电气工程概论10.pptx
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电气工程概论全套教学课件
电气测量技术及其仪器的自动化、微机化、智能化、多功能 化等发展趋势，已深深渗透到电气工程各分支学科的测量技 术中。
新原理、新技术和新仪器日新月异，例如测量、监视、控制 等多功能新型装置以及现场测试或实时监测技术对整体系统 精度的改进等，都对电气工程分支学科的发展起了重要作用。
张刘春设计
电气工程概论
技术科学的目的则在于改造客观世界以达到人们的预定要求。
电工学科的基础理论所研究的对象是经过人类加工改造后出 现的新现象，而不是自然界固有存在的现象。还不能只限于现象 的分析，而应包括实现所需现象的综合以及为此所需的代价，从 而使方法和途径也占有重要地位。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
电气测量技术在电气工程各分支学科的技术发展中具有耳 目和神经的作用，它是定量研究电气工程技术问题的手段， 随着各分支学科的发展而迅速发展。
其结构简图如下图所示。
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
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。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在电力电子和电工新技术领域：
1962年，我国试制出第一个晶闸管；
目前，已能批量生产电流达3000A、电压为8500V的晶闸管， 并能研制生产和应用快速、全控器件或设备。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在电力系统方面：
1949年，只有东北、京津唐和上海三个容量不大（分别为646， 259和250MW）的电力系统；
新原理、新技术和新仪器日新月异，例如测量、监视、控制 等多功能新型装置以及现场测试或实时监测技术对整体系统 精度的改进等，都对电气工程分支学科的发展起了重要作用。
张刘春设计
电气工程概论
技术科学的目的则在于改造客观世界以达到人们的预定要求。
电工学科的基础理论所研究的对象是经过人类加工改造后出 现的新现象，而不是自然界固有存在的现象。还不能只限于现象 的分析，而应包括实现所需现象的综合以及为此所需的代价，从 而使方法和途径也占有重要地位。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
电气测量技术在电气工程各分支学科的技术发展中具有耳 目和神经的作用，它是定量研究电气工程技术问题的手段， 随着各分支学科的发展而迅速发展。
其结构简图如下图所示。
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
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。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在电力电子和电工新技术领域：
1962年，我国试制出第一个晶闸管；
目前，已能批量生产电流达3000A、电压为8500V的晶闸管， 并能研制生产和应用快速、全控器件或设备。
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在电力系统方面：
1949年，只有东北、京津唐和上海三个容量不大（分别为646， 259和250MW）的电力系统；
电气工程概论 绪论-课件
❖ 上海
▪ 上海交大、同济大学、上海大学、上海电力学院
❖ 浙江
▪ 浙江大学
❖ 安徽
▪ 合肥工业大学
电气工程概论
2021/2/23
11
电气工程的地位和发展
❖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。
❖在使用上述理论分析、试验研究和仿真模拟中， 等效与类比都是本学科重要的科学方法。
电气工程概论 绪论-课件
2
课程性质
❖ 电气工程概论目的
1. 了解电气学科的涵盖范围 2. 明确学习的方向、侧重点 3. 认识今后可能的工作领域 4. 清楚电气学科发展方向
❖ 范围广、未知多——了解探究
电气工程概论
2021/2/23
3
授课及考核方式
❖ 三个专题——电气专业三个学科方向 ❖不掌握过多涉及专业的知识理论 ❖掌握本专业课程涵盖的基本内容 ❖了解各学科发展的方向
电气工程学科的方法论介绍
❖本学科的科学方法与其它工程技术学科类同， 理论分析是其最基本的研究方法。
❖电气工程学科使用的数学工具较多，理论分析 在其中的地位也更为重要。
❖作为工科，实验研究是最主要和最基本的手段， 没有基本的试验条件，学生就难以掌握本专业 的知识。
❖随着计算机技术的发展，仿真模拟也已是本学 科广泛使用的一种方法。
▪ 电子工程； ▪ 计算机工程； ▪ 自动化与仪表技术； ▪ 等离子体技术； ▪ 激光技术等现代高科技。
电气工程概论
2021/2/23
本科专业分类
❖0806电气信息类
