6.电气工程导论第六章 电工新技术
电气工程及其自动化专业导论-第6章 电工理论与新技术
哈尔滨理工大学
电气工程及其自动化专业导论
目录
第1章 电气工程及其本科教育 第2章 电机电器及其系统 第3章 电力系统及其自动化 第4章 电力电子与电力传动 第5章 高电压与绝缘技术 第6章 电工理论与新技术
第6章 电工理论与新技术
第六章目录
6.1 电工理论与新技术的主要内容 6.2 电工理论研究进展 6.3 新能源技术 6.4 无线电能传输 6.5 超导电力技术 6.6 磁悬浮技术 6.7 脉冲功率技术 6.8 生物电磁学 6.9 微机电系统 6.10 电工新技术展望
场与物质相互作用问题。
第6章 电工理论与新技术
6.2 电工理论研究进展
6.2.3 电工理论发展方向
2. 电网络 超宽带信号采集理论与系统 模拟及模数混合信号电路设计、测试与故障诊断 电路设计与测试自动化 宽频电暂态的建模与分析 非线性电路分析与设计理论 基于计算机科学、物理学、人工智能新成果的电路建模、分析、设计和诊断技术 智能电网数据分析与处理 学科拓展与交叉研究领域
题，深化研究各类电磁场数值计算方法，提高求解大规模工程实际问题的能力。 新型磁性材料建模方法：针对新型磁性材料的快速发展，深入研究磁性材料磁化与损耗的建
模方法；针对电工设备节能优化设计需要，深入研究磁性材料的磁化与损耗特性机理。 电磁场与物质的相互作用：主要研究高电压、大电流、强功率条件下的特定电磁装置中电磁
第6章 电工理论与新技术
6.3 新能源技术
6.3.1新能源发电
太阳能发电的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射转化为电能。太阳能发电由于无污染 、无噪声、运行维护简单、应用环境几乎不受地域影响，资源总量非常丰富，因此一直以来受到 人们的青睐，还被认为是新世纪的主要能源。
电工新技术
强磁场应用
2)在生物工程与医疗应用方面
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(1)血液在强磁场下性能的改变及对生物体的影响。国际上研 究了人体及动物的全血的强磁场下的取向行为及其作用的主 体——血红细胞的作用机制;血液在强磁场下流变性能的变化; 血纤维蛋白质在强磁场下的活性变化及对生物代谢作用的影 响;人血在强磁场中所受磁力、磁悬浮特性和光吸收特性。 (2)蛋白质高分子在强磁场下的特性及其应用。国际上研究了 磷脂中缩氨酸在强磁场下的取向作用;肌肉细胞蛋白质在磁场 中的磷代谢过程;神经肽胺酸在强磁场下的结构改变及蛋白质 酰胺与氢的交换等。 (3)医疗应用。除继续发展人体成像系统外,近年来国际上还研 究了在4-8特斯拉强磁场下血纤维蛋白质的活性以及对血管中 血栓溶解的影响;强磁场及磁场梯度对血纤维蛋白的溶解过程 的影响;强磁场对动物血细胞的活性及其对心肌保护特性的影 响;外加磁场对血小板流动性能的影响及其在医疗上的应用等。
电工理论与新技术
主要研究内容（案例）：
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(1)电磁场与电磁波理论及其新技术： 主要研究工程电磁场理论和电 磁场的数值分析、特种电机与电器电磁场或磁路的分析与设计、电 磁波的传播与散射、电磁兼容、多效应耦合场的分析与设计等。 (2) 网络理论与自动化设计： 主要研究大规模电路分析与设计理论、 人工神经网络及其应用、交直流混合电力网络分析、非线性动力网 络(包括混沌)、数据网络等。 (3) 军用电器与车辆电器的可靠性与测试技术: 主要研究继电器可靠 性寿命预测理论与技术、电磁继电器可靠性容差设计理论与技术、 电器可靠性试验与测试技术；电器抗振性设计理论与技术、大功率 混合式电器技术。 (4) 新型电能变换技术： 主要研究现代电力变换器的负面效应及其 对策，新型低污染、高效电能变换理论与应用技术等。
电气工程概论课后习题答案
电气工程概论课后习题答案第一章1．电气工程和电工科学的关系是什么电气工程的理论基础是电气科学。
2．与“现代五大工程”的其他工程相比，电气工程的突出特点是什么与其他工程相比，电气工程的特点在于：他的出现首先不是来源与文明发展的自发需要，而是来源于科学发现。
他以全新的能量形态开辟出一个人类文明的新领域。
他的发展又伴生了电子工程，从而孕育出通信，计算机，网络等工程领域，为信息时代的出现奠定了基础。
3．为什么说第二次工业革命是以电气化为主要特征的在这一时期，发电，输电，配电已形成了一气轮机，水轮机为原动机，以交流发电机为核心，以变压器与输配电线路等组成的输配点系统为“动脉”的输电网，使电力的生产，应用达到较高的水平，并具有相当大的规模。
在工业生产，交通运输中电力拖动，电力牵引，电动工具，点加工，点加热等得到普遍应用。
4．根据自己了解，电气工程有哪些应用多电飞机，线控汽车，全电舰船。
5．20世纪哪些科学技术的进步对电器工程的发展起到了重要作用超导材料，半导体材料，永磁材料，超导磁体技术，电磁技术。
