电气工程概论

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电气工程概论-第一章

电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的：
著名例子是美加“8.14大停电”，2003年8月14日下午，美国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电事故，其影响范围包括美国的俄亥俄州、密西根州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西州和加拿大的安大略省，损失负载大61.8GW，影响了5千万人口的用电。停电在美国东部时间下午4时06分开始，在美国的一些地区两天内未能恢复供电，加拿大的安大略省甚至一周未能恢复供电。这次停电事故引起了全世界的关注。综合资料，基本可以判断本次大停电对全网而言属于潮流大范围转移导致的快速电压崩溃，同时伴有潮流大范围转移和窜动导致的断面线路相继跳闸和系统解列后的频率崩溃。
• 能量守恒定律 • 右手定则=发电机定则 • 左手定则=电动机定则 • 电动机与发电机 • 电机内的损耗：铜损+机械损耗 +介质损耗热能
第三节电力系统
电力网结构
电力系统的特点和要求
• 特点：不能大量储存、暂态过程十分短暂、地区性特点较强、与国民经济各部门有极为密切的关系
• 要求：为用户提供充足的电力、保证供电的安全可靠、保
电气工程概论
第一章绪论
第一节概述
一、电气工程的历史和形成电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术称为电气工程。根据电气工程学科的发展现状，可将其分为相对独立的五个分学科:电力系统及其自动化技术、电机与电器及其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术和电工新技术其结构简图如下图所示。
二、电能的特点和要求
• 特点：大规模生产、运输简单、方便转换且易于控制、可替代其他能源提高利用效率、无污染。

电气工程概论

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一、电力系统的组成
电力系统就是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户连接而成的统一整体，包含着电能的生产、输送、分配和使用。
电力系统加上发电厂的动力部分，如汽轮机、水轮机、锅炉、水库、反应堆等，称之为动力系统。
图1-1 电力网、电力系统和动力系统
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图1-1 电力网、电力系统和动力系统
➢ 电能质量主要指标的影响因素、主要危害以及可采用的解决方法见表1-5。
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3．提高电力系统运行的经济性
➢ （1）在发电环节，要综合各类发电厂的运行特点，合理安排其发电顺序，实现电源的优化组合。
➢ （2）在输送电能环节，要采取各种措施降低网络损耗，提高电能的传输效率。
➢ （3）结合本地区的区域特点，积极致力于新能源的开发和利用，减少电能的生产和输送成本。
的发生，以及在事故发生后能够最快的缩小事故范围，防止事故扩大。
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2．保证良好的电能质量衡量电能质量的主要指标有电压、波形和频率。
（1）电压电压质量一般用电压偏差、电压波动和闪变以及三相
电压不平衡度三个指标来衡量。
U % U U N 100 % UN
（1-1）
式中：△U% 为电压偏差；U电网某点的实际运行电压；
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1.发电厂生产电能的工厂，把不同形式的一次能源转
换成电能。
➢ 分类：据所利用能源的种类不同，可将发电厂分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂和潮汐发电厂等。
➢ 发电厂举例
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2.变电所变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起

第1章电气工程概论

• 发展智能电网: 可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的智能化电网
• 风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电技术的产业化及规模化应用
第1章电气工程概论
• 电气应用领域
• 建筑电气与智能化在建筑行业中的比重越来越大，现代化建筑物、建筑小区，乃至乡镇和城市对电气照明、楼字自动控制、计算机网络通信，以及防火、防盗和停车场管理等安全防范系统的要求越来越迫切，也越来越高；
第1章电气工程概论
•优化火电结构
• 在火电领域，中国正努力优化煤电结构，推进大型煤电基地的建设，鼓励发展坑口电站，重点发展大型高效环保机组和积极发展热电联产机组，降低供电煤耗，加快淘汰落后小火电机组的步伐。 • 据测算，如果中国目前的火电机组全部采用超超临界技术，供电煤耗就可以从357克标准煤/千瓦时降至283克标准煤/千瓦时，供电效率从 34.4%提高到43.4%，相当于2007年节省标准煤约2亿吨、减排二氧化碳5亿吨，同时还能减少运输与环保压力。
第1章电气工程概论
教学计划(32学时 16周)
• 第1章电气工程概论 /4
1.1 电气工程的地位和作用 1.2 电机工程 1.3 电力系统工程 1.4 电力电子技术 1.5 高电压工程 1.6 电气工程新技术
• 第2章电器设备 /2
2.1 电弧与灭弧 2.2 高压断路器 2.3 隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器 2.4 低压电器 2.5 互感器 2.6 电气设备的选择
筑电气工程等。
• 电气工程还可分为电机工程、电力电子技术、电力系统工程、高电压工程。
电气工程与土木工程、机械工程、化学工程及管理工程并称现代社会五大工程。
第1章电气工程概论
发电工程

电气工程概论教学大纲

电气工程概论教学大纲第一部分：课程介绍电气工程概论是电气工程专业的基础课程，旨在为学生提供电气工程领域的基本概念、原理和实践技能。

本课程包括电气工程的历史背景、发展趋势、现代应用以及相关的基础知识。

通过本课程的学习，学生将能够全面了解电气工程领域的重要性和广泛应用，为进一步的学习和研究奠定基础。

第二部分：课程目标1. 了解电气工程的基本概念和核心原理；2. 掌握电气工程领域的基本知识和技能；3. 培养学生的实践能力和问题解决能力；4. 培养学生的科学研究意识和创新思维。

