电气工程概论+第一章+绪论
电气工程概论 第1章 绪论
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电气工程概论 第1章 绪论
电气工程专业形成及发展现状
电气工程 的历史和形成呢个 随着基础理论研究的逐步深入，科学技术的不断进步，全新的设计理
念、设计方法的提出，在今后若干年内，它们会对电气工程学科的发 展趋势产生较大的影响。 （1）信息技术的进步将对电气工程学科的发展产生决定性影响。
智能化开关设备
工业与民用建筑电气工程
电热应用
通信及网络系统
绿色清洁能源发电技术及应用
其他方向发展动向
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电气工程概论 第1章 绪论
本章小结及知识点回顾
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电气工程概论 21世纪高等学校本科系列教材
出版社 理工分社
再见
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电气工程概论 第1章 绪论
1.2.1 人才培养条件 应用型本科院校培养的学生大多以动手能力较强的工程师及技术工人为主。 电气专业建设内容归纳为； （1）办学理念和专业建设观念的更新。 办学理念和专业建设观念是特色专业建设的指导思想，影响着特色专 业建设的方向、进程和绩效。 （2）专业教学条件建设与实践教学建设。 建设实验室、实习和实训基地，推动和促进了本专业的硬件建设。要 培养高等技术应用型人才，必须有良好的硬件设施和条件，这是形成工学 专业教育应用型特色人才培养的物质基础。
（2）电气工程学科与物理科学的相互交叉面拓宽，将为电气工程 学科的发展带来新的机遇。
（3）快速变化的新技术、新方法将成为电气工程学科提供更科学 的技术方案。 电气工程学科注重理论研究与工程实践相结合，加强理论基础，拓 宽专业知识面。随着电气工程科技进步和自动化水平的提高，电气工 程学科专业技术人才必须掌握信息技术、自动化技术和计算机技术。
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。
电气工程基础-华中科技大学版本-第一章-绪论
本学期计划学时安排
总学时：课内56学时；课外实验8学时
章 学时 章 学时 章 学时 章 学时 1 4 2 2＋2 3 4＋4 4 2 52667884 9 6 10 4＋2 11 4 12 4 13 2 14 2 15 2
第一章主要内容
• 掌握与电力系统相关的若干基本概念，包括电力系统、电力 网、动力系统、变电站等；
• 当时直流输电装置和运行方式复杂、造价高、 可靠性差，很快被竞争的三相交流取代
电力初期发展
• 英国法拉第（M. Faraday,1791-1867）电磁感 应实验中，两个绕在铁芯上的线圈，但断开或 接通一个线圈中的电流时在另一个线圈上感应 有电压，这实际上是变压器的雏形
• 美国亨利（J. Henry,1797-1878）用多匝线圈作 为原边，用少匝线圈作副边，使高电压感应出 低电压
高压交流输电发展
• 输电技术的发展就是增大输电功率、输电距离， 减少损失，因此关键是提高电压
• 1876年，俄国亚布洛契科夫发明了单相变压器， 用于照明
电力初期发展
• 1883年，法国高拉德(L. Gauland)和英国吉布 斯（J. D. Gribbs）将多台变压器原边串联在 输电线路中，当副边接入的电弧灯盏数变化 时，输电电压会受到干扰
• 1883年，美国特斯拉研制感应电机
• 1885年，匈牙利吉伯纳基斯、贝利、波拉其 共同设计多台变压器并联连接方式
电气工程基础
教学目的
• 掌握“发电－输电－配电－用电”的设备、工 作原理以及与电力系统整体的关系，建立电 力系统的整体概念
• 掌握电力系统“分析－设计－运行－管理” 的基本理论、基本技术、基本计算方法
• 电力工程入门课程，学完本课程后即可以从 事与电力工程相关的设计、运行、检修工作
第1部分 电气工程专业概论
第1部分 绪 论
图1-7 多电飞机系统的电气设备构成
第1部分 绪 论
图1-8 电驱动战车电气装备
第1部分 绪 论
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。
第1部分 绪 论
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。
第1部分 绪 论
(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。
第1部分 绪 论
(5) 1932年清华大学设立电机系，现为电机工
电气工程学概论第一二章
1)支路:一个或多个元件的串联组合 (电流相同)
5)电网络:多个支路,结点形成的拓扑结构
5
网络(Network)
1) 概念及分割 R1 U1 R2 IS a
+
I
-
R
网 络
N
+ _
I
R
网络 (也称作子系统，Subsystem)
网络注重其外特性，电路注重于内部特性。
b
2) 网络分类
• 按网络性质
有源 (NA)、 无源 (NP) 线性、非线性
电→机械
照明电路:
电→热、光
(信号电路,弱电电路)
（380V/220V; 50Hz）
(1)功率低 (10-3W或更低;电压:几伏;电流:毫安/微安 ) (2)信号传输质量,电路的抗干扰能力 (3)信号多样化
电视机
计算机
控制,通信等信息系统
(滤波,放大,变换…)
(音频16Hz-20kHz;电信:20kHz以上;方波,三角波…)
u = R·i
u = － R·i
2.关联参考方向 (一种约定) u + _ i
无源 元件
有源 元件
电流方向从高电位端流入
电流方向从高电位端流出
二、电位参考点及工程电路的简化画法
1.电位参考点符号：
物理“地” 真正“地”
多为电路公共结点，设其电位值=0 多为电路中多电源汇合点，其电位值=0
+
7
2.简化画法： 与“地”相联的电源符号
(代数和)
• KCL推广：
? 4A
结点 封闭面
IA
A
1A
B
流入任一封闭面的电流 的代数和等于零。
3A IB
电气工程及其自动化专业毕业论文
