第1部分 电气工程专业概论

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图1-7 多电飞机系统的电气设备构成
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图1-8 电驱动战车电气装备
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3．机电系统中的电气技术 机电一体化系统设计涉及的主要内容包括机 电系统机械设计技术、控制系统设计技术、伺服 系统设计技术和检测技术。机电一体化是在新技 术浪潮中，电子技术、信息技术向机械工业渗透 并与机械技术相互融合的产物。
要包含三个领域：电工理论——电工理论与新技术、
电路理论(含电网络理论)、电磁理论；电工制造—
—电机与电器、绝缘技术、电力电子技术；电力系
统——电力系统及其自动化(运行)、高电压技术、
电力传动。三者相互联系、相互渗透，不能截然分 开。
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2．电气工程与其他学科的关系 其他专业普遍需要电气工程知识，例如建筑工
适应能力强的毕业生已成为我国各条战线上科技和 管理方面的栋梁。随着科学技术的发展，本系早已 突破了传统的学科范围，在电气工程的基础上，扩 展到计算机、电子技术、自动控制、系统工程、信 息科学与生物医学工程等新科技领域，开拓了许多 新的研究方向。
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(6) 1933年北洋大学(天津大学)设立电机工程系， 现已发展成为天津大学电气与自动化工程学院。学院 现设 2个系、5个中心、2个研究所。学院2个一级学 科电气工程和控制科学与工程均具有博士学位授予权
机工程系，现已发展成电气工程学院。从中央大
学、南京工学院到今天的东南大学都一直设有电
气工程相关学科和专业。曾经有大批国内外学术
界知名的专家、学者在这里工作，如吴玉麟、陈
章、吴大榕、程式、杨简初、严一士、闵华、周
鹗、陈珩等。
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(5) 1932年清华大学设立电机系，现为电机工
程与应用电子技术系。大批基础扎实、知识面宽、
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(3) 1920年浙江大学(公立工业专门学校 )设立 电机科。浙江大学是国家教育部直属，学科门类齐 全的综合性重点大学。电气工程学院 ( 简称电气学 院 ) 由原浙江大学电机工程学系发展而来。该系历 史悠久，始建于1920年，是我国创建最早的电机系 之一。
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(4) 1923年东南大学(后改为中央大学)设立电
第1部分 绪 论 表1-1 征询回答概要
序号 1 2 3 问 题 回 平均 133.5 52.9 0.6 1.3 0.6 3.2 9.3 3.5 1.1 2.2 1.2 1.6 4.2 2.5 答 标准偏差 8
对 BSEE 所要求的总学分 对 BSEE 所要求的 EE 课程学分 一年级 EE 课程要求的门数 EE 课学分总数 实验课周学时 二年级 EE 课程要求的门数
能源形式和重要的信息载体。其显著特点在于易于
变换、传输和控制。
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1820年，安培(A.M.Ampere)发现了电磁效应。
1831年，法拉第(M.Faraday)发现一块磁铁穿过一
个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效 应就是电磁感应。
图1-1 法拉第盘
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19 世纪 60 年代，麦克斯韦 (J.C.Maxwell) 建立了 统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁
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1.1 电气工程及其自动化专业概述 1.2 电气工程及其自动化专业的课程体系与知识结构 1.3 电气工程专业人才培养目标
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1.1 电气工程及其自动化专业概述
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.1 电气工程及其自动化专业的发展历史 1．电气工程的发展简史 现阶段，从工程技术领域看，电是一种优质的
10 11
71 71
表1-3 全国设置电气工程专业大学数量的变化
年 份 大学数量
1994 90
1999 123
2001 163
