电气工程概论复习重点

电气工程概论复习重点第一章绪论电气工程专业代码：0806在研究生学科专业目录中，电气工程包含的5个二级学科：电气工程是工学门类中的一个一级学科，包含电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论新技术等5个二级学科。

电气工程的英文：Electrical Engineering电气工程的定义：The branch of engineering science that studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machinesand communication.工程科学的一个分支，研究电气的应用和发配电设备与机械的控制以及通信。

电气科学与工程学科分类：电机电器学：普通电机的启动、运行、控制新型电机、微特电机高低压电器PLC电力系统：新型输配电系统电力系统运行与优化电能质量（电压质量和电流质量）电工材料学：导电材料及其特性磁性材料及其特性电工半导体高电压与绝缘：高电压的生成与控制过电压及其防护电力电子学：电力电子元器件及集成电力电子变流技术电力电子控制技术新能源与新发电技术：可再生能源发电节电新技术电能储存新技术分布式电源系统与独立电力系统电气工程师：应掌握电工理论、电子技术、自动控制理论、信息处理、计算机及其控制、网络通信等宽广领域的工程技术基础和专业知识。

1马力（horsepower）=735.49875W电气工程常用计算机程序：MATLAB：广泛应用于电气工程领域，也可用于控制系统和信号处理。

PSpice：更趋向于实际应用，应用面广、易于掌握、有大量的可用器件模型库。

EMTP：用于电力系统电磁暂态分析。

第二章电机电器及其控制技术电机的原理：电机是以电磁刚硬现象为基础实现机械能与电能之间的转换以及变换电能的机械，包括旋转电机和变压器两大类。

电机的主要作用：1、电能的生产、传输和分配2、驱动各种生产机械和装备3、作为各种控制系统和自动化、智能化装置的重要元件电机的分类：电机是进行机电能量转换或信号转换的点刺激些装置的总称。

所应用的电流种类：直流电机和交流电机。

在应用中的功能：将机械功率转换为电功率——发电机；将电功率转换为机械功率——电动机；将电功率转换为另一种形式的电功率——输出和输入有不同的电压——变压器；输出与输入有不同的波形——变流机；输出与输入有不同的频率——变频机；输出与输入有不同的相位——移相机；在机电系统中起调节、放大和控制作用——控制电机。

运行速度：静止设备——变压器；没有固定的同步速度——直流电机；转子速度永远与同步速度有差异——异步电机；速度等于同步速度——同步电机；速度可以在宽广范围内随意调节——交流换向器电机。

功率大小：大型电机、中小型电机和微型电机。

发电机：将机械能转变为电能的机械。

大型发电机主要是同步发电机。

隐极同步电机：转子周围线速度极高，细长的圆柱体转子，结构与加工工艺较复杂，用于火力发电；凸极同步电机：极数多、直径大、轴向长度短、转速较低、结构与加工工艺较简单，用于水力发电。

电动机：在生产上用的电动机主要是三相感应电动机，结构简单、成本低廉、坚固耐用。

变压器（transformer）：将一种电压的电能变换为另一种电压的电能的装置。

特种电机：永磁无刷电机：永磁无刷电动机分为两类：Brushless DC Motor（BLDCM）和Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM)。

使用位置传感器及功率电子开关代替传统直流电动机中的电刷和换向器，是一种集永磁电动机、电力电子技术、微机技术和现代控制技术为一体的装置。

位置传感器是无刷电机的重要部件；无刷直流电机可以通过改变电压调速；通过改变相序转向。

直线电机：linear motor，将圆周运动变为直线运动。

与旋转电机传动相比，直线电机传动主要具有下列优点：(1) 直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪音；(2) 快速响应：用直线电机驱动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响，因而加速和减速时间短，可实现快速启动和正反向运行；(3) 仪表用的直线电机，可以省去电刷和换向器等易损零件，提高可靠性，延长使用寿命。

步进电动机：Stepping Motor，把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动，在自动控制装置中作为执行元件。

步进电机必须加驱动才可以运转，驱动型号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止。

转动的速度和脉冲的频率成正比。

步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。

改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。

超导电机：超声波压电电动机：Ultrasonic Motor，简称为USM，实现了电能与摩擦力之间的转化。

特点：(1) 结构简单、紧凑。

(2) 无需齿轮减速机构，可实现直接驱动。

(3)动作响应快(毫秒级)，控制性能好。

(4)不产生磁场，也不受外界磁场干扰。

(5)运行噪声小。

(6)摩擦损耗大，效率低，只有10％—40％。

(7)输出功率小，目前实际应用的只有10W左右。

汽轮发电机：用于火力发电厂和核电厂，同步电机的一种，隐极式同步发电机。

水轮发电机：用于水力发电厂，同步电机的一种，凸极式同步发电机。

风力发电机：永磁无刷直流发电机。

电动机种类的选择：从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面考虑。

电动机的启动：鼠笼异步电动机：直接启动、降压启动、软启动。

直流电机：直接启动、串联电阻启动、软启动。

同步电动机：同步电动机本身没有启动转矩，启动时采用异步启动法，当启动到接近同步转速时再投入励磁，牵入同步运行。

电动机的调速：直流调速、交流调速。

电动机的制动：能耗制动、反接制动、回馈制动。

不同种类电机形成的原因：电磁转矩由气隙中励磁磁场与被感应部件中电流所建立的磁场相互作用产生。

如果两个磁场均由直流电流产生，则形成直流电机；如果两个磁场分别由不同频率的交流电流产生，则形成异步电机；而如果一个磁场有直流电流产生，另一磁场由交流电流产生，则形成同步电机。

