186-187.

〔2〕顧繩谷.電機及拖動基礎（第四版）[M].北京：機械工業出版社，2009.

〔3〕李發海，王巖.電機與拖動基礎[M].北京：機械工業出版社，2012.

〔4〕王兆安，黃俊等．電力電子技術(第四版)[M]．北京：機械工業出版社，2001．100—110．

〔5〕阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2009.

基金項目：山東省教育科學“十二五”規劃課題：民辦院校自動化專業應用型人才培養機制的研究與實踐（2011GG256）

收稿日期：2015年11月1日

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0269-02