(仅供参考)电气工程基础
电气工程基础
电气工程基础电气工程基础是电气工程学科中最基础、最重要的一门课程。
它主要涉及电路分析、电磁场与电磁波、信号与系统、电机与变压器等方面的基础知识。
在电气工程领域，电气工程基础承担着培养学生电气工程素养的重要任务。
本文将从电路分析、电磁场与电磁波、信号与系统以及电机与变压器四个方面，对电气工程基础进行论述。
一、电路分析电路分析是电气工程基础课程的核心内容之一。
电路分析主要研究各种类型电路中电流、电压、功率等电路参数之间的关系。
学习电路分析的目的是为了理解电路的工作原理，掌握电路分析方法，进而解决电路中的实际问题。
在电路分析中，首先需要了解电路中的基本元件，如电阻、电容和电感等，并掌握它们之间的关系和特性。
然后，可以利用“基尔霍夫定律”和“欧姆定律”等电路定律来分析电路。
通过对电路的节点电压和支路电流的分析，可以得到电路中各个电阻、电容和电感的具体数值。
最后，还需运用“戴维南定理”和“叠加原理”等方法来求解更复杂的电路问题，例如电路的功率分配和电路的频率响应等。
二、电磁场与电磁波电磁场与电磁波是电气工程基础课程中的另一个重要内容。
电磁场与电磁波主要研究电磁场的基本理论和电磁波的传播特性。
学习电磁场与电磁波，需要了解电磁场的数学描述、电场和磁场的物理特性以及它们之间的相互作用。
电磁场与电磁波还涉及到电磁感应、麦克斯韦方程组等领域的知识。
此外，学生还应了解电磁波的传播特性，包括电磁波的速度、频率和波长等。
电磁场与电磁波在电气工程中具有广泛的应用，例如在通信系统中的电磁波传输、电磁辐射和天线设计等方面。
因此，掌握电磁场与电磁波的基本理论对于电气工程学生来说至关重要。
三、信号与系统信号与系统是电气工程基础课程中涉及到的另一个重要方面。
信号与系统主要研究信号的表示、采样、变换以及信号在系统中的传输和处理。
在信号与系统的学习中，首先需要了解不同类型的信号，包括连续时间信号和离散时间信号，并学习信号的表示方法，如指数信号、正弦信号和复指数信号等。
电气工程及其自动化专业必备知识
电气工程及其自动化专业必备知识电气工程及其自动化专业必备知识1.电气工程基础1.1 电路分析1.1.1 电压、电流和电阻1.1.2 电路定律（欧姆定律、基尔霍夫定律等） 1.1.3 电路元件（电阻、电容、电感等）1.2 电路图1.2.1 电路符号1.2.2 电路图简化和转换1.2.3 电路组成和连接1.3 电源和电源系统1.3.1 直流电源和交流电源1.3.2 电源稳定性和负载特性1.3.3 电源故障和保护装置2.电机与变频技术2.1 电机基础知识2.1.1 电机分类和工作原理2.1.2 电机性能参数和特性曲线2.1.3 电机调速原理和方法2.2 变频技术2.2.1 变频器工作原理和分类2.2.2 变频器控制策略2.2.3 变频器参数设置和应用2.3 电机保护与维护2.3.1 电机过载和过热保护2.3.2 电机维护与故障排除2.3.3 电机安全使用和检修要点3.自动控制系统3.1 控制系统基础3.1.1 控制系统组成和分类3.1.2 控制系统的闭环与开环3.1.3 控制系统传递函数和频率响应3.2 控制器与传感器3.2.1 控制器工作原理和种类3.2.2 传感器基础原理和应用3.2.3 控制器与传感器的选型和参数设置 3.3 自动化过程控制3.3.1 自动化流程控制方案设计3.3.2 PID控制器的应用与调试3.3.3 自动化系统的安全与可靠性评估4.电气安全与电气法规4.1 电气安全知识4.1.1 电击和感电危害及防护4.1.2 电气火灾和爆炸危害及防护4.1.3 电气事故应急处理和救援4.2 电气设备与工程标准4.2.1 国家电气标准及相关法规4.2.2 电气工程设计规范与验收标准4.2.3 电气设备安装和维护规程附件：本文档没有涉及附件内容。
法律名词及注释：1.欧姆定律：描述电流、电压和电阻之间的数学关系，即I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
2.基尔霍夫定律：电流在任何一个节点的进出代数和为零，电压环路中各个电压的代数和等于零。
电气工程基础介绍
电气工程基础介绍电气工程是研究电力的产生、传输、分配和应用的一门学科，涉及电力系统、电力设备、电力工程及电力自动化等方面。
本文将介绍电气工程的基础知识，主要包括电路理论、电动力学、电机与变压器、电力系统、电气设备及安全等内容。
1. 电路理论电路理论是电气工程的基础，研究电流、电压、电阻等基本概念，掌握基本的电路定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
参考内容：《电路基础》（郑根元著）2. 电动力学电动力学研究电场、磁场以及它们之间的相互作用。
掌握电场力、电场能、电场电势等概念，了解静电场、稳恒电流场、电动势、电感、电容等基本原理。
参考内容：《电动力学》（David J. Gri ths著）3. 电机与变压器电机与变压器是电气工程中常见的电器设备。
学习电机的工作原理、运行特性、控制方法，以及变压器的结构、原理、性能等。
参考内容：《电机与变压器》（邓建国著）4. 电力系统电力系统涉及电能的传输、分配和应用。
学习电力系统的组成、调度、稳定性和保护等内容，了解电力负荷、发电机组、输电线路、变电站等的运行与维护。
参考内容：《电力系统概论》（向凤年等著）5. 电气设备电气设备是电气工程中的重要组成部分，包括发电设备、变压器、高压开关设备、输电线路、配电设备等。