第三部分：教学内容1. 电气工程的历史发展和应用领域；2. 电路分析与设计；3. 电磁场理论与应用；4. 电力系统与电力传输；5. 电子电气设备与控制技术；6. 电气工程中的安全与可靠性。

第四部分：教学方法1. 授课：通过讲解理论知识和实例，引导学生理解和掌握电气工程的基本概念和原理；2. 实验：组织电路实验和模拟实验，培养学生的实践动手能力和实验数据分析能力；3. 讨论：组织学生讨论并解决实际电气工程案例，锻炼学生的问题解决能力和团队合作能力；4. 研究项目：要求学生进行小型电气工程研究项目，培养学生的科学研究意识和创新能力。

第五部分：教学评价1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告和小组讨论等；2. 期中考试：测试学生对于电气工程基本概念和原理的理解程度；3. 期末考试：全面测试学生对于课程内容的掌握和应用能力。

第六部分：参考教材1. 《电路分析基础》；2. 《电磁场与电磁波导论》；3. 《电力系统工程》；4. 《电子电工材料与元器件》；5. 《电气工程安全与可靠性》。

第七部分：备注本教学大纲仅供参考，教师有权根据具体情况进行适当调整和修改，并会及时告知学生。

电气工程概论(全)

什么是电气工程？电气工程（Electrical Engineering简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。

例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。

从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。

正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。

美国大学电气工程学科在机构名称上有的学校称电气工程系，有的称为电气工程与信息科学系，有的称为电气工程与计算机科学系等等。

该学科（系）在科研、教学及学术组织形式上与国内电气工程学科有较大不同。

了解国外学科状态及教学、科研方向，对调整我们的学科方向、提高教学、科研水平具有十分重要的作用。

传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。

此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。

本领域知识宽度的巨大增长，要求我们重新检查甚至重新构造电气工程的学科方向、课程设置及其内容，以便使电气工程学科能有效地回应学生的需求、社会的需求、科技的进步和动态的科研环境。

另外，电气自动化技术本身作为当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。

其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,是微电子技术、电力电子技术、计算机应用技术、自动控制技术和信息网络技术等各高新设计集成。

影响因素今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括：1、信息技术的决定性影响。

信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。

信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。

信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。

电气工程概论

1998年国家(guójiā)颁布的大学本科专业目录
•电机电器(diànqì)及其控制
•电力系统及其自动化
•高电压与绝缘技术
电气工程及其自的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。
3 第四页，共38页。
1.2 电气(diànqì)科学与工程的发展简史
7 第八页，共38页。
时间公元前七世纪公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁吉尔伯特，英国现象
发明摩擦起电机奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与莫什布鲁克
目前，我国的电气(diànqì)工程及其自动化专业不包括通信。
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第六页，共38页。
电气科学与工程的学科分类
电磁学与电路理论
电机电器学
电力(diànlì)系统
电工材料学
高电压与绝缘
电力(diànlì)电子学
脉冲功率技术
放电理论与放电等离子体
超导电工学
生物电磁学
电磁兼容
新能源与新发电技术
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第七页，共38页。
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第三十七页，共38页。
第三十八页，共38页。
网络化
电力网络信息通信网络工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
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线控汽车
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第二十七页，共38页。
全电旅游船电气设备布置(bùzhì)
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第二十八页，共38页。
多电飞机电气设备布置

电气工程概论

电气工程概论
四、电气设备诊断和在线监测
诊断过程包括： 1、通过传感器及必要的手段，检测能表征设备状态的各种特征，得到初始模式。 2、对原始信号进行分析处理，抑制干扰，取出能敏感而有效的反应设备运行状态的特征参数，形成待检模式。 3、将待检模式与样本模式（理论知识、运行经验、实验研究）对照，识别故障模式。 4、根据多种特征识别的结果，综合分析，判断设备状
避雷器有管型和阀型两种
·
·
3、输电线路、发电厂、变电所的防雷保护发电厂、变电站是多条线路的交汇点和电力
系统的枢纽，输电线路由于面积大分布面广，易
受雷电袭击。
在确定防雷措施时，应根据电压等级、负荷性质、系统运行方式、雷电活动的强弱，并经技术和经济方面的比较来确定。
§2.3 高电压新技术及其应用
用途：摄影、放映、晒图、照相复印、光刻工艺、化学合成、荧光显微镜、荧光分析、紫外探伤、杀菌消毒、医疗、生物栽培、固体激光等。
论文1题目：
论述高电压新技术对国民经济发展的推动作用格式要求：题目（三号）
班级学号姓名（小四号）摘要：（100—200字，五号）关键词（3-5个，五号）正文：（不低于3000字，小四号），见附件时间：一周
应用：汽车、机械、家电等。 3、静电植绒
利用静电原理生产绒毛制品的技术可用来生产纤维制品（地毯、坐垫、人造皮毛）、塑料制品（装饰布）和金属制品（装饰材料）。
4、静电纺纱
利用静电场对纤维的作用使纤维得到伸直、排列和凝聚，是一种新型纺纱技术。
5、静电制版
利用静电复印原理，使具有光导电性能的纸板成静电照相版，与传统的制版相比速度快
工序少、成本低、操作简便、节约白银。
2.3.5 在环保领域的应用 1、静电除尘