080601电气工程及其自动化 080602自动化 080603电子信息工程 080604通信工程 080605计算机科学与技术 080606电子科学与技术 080607生物医学工程
▪ 上海交大、同济大学、上海大学、上海电力学院
❖ 浙江
▪ 浙江大学
❖ 安徽
▪ 合肥工业大学
电气工程概论
2021/2/23
11
电气工程的地位和发展
❖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。
❖在使用上述理论分析、试验研究和仿真模拟中， 等效与类比都是本学科重要的科学方法。
电气工程概论 绪论-课件
2
课程性质
❖ 电气工程概论目的
1. 了解电气学科的涵盖范围 2. 明确学习的方向、侧重点 3. 认识今后可能的工作领域 4. 清楚电气学科发展方向
❖ 范围广、未知多——了解探究
电气工程概论
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3
授课及考核方式
❖ 三个专题——电气专业三个学科方向 ❖不掌握过多涉及专业的知识理论 ❖掌握本专业课程涵盖的基本内容 ❖了解各学科发展的方向
电气工程学科的方法论介绍
❖本学科的科学方法与其它工程技术学科类同， 理论分析是其最基本的研究方法。
❖电气工程学科使用的数学工具较多，理论分析 在其中的地位也更为重要。
❖作为工科，实验研究是最主要和最基本的手段， 没有基本的试验条件，学生就难以掌握本专业 的知识。
❖随着计算机技术的发展，仿真模拟也已是本学 科广泛使用的一种方法。
▪ 电子工程； ▪ 计算机工程； ▪ 自动化与仪表技术； ▪ 等离子体技术； ▪ 激光技术等现代高科技。
电气工程概论
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本科专业分类
❖0806电气信息类
080601电气工程及其自动化 080602自动化 080603电子信息工程 080604通信工程 080605计算机科学与技术 080606电子科学与技术 080607生物医学工程
电气工程概论 ppt课件
电压一般为110~220kV。 全所一旦停电，将使该地区中断供电。
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
2021/5/13
9
3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
2021/5/13
22
一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
2021/5/13
23
1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
着变换和分配电能的作用。 ➢ 根据变电所在电力系统中的地位，可分为以下
几种：
1．枢纽变电所 2．中间变电所 3．地区变电所 4．终端变电所
2021/5/13
7
1．枢纽变电所 联系电力系统各部分的中枢，由大电网供电，电压等
级较高，变压器容量大，进出线回路数多。
其高压侧电压为330~550kV，全所一旦停电，将引 起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。
电压。
2. 发电机的额定电压 根据电力系统运行中电能质量标准的要求，
正常情况下用户处的电压波动一般不得超过其 额定电压的5%。
电网中各部分的电压分24
图1-2 电力网中的电压分布
（a）沿线ab的电压分布；（b）连接有升压、降压变压器沿线的电压分布
2021/5/13
2021/5/13
20
四、建立大型电力系统的优点
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
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3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
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一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
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1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
着变换和分配电能的作用。 ➢ 根据变电所在电力系统中的地位，可分为以下
几种：
1．枢纽变电所 2．中间变电所 3．地区变电所 4．终端变电所
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1．枢纽变电所 联系电力系统各部分的中枢，由大电网供电，电压等
级较高，变压器容量大，进出线回路数多。
其高压侧电压为330~550kV，全所一旦停电，将引 起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。
电压。
2. 发电机的额定电压 根据电力系统运行中电能质量标准的要求，