6.电气科学与电气工程的发展史给你哪些启发今天电能的应用已经渗透到人类社会的生产，生活的各个领域，他不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文明的极大进步，彻底改变了人类社会生活方式，电气工程也应次被誉为“现代文明之轮”世纪电器工程科学的发展趋势是什么将电气科学与工程和近代数学，物理学，化学，生命科学，材料科学以及系统科学，信息科学等前沿融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时用信息科学的成就改造与提升本学科并开创新的研究方向。
8.为什么说21世纪电器工程与其他科学融合交叉是他的显着特点21世纪的电气工程科学将在与信息科学，材料科学，生命科学及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展，创新和飞跃往往发生在学科的交叉点上，9电气工程科学的基础理论包括那些电路藜芦，电磁理论，电磁计量理论等。
电气工程概论 第六章 电工新技术(一)
电气工程概论 28
1.日本超导磁悬浮列车技术
车载超导磁体
动 力 集 成 绕 组
感 应 导动 磁力 铁集 成 超
驱动列车行驶
悬 浮 超 导 磁 铁
电气工程概论
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6.2.2 超导技术的应用
一.超导电机
绕组由实用超导线绕制成的电机。具有功率密度大、 效率高等优点。
83MW超导发电机超导转子（左）与试验车间（日本）
电气工程概论 8
超导线在临界温度Tc、临界磁场强度Hc和临界电流密度 Jc值以内时,具有超导性,其电阻为零。 超导电机绕组的电阻损耗降为零，既解决了电枢绕组发热、 温升问题，又使电机的效率大为提高。 更重要的是超导线的临界磁场强度和临界电流密度都很高， 使超导电机的气隙磁通密度和绕组的电流密度可以比传统常 规电机提高几倍到几十倍。这样，就大大提高了电机的功率 密度，降低电机的重量、体积和材料消耗。
第6章 电工新技术
电气工程概论
1
主要内容：
了解电工新技术的发展趋势； 了解超导电工技术； 了解聚变电工技术； 了解磁流体发电技术； 了解磁流体推进技术； 了解可再生能源发电技术； 了解磁悬浮列车技术； 了解燃料电池技术； 了解飞轮储能技术； 了解脉冲功率技术； 了解微机电系统。
电气工程概论 2
6.1 电工新技术的发展趋势
电气工程概论 21
日本超导磁悬浮列车MAGLEV
（磁 图悬 片浮 资列 料车 ）的 原 理 和 应 用
22
超导磁悬浮列车的轨道
电气工程概论
电气工程概论知识点汇总
电气工程概论知识点汇总1，电气工程可分为:电器与电机及其控制技术,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。
2，开关电器是指用来关合和开断电路的电器。
断路器的作用：主要用在电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。
隔离开关作用：用来将高压设备与电源隔离,以保证检修人员的安全.熔断器作用：用来在电路发生故障或短路时依靠熔件的熔断来开断电路。
低压控制电气：用于接通和分断低压交，直流的控制电路。
3，SF6断路器SF6的作用是灭弧和绝缘介质.高压断路器是电力系统中最重要的高压开关电器，不但要用于关合，开断正常线路工作，更主要用来在电力系统发生短路故障时自动的切断短路电流。
低压断路器主要用于配电线路和电气设备的过载，欠压，失压和短路保护，是低压开关中性能最完善的开关，常在低压大功率电路中作为主控电器。
4，断路器的额定电流是指截流部分和接触部分设计时所根据的电流.熔体的额定电流是指熔体本身所允许通过的最大电流.对同一熔断器来说,通常可分别装入不同额定电流的熔体,最大的熔体额定电流可与熔断器的额定电流相同.5，触头结构经历的三个阶段：圆盘形触头，横向磁场触头，纵向磁场触头。
6，变压器主要由导磁铁心及两个紧密耦合的绕组组成.7，电压互感器的作用：把高电压转换成100V或50V二次电压，供保护、计量、仪表装置使用，对一次设备和二次设备进行隔离。
电流互感器的作用：将很大的一次电流转变为1A或的5A二次电流；为测量装置和继电保护的线圈提供电流；对一次设备和二次设备进行隔离。
8，电流互感器二次绕组不允许开路，二次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。
电压互感器二次绕组不允许短路，二次绕组和铁心必须可靠接地，二次负载不易接太多，以免降低负载阻抗，影响测量准确度。
9，并联电容器主要用在交流电系统中进行无功补偿，提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥输电设备的效能。
10，电抗器主要用与实现对电力系统和工业用户的限流，无功补偿，移项等功能，对提高电能质量，提高电网运行的可靠性，降低系统故障率具有重要意义。
电气工程导论第六章-电工理论与新技术
超导
超导的发现 超导的微观机理 超导材料 超导的应用 展望
超导现象的发现