学习电气设备的选型、设计、运行与维护等，了解不同类型的电气设备的特点和应用。
参考内容：《电气设备与安全》（翟明国等编著）6. 电气安全电气安全是电气工程中非常重要的内容，涉及电气设备的安装、操作、维护以及电气事故的防范和处理。
学习电气安全的基本要求、规范和操作技能，掌握电气事故的处理方法和紧急救护知识。
参考内容：《电气安全与电气设备操作》（毛俊芳等编著）除了上述内容，还可以了解电气工程中的相关技术和新进展，如电力电子技术、智能电网、可再生能源等。
不断学习更新的知识能够帮助电气工程师更好地应对电力系统的设计、运行和维护等工作。
总之，电气工程基础知识是电气工程师必备的基本功，通过学习电路理论、电动力学、电机与变压器、电力系统、电气设备及安全等方面的知识，可以对电气工程中的各个方面有一定的了解和掌握，为实际工作提供基础支持。
电气工程基础通用课件
03 电子技术基础
半导体器件
半导体器件
介绍半导体的基本性质和常见的 半导体器件，如二极管、晶体管 等，以及它们在电路中的作用和 工作原理。
半导体材料
介绍常用的半导体材料，如硅、 锗等，以及它们在制造半导体器 件中的应用。
半导体器件的特性
参数
介绍半导体器件的特性参数，如 伏安特性、频率特性、噪声等， 以及如何选择和使用合适的半导 体器件。
电路的分析方法
电路的分析方法是根据电路的基本定律，对电路进行建模、分析和优化的过程。
常见的电路分析方法包括时域分析、频域分析和复域分析。时域分析关注电路在时间域上的动态行为，频域分析则将电路转 换为频率域进行解析，复域分析则结合了时域和频域的特性，能够全面分析电路的性能。这些分析方法对于理解电路的工作 原理、优化电路设计和提高系统性能具有重要意义。
涉及面广，实践性强，与实际应用 紧密结合。
电气工程发展历程
01
02
03
18世纪
电学研究的萌芽阶段，以 静电和静磁现象的研究为 主。
19世纪
进入电磁现象的研究阶段， 包括电磁感应、交流电等。
20世纪
电子技术和计算机技术的 飞速发展，电气工程领域 不断拓展。
电气工程在现代社会中的应用
电力系统
电子技术
电力电子器件
应用领域
介绍晶体管、可控硅整流器、绝缘栅 双极晶体管等常用电力电子器件的结 构、特性及工作原理。
分析电力电子技术在电力系统、新能 源、智能电网等领域的应用。
变换技术
阐述直流-直流变换、直流-交流变换、 交流-直流变换等基本电力电子变换技 术。
电机控制技术基础
01
控制策略
介绍电机的调速控制、位置控制 等基本控制策略，以及PID控制、 模糊控制等现代控制策略。
电气工程基础汇总
– 6、10、35、（60）、110、（154）、220、330 和500KV
• 制定电压等级的基本假设
– 用电设备的容许电压偏移一般为±5% – 沿线路的电压降落一般为10% – 在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%
1.5.2 电力系统电压等级
• 根据以上假设规定电压等级
– 线路额定电压就是电压等级规定的额定电压UN – 用电设备额定电压为线路额定电压UN – 发电机额定电压为线路额定电压的105%UN – 变压器额定电压
– 氢气储能 – 超导磁体储能 – 超级电容器
1.2.6 储能技术
• 常见储能技术的比较
– 不同的应用场景适合不同的储能方案
• 长时间，大容量：抽水蓄能、压缩空气——适合于大电网 • 长时间，中等容量：氢气储能，铅酸电池——适合于分布 式发电、中低压电网 • 短时间，大容量：飞轮，超导磁体，超级电容器——适合 于分布式发电、中低压电网
中性点直接接地
中性点不接地 经消弧线圈接地 经小电阻接地 中性点不接地 经消弧线圈接地
2.1.2 架空线路
• 架空线路的换位
A B C C A B B C A A B C
目的在于减少三相参数不平衡 整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线 都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。 滚式换位 换位方式
1.1.1 电力系统的定义
发电厂
原动机 发电机
变电站
升压变压器 输电线路
变电站
降压变压器
用电设备
工业用电
照明用电
~
M ~ M ~
G
电力网 电力系统 动力系统
1.1.2 电力系统的组成
• 电力系统就是由各种电压等级的输电线路将发 电机，变电站和用户连接成为一体的系统，完 成发、输、变、配、用的完整过程
电气工程基础知识点整理
1.由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。
2.输送和分配电能的部分称为电力网，或电力网络，包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。
电力网 + 发电机 = 电力系统（输送，分配）动力系统：包括所有，把水轮机也包进去3.输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，导线电阻一定时，导线损耗也相应减小。
理论上，输电线路的输电能力及输电电压的平方成正比。
4.国家从设备设计制造角度考虑，为保证生产的系列性，就规定了一系列的标准的电压等级，又称额定电压。
3/6/10/35/110/220/330/5005.同一个电压等级下(同一行中)，各种设备的额定电压并不完全相等。