正常情况下用户处的电压波动一般不得超过其 额定电压的5%。
电网中各部分的电压分24
图1-2 电力网中的电压分布
（a）沿线ab的电压分布；（b）连接有升压、降压变压器沿线的电压分布
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四、建立大型电力系统的优点
电气工程概论电机电器及其控制技术课件PPT
定子
磁
外
转
子
大
型
风
力
发
电
永磁外转子
机
三、电机的应用领域（续）
2、工业生产部门与建筑业
应用：
电 梯
机床；
用
轧钢机；
永
鼓风机；பைடு நூலகம்水泵；
磁 曳 引
起重机；
电
传送带；
动
生产线；
机
…
三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
电
1）电力机车 与城市轨道
力 机 车
交通
电气化铁路；
直 流 牵
地铁；
引
无轨电车；
电
…
动 机
4）汽车
3、交通运输业
自动
伸缩
空气 化器
净
天线 电机
后部空
后调 雨 刷
电机(2)
后灯雨
刷(2)
天窗控 制电机 时钟步
进电机 录音机
电机 DVD电
机 里程表 步进电 机
碰撞缓 冲器
自锁控电动制机电机门燃油 自动泵窗 后电机视(4镜) 电机(2)
减震直线 前 灯 雨 电机(4) 刷(2)
座椅滑动控
制电机
➢ 电机学分别研究上述电机的以下主要内容： 物理模型、数学模型、实际运行、实验测试。
6、电器的发展历史
➢ 电器特指用于对电路进行接通、分断，对电路参 数进行变换，以实现对电路和用电设备的控制、调节、 切换、检测和保护等动作的电工装置、设备和组件。
➢ 电器从人类正式使用电能就开始使用。随着电工 新材料、电工制造新技术、新工艺的发展，各类电器 得到飞速发展。总体趋势是容量增大，传输电压高， 自动化程度高。
电气工程导论 ppt课件
DVD电动机
自动伸缩天线电动机
前雨刷电动机 风挡清洁泵
启动电动机
热量回收泵 自动水平校正器 自动调速泵 油门控制电动机
散热器风扇电动机 油冷却风扇电动机 空调热风电动机 阻流片控制电动机
自动空调执行器 真空泵
空气净化器 后部空调
前灯雨刷
后雨刷电动机
后灯雨刷电动机
碰撞缓冲器控制电机
减震直线电动机 自动窗电动机
1827年
首次将正、负号用于电学中 Benjamin Franklin 发明能够测量电荷量的扭力天平 Charles Augustin de Coulomb 库伦定律 发明伏特电池将化学能转换成电能 Alessandro Volta 发现电可转化为磁现象 丹麦科学家奥斯特 发现两根通电导线之间会发生吸引或排斥 Andre Marie Ampere 安培定律成为电动力学的基础 用公式描述电压、电流、电阻之间的关系，创立了电学中最基本 的定律：欧姆定律 Georg Simon Ohm
超声波电机ultrasonicmotor电机与电器散热器风扇电动机油冷却风扇电动机空调热风电动机阻流片控制电动机自动空调执行器真空泵前灯雨刷减震直线电动机自动窗电动机后视镜电动机燃油泵自动门锁电动机碰撞缓冲器控制电机后灯雨刷电动机后雨刷电动机空气净化器后部空调自动伸缩天线电动机热量回收泵自动水平校正器自动调速泵油门控制电动机启动电动机前雨刷电动机风挡清洁泵座椅滑动控制电动机座椅升降电动机座椅角度调整电动机空气靠垫泵电动按摩坐垫dvd电动机电机与电器电机应用领域电力工业
1. 积分形式的麦克斯韦方程组
2. 微分形式的麦克斯韦方程组
PPT课件
18
一、电气工程学科的起源
我国早期大学设立电类专业的年份
电气工程概论绪论 PPT
动
化
电气工程及其自动化
电气工程及其自动化的内涵
电气工程是一个很宽泛的领域，内容广泛而复 杂。最典型的就是电能的生产和利用。
电能是现代社会最重要、最方便的能源。它能 方便的转化为其它形式的能，如机械能、热能、光能 、化学能等；容易输送和分配，应用灵活。因此电能 已被广泛应用于工农业，交通运输、国防以及人民的 日常生活中。以电作为动力，可以促进生产自动化， 保证产品质量，提高劳动生产率。
美 国 普 林 斯 顿 大 学 认 知 科 学 实 验 室 英 语 词 汇 数 据 库 WordNet （/perl/webwn)
目前，我国的电气工程及其自动化专业不包括 通信。
12
电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位。 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 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
电气工程及其自动化 专业简介
2019年8月
普通高等学校本科专业概况
我们现在执行的是国家教育部1998年颁 布的《普通高等学校本科专业目录和专 业介绍》
1.我国高等学校本科专业演变：
时间 1953年 1963年
专业数 量
215
510
文革 期间
1343
1987年 1993年 1998年 671 504 249
2．高校专业整合过程
1952年，我国进行大规模的院系调整，出现了一 批以工科为主的多学科性大学，也出现了 一批机电学院或电机系。
1966年，文革开始，大学正常招生暂停。