超导是某些金属或合金在低温条 件下出现的一种奇妙的现象 。最先发现这种现象的是荷 兰物理学家卡麦林· 昂纳斯。 1911年夏天，当昂纳斯的两个研 究生在做低温实验时，偶然 发现某些金属在极低温环境 中，金属的电阻突然消失了 。昂纳斯接着用水银做实验 ，发现水银在4.1K时（约相当 于-269℃），出现了这种超 导现象；他又用铅环做实验 ，九百安培的电流在铅环中 流动不止，两年半以后仍旧 毫无衰减。
磁悬浮列车是利用超导体的完全 排磁性，使列车悬浮在空中，以 直流电动机作为推动力。他的优 点是，不接触轨道，无摩擦，运 行安全，无噪声，无任何有害气 体排放。
在上海浦东已经建成了我国第一 条磁悬浮铁路，全长30公里，仅 需8分钟。
超导技术在定向武器方面的应用
在军事上，定向武器在未来战争中将起到举足轻重的作用。美国 和俄罗斯已经把定向武器的研制放在突出的位置。定向武器就是把能量 汇聚成极细的能束，并沿着指定的方向以光速向外发射，从而摧毁目标。
Байду номын сангаас
通过研究人们发现：所有 超导物质，如钛、锌、汞 等，当温度降至临界温度 时，皆显出某些共同特征：
超导之性质
电阻为零，一个超导体 环移去电源之后，还能 保持原有电流．有人做 过实验，发现超导环中 的电流持续了两年半而 无显著衰减 完全执磁性，这一现象 由德国物理学家迈斯纳 发现，只要超导材料进 入超导状态，便可把磁 感线排斥体外，其体内 的磁感应强度总是零 （迈斯纳效应）．
超导的发现轰动了全世界的 科学家，大家纷纷想要揭开 超导的奥秘，因为只有了解 了超导现象的微观机理，才 能使它为人类作出更大的贡 献。
电气工程新技术导论
电气工程新技术导论经过几位老师详尽的讲解，对于电气工程有了全新的了解，对于“新技术”及其未来的发展方向有了更全面的掌握。
几位老师都是在电力系统方面工作在一线的人物，对电网的运行以及一些故障处理都有自己的心得。
会与我们分享在处理事故方面的小故事，交流在学业及工作上的经验。
教书育人，感谢老师这一学期的辛勤付出。
从我对电气工程的认知，对本专业的发展方向及对智能电网的了解三个方面谈谈这一学期的收获和心得！从广义上讲，电气工程学科涵盖的主要内容是研究电磁现象的规律及应用有关的基础科学、技术科学及工程技术的综合。
这包括电磁形式的能量、信息的产生、传输、控制、处理、测量及相关系统的运行、设备制造等多方面的内容。
19世纪末，电工科学技术已形成电力和电信两大分支。
进入20世纪以后，电工科学技术的发展更为迅速，应用电磁现象的技术门类日益增多，发展和形成了很多独立的学科，如无线电技术、电子技术、自动控制技术等。
电工科学技术通常主要是指电力工程及其设备制造的科学技术。
电气工程是从人们对电磁现象的研究开始，电磁理论是电气工程的理论基础，而电磁理论是从物理学中的电学和磁学逐步发展而形成。
人类社会发展到任何时候也离不开能源，能源是人类永恒的研究对象，而电能是利用最为方便的能源形式。
因此，以电能为研究对象的电气工程及其自动化专业有着十分强大的生命力。
不论是电气时代还是信息时代，都是建立在对电能的利用与控制上，电是能量转换的枢纽和信息的载体，电能普遍应用在人民生活和社会生产中，为提高现代社会的生活水平及文明程度奠定了物质基础。
电气自动化在工厂里应用比较广泛，可以这么说,电气自动化是工厂里唯一缺少不了的东西，是工厂里的支柱。
电气工程学科涉及工业、农业、交通运输、国防及人民生活等各领域，与电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、环境科学与工程、生物医学等学科交叉渗透，拓宽了电气工程学科的内涵与外延。
随着科技的发展，电气工程的学科结构、研究领域、技术领域发生了很大变化。
电气工程及其自动化专业导论
对理论研究型人才的需求是极少数。
对大部分人来说，应当立足于实际应 用，再根据需要进行适当应用研究
工程 数字电子技术 微机原理与应用 计算机语言与程序设计 信号分析与处理 自动控制原理
电气工程是现代社会的重要支柱
不论是电气时代还是信息时代，都是建 立在对电能的利用与控制上。
电是能量转换的枢纽和信息的载体。
电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度 奠定了物质基础。
发展前景：“自动化”
属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”， 发展快、需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋 势所在。因此，作为信息产业中的重要一员，自动化 专业同样有着光辉的前途。 自动化应用范围广。目前，几乎所有的工业部门都 可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与 自动化息息相关。 本专业对于个人发展非常有利。本专业课程设置的 覆盖面广，所学的东西与其他学科交叉甚多。这也与 本专业的来历有关，自动化专业大部分源于计算机或 者电子工程系的自动控制专业。
选修课程 计算机网络与通信 数据库及应用 现代测试技术 计算机控制技术 DSP技术与应用 其他
工程技术型专业基础课
核心课程 电气工程导论 电机学 电力电子技术 电力系统基础