电气工程概论第三章-电力电子

电气工程概论
3.1 功率半导体器件
图3-2示出了各种功率半导体器件的工作范围
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
二、大功率二极管
大功率二极管属不可控器件，在不可控整流、电感性负载回路的续流等场合均得到广泛使用。
（一）大功率二极管的结构大功率二极管的内部结构是一个具有P型、N型半导体、一个PN 结和阳极A、阴极K的两层两端半导体器件，其符号表示如图33(a)所示。从外部构成看，也分成管芯和散热器两部分。一般情况下， 200A以下的管芯采用螺旋式(图3-3(b) )，200A以上则采用平板式(图3-3(c) )。
1. 电压参数
（1）断态重复峰值电压UDRM 取断态不重复峰值电压UDSM的90％定义为断态重复峰值电压UDRM， “重复”表示这个电压可以以每秒50次，每次持续时间不大于 10ms的重复方式施加于元件上。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
（2）反向重复峰值电压URRM
取反向不重复峰值电压URSM的90％为定义为反向重复峰值电压 URRM，这个电压允许重复施加。
电气工程概论
3.1 功率半导体器件
三、晶闸管(SCR)
晶闸管是硅晶体闸流管的简称，其价格低廉、工作可靠，尽管开关频率较低，但在大功率、低频的电力电子装置中仍占主导地位。（一）晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，分别如图3-7及图3-8所示。
晶闸管常应用于低频的相控电力电子电路，有时也在高频电力电子电路中得到应用，如逆变器等。在高频电路应用时，需要严格地考虑晶闸管的开关特性，即开通特性和关断特性。
（1）开通特性晶闸管由截止转为导通的过程为开通过程。图3-11给出了

电气工程概论课程总结

电气工程概论课程总结电气工程概论是电气工程专业的入门课程，通过该课程的学习，我对电气工程的基本概念、原理和应用有了初步的了解。

本文将以四个方面进行总结：课程内容回顾、学习收获、实践应用和未来发展。

1. 课程内容回顾电气工程概论课程内容主要包括以下几个方面：(1) 电路基本理论：包括电流、电压、电阻、电容等基本概念，以及欧姆定律、基尔霍夫定律和电路分析方法等。

(2) 电气元件与电路：介绍了电阻、电容、电感、二极管和晶体管等电气元件的基本原理和应用。

(3) 电力系统：涵盖了电力的发电、输送和配电等基本知识，以及电能质量和电网安全等问题。

(4) 控制系统：讲解了控制系统的基本原理、闭环控制和开环控制等内容。

(5) 电气设备与机械设备：介绍了电机、变压器、发电机等电气设备的工作原理和应用场景，以及选型和维护等问题。

2. 学习收获通过学习电气工程概论课程，我获得了以下几方面的收获：(1) 基础理论知识：通过掌握电路基本理论和电气元件的原理，我对电路的搭建和分析有了更深入的理解。

(2) 系统思维能力：学习电力系统和控制系统相关知识，培养了我分析和解决实际问题的能力。

(3) 实践应用能力：通过实验和课程设计，我学会了使用电子设备和仪器，掌握了如何进行电路调试和故障排除。

(4) 团队合作能力：在课程项目中，我与同学合作完成了多个小组任务，培养了与他人合作解决问题的能力。

3. 实践应用电气工程概论课程的学习为我今后的实践应用奠定了基础：(1) 工程实践：我可以运用所学知识进行实际的工程设计和电路调试，提高工作效率和准确性。

(2) 电器维修：在日常生活中，我可以运用所学知识进行电器故障排除和维修，提高家庭电器的使用寿命。

(3) 新能源领域：随着新能源技术的快速发展，电气工程师在太阳能、风能等领域将有更多的应用机会。

4. 未来发展电气工程概论课程只是电气工程专业学习的开端，未来还有更多深入的专业课程等待学习：(1) 信号与系统：学习信号与系统等专业课程，深化对电气工程中信号传输和处理的理解。

电气工程概论

电气工程概论
电气工程是一门研究电子、电路、控制、通信等学科的重要学科。

电气工程的学科特点是理论与实践密切结合，既包含基础理论又包含
实际应用，因此在现代科技领域中有着重要的作用。

电气工程的基础理论包括电磁场理论、电路理论、信号处理等。

这些理论为电气工程领域的应用提供了强有力的支持。

同时，电气工
程也是一个高技术的领域，其中有很多利用电气技术来解决实际问题
的应用。

例如，能源系统、通信系统、控制系统等。

电气工程的应用领域非常广泛。

电能系统是电气工程中的重要领
域之一，包括发电、输电、配电和用电等方面的应用。

在现代工业中，电气工程在控制系统方面也占据很大的一部分，从传统的工业控制领
域到现代的自动化控制系统都有着广泛的应用。

在信息技术领域，电
气工程也逐渐渗透进去，如通信系统、计算机网络等，几乎所有的现
代科技领域都需要电气工程的支持。

因此，电气工程在现代科技领域中担任着非常重要的角色，为人
类生产和生活提供了极大的帮助。

近几年来，越来越多的人选择学习
电气工程，它已成为世界上最受欢迎的专业之一。

总之，电气工程不仅是一个理论完备的学科，而且是一个富有创
新性和应用性的学科。

电气工程的应用范围广泛，因此可以为工业、
商业、医药、医疗、环保、军事等领域提供重要的支持。

在未来的科
技创新中，电气工程必将继续发挥着非常重要的作用。

《电气工程概论》课件

《电气工程概论》ppt课件
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程应用，涉及电能的生产、传输、分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展的重要支柱，为人类生产和生活提供电力支持，推动科技进步和社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门为工业环境设计的数字电子设备，能够进行逻辑控制、顺序控制和运动控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对电气设备的运行数据进行学习，实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对电气系统进行智能调度，实现能源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理。
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电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保电能质量，实现经济和安全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实时监控和调整系统运行状态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化资源配置，提高电网运行效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全可靠、经济环保，并具备可扩展性。