6.电压等级越高，传输功率随传输距离增大下降得越快。
7.我国规定电力系统的额定频率为50Hz，简称工频或基频。
频率：50Hz 允许偏移：±0.2~±0.5Hz及有功功率有关电压：35kV及以上的允许偏差为±5%10kV及以下的允许偏差为±7% 及系统的无功功率有关波形：6~10kV供电电压的波形畸变率不超过4%0.38kV供电电压的波形畸变率不超过5%8.每一个负荷都只能沿唯一的路径取得电能的网络，称为开式网络。
有备用接线的网络中，每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能，统称为闭式网络。
1.电力线路包括：输电线路和配电线路。
从结构上分为：架空线路、电缆线路2.架空线路由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要部件组成。
3.导线型号后的数字代表主要载流部分(非整根导线)额定截面积的平方毫米数4.绝缘子片数越多，电压等级越高5.在220kV及以上的超高压架空线路上，为了减小电晕放电和单位长度电抗，普遍采用分裂导线。
6.分裂导线由数根相同的钢芯铝绞线并联构成，每相导线分裂成若干根，各根导线之间每隔一定长度用金具支撑，以固定尺寸。
所用的导线根数称分裂数，常用的有2、3和4分裂。
电气工程基础介绍
电气工程基础介绍电气工程是关于电力、电路和电子设备的学科，是现代社会发展中不可或缺的一部分。
本文将对电气工程的基础知识进行介绍，帮助读者对该领域有一个全面而清晰的了解。
一、电气工程的概述电气工程是一门涉及电力传输、电力利用和电路设计等领域的学科。
它的研究对象包括了发电、输电、变电、配电以及各种电气设备的设计与应用等。
电气工程广泛应用于能源、交通、通信、信息技术、制造业等各个领域。
比如，电厂发电过程中使用的发电机、变压器等设备，交通信号灯、电车的电力系统，手机、电脑等电子设备以及家用电器等，都与电气工程密切相关。
二、电气工程的基本原理与知识1. 电力基础知识电力是指电流通过导体时所传输的能量，单位为瓦特（W）。
电压（V）代表电流的压力，而电流（A）则代表电荷的流动。
另外，功率（P）等于电压和电流的乘积，单位为瓦特。
直流电和交流电是电力传输的两种主要形式。
直流电是指电荷的流动方向始终不变，而交流电则是电荷的流动方向周期性变化。
2. 电路分析与设计电路是导电材料的路径，用以使电流流动。
电路中包括了电源、负载和导线等组成部分。
根据电流的流动方式，电路可以分为串联电路和并联电路。
在电路中，欧姆定律是一个基本原理，描述了电流、电压和电阻之间的关系。
它的数学表达式为V = I * R，其中V代表电压，I代表电流，而R代表电阻。
在电路的分析与设计中，常用的工具包括电阻、电容和电感等元件，以及电源和信号发生器等仪器。
3. 电力系统与能源转换电力系统是由发电厂、变电站和配电网等组成的电力传输与分配网络。
电力系统的主要任务是将发电厂产生的电力传输到各个用户，以满足人们的用电需求。
在电力系统中，发电机将机械能转化为电能，变压器则用于电压的升降。
为了确保电力系统的稳定运行，需要进行功率调节和电压调节等控制。
能源转换通常指将非电能转化为电能的过程，包括太阳能、风能、水能等的转换。
4. 控制系统与自动化控制系统是为了实现对电气设备运行状态的控制而设计的系统。
电气工程基础
❖ 热游离
灭弧原理
在高温下，气体分子和原子热运动加快， 它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离 子和自由电子，这种现象称为热游离。
灭弧原理
❖ 热电子发射
在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部 较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头 间接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也 随之增加，会使电极表面有相应高温，从而造 成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空 间。这种现象称为热电子发射，其强弱程度与 阴极的材料及表面温度有关，是气体介质中带 电质点产生的主要原因之一。
处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路 器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。
高压断路器
❖ 断路器的型号
1 2 3 —4 5 / 6 7 8 1——表示断路器的字母代号，有S—少油；D—多油；Z— 真空；K—空气；L—SF6； 2——安装场所代号，N—表示屋内型；W—表示屋外型； 3 ——设计序列号； 4——额定电压，KV； 5——其它标志，如G—改进型，F表示分相操作； 6 ——额定电流，A； 7——额定开断能力（KA或MVA）； 8——特殊环境代号。
基于交流电弧熄灭的基本原理，还可以在开关 电器灭弧过程中采用固体介质狭缝灭弧，把长 弧分成串联短弧以及加快断路器触头分离速度 等众多措施，结合具体的开断电路特点加以应 用。
高压断路器
❖ 开关电器按功能可分为以下几种：