选修课程 工程力学 机械设计基础 电磁兼容 其他
工程技术型专业方向课程
知识要求 ：
具有较扎实的自然科学基础理论知识，掌握高等数 学、线性代数、大学物理、计算机应用技术等基础 知识 ； 系统掌握本专业领域必需的较宽的技术理论知识， 主要包括电路理论、电子技术、电机拖动、控制理 论、计算机软硬件基本原理与应用等 ； 掌握电气制图与机械工程制图的基本知识 ； 掌握自动化仪表、工业过程控制、计算机控制与仿 真等方面的知识 。 了解本学科的理论前沿和发展动态，熟悉电气安 全标准。
电气工程导论第六章电工理论与新技术PPT课件
磁共振成像技术(MRI)和CT成像技术比较，首 先是成像原理不同。
CT即计算机断层扫描技术,是将X射线对人体 组织作横断面扫描后通过计算机对密度对比 分析成像诊断疾病，对人体有X线辐射损伤，
MRI是通过发射脉冲磁场信号，对人体氢质子磁共振信号进行分析成像，
诊断疾病，不存在X线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、
托卡马克装置是一种磁约束 热核聚变实验装置，经过人 们50多年的不懈努力，1992 年以来，已经成功的在欧洲 联合环jet和美国TFTR上进行 了氘氚放电，开发聚变能的 科学可行性终于在托卡马克 装置上得到证实。
1911年夏天，当昂纳斯的两个研 究生在做低温实验时，偶然 发现某些金属在极低温环境 中，金属的电阻突然消失了 。昂纳斯接着用水银做实验 ，发现水银在4.1K时（约相当 于-269℃），出现了这种超 导现象；他又用铅环做实验 ，九百安培的电流在铅环中 流动不止，两年半以后仍旧 毫无衰减。
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通过研究人们发现：所有 超导物质，如钛、锌、汞 等，当温度降至临界温度 时，皆显出某些共同特征：
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将近一百年过去了，经过 几代科学家的不断探索， 人类也对超导的机理有了 一个大概的认识，目前我 们对它有一下解释：
10
1950年，美籍德国人弗茹里赫与美国伊利 诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后， 同时提出：超导电性是电子与晶格振动相 互作用而产生的。他们都认为金属中的电 子在点阵中被正离子所包围，正离子被电 子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它 电子形成了超导电流。
在磁悬浮列车方面的应用
列车的最高时速为300公里，飞机的为1000公里。所以人们就想寻 求一种时速介于两者之间的交通工具。磁悬浮列车整好满足了这个
要求。最高时速可达到500公里。
电气工程新技术资料汇编
电气工程新技术资料汇编介绍本文档是关于电气工程领域中的新技术资料的汇编，旨在向读者介绍电气工程领域的最新开展和应用。
电气工程是一门研究电荷在各种电器和电子设备中的产生、传输和控制的学科，它涉及到电力系统、电机、电子电路等方面的知识。
随着科学技术的不断开展，电气工程领域也在不断创新和进步。
本文档将介绍一些最新的电气工程技术，包括但不限于智能电力系统、节能技术、智能家居系统等。
智能电力系统智能电力系统是一种集合了信息技术、通信技术和电力系统的智能化管理系统。
它通过数据采集、监测和分析，实现了对电力系统的实时监控和管理，从而提高了电力系统的可靠性和运行效率。
智能电力系统采用了先进的传感器技术和通信网络，对电力系统中的各种设备进行实时监测，对电力负载进行预测和调度，以提供更优化的电力供给方案。
智能电力系统还可以通过对用户的用电数据进行分析，提供用电建议和节能方案，帮助用户提高用电效率。
节能技术节能技术在电气工程领域中起到了至关重要的作用。
随着能源资源的日益枯竭和环境污染的加剧，节能成为了当今社会的重要课题。
在电气工程领域中，采用节能技术可以减少能源的消耗，降低生产本钱，提高能源利用效率。
节能技术包括但不限于高效电能使用技术、能源管理系统、智能照明系统等。
高效电能使用技术利用先进的调制技术和功率控制技术，提高电气设备的能效；能源管理系统通过对能源使用情况进行监测和分析，提供节能方案和优化能源使用方案；智能照明系统采用了先进的照明控制技术，实现了对照明设备的智能化控制和管理。
智能家居系统智能家居系统是将现代信息技术和通信技术应用于家居环境的集成系统。
通过将各种家用电器、照明设备、平安设备等连接到一个中心控制系统，实现对家居环境的智能化管理和控制。
智能家居系统可以实现智能照明、智能家电控制、安防监控等功能。
通过智能家居系统，用户可以通过手机或者其他智能设备对家居设备进行远程控制和管理，实现对家居环境的精确控制和智能化管理。
电气工程概论-第六章-电工新技术(二)培训讲学
6.10.2 脉冲功率技术的应用
一、强激光的研究 二、强脉冲X射线 三、 核电磁脉冲 四、高功率微波武器
五、电磁炮
轨道炮
电流
电枢 （等离 子体）
线圈炮
驱动线圈
电枢 线圈
磁悬浮发射器 磁悬浮间隙