术经济问题,不论采用哪一种运行方式,都涉及到供电可靠性,过电压绝缘配合，继电保护和自动装置的正确动作，系统的布置,电讯及无线电干扰，接地故障时对生命的危险以及系统稳定等一系列问题。
（3）本课题所设计网络是110ＫＶ。
电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式.
（1)PT的作用
①电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压，实现了二
次系统与一次系统的隔离，保证了工作人员的安全。
②电压互感器二次侧电压通常为100V,这样可以做到测量仪表及继电器的小型化
和标准化.
(2）PT的配置原则：
①型式:电压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与监视一次回路单
本网络采用近似计算法.选取基准值：SB=100MVAUB1=115KVUB2=10。5KV
UB3=6.3KV
计算结果为：（计算结果详细过程见《计算书》第1页）
2．2．2元件参数一览表
电源：参数计算表(2-1）
名称
额定容量
功率因数
Xd"
正序电抗
G
SB
COSΦ
标幺值
有名值（Ω)
发电机A
43MVA
0.8
0。28
T2
15 MVA
10.5
0.7
92.575
T3
31。5 MVA
10。5
0。333
44.083
T4
10 MVA
10。5
1.05
138.863
T5
20 MVA
10.5
0.525
69。431
线路名称
长度
《电气工程概论》第一章 电机与电器基础(第1节)课堂笔记及练习题
《电气工程概论》第一章电机与电器基础（第1节）课堂笔记及练习题主题：第一章电机与电器基础（第1节）学习时间：2015年9月28日--10月4日内容：我们这周主要学习绪论以及第一节开关电器的部分内容，主要学习开关电器的技术参数，低压断路器（自动开关）的用途、分类、选择要点，低压控制器的用途、选用。
通过绪论的学习对电气工程概论这门课程有个总体的了解，同时要对低压断路器（自动开关）、低压控制的概念以及技术参数和使用方法重点掌握。
绪论1.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。
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：2.电气工程的地位和发展电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位。
1）是国民经济的一些基本工业（能源、电力、电工制造等）所依靠的技术科学；2）是另一些基本工业（交通、铁路、冶金、化工、机械等）必不可少的支持技术；3）是一些高新技术的重要科技组成部分。
3.电气工程的展望1）20世纪中叶以来，以电子信息技术为核心的新技术革命正在兴起，冲击着所有传统科学，包括基础科学、技术科学、综合科学，甚至社会科学等在内的广大领域。
2）有人统计，最近20年中的科技创造和发明超过了过去两千年中创造发明的总和。
3）在技术科学范围内，不少学科都发生了“旧貌换新颖”的变化，电工学科的巨大变化也十分显著。
第一章电机与电器基础第一节开关电器1.1.1概述1.开关电器概述(1)断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。
(2)隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。
(3)熔断器：电路发生故障或短路时,依靠熔件的熔断来开断电路。
(4)低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。
其中，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，更主要是用来在电力系统发生短路故障时自动切断短路电流。
电气工程概论1绪论
2005
张刘春设计
电气工程概论
第一章
绪论
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
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。
（3）当代学科发展的相互交叉、渗透现象已成为科技发展中的 重要促进因素。电工科学中近些年来新出现的大量新分支、新技 术、新方法和新理论就是明证。 （4）电工科技的应用面广，交叉范围大。但科研资金的来源却 不能和其应用范围相适应，相对较狭窄。
张刘春设计
电簔工程概论
0
第一章绪论
电气工程学科是在经验和教训中不断发春设计
电气工程概论
第一章绪论
电气工程除具有其各分支学科的专业理论外，还具有本学科 的共性基础理论（电路理论、电磁场理论、电磁计量理论等）， 它与基础科学（如物理、数学等）中的相应分支具有密切的联系， 但又具有明显的差别。 基础科学的主要任务是认识客观世界的本质及其内在规律。
截至2003年底，我国水电装机达92170MW，占发电总装机的 24％，年发电量2830亿kWh，占总发电量的15％。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
电工制造业以技术复杂的汽轮发电机组为例：
我国1956年才试制成功6000kW机组； 2002年，已制成并投产900MW，即46年期间汽轮发电机组单机 容量的制造能力扩大到1500倍，居于世界先进行列。
电气工程基础概论(pdf 33页)
电力网
用户
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
升压变
降压变
输电线路
电力系 统的基 本参数？
用电设备
发电厂
电力网
用户
（1）系统装机容量（发电机额定有功功率总和，MW）
2、发电厂
水轮机 水库
发电机 升压变
降压变
输电线路
用电设备
发电厂
电力网
用户
发电厂是生产电能 的工厂，它把其他 不同类的一次能源 转换成电能。