（1）仅用于正常情况下断开或接通正常工作电流的 开关设备，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触 器和磁力启动器等； （2）仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流 和过载电流的开关设备，如高低压熔断器； （3）既能开断或闭合正常工作电流，又能开断、闭 合故障电流的开关设备，常见的有：高低压断路器 和低压空气开关； （4）仅用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要 指隔离开关。
电气工程基础课件大全PPT课件
通过已知的电源和电导值求解 未知的电压。
网孔电流法
通过已知的电源和电阻值求解 未知的电流和电压。
叠加定理
将多个电源分别作用在电路中 ，再求出总电流或总电压。
欧姆定律与基尔霍夫定律
欧姆定律
描述电路中电压、电流和电阻之 间的关系。
基尔霍夫定律
描述电路中电流和电压之间的关 系，包括基尔霍夫电流定律和基 尔霍夫电压定律。
应用场景
电机广泛应用于电力、能源、交通和工业等领域，如电动机 、发电机、控制器等；变压器广泛应用于输配电、电机控制 、电子设备等领域，起到变换电压、电流和阻抗的作用。
供配电技术
04
电力系统概述
电力系统组成
电力系统由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成， 主要功能是将一次能源转换为电能，并通过输配电网络向 用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
电源
提供电能，为电路提供电压和 电流。
电路模型
理想元件模型
将实际元件抽象化，表 示其基本特性和参数。
实际元件模型
考虑实际元件的物理特 性和参数，更接近实际
应用。
等效电路模型
将复杂电路简化，便于 分析和计算。
模拟电路模型
用数学方程描述电路行 为，用于计算机模拟和
分析。
电路分析方法
支路电流法
通过已知的电源和电阻值求解 未知的电流。
随着电力系统的规模不断扩大和复杂度不断提高，电力系统自动化已成 为保障电力系统安全、稳定、经济运行的关键手段。
03
电力系统自动化的主要内容
电力系统自动化主要包括发电控制自动化、输电控制自动化、配电自动
化、调度自动化等方面。
远动技术与应用
远动技术的定义
电气工程基础知识点汇总
电气工程基础知识点汇总1. 单相导线线路电抗：0157.0lg 1445.0x 1+=rD m2. 分裂导线线路电抗：n0157.0lg1445.0x eq 1+=r D m 3. 双绕组变压器等值电路：注意单位！U N －KV ，折算到哪一侧参数，用相应的额定电压U N ； S N －MVA221000N N K T S U P R ∆=NNK T S U U X 2*100%= 201000N T U P G ∆=20*100%NNT U S I B = 4. 三绕组变压器等值电路： 电阻：221212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆•N NK K S S P P ()2322323,min ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆=∆•N N N K K S S S P P 233131⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=∆•NNK K S S P P 22331121K K K K P P P P ∆-∆+∆=∆22111000NNK T S U P R ∆= 电抗：2%%%%2331121K K K K U U U U -+=NNK T S U U X 211*100%= 5. 标幺值计算：B B B U S I 3=BBB S U Z 2= 一般选定S B 、U B ，以平均额定电压U av =1.05U N 做基准值不同基准值的标幺值之间的变换22**BB N N N B U SS U X X •= 6. 多电压级电网中参数的归算 7. ()221'⋅⋅⋅=k k X XX 归算后的值，X ’归算前的值，k 1、k 2经过的变压器的变比8. 电压降落2221U QR PX j U QX PR U U -++=- 线路功率损()jX R U Q P S ++=∆2222 9. 变压器的有功损耗20⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆N CK T SS P P P n 台变压器并联运行有功损耗()20n ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆NCK T nSS P n P n P 10. 变压器的无功损耗⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆20100%100%N CK N T S S U I S Q 11. 输电线路有功功率ϕSIN XUU P 21=12. 输电线路无功()XU U U Q 221-=13. 输电线路空载运行电压222122U BRj U BX U U +-= 14. 中枢点电压调整方式：逆调压（供电距离长，负荷变动大）：大负荷1.05U N ，小负荷U N顺调压（供电距离近，负荷变动小）：大负荷>1.025小负荷<1.075恒调压：1.02-1.05U N15. 电容调压计算补偿容量min22'min2U U U U NT ⨯='m in 2U 为最小负荷归算到高压侧电压，U 2min 为要求最小电压，U T 为计算得到的变压器分接头电压，选定最接近的分接头U 1T ，确定变压器变比NTU U k 21= U 2N 变压器低压侧额定电压()XU kUkU Q C C C 'max2max 2max2-= m ax 2C U 为要求最大电压，'ax 2m U 为最大负荷归算到高压侧电压，Q C 为补偿容量得到Q C 代入最大负荷处，用潮汐电流计算得到'ax 2m U ，然后除以变比k ，同要求电压比较，同时'm in 2U 也除以k 比较。