电磁发射装置
磁悬浮加速托架
6.11 微机电系统
微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS），是融合了硅微加工、光刻 铸造成型和精密机械加工等多种微加工技术制作 的集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控 制电路、接口电路、通信和电源于一体的微米 （10-6m）尺度微型机电系统。
上海捷运
三、 日本常导磁悬浮列车HSST
四、永磁磁悬浮列车
6.8 燃料电池技术
6.9 飞轮储能系统
6.9.1 飞轮储能原理
根据牛顿定律，飞轮的 储能为：
W 1 J2
2
6.9.2 飞轮储能的应用
一、 电力调峰
二、电动车辆飞轮电池
三、飞轮储能-再生制动系统
飞轮储能燃气轮机轻型机车—— “下一代高速列车”
电气工程概论-第六章-电工新技 术(二)
海上风力发电场
6.6.2 太阳能发电
一、太阳能热发电
太阳 能热 发电 的四 种方 式二、太阳能光伏发电来自.7 磁悬浮列车技术磁
电动式
永磁式
悬
长定子
长定子
浮
列
车
的
分
类
电磁式 短定子
电磁式 长定子
一、日本超导磁悬浮列车
二、 德国常导磁悬浮列车Transrapid
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电气工程新技术资料
电气工程新技术资料电气工程是一门重要的技术学科，其在现代社会的各个领域都发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，电气工程也在不断创新和进步，诞生了许多新的技术。
这些新技术对电气工程师的工作产生了重要影响，因此，及时了解和掌握这些新技术尤为重要。
本文旨在介绍一些当前电气工程领域中的新技术资料。
一、人工智能技术在电气工程中的应用人工智能技术在近年来得到了快速发展，它已经开始在电气工程领域中得到广泛运用。
其中，机器学习、神经网络等技术的应用，尤其是在智能电网、电动汽车等领域的智能控制和监测方面有着重要作用。
例如，在智能电网中，人工智能技术可以用来预测能源需求和供应的状况，优化能源的分配和使用，提高能源的利用效率。
在电动汽车的智能控制方面，人工智能技术可以识别驾驶员的驾驶行为，预测驾驶员的下一步行动，从而提高驾驶员的驾驶安全性和舒适性。
二、智能电表技术智能电表是一种新型电能计量设备，它不仅可以精确计量用户用电量，还可以实现电能互联网、峰谷分时计费等一系列功能。
智能电表的使用可以提高电力系统的运行效率和节能减排。
在智能电表中，采用的是微电子技术、通讯技术、传感器技术及智能算法等多种技术手段。
通过对用户用电信息的采集、传输和存储，可以实现用户用电量的实时动态监测、电费计算以及用电和节能方案的推荐。
三、光伏技术光伏技术是一种将太阳能转换为电能的技术，其应用已经得到了广泛的推广和应用。
在光伏发电系统中，太阳能电池将光线转化为直流电，再通过变流器将其转化为交流电即可供电。
随着光伏技术的逐步成熟，其发电效率逐步提高，发电成本也逐渐降低，成为了一种具有广泛应用前景的新能源。
与传统的火力发电相比，光伏发电具有低碳、无污染、可再生等优点，可在城市、乡村、工矿区等各类场景下得到应用。
四、虚拟现实技术在电气工程中的应用虚拟现实技术是一种计算机模拟技术，它可以在电脑上生成一种虚拟的场景，从而使人们感觉自己置身于其中。
在电气工程领域中，虚拟现实技术可以用于电力工程的设计、仿真和培训等方面。
电气工程概论电工新技术共116页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电气工程概论电工新技术 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
电气工程新技术
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一般情况下，磁通于磁场强度之间的关系可写为：
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其中， 为导线匝数； I 为磁场强度积分路径长度；
由于m为非线性，所以磁通与电流之间的关系也是非线性关系。 铁磁物质根据磁滞回线的形状及其在工程上的用途基本上分为两大类。
一类是软磁材料，另一类是硬磁材料。软磁材料的磁滞回线狭窄，回线面 积较小，磁导率高，一般用于电工钢片（硅钢片），做成电机、变压器、 继电器的铁芯，铁镍合金、铁金氧磁体、纯铁、铸铁和铸钢等都属于软磁 材料；硬磁材料一般具有较高的剩磁感应Bs和较大的矫顽磁力Hc，磁滞 回线较宽，如钨钢、钴钢等都是硬磁材料，一般制成永久磁铁。另外还有 一种磁铁，它的磁滞回线呈矩形，一般计算机中的存储器铁芯就是用这种 材料做成的。
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2.1 磁性材料的特性分析
B
B
Bm1
Br
Bm
a
0
H+AH H
H
Hc
Hm Hm1 H
图2.2 交流电作用下的磁滞回线