火力发电厂（火电厂、热电厂） 水力发电厂（堤坝式、径流式、抽水蓄能式） 核动力发电厂（压水堆、沸水堆） 其他发电厂（风力、太阳能、地热、沼气、 潮汐、海浪）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.1 概述
1、电能是什么？
它是一种二次能源！由一次能源经加工 转换而成的能源。
2、电能的意义？
假如没有电能，我们的生活、生产、社 会将发生什么变化？
3、电能的特点？
① 可以大规模生产； ② 便于输送和分配； ③ 便于转换和控制； ④ 提高能源利用效率； ⑤ 无污染，噪声小。
（2）系统年发电量（发电机全年发电量总和，MWh）
（3）最高电压等级（电力线路的最高额定电压，kV） （4）最大负荷（一段时间内有功负荷最大值，MW） （5）年用电量（所有用户全年所用电量总和，MWh）
（6）额定频率 （交流工频：50Hz）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
电气工程基础
电气工程基础第一章绪论1 煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等由自然界提供的能源，称为一次能源；在我们生活中广泛使用的电能则是由一次能源转换而成的，称为二次能源。
2 电力网：由各类升降压变电站、各种电压等级的输电线路所组成的整体。
电力网的作用是输送、控制和分配电能。
3 电力系统：由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体4 动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电站、输电线路、降压变电站和负荷等环节构成的整体。
5.电力网的分类：地方电力网：是指电压等级在35～110kV，输电距离在50km 以内的中压电力网。
区域电力网：是指电压等级在110~220kV，输电距离在50~300km 的电力网。
超高压电力网：是指电压等级在330~750kV，输电距离在300~1000km 的电力网。
6.变电站的分类:枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，它连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具有多条联络线路。
中间变电站：是指将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。
一般汇集2~3 个电源，起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。
终端变电站：处于电力网末端的变电站，一般是降压变电站，也称为末端变电站。
.7 电力网的电压等级及确定原则确定原则：输送功率、输送距离、同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大。
用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。
国家规定，用户处的电压偏移一般不得超过±5％。
发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网上的电压损失变压器的额定电压，分一次绕组和二次绕组。
一次绕组的额定电压：降压变压器一次绕组的额定电压与用电设备的相同，等于电网的额定电压；升压变压器一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。
二次绕组的额定电压：升、降压变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％；当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％8 电力系统的特点：①电能不能大量储存；②过渡过程十分短暂；③电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系；④电力系统的地区性特点较强。
电气工程概论-1绪论2015
电气工程概论北京交通大学2016.3第一章绪论1.1 电气科学与工程的发展简史电气科学与工程的发展简史1.11131.1.1电气科学的萌芽与理论形成1.1.1 电气科学的萌芽与理论形成在中国，磁性最早出现于一本公元前四世纪编写的书《鬼谷子》：“其察言也，不失若磁石之取针，……”(察析这人的言词话语就好像用磁石吸取铁针话语，就好像用磁石吸取铁针)。
磁石在汉朝之前写作“慈石”，意为它像慈母吸引子女一样吸引铁屑公元前铁屑。
公元前239年左右完成的《吕氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招铁，或引之也。
”公元前三世纪的《管子》记载：“上有慈石者，下有铜金”“铜金”就是一种铁矿鬼谷子，原名王诩，又名王禅，是春秋时期著名的思想家谋略家兵家教育家金。
铜金就是种铁矿。
说明中国在公元前三世纪前就把磁石与寻找铁矿联系起来。
家、谋略家、兵家、教育家，纵横家的鼻祖。
他的弟子有兵家：孙膑、庞涓；纵横家：苏秦张仪苏秦、张仪。
公元一世纪，东汉时期，王充在古籍《论衡》中出现公元世纪东汉时期王充在古籍《论衡》中出现了关于静电与磁性的记载：“顿牟掇芥，磁石引针”（顿牟即琥珀，摩擦后的琥珀能吸引草芥，而磁石能吸引铁针）。
这是第一次把电与磁现象并列。
王充在《论衡》中还对指南针的最早形态司南的——形状和用法做了明确的记录。
公元年北宋1086-1093年，北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》里清楚地描述了指南针的制作与使用方法由于指南针使航海使用方法。
由于指南针使航海的准确度得以大大改善，有力促进了科学发展与人类进步，从而使指南针成为古代中国四大发明之一。
哥伦布首航舰队旗舰圣玛利亚号（仿制品）司南（仿制品）(公元前1100～前771)的青铜器“番生簋”上就中国古代前出现了“電”字。
中国东汉许慎编著的文字工具书《说文解字》中对“电”的解释是：“電，，陰陽激燿也。
字》中对电的解释是：電[堂練切]陰陽激燿也从雨从申”。
是“神”也是“电”的雏形。
甲骨文研究认为和既是神也是电的雏形。