电气工程基础整理的知识点大全
1、直流输电优点优点：与交流输电相比，直流输电具有稳定性好，控制灵活等优点，特别适合于跨海输电、大区域电网互联、远距离输电及风力发电等非工频系统与工频系统的联网。
在输电线路导线截面相等、对地绝缘水平相同的条件下，双极直流输电的线路造价及功率损耗均比三相交流输电要少，约为其2/3。
直流输电的缺点:1.由于触发角和逆变角的存在，不论换流装置是工作于整流状态还是逆变状态，其交流侧的电流相位总会滞后于电压相位，因此换流装置在运行中要消耗大量无功功率。
正常运行时，整流侧所需的无功功率为直流功率的30%-50%，逆变侧为40%-60%，所以必须进行无功功率补偿。
2.换流装置在运行中会同时在换流站的交流侧和直流侧产生谐波电压和谐波电流，为了抑制谐波，在交流侧和直流侧都需要装设滤波装置，在直流侧还需装设平波电抗器。
3.由于换流装置要用大量容量大，电压高的可控硅阀器件，换流站的造价较高，部分抵消了因线路投资低而带来的经济效益。
4.直流高压断路器不能利用电流过零的条件来熄弧，其制造困难，限制了直流输电向多端直流电网的发展。
2、潜供电流的定义在超高压线路运行中，时常会发生因雷击闪络等原因所产生的单相电弧接地故障。
在具有单相重合闸的线路中，当故障相被切除后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流，称为潜供电流或二次电流。
3灵活交流输电系统：以大功率可控硅部件组成的电子开关代替现有的机械开关，灵活自如地调节电网电压、功角和线路参数。
使电力系统变得更加灵活、可控、安全可靠。
从而能在不改变现有电网结构的情况下提高系统的输送能力，增加其稳定性 。
FACTS 控制设备接入电力系统的方式：并联型：静止无功补偿器SVC 静止同步调相器STATCOM串联型：可控串联补偿器TCSC 混合型：统一潮流控制器UPFC4名词解释：1、输电线路的耐雷水平：在线路防雷设计中把线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平。
电气工程基础
电气工程基础
电气工程基础，是指研究和应用电子技术，电力系统，电磁学，
电物理学和电机的学科领域，它是其他电气领域的基础。
它包括电子，电力，电机，开关等组件，可以构建具有控制性能的电气系统，满足
特定的运行要求。
电气工程基础主要涉及四个方面：电力，电磁，电子学和电机。
电力方面，涉及电力电子元件，如半导体器件，变压器，变流器，控制开关等；控制电力系统的规则，例如电路，控制算法等；电力系
统的运行模式，如安全，稳定，可靠的运行要求；电力系统的设计和
控制，如控制器的设计、改善电力系统的性能等。
另外，电磁方面涉及电磁学，即研究电磁学原理，如电磁场，电
磁屏蔽，电磁兼容性等；电磁仿真，采用电磁仿真软件对电磁元件进
行仿真，设计电子元件；电磁信号，即研究电磁属性、电磁辐射，电
磁衰减，电磁耦合等物理现象。
电子方面主要涉及电子技术，即研究电子器件如电子管，晶体管，继电器，可控硅，电路结构，电路案例等。
最后，电机方面涉及电机原理，即研究电机的运行模式，通过对
永磁电机，交流电机，直流电机，交变涡轮机，发电机，马达等电动
机的原理及它们的特性，进而推导出控制电机的方法和算法。
电气工程基础是其他电气领域的基础，它涉及电力，电磁，电子
学和电机，为这些领域的研究提供了坚实的理论基础，是研究电气工
程的基础。
电气工程基础知识点整理
第一章1、由生产、输送、分配与消费电能得各种电气设备连接在一起而组成得整体称为电力系统。
2、输送与分配电能得部分称为电力网,或电力网络,包括升、降压变压器与各种电压等级得输电线路。
电力网+ 发电机= 电力系统(输送,分配)动力系统:包括所有,把水轮机也包进去3、输送功率一定时,输电电压越高,电流越小,导线电阻一定时,导线损耗也相应减小。
理论上,输电线路得输电能力与输电电压得平方成正比。
4、国家从设备设计制造角度考虑,为保证生产得系列性,就规定了一系列得标准得电压等级,又称额定电压。
3/6/10/35/110/220/330/5005、同一个电压等级下(同一行中),各种设备得额定电压并不完全相等。
6、电压等级越高,传输功率随传输距离增大下降得越快。
7、我国规定电力系统得额定频率为50Hz,简称工频或基频。
频率:50Hz 允许偏移:±0、2~±0、5Hz 与有功功率有关电压:35kV及以上得允许偏差为±5%10kV及以下得允许偏差为±7% 与系统得无功功率有关波形:6~10kV供电电压得波形畸变率不超过4%0、38kV供电电压得波形畸变率不超过5%8、每一个负荷都只能沿唯一得路径取得电能得网络,称为开式网络。
有备用接线得网络中,每一个负荷点至少通过两条线路从不同得方向取得电能,统称为闭式网络。