电气工程概论

根据学科发展可分为：电机与电器及齐其控制技术、电力电子技术、电力系统及其自动化技术、高电压与绝缘技术、电工新技术。

开关电器短路器：主要用在电力网正常工作和发生故障时观合合开断电路。

隔离开关：主要用来将高压设备与电源隔开，以保证检修工作人员的安全。

熔断器：用来在电路发生故障或短路时依靠熔断来开断电路。

低压控制电路：用来接通和分段低压交直流的控制电路。

高压断路器根据灭弧介质及其作用原理分为：油断路器、真空断路器、压缩空气断路器和SF6断路器。

万能式四种操作方式：手柄操作，杠杆操作，电磁铁操作，电动机操作。

低压断路器的选择要点：断路器的额定工作电压不应小于线路的额定电压，断路器的额定电流不应小于线路的计算负载电流，断路器的额定断路通断能力应不小于线路中可能出现的最大短路电流，线路末端单相对地断路电流应不小于1.25倍断路器脱扣器整定电流，欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压，是否需要延时，按使用场合的需要而定，注意断路器接触方向，注意与其他电器的配合协调，电动机保护断路器的瞬时动作电流应考虑电动机的启动条件。

接触器主要有交流接触器和直流接触器。

控制继电器的分类：电磁式（按被控制对象的电压电流和负载性质及要求来选择）时间继电器（应注意延时时间和延时方式）热过载继电器（主要用于长期或断续工作电动机的保护，选用时应注意电动机的型号、容适用场合等。

触头的改进大致经过了三个阶段：圆盘形触头，横向磁场触头，纵向磁场触头。

圆盘形触头：缺点：随着开断电流的增大，阳极出现斑点，电弧由扩散型变成积聚型，电弧就难以熄灭了。

目前只用于开断电流要求不大的真空负荷开关和真空接触器上。

横向磁场触头特点：它与电弧电流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留在某一点上。

纵向磁场触头：它是由流经触头的电流自身产生的。

交流电量过零时，纵向磁场强度也为零，有利于电子和离子的径向扩散。

真空灭弧室主要由绝缘外壳、屏蔽罩、波级管和动静触头组成。

电气工程概论

带有莱顿瓶的起电机
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时间 1747年
典型事件发明避雷针
人物/国家富兰克林，美国
1785年
发现库仑定律
库仑，法国
1800年
发明伏打电池
伏打，意大利
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库仑和他发明的扭力天平
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时间
1820年
典型事件及意义
发现电流的磁效应研究通电导线之间的吸引或排斥现象，随后建立安培定律欧姆定律发现电磁感应现象并建立电磁感应定律
MATLAB是美国Mathwork 公司自1984年开始推出的一种使用简便的工程计算语言，由于其强大的数值运算能力和开放灵活的应用界面而在科学技术和工程应用的各个领域得到广泛的应用. 其数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能。在工程仿真方面，MATLAB提供的软件几乎支持各个工程领域。
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电气工程常用的软件还有混合信号及混合技术仿真软件 Saber 、电磁场分析计算软件 Ansoft等。
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1.3 电气工程的发展前景
生命科学
生物医学电磁技术磁共振成像技术
……
电工高新技术
磁悬浮技术磁流体发电技术 ……
材料科学
超导材料半导体材料永磁材料
……
电气工程
信息化
信息获取与处理信息传输信息应用信息系统安全 ……
电气驱动与控制
“线控”汽车全电舰船多(全)电飞机 ……
楼宇智能化
•电机电器及其控制 •电力系统及其自动化 •高电压与绝缘技术电气工程及其自动化专业
•电气技术
注：在同时颁布的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动化专业中的部分合并为电气工程是工学门类中的一个一级学科，包含五个二级学科: 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与新技术