同一台电机既可以作为发电机又可以作为电动机运行。

电器的定义：电器指所有用电的器具，但是在电气工程中，电器特指用于对电路进行接通、分断、对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设备和组件。

电机（包括变压器）属生产和变换电能的机械，习惯上不包括在电器之列。

电器的分类：按功能可分为：1、用于接通和分断电路的电器，主要有刀开关、接触器、负荷开关、隔离开关、断路器等。

2、用于控制电路的电器，主要有电磁起动器、星-三角起动器、自耦减压起动器等。

3、用于切换电路的电器，主要有转换开关、主令电器等。

4、用于检测电路系数的电器，主要有互感器、传感器等。

5、用于保护电路的电器，主要有熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等。

低压电器：工作交流电压在1000V及以下，直流电压在1500V及以下。

高压电器：工作交流电压在1000V以上，直流电压在1500V以上。

高压电器：断路器（Circuit-breaker）：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路，具有灭弧装置。

隔离开关（Disconnector）：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。

熔断器（Fuse）：电路发生故障或短路时,依靠熔件的熔断来开断电路。

互感器：互感器是利用变压器的电磁感应原理，将大电量信号变换为小电量信号以方便测量的一种设备，可分为电流互感器和电压互感器。

电流互感器二次侧绕组绝对不允许开路。

电流互感器的二次侧绕组和外壳必须可靠接地，以防止因绝缘击穿而危害人身安全。

电压互感器的二次侧绕组绝对不允许短路。

电压互感器的二次侧绕组和铁芯必须可靠接地。

电压互感器的二次侧负载不易接太多，以免降低负载阻抗，影响测量准确性。

避雷器：避雷器实质上是一种放电器，可优先于被保护电器放电动作，限制由线路传来的雷电冲击电压和操作过电压，完成保护后迅速恢复原来对地绝缘的状态，准备下次保护动作，同时使系统恢复正常工作状态。

目前常用的有：碳化硅阀型避雷器、金属氧化锌避雷器等。

低压电器：第三章电力系统及其自动化技术一次能源：可直接提供热、光、动力等，主要包括植物能源、矿物能源、可再生能源、核能。

二次能源：由一种或多种一次能源经过转换或加工得到的能源产品，二次能源更具有优越性，其利用效率高、清洁、方便。

电力工业的主要生产环节：发电，输电，变电，配电，用电。

电力系统的概念：电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术和经济要求组成的一个统一系统。

全国联网的优越性：能更经济合理的开发利用各种一次能源，能解决能源资源与负荷分布地区间的不平衡问题；可以错开用电高峰低谷，减少装机和备用；有利于采用标准化大型设备，节省投资和提高运行经济性；便于故障时相互支援，提高运行安全性；便于集中管理，实现经济调度和电力合理分配。

一次设备：发电、变电、输电、配电、用电等设备成为电力主设备，主要有发电机、变压器、架空线路、电缆、断路器、母线、电动机、照明设备、电热设备等。

一次系统：由主设备构成的系统称为主系统或一次系统。

二次设备：测量、监视、控制、继电保护、安全自动装置、通信、以及各种自动化系统等用于保证主系统安全、稳定、正常运行的设备称为二次设备。

二次系统：二次设备构成的系统称为辅助系统或二次系统。

电力系统的基本要求：满足用户需求（数量和质量需求）；安全可靠性要求；经济性要求；环保和生态要求。

电力系统技术上发展的特征：大机组、大电网、大电厂、高电压、高度自动化。

中国电网的发展格局：西电东送、南北互供、全国联网。

电力负荷的分级：一级负荷：对一级负荷中断供电，将可能造成生命危险、损坏设备、破坏生产过程，使大量产品报废，给国民经济造成重大损失，使市镇生活发生混乱。

二级负荷：对二级负荷停止供电，将造成大量减产，交通停顿，使城镇居民生活受到影响。

三级负荷：不属于一、二级负荷的其他负荷。

HVDC我国的电压等级：超高压输电电压（EHV）：330KV,500KV,750KV,1000KV高压输电电压（HV）：220KV高压配电电压（HV）：35~110KV中压配电电压（MV）：1~35KV低压配电电压（LV）：1KV以下（380/220V）电力系统稳态分析：又称为静态分析，主要研究电力系统稳态运行方式的性能，包括潮流分析、静态稳定性分析和功率分析。

电磁暂态分析（故障分析）：主要研究电力系统发生故障时的电磁暂态过程，计算故障电流、电压及其在电网中的分布。