电气工程概论
带有莱顿瓶的起电机
11
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
12
库仑和他发明的扭力天平
13
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。
36
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。
37
25
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
电气工程概论第一章 概论
招聘实例4
• 富士电机产业（上海）有限公司 • • • • • • • 职位：技术支持/客户服务 工作地点:上海 要求： 1.具备电子、电气或者电机专业本科以上学历。 2.相关工作经验不限。 3.懂日语或英语者优先。 公司简介： 我公司是组装电控装置、生产销售工、 低压电器、电气设备配套等的日本独资企业集团。因 业务拓展的需要，现向社会诚聘符合要求的人才。
• 高电压技术与绝缘(High Voltage Tech. and Insulations)
• 电力电子与电气传动(Power Electronics and Electric Drives)
• 电工理论及电工新技术(Theories and New Tech. of Electric Engineering)
招聘实例2
• • • • • • • 杭州明天能源投资有限公司-电力工程师 招聘职位：电力工程师 工作地点：沈阳市 招聘人数：2 工作年限：不限 薪水范围：面议 职位描述：电力工程师要求：本科及以上学历,电气工程、 工业自动化相关专业；三年以上的电厂电气工程建设或维 护经验；熟悉高压和低压电气设备；具有电站电气工程安 装、调试或维修、监理工作经验。具有电气监理工程师证 书者优先。熟练应用AUTOCAD软件。
招聘实例3
• • • • 深圳市华为安捷信电气有限公司 招聘职位：电气工程师 工作地点：深圳 职位要求： 1、有信号和电源防雷产品的开发和测试实践经 验，或宽带接入产品的开发和测试实践经验，或 LC低通滤波器的开发、测试实践经验；有机电一 体化的设计经验； 2、有3年的产品开发设计经验； 说明：电力系统及其自动化、机械设计及其自动 化、机械工程等相关专业的优秀应届生也可考虑
从专业的角度 • 电气工程及其自动化，比较广泛
电气工程基础
电力系统分析第一章绪论1.发电厂、变电站、电力网、电力系统、动力系统发电厂：生产电能的工厂，它把不同种类的一次能源转换成电能。
变电站：联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。
电力网：由变电站和不同电压等级输电线路组成的网络，称为电力网。
电力系统：由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体称为电力系统。
动力系统：在电力系统的基础上，还把发电厂的动力部分，如火力发电厂的锅炉、汽轮机，水力发电厂的水库、水轮机，核动力发电厂的核反应堆等也包含在内的系统，称之为动力系统。
注：从广义上来说动力系统+电力网称为电力系统，狭义上来说电力网就是电力系统。
2.电力系统的特点和要求特点:(1)电能不能大量存储；(2)过渡过程十分短暂(3)与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系(4)地区性特点较强要求：(1)保证供电可靠(2)保证良好的电能质量(3)为用户提供充足的电力(4)提高电力系统运行经济性3.电能的质量指标、我国电压允许偏差、频率变化允许偏差衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。
我国电压允许偏差为±5%频率变化允许偏差为±0.2%~±0.7%4.电力系统额定电压制定原则、我国电压等级原则：根据技术经济上的合理性、电气制造工业的水平和发展趋势等各种因素而规定的。
电压等级：低于3kV系统的额定电压和3kV及以上系统的额定电压两类。
5.接地及接地的种类为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接，称为接地。
5种接地方式：工作接地、保护接地、保护接零、防雷接地、防静电接地。
6.中性点的接地方式及特点（1）中性点不接地------保护接地（2）中性点直接接地------保护接零（3）中性点经消弧线圈接地（4）中性点经电阻接地第二章发电系统1.能源的分类、电能（1）按获得的方法分：一次能源：能源的直接提供者，例如煤炭、石油、天然气、水能、风能等二次能源：由一次能源转成而成的能源，例如电能、蒸汽、煤气等（2）按被利用的程度分常规能源：已被人们广泛利用的能源，例如煤炭、石油、天然气、水能等新能源：用新发展的科学技术开发利用的能源，例如太阳能、风能、海洋能、地热能等（3）按能否再生分可再生能源：自然界中可以不断再生并且有规律地得到补充的能源，例如水能、风能、太阳能、海洋能等。
电气工程概论 第一章 绪论
1.2 电气科学与工程的发展简史
司南模型
9
时间 公元前七世纪
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
公元前一世纪
1600年
静吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象（近代电磁学 研究的开端）
1660年
1745年
发明摩擦起电机
发明莱顿瓶
奥托· 库克，德国 冯·
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
我国的歼-10飞机就采用放宽静稳定度的4余度电传操纵系统。
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33
在建筑中综合计算机技术、自动控制技术、 通信技术和电气工程技术构成楼宇自动化 技术。智能楼宇的目标是：提供安全、舒 适、快捷的优质服务；建立先进的管理机 制；节省能耗和降低人工成本。
智 能 楼 宇 示 意 图