2003 197
2006 276
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1.1.2 电气工程及其自动化专业的地位和任务 1．电气工程学科的具体内容及其内在联系
从电气工程内部各学科的关系看，电气工程主
并设有博士后流动站。学院8个二级学科(电力系统及
其自动化、电机与电器、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、控制理论与控制 工程、检测技术与自动化装置和模式识别与智能系统) 均具有博士和硕士学位授予权，其中电力系统及其自
动化和检测技术与自动化装置为国家重点建设学科。
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4
EE 课学分总数 实验课周学时
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3．国内大学电气工程专业发展概述
(1) 1908年南洋大学堂(上海交通大学)设立了
电机专科。这是我国最早的电机专业。该校电气
工程系历史悠久，其源头可追溯到清光绪34年
(1908年)，唐文治担任监督(即校长)，增设电机专 科，预科一年，专科三年。在国内各大学中，上 海交通大学最早创设电机工程专科。在建国前41 年间，共培养毕业生1305人，他们服务于国内电
用上了电动机。
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图1-4 多里沃-多勃罗沃尔斯基三相电动机部件
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图1-5 多里沃-多勃罗沃尔斯基三相电动机外观
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图1-6 多里沃-多勃罗沃尔斯基的几种三相变压器
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2 ．国外大学电气工程专业发展过程及其教育 状况简介
1) 美国著名大学电气工程专业的设置时间
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未来20年，我国电力工业和电工制造业将持续高
速度发展。受此拉动，我国设置电气工程专业的高等
学校也将持续高速度发展。正像我国正在成为世界制 造业的中心，成为世界工厂一样，我国也必将成为世 界电气工程高等教育、科学研究和技术开发的中心。 2020年，我国发电机装机容量将稳居世界第一。未来
(a)
(b)
图1-2 雅可比电动机模型和实用电动机 (a) 电动机模型；(b) 实用电动机
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1885年，意大利物 理学家加利莱奥· 费拉 里斯提出了旋转磁场原 理，并研制出了二相异 步电动机模型。1886年， 美国的尼古拉· 特斯拉 也独立地研制出了二相 异步电动机。
图1-3 特斯拉发明的 二相异步电动机
20年，中国将是全球电力工业和电工制造业的最大市
场。我国电气工程领域集中了一批最优秀的人才。我 国将成为世界电气工程高等教育的中心。我国也将成 为世界电气工程科学研究和技术开发的中心。
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1.2 电气工程及其自动化专业的课程体系与知识结构 1.2.1 电气工程及其自动化专业的课程体系
电气工程及其自动化本科专业，是根据教育部颁 布的最新专业目录，为拓宽专业口径，增强人才的适 应性而设立的，体现了强电与弱电结合、电力与电子 技术结合、元件与系统结合、计算机软件与硬件结合 的特点，优化学生的知识结构，增强学生的实践能力 和创新能力，致力于培养具有坚实的数学、物理学和 电工理论基础，系统的专业理论，广泛的技术知识， 良好的实际动手能力和计算机应用能力，较高的外语 水平和管理能力的复合型人才。
波的存在。而这种理论上的预见后来得到了充分的实
验证实。1873年，麦克斯韦完成了他的巨著——《电 磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数 学原理》相媲美的著作，具有划时代的意义，奠定了 广泛应用电磁技术的理论基础。
第1部分 绪 论 1834年，德籍俄国物理学家雅可比(Jacobi)发明了被世界公 认的第一台功率为15 W的棒状铁芯实用电动机，如图1-2所 示。
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俄国工程师多里沃· 多勃罗沃尔斯基于1889年成
功研制出第一台实用的三相交流单鼠笼异步电动机，
并发明了第一台双鼠笼三相异步电动机。交流电机
的研制和发展，特别是三相交流电机的研制成功为
远距离输电创造了条件，同时把电工技术提高到了 一个新的阶段。 19 世纪后期，电动机的使用已经相当普遍。电 锯、车床、起重机、压缩机、岩石钻等都已由电动 机带动，甚至电磨、牙医电钻、家用吸尘器等也都