电气工程概论重点

电气工程概论重点第一章绪论电能(de)基本要求：1.安全 2.可靠 3.优质 4.经济能量(de)形式：机械能,热能,化学能,辐射能,电能和核能能量(de)转换：形态,空间（输送）,时间（储存）电力系统(de)基本概念：由发电机、电力网内(de)变压器和电力线路以及用户(de)各种用电设备,按照一定(de)规律连接而组成(de)统一整体,称为电力系统.电力系统(de)特点：1.电能不能大量存储 2.暂态过程十分短暂 3.地区性特点较强 4.与国民经济各部门有着极为密切(de)关系.对电力系统(de)要求：1.为用户提供充足(de)电力 2.保证供电(de)安全可靠 3.保证良好(de)电能质量4.提高电力系统运行经济性大型电力系统(de)优势：1提高供电(de)可靠性,2减少系统装机量,3减少系统备用容量,4采用高效率大容量发电机组,5合理利用能源,充分发挥水电在系统中(de)作用电能质量(de)主要指标有电压、频率和波形.为什么要规定电力系统额定电压为了使电力系统和电气设备制造厂(de)生产标准化、系列化和统一化,电力系统(de)电压等级应有统一(de)标准.发电机,变压器和电力线路(de)额定电压与电力系统(de)额定电压(de)关系：发电机(de)容量一般比电力系统高5%,升压变压器(de)一次绕组(de)额定电压比电力系统高5%,二次高10%,降压器一次与电力系统相同,二次绕组高10%,电力线路和电力系统额定电压相同电力系统电压等级特点： 1.发电机(de)额定电压较电力系统(de)额定电压高出5%.2.电力变压器(de)一次绕组是接受电能(de),相当于受电设备,其一次绕组(de)额定电压应等于电力系统(de)额定电压,对于直接和发电机连接(de)升压变压器(de)一次绕组额定电压应等于发电机(de)额定电压,使之相互配合.3.电力变压器(de)二次绕组是提供电能(de),相当于供电设备,其二次绕组(de)额定电压较电力系统额定电压高出10%.但在3、6、10kV电压时,如短路阻抗小于%(de)配电变压器,则其二次绕组(de)额定电压比同级电网(de)额定电压高出5%.第二章电气设备(de)原理与功能变压器：利用电磁感应原理吧一种电压等级(de)交流电转换成相同频率(de)另一电压等级(de)交流电能. 采用高压输电能减少线路损耗变压器分类：油浸式,干式以及水冷式变压器额定值：1额定容量,2额定电压3额定电流4阻抗电压5短路损耗6空载损耗7空载电流百分值8链接组号变压器(de)过负荷能力：指在较短(de)时间累所能输出(de)功率,在一定条件下,可以超出变压器(de)额定容量发电站和变电站(de)主要作用：生产,输送和分配电能；根据电力系统要求投切线路；见识主要设备(de)工作状态；队主要设备进行定期(de)检修和维护；迅速消除故障,尽量减小故障(de)影同步发电机(de)非正常状态：过负荷运行,异步运行,不对称运行发电机励磁系统(de)基本要求：1有足够(de)强励顶值电压,2具有足够(de)励磁电压上升速度3有足够(de)调节容量,4应运行稳定,工作可靠,相应快速,调节平滑,具有足够(de)电压调节精度转差率：转差率为转子转速n 与同步转速0n 之差（0n -n ）对同步转速0n (de)比值,以s 表示,则s=（0n -n ）/0n异步电机三种运行状态：1. 电动机状态当0<n<0n 即0<s<1时2. 发电机状态 n>0n ,s<03. 电磁制动状态 n<0,s>14. 最大转矩Tm=k ’U^2/2X 20三相异步电动机(de)启动方式：全压启动,降压启动,绕线型电机(de)启动断路器(de)基本技术数据（断路器是开关电器）1. 额定电压N U . 额定电压是指断路器长期工作(de)标准电压（线电压）.它决定着断路器(de)绝缘尺寸,也决定断路器(de)熄弧条件.断路器可以在~倍(de)系统额定电压下正常工作.2. 额定电流N I 额定电流是指断路器长时间允许通过(de)最大工作电流.额定电流决定着断路器(de)导电回路(de)几何尺寸.3. 额定开断电流Nbr I 额定开断电流是指断路器在额定电压下能保证正常开断(de)最大短路电流.该电流是断路器开断能力(de)一个重要参数.开断电流和电压有关,在低于额定电压时,断路器开断电流可以提高,但由于灭弧装置机械强度(de)限制,开断电流有一极限值,该极限值称为极限开断电流.4. 短路关合电流NCl I 在额定电压下,能可靠关合、开断(de)最大短路电流称为额定关合电流,它是表征断路器灭弧能力、触头和操动机构性能(de)重要参数之一.断路器合闸于有潜伏性故障(de)线路时,就要经历一个先合后跳(de)操作循环,此时只有断路器(de)额定关合电流大于冲击电流,才能可靠地开断. 5. 热稳定电流th I 表示断路器承受短路电流热效应(de)能力.我国规定4s 内所能承受(de)热稳定电流为额定热稳定电流.通常断路器(de)热稳定电流等于它(de)额定开断电流.6. 动稳定电流es i 动稳定电流亦称为极限通过电流,是指断路器承受短路电流电动力效应(de)能力.即指断路器处在合闸位置时,允许通过(de)短路电流最大峰值.动稳定电流决定于导电部分及支持绝缘子部分(de)机械强度,并决定于触头(de)结构形式.7. 全开断（分闸）时间ab t 全开断时间是指断路器从接到分闸命令瞬间到电弧完全熄灭为止(de)时间间隔.全开断时间是用来表征断路器开断过程快慢(de)一种参数.该参数是断路器固有分闸时间与燃弧时间之和.8. 合闸时间on t 合闸时间是指断路器从接到合闸命令瞬间到各相(de)触点均接触为止(de)时间间隔.9. 额定断流容量Nbr S 断流容量综合反映断路器(de)开断能力,与额定电压和额定开断电流两个因素有关,Nbr S =3N U Nbr I互感器互感器(de)主要作用是：把高电压和大电流按比例地换成低电压（100V 或100/3V ）和小电流（5A 或1A ）,以便提供测量和继电保护所需(de)信号,并使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化；把高电压（一次）部分与低电压（二次）部分相互隔离,且互感器二次侧均接地,以保证运行人员和设备(de)安全. 互感器(de)分类及作用是什么互感器二次侧为何必须接地互感器分为电压互感器,电流互感器和新型互感器,（作用同上）互感器二次侧均接地,以保证运行人员和设备(de)安全.