電氣工程導(dǎo)論P(yáng)PT

1、廖家平電 氣 工 程 導(dǎo) 論序資料來(lái)源：/ 周克定，男，1921年6月1日生，湖南湘陰人，中國(guó)首批國(guó)家學(xué)位委員會(huì)評(píng)選的博士生導(dǎo)師，湖北工業(yè)大學(xué)和華中理工大學(xué)（現(xiàn)華中科技大學(xué)）教授，著名工程電磁場(chǎng)專家，中國(guó)民主同盟盟員。序序 把供電單元輸出的功率10kW電力以微波無(wú)線傳輸，用接收到的部分電力點(diǎn)亮了500m遠(yuǎn)處受電單元側(cè)設(shè)置的LED燈。500m的無(wú)線供電是日本最長(zhǎng)的距離，10kW的輸出功率在日本也是最大的。序兩個(gè)問題：兩個(gè)問題：1.1.這門課有什么用？這門課有什么用？2.2.這門課怎么考試？這門課怎么考試？序這門課有什么用？1.了解電氣工程的概貌2.調(diào)查

2、電氣工程教育的國(guó)內(nèi)外慨況3.整理電氣工程學(xué)科研究的現(xiàn)狀和未來(lái)方向4.對(duì)就業(yè)領(lǐng)域及未來(lái)工作環(huán)境作準(zhǔn)備序這門課怎么考試？1.27位同學(xué)分為5個(gè)小組（每5人一組）2.對(duì)小組工作的貢獻(xiàn)30%3.小組總體表現(xiàn)30%4.出勤10%5.課程測(cè)驗(yàn)30%序項(xiàng)目工作初步計(jì)劃：1.分組工作及推選組長(zhǎng)（含推選各組發(fā)言人）及評(píng)估；2.美國(guó)電氣工程專業(yè)調(diào)查報(bào)告（詳細(xì)課程說(shuō)明及研究 內(nèi)容說(shuō)明）；3.各類發(fā)電系統(tǒng)的原理及評(píng)估；4.典型電力裝備的原理及評(píng)估；5.電氣工程學(xué)科前沿問題描述及討論。導(dǎo)論分為三個(gè)部分：一、電氣工程學(xué)科的起源二、電氣工程的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域三、電氣工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)一、電氣工程學(xué)科的起源“電氣工程”

3、英文為：Electrical Engineering這個(gè)詞早期的翻譯是：“電機(jī)工程”Electrical Engineering 目前仍被翻譯成“電機(jī)工程”有3個(gè)地方：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)： CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL ENGINEERING 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)： Proceedings of the CSEE清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系：Tsinghua University Department of ELECTRICAL ENGINEERING 一、電氣工程學(xué)科的起源關(guān)于Electricity“電”,英國(guó)科學(xué)家W .吉爾伯特（William Gilbert

4、）1600年發(fā)表了論磁On the Magnet 一書，該書系統(tǒng)地討論了地球的磁性，認(rèn)為地球是個(gè)大磁石?？梢岳么艃A角判斷地球各處的緯度。并根據(jù)希臘文字（）和拉丁文字electrum創(chuàng)造了Electricity這個(gè)詞。一、電氣工程學(xué)科的起源1600年 摩擦起電機(jī)1729年 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體1745年 發(fā)現(xiàn)電可儲(chǔ)存并制成萊頓瓶19世紀(jì) 制造帶有萊頓瓶的摩擦起電機(jī)一、電氣工程學(xué)科的起源1752年 首次將正、負(fù)號(hào)用于電學(xué)中 Benjamin Franklin1777年 發(fā)明能夠測(cè)量電荷量的扭力天平 Charles Augustin de Coulomb1785年 庫(kù)倫定律1800年 發(fā)明伏特電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換

5、成電能 Alessandro Volta1820年 發(fā)現(xiàn)電可轉(zhuǎn)化為磁現(xiàn)象 丹麥科學(xué)家奧斯特1820年 發(fā)現(xiàn)兩根通電導(dǎo)線之間會(huì)發(fā)生吸引或排斥 Andre Marie Ampere 安培定律成為電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)1827年 用公式描述電壓、電流、電阻之間的關(guān)系，創(chuàng)立了電學(xué)中最基本 的定律：歐姆定律 Georg Simon Ohm一、電氣工程學(xué)科的起源庫(kù)倫定律：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上，同名電荷相斥，異名電荷相吸。一、電氣工程學(xué)科的起源安培一、電氣工程學(xué)科的起源歐姆一、電氣工程學(xué)科的起源1831年 “電磁感

6、應(yīng)”實(shí)驗(yàn) Michael Faraday1864年 建立麥克斯韋方程 James Ludwig Maxwell詹姆斯克拉克麥克斯韋邁克爾法拉第一、電氣工程學(xué)科的起源麥克斯韋方程組（Maxwells equations），是一組描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)與電荷密度、電流密度之間關(guān)系的偏微分方程。它由四個(gè)方程組成：描述電荷如何產(chǎn)生電場(chǎng)的高斯定律、論述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述電流和時(shí)變電場(chǎng)怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)的麥克斯韋-安培定律、描述時(shí)變磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電場(chǎng)的法拉第感應(yīng)定律。1. 積分形式的麥克斯韋方程組2. 微分形式的麥克斯韋方程組一、電氣工程學(xué)科的起源大學(xué)大學(xué)備注備注年份年份專業(yè)名稱專業(yè)名稱郵傳部上海高等實(shí)業(yè)學(xué)