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近年来的研究热点：
人物/国家
1747年 发明避雷针
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
13
库仑和他发明的扭力天平
14
伏特与伏打电池 伏打电池使电不再是微弱的转瞬即逝的现象，让电学迈出了静电学的狭 小范围，极大地推动了电学的研究与应用。
15
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
3
1998年国家颁布的大学本科专业目录
•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 强弱电结合，二者并重 的专业
•电气技术
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
电能质量主要(zhǔyào)指标的影响因素、主 要(zhǔyào)危害以及可采用的解决方法见表 1-5。
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第十九页，共77页。
3．提高电力系统(diàn lì xì tǒnɡ)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。
第十三页，共77页。
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。
（1-1）
U % U U N 100% UN
式中：△U% 为电压偏差；U电网某点的实际运行 (yùnxíng)电压；UN 为额定电压。
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第二十六页，共77页。
变压器二次绕组的额定电压，是指变压器空载情况下的 额定电压。
变压器带负载运行时，其一,二次绕组均有电压降，如按 变压器满载时一、二次绕组压降为5％考虑，为使满载 时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压5％，用于补 偿线路的电压降,则必须(bìxū)选变压器二次绕组的额定 电压比电力网额定电压高出10％。
我国规定的用户受电端的电压偏差见表1-2。
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表1-2 用户供电电压(diànyā)允许变化范 围
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电压波动是指电压在系统中作快速、短时的变 化，变化更为剧烈的电压波动称为(chēnɡ wéi) 闪变。
电压波动一般用电网某点电压最大值与最 小值之差对电网额定电压的百分比表示，即
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第三十页，共77页。
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在研究生学科专业目录中，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
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“电气工程” 的英文定义： The branch of engineering science that
studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machines and 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）。
其观察和测量技术； ⑥ 电能质量的理论及其测量、控制； ⑦ 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； ⑧ 现代测量原理及传感技术； ⑨ 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础； ⑩ 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、
控制及规划的理论及其应用。
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1.4 电气工程的理论基础
一、电路理论的基本概念与基本定律
23
西门子与他的自激式发电机
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电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯
25
1882年，爱迪生在纽约建立发电厂
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1.2.3 电气科学走进人类日常生活
在众多科学家的不断努力下，最终由爱迪 生完善了白炽灯并成功地推向市场。这一发明 标志着电气科学走进人类日常生活。
27
1.2.4 电力工业的蓬勃发展
1875年，巴黎火车站建成世界最早的火力发电厂。 1882年，爱迪生在纽约建成商业化的电厂和直流电 力网。 1891年，在法兰克福电气技术博览会上，成功进行 了远距离三相交流输电实验， 1896年，尼亚加拉水电站三相5000V交流电用变压 器升至11 000V，输送到40公里外的布法罗市。 1903年，世界最高输电电压达到60kV；第一次世界 大战前夕，输电电压达到150kV。
28
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
……
电气驱动与 控制
“线控”汽车 全电舰船
多(全)电飞机 ……
电气工程
楼宇智能化
智能建筑供配电 智能建筑通讯 智能建筑防盗 综合布线系统
……
数字化
目前，我国的电气工程及其自动化专业不 包括通信。
7
电气科学与工程的学科分类