电流互感器在运行中,为什么二次绕组不允许开路当电流互感器二次绕组开路时,2•I =0,则二次侧磁动势2•F =0,而使一次侧磁动势1•F 全部用来励磁,即0•F =1•F ,从而使铁心中(de)合成磁动势较正常情况下增大很多倍,并使铁心严重饱和.铁心中磁通(de)变化d φ/dt 成正比,因此,二次绕组将在磁通过零时,感应产生很高(de)尖顶波电动势,其值可达数千甚至上万伏,这对工作人员及仪表、继电器等都是极其危险(de).同时由于磁感应强度剧增,铁心损耗大大增加,铁心会产生严重过热,损坏线圈(de)边缘.此外铁心中还会有剩磁,使互感器误差增大.因此,电流互感器在运行中,二次回路是不允许开路(de).若需断开某个仪表和继电器,必须先将该仪表或继电器绕组短路后,才能断开仪表和继电器.第三章电气设备(de)分类与系统一次设备：生产,输送,分配和使用电能(de)设备二次设备：一次设备和系统(de)运行状态进行测量,控制,监视和保护(de)设备电力系统分为：发电系统,输变电系统,配电系统,用电系统2、火电厂(de)生产流程及特点火电厂(de)种类虽很多,但从能量转换(de)观点分析,其生产过程却是基本相同(de),概括地说是把燃料（煤）中含有(de)化学能转变为电能(de)过程.整个生产过程可分为三个阶段：① 燃料(de)化学能在锅炉中转变为热能,加热锅炉中(de)水使之变为蒸汽,称为燃烧系统；② 锅炉产生(de)蒸汽进入汽轮机,推动汽轮机旋转,将热能转变为机械能,称为汽水系统；③由汽轮机旋转(de)机械能带动发电机发电,把机械能变为电能,称为电气系统.分类标准：按燃料,按原动机,按供出能源,按发电厂总装机容量,按蒸汽压力和温度,按供电范围特点：1布局灵活.2一次性投建设资少3耗煤量大4动力设备繁多5大型发电机组有停机到开机并带满负荷时间久6各种排放物污染大3水力发电：生产过程,从河流高处火水库内引水,利用水(de)压力或流速冲动水轮机旋转,将水能转变成机械能,然后由水轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能.特点：能量转换过程中损耗小,发电效率高分类：堤坝式水电厂,引水式发电厂和混合式水电厂特点：1水能是再生能源2可综合利用3发电成本低,效率高4运行灵活5可储蓄可调节6建设和生产受自然环境影响7建设投资大,工期长4抽水蓄能电厂工作原理抽水蓄电厂是以一定水量作为能量载体,通过能量转换向电力系统提供电能.为此,其上、下游均需有水库以容蓄能量转换所需要(de)水量.在抽水蓄能电厂中,必须兼备抽水和发电两类设施.在电力负荷低谷时（或丰水时期）,利用电力系统(de)富余电能（或季节性电能）,将下游水库中(de)水抽到上游水库,以位能形式储存起来；待到电力系统负荷高峰时（或枯水时期）,再将上游水库中(de)水放下,驱动水轮发电机组发电,并送往电力系统,这时,用以发电(de)水又回到下游水库.显而易见,抽水蓄能电厂既是一个吸收低谷电能(de)电力用户（抽水工况）,又是一个提供峰荷电力(de)发电厂在电力系统中作用：调峰,填谷,备用,调频,调相,黑启动,蓄能第二节输变电系统输变电系统组成：变换电压(de)设备,接通和开断电路(de)开关电器,防御过电压,限制故障电流(de)电器,无功补偿设备,载流导体,接地装置功能：将发电厂生产(de)电能经过输变电系统配给给配电系统和用户电气主接线形式：有汇流母线和无汇流母线,有汇流母线(de)形式有单母线,单母线分段,单母线分段带旁路母线,双母线,双母线分段,双母线带旁路母线和一台半断路器接线.无汇流母线形式有单元接线,桥式接线和角形接线.双母线带旁路断路器(de)电器主接线形式检修某一出线时,不中断回路步骤：w2,w1正常供电,接通旁路断路器QF2旁边(de)母线隔离开关和和旁路母线隔离开关,再闭合QF2,是旁路母线W3带点,若W3故障则由几点保护装置断开QF2,若W3正常,闭合QS4,断开QF4,再断开QF4两端隔离开关,此时即可不中断回路供电检修高压直流输电系统就是将送端系统(de)高压交流电,经换流变压器变压,由换流器将高压交流转换成高压直流,通过直流输电线路输送到另一端换流站,再由换流器将高压直流转换成高压交流,然后经过换流变压器与受端交流电网相连,将电能送至受端系统.通常将交流转换成直流称为整流,实现整流功能(de)装置称为整流器；将直流转换成交流称为逆变,实现逆变功能(de)装置称为逆变器.整流器和逆变器统称为换流器.配电系统组成及作用：配电系统处于电力系统末端,把发电系统或输变电系统与用户连接起来,向用户分配电能和供给电能(de)重要环节,组成包括配电变电站,高低压配电线路和接户线在内(de)整个配电网和设备常用(de)几个重要指标1.供电可靠率供电可靠率=1—（统计期间总时间用户平均停电时间）×100% 2.网损率网损率=总供电量电力网电能损耗量×100% 3.电压合格率电压合格率是指电力系统某点电压在统计时间内电压合格(de)时间占总时间(de)百分比.电压合格率有日电压合格率、月电压合格率和年电压合格率之分.电压系统负荷按供电(de)可靠性划分一类负荷（亦称一级负荷）二类负荷（亦称二级负荷）三类负荷（亦称三级负荷）负荷曲线：描述某一段时间内用电负荷(de)大小随时间变化规律(de)曲线日负荷曲线是描述一天24h 负荷变化情况(de)曲线,分为日有功负荷曲线和日无功负荷曲线.日负荷曲线对电力系统(de)规划设计和运行十分有用,它是安排日发电计划、确定各发电厂发电任务和系统运行方式以及计算用户日用电量等(de)重要依据.年负荷曲线是描述一年内每月（或每日）最大有功负荷随时间变化情况(de)曲线,分为年最大负荷曲线和年持续负荷曲线.年最大负荷曲线是描述一年内每月（或每日）最大有功负荷随时间变化情况(de)曲线.年持续负荷曲线是按一年内系统负荷数值(de)大小及其持续小时数依次由大到小排列绘制而成(de)曲线.这种曲线可用来安排发电计划及进行可靠性估计.如果用户始终保持最大负荷P m ax 运行,经过T m ax 时间后所消耗(de)电能恰好等于全年(de)实际耗电量,则称T m ax 为年最大负荷利用小时数,即T m ax =m ax P A =m ax 1P 87600Pdt 年最大负荷利用小时数(de)大小,在一定程度上反映了实际负荷在一年内(de)变化程度.