第二章1、电力线路包括:输电线路与配电线路。
从结构上分为:架空线路、电缆线路2、架空线路由导线、避雷线(即架空地线)、杆塔、绝缘子与金具等主要部件组成。
3、导线型号后得数字代表主要载流部分(非整根导线)额定截面积得平方毫米数4、绝缘子片数越多,电压等级越高5、在220kV及以上得超高压架空线路上,为了减小电晕放电与单位长度电抗,普遍采用分裂导线。
6、分裂导线由数根相同得钢芯铝绞线并联构成,每相导线分裂成若干根,各根导线之间每隔一定长度用金具支撑,以固定尺寸。
所用得导线根数称分裂数,常用得有2、3与4分裂。
电气工程基础
电气工程基础电气工程基础是电气工程专业学习的第一门入门课程，是学习电气工程的基础知识的重要组成部分。
电气工程基础主要涉及电路基本知识、电磁场理论和传感器等方面的内容。
本文将从电路、电磁场和传感器三个方面来介绍电气工程基础的相关内容。
一、电路基本知识电路基本知识是电气工程的基础，它包括电流、电压、电阻的概念和关系，以及直流回路和交流回路的分析等内容。
电流是指电荷的流动，是电气信号传输的基础。
电压是电场力量的表现，是驱动电流流动的动力。
电阻是指电流在电路中受阻碍的程度。
直流回路是指电流方向不变的电路，交流回路是指电流方向周期性改变的电路。
在电路分析中，我们可以利用基尔霍夫定律和欧姆定律来解决各种电路分析问题。
基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，它们是电路分析中重要的基本定律。
基尔霍夫电流定律指出，在电路中，流入某个节点的电流等于流出该节点的电流的代数和。
基尔霍夫电压定律指出，在电路中，沿着闭合回路的各个电压代数和为零。
欧姆定律指出，电流和电压之间存在线性关系，电阻是电流和电压之间的比值。
二、电磁场理论电磁场理论是电气工程基础中的重要内容，它研究电荷和电流所产生的电场和磁场的性质和相互作用。
电场是由电荷产生的力场，包括静电场和变化的电场。
静电场是由静止电荷产生的电场，它的性质由库仑定律描述。
变化的电场是由电流和变化的电荷所产生的电场，它遵循麦克斯韦方程组。
磁场是由电流所产生的力场，在电气工程中主要涉及恒定磁场和电磁感应。
恒定磁场是由恒定电流所产生的磁场，它的性质由安培定律描述。
电磁感应是由变化的磁场所产生的感应电场，根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会导致感应电动势的产生。
电磁场理论为电气工程中的电磁设备和电机的设计和分析提供了理论基础。
三、传感器传感器是电气工程中的重要设备，它能将非电信号转化为电信号，并对环境中的各种物理量、化学量和生物量进行检测和控制。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光照传感器等。
电气工程基础(第一章)
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在支持和加强电工科学技术发展时，应从宏观方面考虑 到以下几个重要问题：
（1）电工科学是一门技术科学，只从纵向关系看，它与其所依 赖的基础科学（如电磁学、力学、数学、化学等）和指引并支持 的生产技术（包括设计、工艺、产品开发等）是一条连续线，但 又各有分工。 （2）电工科学应指导电力和电工的生产应用．而生产应用应促 进电工科学进步。
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； 2003年，已有11个电力系统发电装机容量超过20000MW，其 中东北、华北、华东、华中电网发电装机容量均超过30000MW， 华东、华中电网甚至超过40000MW ，西北电网的装机容量也达 到20000MW； 其他几个独立省网，如四川、山东、福建等电网发电装机容 量超过或接近10000MW； 大区电力系统目前正进入各自加强和彼此互联以及进一步发 展形成全国统一电力系统的过程中。
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
张刘春设计
电气工程概论
第一章绪论
在断路器和避雷器等电器制造方面：
解放时，我国只能制造10kV的充油式断路器；
目前，可制造500kV新型的SF6的断路器；从10kV管式避雷器 提高到500kV氧化锌避雷器的制造水平，均已进入了世界先进行 列。
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。
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。
电气基础知识大全
电磁感应定律广泛应用于发电机、变压器等电力设备中，是现代电力系统的核心原理之一 。
07 电机原理与分类
电机工作原理解析
电机的工作原理
电机是将电能转化为机械能的 设备，其基本工作原理是利用 电流在磁场中受到力的作用， 使电机转动。
电机的主要组成部分
电机主要由定子、转子和轴承 等部分组成，其中定子产生磁 场，转子在磁场中转动，轴承 则支撑和引导转子的运动。
02 电流与电压的关系
电流定义及特性
电流的概念
电流是电荷的流动，就如同水 流在管道中流动一样。它是电 子从高电位向低电位移动的过 程，这种移动形成了电流。
电流的特性
电流具有方向性和大小两个基 本特性。电流的方向是由正电 荷流动的方向决定的，而电流 的大小则与单位时间内通过导 体横截面的电荷量有关。