2．高校专业整合过程
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”或“电力 系”，90年代之后，又陆续改为“电气工 程学院”。
电气工程概论10PPT课件
电气测量方法的分类和常用的测量单位见表6-1 和表6-2。
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
电气工程概论
二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
电气工程概论
二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知
《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 。
05
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。
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 。
05
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。
电气工程概论电力系统及其自动化技术课件
03
发电系统的运行与控制
发电系统的运行与控制涉及多个环节，包括机组的启停控制、负荷分配控制和运行状态监测等。
01
发电方式分类
发电方式包括火力发电、水力发电、核能发电、风力发电和太阳能发电等。
02
发电厂类型
发电厂类型包括燃煤电厂、燃气电厂、核电站、风电场和光伏电站等。
1
2
3
输电系统的主要任务是将电能从发电厂输送至负荷中心，输电电压等级包括高压、超高压和特高压。
提高电力从业人员的专业素质和安全意识，加强人员管理和培训，确保人员的操作准确无误。
案例分析
06
规划原则与目标：该案例遵循了可持续发展的理念，旨在建设一个安全、可靠、经济、高效的电力系统，满足该地区日益增长的电力需求，同时保障电力系统的环保性能。
自动化系统介绍：该案例涉及的发电厂采用了分散控制系统（DCS），实现了对电厂生产过程的全面监控和管理。DCS具有高可靠性、开放性、灵活性等特点，能够满足发电厂各种复杂控制的需求。
重要性
从19世纪末到20世纪初，电气工程开始起步，主要涉及直流电的研究和应用。
早期阶段
从20世纪初到20世纪中叶，交流电的研究和应用逐渐成为主流，电力系统得到迅速发展。
中期阶段
从20世纪中叶至今，电气工程领域不断扩大，涉及到新能源、智能电网、电力电子等多个方向。
现代阶段
发电、输电、配电和用电等环节的设计、运行和管理。
电力系统
电机驱动、控制系统和电力电子转换器的设计、制造和应用。
电机与电力电子
自动化生产线、工业机器人和智能控制系统的研发和应用。
控制与自动化
太阳能、风能等新能源的开发利用，以及节能减排技术的研发和应用。
新能源与环保
《电气工程讲》课件
04
电机与电力电子
电机学基础
1 2
电机学概述
电机学是研究电机的基本原理、设计和性能的学 科，包括直流电机、交流电机、变压器等。
电机的基本原理
阐述电机的基本工作原理，如磁场、电流和力之 间的关系，以及电机的能量转换过程。
3
电机类型与特点
介绍不同类型的电机，如直流电机、交流电机、 步进电机、伺服电机等，并分析它们的特点和应 用场景。
02
电气工程基础知识
电路基础
电流、电压、电阻、电感和电容 的概念和性质。
电路分析方法，如节点电压法、 网孔电流法等。
01
总结词：电路是电气工程的核心 ，掌握电路的基本原理和特性是 学习电气工程的基础。
02
03
04
欧姆定律、基尔霍夫定律等基本 电路定律的应用。
元件与器件
总结词：了解和掌握各种元件与器件的工作 原理和特性，是实现电气工程应用的关键。
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THANKS
稳定、经济地输送和分配。
电力系统自动化
自动化技术应用
电力系统自动化技术包括监控、控制和保护等方面，通过自动化 装置和系统实现对电力系统的远程管理和控制。
调度自动化系统
调度自动化系统是电力系统自动化的核心，负责数据采集、监控和 调度指挥，保障电力系统的安全和经济运行。
变电站自动化
变电站自动化系统实现对变电站设备的监测、控制和保护，提高变 电站的运行效率和可靠性。
人工智能与电气工程的融合
人工智能
人工智能技术在电气工程中的应用正在逐渐 增多，例如在智能电网、智能家居、自动化 生产线等领域的应用。人工智能技术可以提 高设备的自适应性、自主性和效率，降低能 耗和人力成本。
电气工程导论专题-PPT课件
电磁场理论的建立
电、磁现象是大自然最重要的往来现象，是最早被 科学家们关心和研究的物理现象。 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象， 没有发现电与磁的联系。但这些研究，为电磁学理 论的建立奠定了基础。
电气工程导论
36
电磁场理论的应用和发展