1. 电磁学与电路理论 2. 电机电器学 3. 电力系统 4. 电工材料学 5. 高电压与绝缘 6. 电力电子学 7. 脉冲功率技术 8. 放电理论与放电等离子体 9. 超导电工学 10. 生物电磁学 11. 电磁兼容 12. 新能源与新发电技术
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1998年国家颁布的大学本科专业目录
•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
4
2012年，教育部发布《普通高等学校本 科专业目录（2012年）》，其中，原专业目 录中电气信息类的一个引导性专业和4个目录 外专业全部纳入电气工程及其自动化专业， 并以单一专业独立成为新的专业类别——电 气类。
数字化测控 数字信号处理 数字仿真分析 数字电力系统
……
信息化
信息获取与处理 信息传输 信息应用
信息系统安全 ……
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 的 控 制 设 备 分 布
30
全电旅游轮船电气设备布置
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多 电 飞 机 电 气 设 备 分 布
19
麦克斯阶段
时间
典型事件及意义
代表人物
1832年
第一台实用的直流发电机 皮克斯，法国
1834年
第一台实用的电动机
雅可比，德籍俄国人
1866年
第一台自激式发电机
西门子，德国
21
皮 克 斯 发 明 的 直 流 发 电 机
22
雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机
1. 电路的基本物理量及其正方向； 2. 欧姆定律； 3. 基尔霍夫定律。
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35
1.5 电气工程常用的计算机软件简介
1. MATLAB
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。
8
1.2 电气科学与工程的发展简史
9
1.2.1 电气科学的萌芽与理论形成
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
EMTP侧重的是系统级的运行工况而不是个别 元件的细节。它包含电机、变压器、传输线、二 极管、晶闸管和开关等元件的模型。
EMTP是一个不断发展的软件，拥有推动其发 展的大量资源，成为美国电力系统和电力电子仿 真方面的工业标准。
以EMTP算法为内核的电力系统仿真软件有： ATP、PSCAD等。
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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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1820年
研究通电导线之间的吸 引或排斥现象，随后建 立安培定律
1826年 1831年
欧姆定律
发现电磁感应现象并建 立电磁感应定律
1864年 麦克斯韦方程
安培，法国
欧姆，德国 法拉第，英国 麦克斯韦，英国
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伏特与伏打电池
16
安培与他的实验装置
17
欧姆与他的实验装置
18
法拉第与最早的发电机——法拉第盘
电气工程概论
（第二版） 多媒体教学课件
范瑜 主编
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
第1章 绪论
2
1.1 电气工程在国民经济中的地位 电气工程是与电能生产和应用相关的技术，
同时它也是工程教育体系中的一个学科。 在我国高等学校的本科专业目录中，电气工
程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程 与自动化。
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智 能 楼 宇 示 意 图
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近年来的研究热点：
① 电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各 类问题；
② 生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术； ③ 气体放电及多相混合体放电问题； ④ 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； ⑤ 反映各类电气设备电气或绝缘性能演变的多因子规律及
10
吉尔伯特和他的著作《论磁石》
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带有莱顿瓶的起电机
12
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
14
时间
典型事件及意义
人物/国家
1820年 发现电流的磁效应
奥斯特，丹麦
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2. PSpice
SPICE 是美国加州 大 学 Berkely 分 校 在 20 世 纪 70 年 代 早 期 为 集 成电路仿真开发的， 它是低功率等级电力 电子最广泛应用的仿 真程序。
微机版本的SPICE 称为PSpice。
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3.EMTP
EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件,是电力 系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应 用最广泛的程序。