单、维护方便等优点，是工业和生活中最常见的
电动机类型。 3 步进电机功能
步进电机是一种能精确控制旋转角度和速度的电
动机，常用于自动控制系统和精密机械设备中。
电机选择与应用指南
电机选择的基本原则
电机的选择需要根据实际工 作需求和环境条件，考虑其 功率、转速、效率等性能参 数，确保电机能适应工作环 境，发挥最大效能。
电磁波的发现与应用
电磁波是由变化的电场和磁 场相互作用并传播形成的波 动现象，它广泛应用于通信 、医疗、科研等领域，对人 类社会产生了深远影响。
磁场与磁力线
磁场的定义和特性
磁场是物质存在的一种形态 ，具有磁通量、磁力线等特 性，可以吸引或排斥磁性物 质。
磁力线的表示方法
磁力线是用以形象表示磁场 分布的一种方式，其方向代 表磁场的方向，而线的密度 则代表磁场的强度。
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所谓继电保护装置，是指能反应电力系统中电气设备所发生各种故障或不正常运行状
态，并及时动作于断路器跳闸或发出信号的一种反事故自动装置。它的基本任务是：
1)自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能减
小，并最大限度地保证非故障部分迅速恢复正常运行。
2)能对电气元件的不正常运行状态做出反应，并根据运行维护的具体条件和设备的承受
成，从结构型式上可以分为三种，即螺管线圈式、吸引衔铁式和转动衔铁式继电器（又称舌 片式继电器）。常用的 DL-10 系列电磁型电流继电器的基本结构如图 8.3 所示。
当继电器线圈 1 中通过电流 IK 时，在电磁铁 2 中产生磁通 ，电磁铁产生的电磁力 Fem
力图使 Z 形钢舌片 3 向磁极方向偏转。与此同时，转轴 10 上的反作用弹簧 9 又力图阻止钢 舌片偏转。当继电器线圈中通过的电流足够大，使电磁力 Fem 大于弹簧的反作用力 Fsp 和摩 擦力 Ffr 之和时，钢舌片被电磁铁吸引而偏转，导致继电器触点切换，使常开触点闭合，而 常闭触点断开，这就叫作继电器动作。
护），也可以利用不对称故障时出
现的负序和零序分量作为判据构 成各种保护。
图 8.1 继电保护装置的原理结构图
除了这些反应电气量变化的保护以外，还有一些根据电气设备特点实现的反应非电气量
的保护，如油浸式变压器的瓦斯保护，反应电动机绕组温度升高而构成的过负荷保护等。
继电保护装置是由一个或若干个继电器以一定的方式连接与组合，以实现上述各种保
设备和高压电动机的保护。而电网相间短路的电流保护中，电流互感器一般采用两相两继电
器的不完全星形接线。
图 8.6 电流互感器在继电保护中的常用接线方式
（a）两相电流差 （b）两相不完全星形 （c）三相完全星形
2.电压互感器 TV
电压互感器是将电力系统一次回路中的高电压变为二次回路或是测量回路中标准的低
几种常用继电器的图形及文字符号如表 8.1 所示。
表 8.1 常用继电器图形及文字符号
2.操作电源简介
各种继电器连接构成的继电保护装置需要获取能量以完成其各项功能并控制断路器的
动作，其能量来源于操作电源。
操作电源指高压断路器的合闸、跳闸回路以及继电保护装置中的操作回路、控制回路、
信号回路等所需电源。常用的操作电源有三类：直流电源（蓄电池）、整流电源、交流电源。
电器性能的优劣是评价继电保护装置性能优
劣的主要依据。下面介绍几种常用的继
电器。 （1）电磁型电流继电器
电磁型继电器是根据电磁原理构
图 8.3 电磁型电流继电器的结构图 1—线圈；2—电磁铁；3—钢舌片；4—静触点； 5—动触点；6—起动电流调节转杆；7—标度盘（铭盘）； 8—轴承；9—反作用弹簧；10—转轴
对于继电保护装置，操作电源一定要非常可靠，否则当系统故障时，保护装置可能无
法可靠动作。
8.1.5 继电保护互感器
继电保护装置都是弱电装置，不能直接与高压强电系统连接，为了隔离高电压、大电
流，一般需要采用仪用互感器。常用的仪用互感器包括电流互感器和电压互感器。
1.电流互感器 TA
（1）电流互感器的作用
将故障设备切除，使得故障停电范围尽可能小，保护无故障部分继续运行。
对于图 8.2 所示单侧电源供
电网络，当 k1 点故障时，按照选
择性要求，断路器 QFl 和 QF2 的
保护装置动作，断路器 QFl 和
QF2 跳闸，切除发生在线路 L1
上的故障，保证无故障部分继续运行。
图 8.2 继电保护的选择性
在要求继电保护装置动作具有选择性的同时，还必须考虑继电保护装置或断路器有拒绝
电流互感器是一种仪用电流变换器，它的作用是将电力系统一次回路的大电流变为二
次回路（保护或是测量回路）的标准小电流（5A 或 lA）。目前电力系统较多采用的是铁芯
不带气隙的电磁式电流互感器，它的工作原理同变压器相似。使用电流互感器可以使得测量
仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装，还能将二次
2.速动性
快速地切除故障可以提高电力系统运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的
时间，缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时应力求保护装置能迅速动作切除故障。
理论上继电保护装置的动作速度越快越好，但是实际应用中，为防止干扰信号造成保护
装置误动作及保证保护间的相互配合（选择性），经常人为地设置一些动作时限，故障切除