1952年，我国进行大规模的院系调整，出现了一
批以工科为主的多科性大学，也出现了一批机电学院。
1966年，文革开始，大学正常招生暂停。1977年，恢 复高考制度，之后大部分学校的“电机工程系”改为 “电气工程系”，90年代之后，又陆续改称“电气工 程学院”。1998年，我国高校进行了大规模专业目录
调整，将电工类专业和电子与信息类专业合并为“电
气工程领域的各部门，且成绩卓越，人才辈出。
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(2) 1912年，同济医工学堂(同济大学)设立电 机科，现在发展为同济大学电子与信息工程学院的 一个系。同济大学电气工程系由上海交通大学原机 车车辆工程系电力机车专业发展而来，长期从事电 气工程及自动化、电力牵引领域的研究，并紧密配 合国民经济的发展，坚持理论研究与生产实践的结 合。在铁道牵引、城市轨道交通、电动汽车和磁悬 浮列车等技术领域内及电力电子、传动控制、检测 与仿真技术等方面的研究一直处于国内领先水平。
(1) 哥伦比亚大学于1882年建立电气工程系。 (2) 1883年康乃尔大学建立电气工程系。 (3) 普林斯顿大学于1889年建立电气工程系。 (4) 1895年德州大学建立电气工程系。 (5) 1902年麻省理工学院建立电气工程系。
第1部分 绪 论 2) 美国大学电气工程教学情况简介 对应于我国大学的电气工程学院和电子与信息工程学院， 美国大学一般将其称为电气工程与计算机科学系(简称EECS系) 或电气工程与计算机工程系(简称ECE系)。他们的一个系对应 我们的两个学院。为了更有针对性，这里着重介绍美国EECS 系或ECE系中主修电气工程专业的教学和改革情况。 美国125所大学对电气工程学士(BSEE)学位的总学分要 求和一、二年级电气工程(EE)课程设置：1992年3月全美电气 工程系系主任协会对大约280位系主任发出征询函，调查美国 EE系对BSEE学位总学分的要求，主要是对毕业生必须完成 的总学分和一、二年级EE课程及实验课程的开设情况进行征 询。结果有125位系主任做了回答，情况如表1-1所示。
域工作的宽口径、复合型的高级工程技术人才。
该专业的特色体现在：强电与弱电相结合，电工技 术与电子技术相结合，软件与硬件相结合，元件与系统 相结合，使学生获得电气控制、电力系统自动化、电气 自动化装置及计算机应用技术等领域的基本技能，具有
分析和解决电气工程技术领域技术问题的能力。
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1.1.4 电气工程及其自动化专业的发展前景 我国目前高等学校的专业数大约有249个，还 有进一步减少的趋势。教学改革的方向必然是进 一步加强基础，拓宽专业口径。电气工程专业也 必然与时俱进，与信息科学、自动化科学、计算 机科学、电子科学、能源科学、材料科学等其他 学科进行交叉和融合，以求自身发展。
程领域涉及的电气内容主要包括供电电源及电压的
选择、电力负荷的计算、短路电流计算、高压接线、
低压配电线路设计、电气设备选择、继电控制与保
护、电力管理、变配电所设计、电梯、照明系统、 安全用电等电气知识。 多电飞机系统的电气装备，包含了电气领域的 诸多技术，如电力系统技术、电力电子技术、电力 传动技术和电气装置自动控制技术等。
机电一体化的应用领域不同，它所涉及到的
单元技术也略有差别。图1-9为一般机电一体化系
统所涉及到的各单元技术及其相互联系。
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图1-9 机电一体化系统各单元技术构成
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1.1.3 电气工程及其自动化专业的特点
电气工程及其自动化专业是为各行业培养能够从事
电气工程及其自动化、计算机技术应用、经济管理等领
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低年级学生所学的主干课程有电路分析、电子技 术、电机学、信号与系统、自动控制理论、信息技术、 计算机科学与工程、电力系统基础等。高年级学生所 学的学科方向课程有电力电子技术、网络技术、电力 系统计算机分析、电力系统保护与控制、微机测控技 术、微机原理及应用、电力传动、微特电机及其控制 系统等。
气信息类”专业，专业数大大减少，专业口径大大拓 宽。表1-2是50多年来我国大学本科专业目录的调整 情况。表1-3是全国设置电气工程专业大学数量的变 化情况。
第1部分 绪 论 表1-2 50年来我国大学本科专业目录的调整
序号 1 2 3 4 5 年份 1954 1963 1980 1985 1986 1993 1998 门数 类数 40 专业数 257 510 1037 823 651 504 249 备 我国首次定专业目录 宽窄并存，以宽为主 “文革”期间十分混乱，越来越多、窄、细 适当进行了整合 适当拓宽，去掉重复 新增管理学，工科引导性专业(9 个) 注