无线电报 1895年，（意）马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电 报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似 试验, 1899年，无线电报跨越英吉利海峡的试验成功； 1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。 马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝 尔奖金物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。 有线电话 1876年，（美）A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展 示了他所发明 的有线电话。此后，有线电话便迅速普及开来。 广播、电视、雷达、GPS……
空间电荷区， 也称耗尽层。
扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 扩散运动 荷区越宽。
电气工程导论
30
半导体器件
PN结
P
二极管
N
S
G
D
场效应管
N
光电二极管
电气工程导论
P
N
（五）0 1的世界——数字电路
31
数字量：本班学生的人数、某学生的性别、年龄、性别、 籍贯都具有共同的特点--仅可能取若干个特定的值或形 态。 数字系统：把表述个离散信息的数字量加于某系统（或 电路）的输入端，并有系统进行处理。具有一定功能， 且输入输出均为数字量的系统（或电路）即为数字系统 （或电路）。 数字元件
与物理科学的相互交叉面拓宽——三极管的发明和大规 模集成电路制造技术的发展。
电气工程概论电机电器及其控制技术课件
并安装火灾报警系统。
03
电磁辐射
高电压、大电流的电气设备可能产生电磁辐射，对人体健康造成潜在威
胁。为减少电磁辐射的影响，应合理规划布局，保持安全距离，并采取
屏蔽措施。
电气工程对环境的影响与防治措施
能源消耗
电气工程中的大量用电设备会消耗大量能源，加剧能源危机。为降低能源消耗，应推广节 能技术和设备，提高能源利用效率。
电器控制技术的应用与发展趋势
应用领域
电器控制系统广泛应用于工业自动化、智能家居、农业机械等领域 ，提高了生产效率和设备性能。
技术发展趋势
随着技术的不断进步，电器控制系统正朝着智能化、网络化、模块 化和集成化的方向发展，提高了系统的可靠性和可维护性。
未来展望
未来，随着人工智能和物联网技术的不断发展，电器控制系统将更加 智能化和自适应化，能够更好地满足各种复杂的应用需求。
电器的分类与工作原理
断路器
用于切断或闭合电路的电器，当 电流超过一定值时会自动断开。 工作原理基于电磁感应定律和热
效应。
接触器
用于远距离控制电动机等负载的启 动和停止。工作原理基于电磁感应 定律和机械运动原理。
继电器
一种控制电器，用于实现自动控制 和保护电路。工作原理基于电磁感 应定律和电路保护原理。
积极开发太阳能、风能、水能等可再生能源，减少化石能源的消 耗，降低碳排放。
节能减排技术的研究与应用
推广节能灯具、节能空调等节能设备，研究新型的节能减排技术， 提高能源利用效率。
循环Байду номын сангаас济与资源回收
建立废弃物回收和资源再利用体系，实现资源的循环利用，减少对 环境的负担。
THANKS
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电器控制系统的设计原则与方法
《电气工程导论专题》课件
包括发电、输电、配电等环节的规划与设计， 以确保电力供应的稳定性、可靠性和经济性。
电力系统自动化
利用计算机、通信和控制技术实现电力系统的 远程监控、调度和自动化控制，提高电力系统的 运行效率和安全性。
智能电网
通过集成先进的信息和通信技术，实现对电力 网络的实时监测、分析和控制，提高电力系统的 能效和可靠性。
发展趋势
随着物联网技术的不断发展，其在电气工程中的应用将更 加广泛，为设备的智能化发展提供有力支持。
智能电网技术
总结词
智能电网技术是未来电力系统的发展 方向，能够实现电力的高效、安全、 可靠传输和分配。
实例
某城市采用智能电网技术对电力系统 进行改造，有效提高了电力系统的稳 定性和可靠性，减少了停电等事故的 发生。
物联网技术在电气工程中的应用
总结词
物联网技术为电气工程领域提供了更加智能化的解决方案 ，提高了设备的运行效率和能源利用效率。
详细描述
物联网技术通过将设备与互联网连接起来，实现了远程监 控、数据采集、智能控制等功能，提高了设备的运行效率 和能源利用效率。
实例
某工厂利用物联网技术对生产线上的设备进行远程监控和 智能控制，有效提高了设备的运行效率和能源利用效率， 降低了生产成本。
电子通信
通信系统
研究和开发各种通信系统和通信协议，包括有线 通信、无线通信和互联网通信等。
电子设备与系统
设计和制造各种电子设备和系统，如计算机、手 机、电视等，以满足人们的生活和工作需求。
集成电路设计
利用计算机辅助设计工具进行集成电路设计，实 现电子设备的微型化和高性能化。
新能源发电
太阳能发电
利用太阳能光伏效应或热能进行发电，具 有清洁、可再生和可持续利用的特点。
电力系统自动化
利用计算机、通信和控制技术实现电力系统的 远程监控、调度和自动化控制，提高电力系统的 运行效率和安全性。
智能电网