消弧线圈(de)作用及其使用范围：当发生单相接地故障时,接地故障与消弧线圈构成另一个回路,接地故障相接地电流中增加了一个感性电流,和装设消弧线圈前(de)容性电流方向相反,相互补偿较少了接地故障点(de)故障电流,使电弧易于自行熄灭,从而避免引起各种危害,提高了供电可靠性,范围：3-6kv 电力网30A,10kv 电力网20A,35-60kv 电力网10A消弧线圈一般运行在过补偿状态原因：在过补偿方式下,即使电力网运行方式改变,也不会发展成为全补偿方式,致使电力网发生谐振,同事,由于消弧线圈有一定(de)裕度,今后电力网发展线路增多,对地电容增加后,原有消弧线圈还可以继续使用.第四章设备工作接地与保护接地第一节概述工作接地为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠工作而采取(de)接地.工作接地一般都是通过电气设备(de)中性点来实现(de),所以又称为电力系统中性点接地.保护接地为了保证工作人员接触时(de)人身安全,将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电(de)金属部分接地,称为保护接地.保护接零在中性点直接接地(de)低压电力网中,把电气设备(de)外壳与接地中性线（也称零线）直接连接,以实现对人身安全(de)保护作用,称为保护接零（或简称接零）.防雷接地为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害,必须将强大(de)雷电流安全导入大地,以此为目(de)(de)接地称为防雷接地,也称过电压保护接地.防静电接地为消除生产过程中产生(de)静电积累引起触电或爆炸而设置(de)接地称为防静电接地.第二节工作接地（中性点接地）我国电力系统(de)中性点接地方式主要有四种,即中性点不接地（中性点绝缘）、经消弧线圈接地、中性点直接接地和经电阻接地.根据电力系统中发生单相接地故障时接地故障电流(de)大小,可将中性点接地(de)方式分为两类：一类是小电流接地系统,包括中性点不接地和经消弧线圈接地;另一类为大电流接地系统,包括中性点直接接地和经电阻接地.电力系统中性点经消弧线圈接地时,有三种补偿方式,即全补偿方式、欠补偿方式和过补偿方式.①若选择消弧线圈(de)电感时,使得I L=I C,则接地电容电流将全部被补偿,接地故障点电流为零,此即全补偿方式.采用全补偿方式使接地电流为零似乎很理想,但实际上此时容抗等级感抗,系统会发生串联谐振,产生很大(de)谐振电流,并在消弧线圈(de)阻抗上形成很高(de)电压降,使中性点(de)对地电位大为升高,可能会损坏设备(de)绝缘.②若I L＜I C,则接地故障点有未被补偿(de)电容电流流过,这种补偿方式称为欠补偿方式.采用欠补偿方式时,当电力网运行方式改变而切除部分线路时,整个电力网对地电容抗将减小,有可能发展为全补偿方式,导致电力网发生谐振,危及系统安全运行；此外,欠补偿方式容易引起铁磁谐振过电压等其他问题,所以很少被采用.③若I L＞I C,则接地故障点有剩余(de)电感电流流过,这种补偿方式称为过补偿方式.在过补偿方式下,即使电力网运行方式改变而切除部分线路时,也不会发展成为全补偿方式,致使电力网发送谐振.同时,由于消弧线圈有一点(de)裕度,今后电力网发展,线路增多、对地电容增加后,原有消弧线圈还可以继续使用.因此,实际上大多采用过补偿方式.保护接地与接零方式混用(de)危害及中性线重复接地(de)必要性如果同时采用了接地和接零两种保护方式,若实行保护接地(de)设备发生故障,则中性线(de)对地低呀压将会升高到电源相电压(de)一半或更高.这时,实行保护接零(de)所有设备上,便会带有统样(de)高电位,使设备外壳等金属部分将呈现较高(de)对地电压,从而危及操作人员(de)安全.所以同一低压配电系统内,保护接地与保护接零这两种不同(de)方式一定不能混用.在中性点直接接地(de)低压配电系统中,为确保接零保护方式(de)安全可靠,防止中性线断线所造成(de)危害,系统中除了工作接地外,还必须在整个中性线(de)其他部位再行接地,称之为重复接地.当中性点直接接地(de)低压配电系统实行重复接地后,可保证在万一出现中性线断线(de)情况下,配电系统(de)保护方式可以从保护接零(de)TN方式转化为保护接地(de)TT方式,从而减轻触点(de)危险程度.保护接地方式及其作用：1 IT接地,通过降低接地电阻Re以及限制设备外壳接地电压Ue(de)值 2 TT接地通过接地电流使回路(de)过电流装置动作而切断故障电路3TN 接地一般情况下使熔断器熔断或自动开关跳闸,从而切断电源保障人生安全.一台半断路器接线单元接线双母线带旁路母线接线 QF2—专用旁路断路器；QS1、QS2—旁路隔离开关；W3—旁路母线第五章电压、功率及电能损耗(de)计算工程上常用(de)几个计算量1. 电压降落指网络元件首、末端电压(de)相量差（1•U —2•U ）2. 电压损耗指网络元件首、末端电压(de)数值差（1U —2U ）电压损耗=N U U U 21-×100% 3. 电压偏移指网络中某点(de)实际电压值与网络额定电压(de)数值差（N U U -）电压偏移常以百分比值表示,即电压偏移=NN U U U -×100% 4. 输电效率指线路末端输出(de)有功功率2P 与线路首端输入(de)有功功率1P (de)比值,常以百分值表示,即输电效率=%10012⨯P P 中枢点是指那些反映系统电压水平(de)主要发电厂或枢纽变电站(de)母线,系统中大部分负荷由这些节点供电.1. 逆调压高峰负荷时升高电压（N U ）、低谷负荷时降低电压（N U ）(de)中枢点电压调整方式,称为逆调压.这种方式适用于中枢点供电线路长,负荷变化范围较大(de)场合.2. 顺调压高峰负荷时允许中枢点电压略低（N U ）、低谷负荷时允许中枢点电压略高（U）.N3.常调压在任何负荷下都保持中枢点电压为基本不变(de)数值,取（~）UN第六章短路故障分析与计算短路所谓“短路”就是电力系统中一切不正常(de)相与相之间或相与地之间发生通路(de)情况.短路(de)四种类型三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路有名值（任意单位）标幺值标幺值=位）基准值（与有名值同单序阻抗：元件三相参数对称时,元件两端某一序(de)电压降与通过该元件同一序电流(de)比值.。