图中，Br为剩磁感应，Hc为矫顽磁力，Hm为最大磁 场强度，Bm为最大磁感应强度，对应于Hm1的磁滞回线 称为饱和磁滞回线。二、四象限对应的磁滞回线称为去磁 曲线。当磁场强度由H增加到DH，再由DH减小到H，不 断重复该过程，则得到图中小的磁滞回线，该回线称为局 部磁滞回线。
6 电气工程概论_第六章_电工新技术 ppt课件
图6-19 磁流体发电原理与试验装置（日本）
电气工程专业导论
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图6-20 磁流体发电用超导磁体 （中国科学研究院电工研究所）
电气工程专业导论
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五、磁流体推进技术
➢ 磁流体推进船
电气工程专业导论
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图6-17 托克马克装置原理 （环形核聚变反应装置）
电气工程专业导论
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图6-18 基于托克马克的核聚变电站原理
电气工程专业导论
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四 、磁流体发电技术
当前，世界各国的电力主要来源仍旧是火力发电，但这种 发电方式的热效率很低，最高只有40%。磁流体发电的热 效率可以从火力发电的30-40%提高到50-60%甚至更高。
磁流体发电是将高温导电燃气或液体与磁场相互作用而将 热能直接转化为电能的新型发电方式。
电气工程专业导论
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➢ 永磁磁悬浮列车
图6-34 德国柏林永磁半悬浮列车
电气工程专业导论
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ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
八、燃料电池技术
燃料电池的雏形是1839年由英国科学家格罗夫 （William Robert Grove，1811-1896）提出 的（当时称为“气体伏打电池”）。
电气工程新技术导论
电气工程新技术导论经过几位老师详尽的讲解，对于电气工程有了全新的了解，对于“新技术”及其未来的发展方向有了更全面的掌握。
几位老师都是在电力系统方面工作在一线的人物，对电网的运行以及一些故障处理都有自己的心得。
会与我们分享在处理事故方面的小故事，交流在学业及工作上的经验。
教书育人，感谢老师这一学期的辛勤付出。
从我对电气工程的认知，对本专业的发展方向及对智能电网的了解三个方面谈谈这一学期的收获和心得！从广义上讲，电气工程学科涵盖的主要内容是研究电磁现象的规律及应用有关的基础科学、技术科学及工程技术的综合。
这包括电磁形式的能量、信息的产生、传输、控制、处理、测量及相关系统的运行、设备制造等多方面的内容。
19世纪末，电工科学技术已形成电力和电信两大分支。
进入20世纪以后，电工科学技术的发展更为迅速，应用电磁现象的技术门类日益增多，发展和形成了很多独立的学科，如无线电技术、电子技术、自动控制技术等。
电工科学技术通常主要是指电力工程及其设备制造的科学技术。
电气工程是从人们对电磁现象的研究开始，电磁理论是电气工程的理论基础，而电磁理论是从物理学中的电学和磁学逐步发展而形成。
人类社会发展到任何时候也离不开能源，能源是人类永恒的研究对象，而电能是利用最为方便的能源形式。
因此，以电能为研究对象的电气工程及其自动化专业有着十分强大的生命力。
不论是电气时代还是信息时代，都是建立在对电能的利用与控制上，电是能量转换的枢纽和信息的载体，电能普遍应用在人民生活和社会生产中，为提高现代社会的生活水平及文明程度奠定了物质基础。
电气自动化在工厂里应用比较广泛，可以这么说,电气自动化是工厂里唯一缺少不了的东西，是工厂里的支柱。
电气工程学科涉及工业、农业、交通运输、国防及人民生活等各领域，与电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、环境科学与工程、生物医学等学科交叉渗透，拓宽了电气工程学科的内涵与外延。
随着科技的发展，电气工程的学科结构、研究领域、技术领域发生了很大变化。
《电气工程概论》第六章 电气工程新技术发展 课堂笔记及练习题
《电气工程概论》第六章电气工程新技术发展课堂笔记及练习题主题：第六章电气工程新技术发展学习时间：2016年1月18日--1月24日内容：我们这周主要学习电力系统的大电网互联技术，电工技术的最新发展，大功率电力电子技术。
第六章电气工程新技术发展第一节电力系统大电网互联技术电力系统大电网互联技术我国电力系统的发展，是世界电力系统发展的重要组成部分。
我国电力系统发展面临的大容量远距离输电和大电网互联问题，将是我们未来10-20年内要解决的主要问题。
环境保护制约和电力体制改革的影响也将现实地提到日程，必须引起我们高度重视。