通过集成先进的信息和通信技术，实现对电力 网络的实时监测、分析和控制，提高电力系统的 能效和可靠性。
发展趋势
随着物联网技术的不断发展，其在电气工程中的应用将更 加广泛，为设备的智能化发展提供有力支持。
智能电网技术
总结词
智能电网技术是未来电力系统的发展 方向，能够实现电力的高效、安全、 可靠传输和分配。
实例
某城市采用智能电网技术对电力系统 进行改造，有效提高了电力系统的稳 定性和可靠性，减少了停电等事故的 发生。
物联网技术在电气工程中的应用
总结词
物联网技术为电气工程领域提供了更加智能化的解决方案 ，提高了设备的运行效率和能源利用效率。
详细描述
物联网技术通过将设备与互联网连接起来，实现了远程监 控、数据采集、智能控制等功能，提高了设备的运行效率 和能源利用效率。
实例
某工厂利用物联网技术对生产线上的设备进行远程监控和 智能控制，有效提高了设备的运行效率和能源利用效率， 降低了生产成本。
电子通信
通信系统
研究和开发各种通信系统和通信协议，包括有线 通信、无线通信和互联网通信等。
电子设备与系统
设计和制造各种电子设备和系统，如计算机、手 机、电视等，以满足人们的生活和工作需求。
集成电路设计
利用计算机辅助设计工具进行集成电路设计，实 现电子设备的微型化和高性能化。
新能源发电
太阳能发电
利用太阳能光伏效应或热能进行发电，具 有清洁、可再生和可持续利用的特点。
《电气工程概论》课件
3
可持续能源系统
探索可持续能源系统，如太阳能和风能，以及它们在电气工程中的应用。
实验与项目
实验室介绍
参与各种电气实验，掌握实践技能并解决真实问题。
设计项目
应用所学知识设计并完成一个与电气工程相关的创 新项目。
学习资源
1 教材和参考书目
推荐使用的教材和参考书目，帮助您深入理解电气工程的核心概念。
2 在线学习资源
提供在线课程、视频教程和文档，方便学习者随时随地获取电气工程资料。
评估和考核
课堂作业和实验报告
通过完成课堂作业和实验报 告来评估学生对电气工程知 识的掌握情况。
期末考试和终期项目
进行期末考试来全面评估学 生的学习成果，并根据终期 项目的表现来评定综合素质。
评估标准和成绩分配
了解评估标准和成绩分配方 式，确保评估公平、科学。
《电气工程概论》PPT课 件
探索电气工程的奇妙世界！本课程将介绍电气工程的基本概念、应用和实验 项目，帮助您理解电力的重要性和应用范围。
课程介绍
课程目标
帮助学生掌握电气工程的基本知识和技能，培 养解决实际问题的能力。
课程内容概述
涵盖电流、电路、电阻、电感等重要概念，并 介绍电气工程在发电、输电、可持续能源等方Байду номын сангаас面的应用。
重要概念
1 电流和电压
了解电流与电压的概念及其在电路中的作用。
2 电路和电路图
学习电路和电路图的基本原理和符号表示法。
3 电阻和电感
探索电阻和电感对电流和电压的影响，并学会计算电阻和电感值。
电气工程应用
1
发电与输电
了解不同类型的发电机和电力输送系统，从火力发电到可再生能源。
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一般由通道放大电路和整形电路组成，整形后方波信号的幅 度应与主闸门的逻辑输入开门信号相匹配。
（2）时间基准电路
通常采用石英晶体振荡器经整形和一系列的分频电路构成时 间基准。
（3）控制电路
用来使主闸门在所选择的基准时间内打开，使整形后的被测 脉冲信号通过并送往计数器计数，而显示器的小数点受时间 基准选择电路同步控制，所以即使选用不同的时间基准，显 示器上仍能显示被测频率的值。
电平，停止计数，这时显示的数据就是与电容值成正比的测 量结果。即
T=NTCP
1
CX
UR
NTCP
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—4 用恒流法测量电容的原理图
电气工程概论
（三）电感的测量
6.1 电磁参数的测量
使用交流电桥法虽然能较准确的测量电感，但交流电桥的 平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法，误差较大。 采用时间常数的数字化测量方法测量电感较简单实用。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
（4）工作原理
首先将被测频率fx其波形经整形放大后使它变为一组系列脉 冲，可便于脉冲计数器计数。该计数器只在控制门开启时才 能对被测频率fx的脉冲计数。控制门开启时间是由石英振荡 器产生的标准脉冲经脉冲(周期为T0)分频器分频以后得到的。 若分频倍数为K倍，则控制门开启时间为TD=KT0，在这一段 时间内脉冲计数器进行计数，其值为
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知
T I
I 只要先测出电感线圈的直流电阻，并已知U便可计算出I，则 由测定的△T即可求得τ，从而计算出L=τR。
当Ad趋于无穷大时：
UO
U N RN
RX
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
2、积分运算器法
积分运算器法的原理如图6－2所示。该方法采用积分法，因此 适用于高阻的测量，测量范围为109—1014，测量精度可达0.1％