电气工程概论教学大纲

电气工程概论教学大纲一、课程简介电气工程概论是电气工程专业的入门课程，旨在为学生提供电气工程领域的基础知识和学科概貌。

本课程旨在引导学生建立对电气工程的整体认识，了解电气工程的发展历史、基本原理和应用领域，培养学生对电气工程的兴趣和探索精神。

二、课程内容1. 电气工程概述2. 电路基础3. 电气元件与电路4. 电力系统5. 电力电子技术6. 控制理论与应用7. 电气工程实践三、教学目标1. 掌握电气工程的基本概念和术语；2. 熟悉电路分析的基本方法和技巧；3. 理解电气元件的工作原理和特性；4. 了解电力系统的结构和运行原理；5. 掌握电力电子技术在电气工程中的应用；6. 熟悉控制理论的基本知识和方法；7. 提高实践能力，培养解决问题的能力。

四、教学方式本课程采用理论讲授与实践结合的教学方法，其中理论课程通过课堂教学、讲解、讨论等方式进行；实践课程通过实验操作、案例分析、课外实践等方式进行。

学生在课程学习中将积极参与讨论，探究问题，提高实践操作能力。

五、教学评价学生的评价主要包括课堂表现、作业成绩、实验报告和期末考核，其中期末考核所占比重最大。

学生需主动参与课堂互动、认真完成作业、合理安排实践时间、独立撰写实验报告，以期末考核最终评价为主要依据，综合考察学生对电气工程概论及相关知识的掌握情况和学习态度。

六、参考教材1. 《电气工程概论》魏广元著2. 《电气工程基础》肖川著3. 《电力系统分析》张四平著七、教学进度安排第1-2周电气工程概述第3-4周电路基础第5-6周电气元件与电路第7-8周电力系统第9-10周电力电子技术第11-12周控制理论与应用第13-14周电气工程实践八、教学辅助手段1. 课件资料：PPT演示、实验指导2. 实验设备：万用表、示波器、电源等3. 实践场地：电工实验室、模拟实训中心等以上为本课程的教学大纲，希望通过本课程的学习，学生能够对电气工程有一个全面的认识，为日后深入学习和科研打下坚实基础。

电气工程概论

电气工程概论第三章绪论3.1电力系统发展简史3.1.1电力工业简介1由一种或几种一次能源经过转换或加工得到的能源产品，称为二次能源。

电能是一种应用极其广泛的二次能源。

2电力工业的主要生产环节有发电、输电、变电、配电、用电。

3常用的电压等级：高压输电电压220kV高压配电电压35~110kV中压配电电压1~35kV低压配电电压6~10kV，380/220kV3.1.2欧美电力工业的发展简史3.1.3中国电力工业的发展3.1.4中国电力系统现状与展望3.2电力系统简介3.2.1电力系统的功能与作用1监测供电质量的指标有全网的频率、各供电点的电压、电压和电流波形、三相不对称度、电压闪变等。

2电力主设备（一次设备）：发电、变电、输电、配电、用电等设备称为电力主设备；由主设备构成的系统称为主系统，也称为一次系统；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；二次设备构成的系统称为辅助系统，叶成伟二次系统。

3电力系统的基本任务是安全、可靠、优质、经济地生产、输送与分配电能，满足国民经济和人民生活需要。

4发挥电力系统的功能与作用应满足以下基本要求：满足用户需求（数量与质量要求）、安全可靠性要求、经济性要求、环保和生态要求。

3.2.2现代电力系统的特点1电力系统技术发展特征：大机组、大电网、高电压、高度自动化。

2数字化、网络化、信息化、智能化技术日益提高电力系统的自动化水平。

3新能源的开发利用，特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势。

4建立健全的电力市场机制是提高效率、降低成本、促进电力资产的合理利用与发展的有效保证。

3.2.3电力资源与负荷1中国资源的分布（西部为主）、中国能源结构（水、煤为主）、中国经济发展的格局（东部领先）决定了中国电网的发展格局：西电东送、南北互供、全国联网。

2电力系统的负荷按供电可靠性分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。