到2010年，在我国中部将形成沿长江流域包括四川、华中、华东电网在内的三峡交直流电力系统，总容量将会接近200GW。
与此同时，北方的华北、东北、西北电网将实现互联；南方电网将进一步加强。
届时，全国将形成北、中、南三大互联电网的格局。
通过它们之间的互联，预期2020年左右将基本实现全国联网。
随着东部、中部核电的建设，西部巨型水电和坑口火电的开发，全国范围的远距离输电和电网互联将得到进一步加强。
在我国，大型电厂、电源基地特别是大型水电站的建设，往往导致跨省、跨区大容量远距离送电，对大电网发展起着决定性作用。
大电网互联是实现更大区域范围内资源优化配置和逐步缩小东西部地区经济差距的客观需要，这一发展战略的实施已经成为促进全国联网的重要因素。
大电网互联可以取得显著的联网效益，实现更大范围内的资源优化配置，取得联网送电效益，有利于加大中西部地区能源资源的开发力度，有利于电力工业实施可持续发展战略，能更好地适应市场经济的需要。
大电网互联的联网效益体现在以下几个方面：（1）错锋效益。
（2）水、火电互补效益。
（3）水电流域补偿调节效益。
（4）互为备用效益。
电网互联，为电网之间互相调剂余缺和协调规划与运行提供了前提条件。
扩大电网有利于充分发挥大型水、火电站的作用和效益；可在更大范围内实现系统经济运行。
形成更大区域内的发供竞争局面，相互开拓了电力市场，进而取得企业和社会双重效益；大大改善大机组运行环境，有效地解决小网大机的系统运行问题。
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6.8 燃料电池技术
第六章
燃料电池的雏形是1839年由英国科学家格罗夫（William Robert Grove，1811-1896）提出的（当时称为“气体伏打 电池”）。
图6-35 燃料电池的外部结构图
6.8 燃料电池技术
第六章
图6-36 为计算机供电的燃料电池
6.8 燃料电池技术
第六章
第一代燃料电池，碱性燃料电池，效率最高，但成本昂贵；
第六章 电工新技术
主要内容：
6.1 电工新技术的发展趋势 6.2 超导电工技术 6.3 聚变电工技术 6.4 磁流体发电技术 6.5 磁流体推进技术 6.6 可再生能源发电 6.7 磁悬浮列车技术 6.8 燃料电池技术 6.9 飞轮储能系统 6.10 脉冲功率技术 6.11 微机电系统
第六章
6.1 电工新技术的发展趋势
氢能源关系十分密切；
最近又出现了生物燃料电池，具有功率大，体积小，效率高，
成本低等优点。
6.9 飞轮储能技术
第六章
图6-37 瑞士1955年试制的 飞轮储能轨道试验车
图6-38 飞轮储能系统
6.9 飞轮储能技术
飞轮储能的应用
➢ 电力调峰 ➢ 电动车辆飞轮电池 ➢ 飞轮储能-再生制动系统 ➢ 风力发电系统不间断供电 ➢ 卫星姿态控制 ➢ 大功率脉冲放电电源 ➢ 其他应用
图6-42 美国内燃机发电机-飞轮 储能混合动力公交车ATTB
6.9 飞轮储能技术
第六章
图6-43 轨旁飞轮储能再生制动系统
6.9 飞轮储能技术
➢ 卫星姿态控制
第六章
图6-44 卫星姿态控制用飞轮系统
6.9 飞轮储能技术
➢ 大功率脉冲放电电源
第六章
图6-45 航天飞机电磁发射示意图
6.10 脉冲功率技术
6.4 磁流体发电技术
第六章
图6-19 磁流体发电原理与试验装置（日本）
6.4 磁流体发电技术
第六章
图6-20 磁流体发电用超导磁体 （中国科学研究院电工研究所）
6.5 磁流体推进技术 ➢ 磁流体推进船
第六章
图6-21 日本超导磁流体推进船
6.5 磁流体推进技术 ➢ 等离子磁流体航天推进器
第六章
结束语
第六章
电工新技术涉及的领域非常广阔，我们介绍的只是其 中很小的一部分。随着科学技术的进步，更新颖、更 先进的电工新技术还将不断涌现，为人类做出更大的 贡献。
答疑时间
希望大家能够热爱电气工程专业， 谢谢大家！
脉冲功率技术的应用： ➢ 强激光的研究 ➢ 强脉冲X射线 ➢ 核电磁脉冲 ➢ 高功率微波武器 ➢电磁炮
6.10 脉冲功率技术
轨道炮
电流 电枢（等 离子体）
第六章
线圈炮
驱动线圈
电枢 线圈
磁悬浮发射器
磁悬浮间隙
磁悬浮加速托架
图6-47 电磁发射装置
6.10 脉冲功率技术
第六章
图6-48 国外研制的电磁炮
6.11 微机电系统
第六章
微机电系统 （Micro Electro-Mechanical Systems， MEMS）， 是融合了硅微加工、光刻铸造成型和精密机械加 工等多种微加工技术制作的集微型传感器、微型 执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通
信和电源于一体的微米（10e-6m）尺寸微型机电 系统。
第二代燃料电池，磷酸型燃料电池，技术先进，实用；
第三代燃料电池，熔融碳酸盐型（MCFC）电池，效率比磷酸
型高，燃料也不仅仅限于氢气，是一种大容量发电燃料电池；
第四代燃料电池，固体电解质型燃料电池（SOFV），性能优良，
电解是固体，因此免去了腐蚀和溢漏的危险；
第五代燃料电池，聚合物电解质型薄膜燃料电池（PEMFC）与
6.2 超导电工技术
➢ 超导输电
第六章