设脉冲的周期为Tc，N为脉冲的个数，则开门时间ΔT内的 计数值为ΔT＝NTc。
U U N T
电气工程概论
第10部分
电气工程概论
第六章 电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
引言
在测量过程中往往会发生误差，这种误差是难 以避免的，所以根据测量精度，有精密测量和工程 测量两类电气测量。对误差要求不是很严格，所以 本章内容属于工程测量范畴。另外，由于电子技术 在当前电气工程中得到普及与应用。因此对一些传 统的测量方法不再赘述。
电气工程概论
二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
RxC
Rx
Rx
UN UOC
NTC
U NTC U C
N
图6—2 积分运算法测量原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
3.用集成芯片7106组成的多量程电阻测量电路
图6-3示出了使用7106芯片组成的多量程电阻测量电路。其 中，电阻R的作用是限制串联电阻上流过的电流，以避免在 7106芯片输入端上超过200mv。
计数法测量频率就是按此定义设计的方案，其测量原理图如 图6—6和波形图如图6—7所示。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—6 计数法测量频率原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—7 计数法测量频率的各点波形图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
从图中可以看出，它是由以下几部分组成：
（1）输入通道
传统的电容测量方法有谐振法和电桥法两种。随着数字化测 量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数 字化测量常采用恒流法。
用恒流法测量电容的原理图和波形图如图6—4所示，当开关 S打向复位端时，计数器和电容同时清零，然后再将开关打向测 量端，这时恒流源I对电容C进行充电，经过时间T后，充电电荷 Q=I•T，此时电容两端电压U=Q/C，显然只要I和T已知，测出电 压U，便可按C= I•T/U计算出电容值，恒流源向C充电，同时时 标脉冲Cp经与门进入计数器。当Uc值大于UR时，比较器输出零
(一)电阻的测量
电阻的测量是指将电阻值转换成直流电压后进行测量。目前 主要采用恒流源的方法进行测量，即将恒定的电流Is通过被测电 阻Rx，测得Rx上的两端压降Ux，则Rx=Ux/Is。根据其产生恒流源 的方法的不同又分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
1、比例运算器法
一般电感含有线圈电阻R和寄生电容Co，通常Co很小，在工 频情况下可以忽略。所以实际电感可以视为一纯电感L和电阻R 的串联，其时间常数τ=L/R，测量电感的原理图如图6—5所示
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—5 时间常数法测量电感的基本原理图 （a）原理图 （b）电流变化曲线图
电气工程概论
电气测量方法的分类和常用的测量单位见表6-1 和表6-2。
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
电气工程概论
Hale Waihona Puke 6.1 电磁参数的测量电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
由电阻R、RN、RX组成的串联回路上电流I为
对于双积分型的A/D转换器，其数字读出有如下关系
由式（6-1）可知，适当选取标准电阻RN的值，就可得到不同 的电阻测量范围。若RN＝1kΩ，则RX被测范围就可为1－2000Ω之 间。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
电气工程概论
（二）电容的测量
6.1 电磁参数的测量
（2）时间基准电路
通常采用石英晶体振荡器经整形和一系列的分频电路构成时 间基准。
（3）控制电路
用来使主闸门在所选择的基准时间内打开，使整形后的被测 脉冲信号通过并送往计数器计数，而显示器的小数点受时间 基准选择电路同步控制，所以即使选用不同的时间基准，显 示器上仍能显示被测频率的值。
电平，停止计数，这时显示的数据就是与电容值成正比的测 量结果。即
T=NTCP
1
CX
UR
NTCP
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—4 用恒流法测量电容的原理图
电气工程概论
（三）电感的测量
6.1 电磁参数的测量
使用交流电桥法虽然能较准确的测量电感，但交流电桥的 平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法，误差较大。 采用时间常数的数字化测量方法测量电感较简单实用。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