中间继电器的主要作用是在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量以及容量，
该类继电器一般都有几对触点，可以是常开触点或是常闭触点。 （4）时间继电器
时间继电器的作用是建立必要的延时，以保证保护动作的选择性和某种逻辑关系。对 时间继电器的要求是：应能延时动作、瞬时返回。 （5）信号继电器
信号继电器用作继电保护装置和自动装置动作的信号指示，标示装置所处的状态或接 通灯光（音响）信号回路。信号继电器动作之后触点自保持，不能自动返回，需由值班人员 手动复归或电动复归。
QF5 保护装置的这种作用称为相邻元件的后备保护。同理，QF1 和 QF3 的保护可以作
为 QF5 和 QF7 的后备保护。
后备保护又可以分为远后备、近后备。当后备保护是在远处（不是本线路上的保护）实
现的，称为远后备保护；当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保
护，称为近后备保护。
设备与高电压部分隔离。另外，互感器二次侧均接地，从而保证了二次设备和工作人员的安
全。
应该注意，运行中电流互感器二次绕组不可开路，以
免危害设备和工作人员的安全。电流互感器的表示方法如
图 8.4（a）所示。 （2）电流互感器的误差与 10％误差曲线
由第七章分析可知，电磁型电流互感器一次侧电流按
图 8.4 互感器的表示 （a）电流互感器 （b）电压 互感器
保护装置的可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不
应该拒绝动作；而在任何其他该保护不应该
动作的情况下，则不应该误动作。
具体选择继电保护方式和装置时，除了
满足上述的基本要求外，还应该考虑经济条
件。
8.1.4 常用保护继电器及操作电源
1.常用继电器简介
继电器是继电保护的基本组成部件，继
比例变换到二次侧的值与二次侧的实际电流之间存在误差。
短路故障时，通入电流互感器一次侧的电流远大于其额定值，使铁芯饱和，电流互感
器会产生较大误差。为了控制误差在允
许范围内（继电保护要求幅值误差不超
过 10％、角度误差不超过 7°），对接入
电流互感器一次侧的电流及二次侧的负
载阻抗有一定的限制，可以根据电流互
一般情况下，发生短路之后总是伴随有电流增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小、
以及电压与电流之间相位角变化等情况。利用这些基本参数的变化可构成各种不同原理的继
电保护，如过电流保护、低电压保护、距离保护（阻抗保护）等，还可以利用流过某一元件
电流方向的不同判定保护区内或
是区外故障，或是判定为正向故
障还是反向故障（方向电流保
与
I
2 K
成正比。因此，减小
IK
就能使继电器返回原位。欲使继电
器返回的必பைடு நூலகம்条件是
Fsp Fem Ffr
（8.4）
能使电流继电器返回到原始位置的最大电流，称为继电器的返回电流，用 Ire·K 表示。 同一继电器的返回电流与动作电流的比值，称为电流继电器的返回系数，用 Kre 表示， 即
Kre
I reK IopK
和式（8.2）可知，继电器的动作电流为
I opK
Rm NK
Fem Rm K NK
Fsp Ffr K
（8.3）
由上式可知，改变继电器线圈匝数 NK、调节反作用弹簧的松紧（即调节 Fsp）、调整衔
铁与电磁铁之间的气隙长度（即调节 Rm），均可改变继电器动作电流 IopK 。
由式（8.1）可知，Fem
（8.5）
对于增量继电器（如过电流继电器），Kre<1，一般要求 Kre=0.8~0.9，Kre 越接近于 1，说 明继电器越灵敏；对减量继电器（如低电压继电器），Kre>1，一般要求 Kre=1.06~1.2。常用 的电磁型过电流继电器返回系数一般为 0.85。 （2）电压继电器
过电压继电器的触点形式、动作值、返回值的定义与过电流继电器相类似，不再赘述。 低电压继电器的触点为常闭触点。系统正常运行时低电压继电器的触点打开，一旦出现故障， 引起母线电压下降达到一定程度(动作电压)，继电器触点闭合，保护动作；当故障清除，系 统电压恢复上升达到一定数值(返回电压)时，继电器触点打开，保护返回。 （3）中间继电器
能力，发出报警信号、减负荷或延时跳闸。
总之，继电保护是一种电力系统安全保障技术，是电力系统的重要组成部分，它对保障
系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。应当指出，
要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置和以
各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全稳定控制系统。
电磁力 Fem 与磁通 的平方成正比，而磁通与磁势 IKNK 成正比，与磁阻 Rm 成反比，因
此
Fem
K
I
2 K
N
2 K
Rm2
式中，NK 为继电器线圈的匝数；Rm 为磁通所经磁路的磁阻；K 为一常数。 欲使继电器动作的必要条件是
（8.1）
Fem Fsp Ffr
（8.2）
能使电流继电器产生动作的最小电流，称为继电器的动作电流，用 IopK 表示。由式（8.1）
动作的可能性，因而需要考虑后备保护的问题。
当图 8.2 所示系统中 k2 点短路时，根据选择性的要求，QF6 的保护装置应该动作，跳