图6-12 2000A高温超导电缆结构 云电英纳超导电缆公司
6.1 电工新技术的发展趋势
第六章
图6-13 30m长、35kV、2kA高温超导电缆 云电英纳超导电缆公司
6.2 超导电工技术
➢ 超导储能
第六章
图6-14 超导储能装置的储能线圈 图6-15 2 MJ超导储能设备 （德国）
6.2 超导电工技术
第六章
图6-8 300kW超导单极电动机 （武汉712所等）
图6-9 由超导电动机作动力 的吊舱式螺旋推进器 （图片来源：ABB公司）
6.2 超导电工技术
➢ 超导变压器第六章 Nhomakorabea图6-10 500kW, 6600/3300V 高温超导变压器（日本）
图6-11 26kW高温超导变压器（中国科 学院电工研究所等）
（a）
（b）
图6-22 等离子推进器
（a）结构示意图 （b）“SMART-1 号”探测器等离子推进器的喷口
6.6 可再生能源发电 ➢ 风力发电
第六章
图6-23 风力发电站与电力系统并网
6.6 可再生能源发电
第六章
图6-24 海上风力发电机正在安装（丹麦）
6.6 可再生能源发电 ➢ 太阳能发电
第六章
置数
用 电 CAD 值
设控
计
备制
算
图6-1 电工新技术的分类
6.2 超导电工技术
第六章
图6-2 液氦温区低温超导材料——NbTi导线
6.2 超导电工技术
第六章
图6-3 液氮温区高温超导材料——Bi系带材
6.2 超导电工技术
第六章
1. 超导现象
1911年荷兰科学家昂纳斯（H. Kamerlingh Onnes）在 测量低温下水银电阻率的时候发现，当温度降到-269℃ 附近，水银的电阻突然消失。 超导态的两个基本性质： 一是零电阻效应； 二是完全抗磁性，又称迈斯纳（Meissner）效应，即在 磁场中超导体只要处于超导态，则它内部产生的磁化强度 与外磁场完全抵消，从而内部的磁感应强度为零，即磁力 线完全被排斥在超导体外面。
6.7 磁悬浮列车技术
电动式 长定子
永磁式 长定子
电磁式 短定子
第六章
电磁式 长定子
超导长定子
永磁长定子
常导短定子
图6-29 磁悬浮列车分类
常导长定子
6.7 磁悬浮列车技术 ➢ 日本超导磁悬浮列车
第六章
图6-30 日本超导磁悬浮列车 图6-31 日本超导磁悬浮列车
的转向架
的导轨结构
6.7 磁悬浮列车技术 ➢ 德国常导磁悬浮列车Transrapid
6.6 可再生能源发电
第六章
图6-25 太阳能发电的四种方式
（a）槽型抛物面
（b）菲涅耳透镜
（c）盘形抛物面-中心接受器 （d）分布平面塔式接收器
6.6 可再生能源发电
第六章
图6-26太阳能热发电站
图6-27 塔式太阳能热电站 原理示意图
6.6 可再生能源发电
第六章
图6-28 太阳能光伏电池阵
主要有三种： 一是使太阳能直接转变成热能，即光热转换， 如太阳能热水器； 二是使太阳能直接转换成电能，即光电转换， 如太阳能电池； 三是使太阳能直接转变成化学能，即光化学转换， 如太阳能发电机。
1945年，美国贝尔电话实验室制造除了世界上第一块 实用的硅太阳能电池，开创了现代人类利用太阳能的 新纪元。
新理论、新原理
基
放等 电 直 电离 磁 线 物子 流 电
础 理体 体 机 物力 理学
新材料
超永半 导磁导 材材体 料料材
料
第六章
新技术
微计 电算 子机
主 放核磁 磁磁
要
电聚流 应变体
流悬 体浮
分用
发 推列
支
电 进车
超永
导磁
电 工
电 机 与
磁
体
光电 微 数
电电
电力 电 控
工磁
应电 子 与
装场
用子 专 机
第六章
图6-32 Transrapid原理
6.7 磁悬浮列车技术 ➢ 日本常导磁悬浮列车HSST
第六章
图6-33 日本名古屋常导磁悬浮列车（Linimo）
6.7 磁悬浮列车技术 ➢ 永磁磁悬浮列车
第六章
图6-34 德国柏林永磁半悬浮列车
6.7 磁悬浮列车技术
第六章
长沙磁悬浮列车“追风者” 最高时速100公里
第六章
6.9 飞轮储能技术
➢ 电力调峰
第六章
图6-39 电力系统中的飞轮储能装置
6.9 飞轮储能技术
➢ 电动车辆飞轮电池
第六章
图6-40 英国Bristol的新型 纯飞轮供电有轨车
6.9 飞轮储能技术
➢ 飞轮储能-再生制动系统
第六章
图6-41 德国采用飞轮储能装置 的LIREX混合动力轻轨列车
6.3 聚变电工技术
第六章
图6-18 基于托克马克的核聚变电站原理
6.4 磁流体发电技术
第六章
当前，世界各国的电力主要来源仍旧是火力发电，但这种发 电方式的热效率很低，最高只有40%。磁流体发电的热效率可 以从火力发电的30-40%提高到50-60%甚至更高。
磁流体发电是将高温导电燃气或液体与磁场相互作用而将热 能直接转化为电能的新型发电方式。
第六章
脉冲功率技术的基础是冲击电压发生器，也叫马克斯发生器 或冲击机，是德国人马克斯（E.Marx）在1924年发明的。
图6-46 马克斯发生器
6.10 脉冲功率技术
第六章
目前，脉冲功率技术的发展方向是提高功率水平，具体的 主攻方向是：
提高储能密度，研制大功率和高重复率的转换开关，向着 高电压、大电流、窄脉冲、高重复率的方向发展。
6.2 超导电工技术
➢ 超导磁悬浮列车