（4）工作原理
首先将被测频率fx其波形经整形放大后使它变为一组系列脉 冲，可便于脉冲计数器计数。该计数器只在控制门开启时才 能对被测频率fx的脉冲计数。控制门开启时间是由石英振荡 器产生的标准脉冲经脉冲(周期为T0)分频器分频以后得到的。 若分频倍数为K倍，则控制门开启时间为TD=KT0，在这一段 时间内脉冲计数器进行计数，其值为
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知
T I
I 只要先测出电感线圈的直流电阻，并已知U便可计算出I，则 由测定的△T即可求得τ，从而计算出L=τR。
当Ad趋于无穷大时：
UO
U N RN
RX
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
2、积分运算器法
积分运算器法的原理如图6－2所示。该方法采用积分法，因此 适用于高阻的测量，测量范围为109—1014，测量精度可达0.1％
设脉冲的周期为Tc，N为脉冲的个数，则开门时间ΔT内的 计数值为ΔT＝NTc。
U U N T
电气工程概论
第10部分
电气工程概论
第六章 电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
引言
在测量过程中往往会发生误差，这种误差是难 以避免的，所以根据测量精度，有精密测量和工程 测量两类电气测量。对误差要求不是很严格，所以 本章内容属于工程测量范畴。另外，由于电子技术 在当前电气工程中得到普及与应用。因此对一些传 统的测量方法不再赘述。
电气工程概论
二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
RxC
Rx
Rx
UN UOC
NTC
U NTC U C
N
图6—2 积分运算法测量原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
3.用集成芯片7106组成的多量程电阻测量电路
图6-3示出了使用7106芯片组成的多量程电阻测量电路。其 中，电阻R的作用是限制串联电阻上流过的电流，以避免在 7106芯片输入端上超过200mv。
计数法测量频率就是按此定义设计的方案，其测量原理图如 图6—6和波形图如图6—7所示。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—6 计数法测量频率原理图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—7 计数法测量频率的各点波形图
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
从图中可以看出，它是由以下几部分组成：
（1）输入通道
传统的电容测量方法有谐振法和电桥法两种。随着数字化测 量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数 字化测量常采用恒流法。
用恒流法测量电容的原理图和波形图如图6—4所示，当开关 S打向复位端时，计数器和电容同时清零，然后再将开关打向测 量端，这时恒流源I对电容C进行充电，经过时间T后，充电电荷 Q=I•T，此时电容两端电压U=Q/C，显然只要I和T已知，测出电 压U，便可按C= I•T/U计算出电容值，恒流源向C充电，同时时 标脉冲Cp经与门进入计数器。当Uc值大于UR时，比较器输出零
(一)电阻的测量
电阻的测量是指将电阻值转换成直流电压后进行测量。目前 主要采用恒流源的方法进行测量，即将恒定的电流Is通过被测电 阻Rx，测得Rx上的两端压降Ux，则Rx=Ux/Is。根据其产生恒流源 的方法的不同又分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
1、比例运算器法
一般电感含有线圈电阻R和寄生电容Co，通常Co很小，在工 频情况下可以忽略。所以实际电感可以视为一纯电感L和电阻R 的串联，其时间常数τ=L/R，测量电感的原理图如图6—5所示
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
图6—5 时间常数法测量电感的基本原理图 （a）原理图 （b）电流变化曲线图
电气工程概论
电气测量方法的分类和常用的测量单位见表6-1 和表6-2。
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
电气工程概论
Hale Waihona Puke 6.1 电磁参数的测量电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
由电阻R、RN、RX组成的串联回路上电流I为
对于双积分型的A/D转换器，其数字读出有如下关系
由式（6-1）可知，适当选取标准电阻RN的值，就可得到不同 的电阻测量范围。若RN＝1kΩ，则RX被测范围就可为1－2000Ω之 间。
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
电气工程概论
（二）电容的测量
6.1 电磁参数的测量