7、堂后來(lái)的上海交通大學(xué)1908年電機(jī)?？仆瑵?jì)醫(yī)工學(xué)堂后來(lái)的同濟(jì)大學(xué)1912年機(jī)電科求實(shí)學(xué)院后來(lái)的浙江大學(xué)1920年電機(jī)科東南大學(xué)后并入中央大學(xué)1923年電機(jī)工程系清華大學(xué)1932年電機(jī)系北洋大學(xué)后來(lái)的天津大學(xué)1933年電機(jī)工程系我國(guó)早期大學(xué)設(shè)立電類專業(yè)的年份資料來(lái)源：百年回眸-中國(guó)電氣工程高等教育100周年一、電氣工程學(xué)科的起源關(guān)注美國(guó)關(guān)注美國(guó)1111所大學(xué)的電氣工程專業(yè)所大學(xué)的電氣工程專業(yè)//academics/undergraduate-progr

8、ams/electrical-engineering-computer-sciences/ /academics/ //////majors/majors_details.php?MjrCd=ELECENG#

9、4伊利諾伊大學(xué)香檳分校 /academics/ 一、電氣工程學(xué)科的起源一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)武漢大學(xué)武漢大學(xué)海軍工程大學(xué)海軍工程大學(xué)湖北工業(yè)大學(xué)三峽大學(xué)湖北省具有電氣工程一級(jí)學(xué)科的高校二、電氣工程的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域電機(jī)與電器電機(jī)與電器高電壓與絕緣技術(shù)高電壓與絕緣技術(shù)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化電力電子與電力傳動(dòng)電力電子與電力傳動(dòng)電工理論新技術(shù)電工理論新技術(shù)電機(jī)與電器電機(jī)分類：按功率轉(zhuǎn)換方向分：1.發(fā)電機(jī)-將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率2.電動(dòng)機(jī)-將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率按應(yīng)用電流的

10、種類分：1.直流電機(jī)-使用直流電流2.交流電機(jī)-使用交流電流按功率大小分：1.大型電機(jī)2.中小型電機(jī)3微型電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電機(jī)與電器電機(jī)與電器電機(jī)分類：按運(yùn)行速度分：1.變壓器-非旋轉(zhuǎn)電機(jī)2.直流電機(jī)-沒有固定的同步速度3.異步電機(jī)-轉(zhuǎn)子速度永遠(yuǎn)與同步速度有差異4.同步電機(jī)-速度等于同步速度5.交流換向器電機(jī)-速度可在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)特種電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)、直線電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、超聲波電機(jī)等。電機(jī)與電器 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接

11、收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。步進(jìn)電機(jī) stepping motor電機(jī)與電器直線電機(jī) linear motor 直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。它可以看成是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開，并展成平面而成。 高速磁懸浮列車 磁懸浮列車是直線電機(jī)實(shí)際應(yīng)用的最典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等國(guó)都在研制直線懸浮列車，其中日本進(jìn)展最快。電機(jī)與電器無(wú)刷電機(jī) Brushless motor 無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)有相似之處，也有轉(zhuǎn)子和定子，只不過和有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)相反；有刷

12、電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈繞組，和動(dòng)力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來(lái)交替變換電磁場(chǎng)的換向電刷。依靠改變輸入到無(wú)刷電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個(gè)繞電機(jī)幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。電機(jī)與電器 稀土永磁電機(jī)的工作原理與電勵(lì)磁同步電機(jī)相同，區(qū)別在于前者是以永磁體替代勵(lì)磁繞組進(jìn)行勵(lì)磁。當(dāng)永磁電機(jī)的三相定子繞組（各相差120電角度）通入頻率為f的三相交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。穩(wěn)態(tài)情況下，主極磁場(chǎng)隨著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦是同步轉(zhuǎn)速，

13、定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)恒與永磁體建立的主極磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止，它們之間相互作用并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。稀土永磁電機(jī) 電機(jī)與電器稀土永磁電機(jī) 唐任遠(yuǎn)（1931.6.25）電氣工程專家，上海市人。1952年畢業(yè)于上海交通大學(xué)?，F(xiàn)任沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)研究所所長(zhǎng)、教授、國(guó)家稀土永磁電機(jī)工程技術(shù)研究中心主任。2001年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。 創(chuàng)建稀土永磁電機(jī)理論研究體系和開發(fā)技術(shù)，在防失磁和永磁磁路設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)上有重大突破。在實(shí)踐中取得重大成果：研制成我國(guó)首臺(tái)稀土永磁電機(jī)；與工廠聯(lián)合開發(fā)出當(dāng)時(shí)世界容量最大60160kVA稀土永磁副勵(lì)磁機(jī)，近期主持研制成1120kW異步起動(dòng)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)等12種稀

14、土永磁電動(dòng)機(jī)，電機(jī)與電器 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）是SRD中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部件，也是SRD有別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志。SRM系雙凸極可變磁阻電動(dòng)機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組聯(lián)接起來(lái)，稱為“一相”，SR電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)成多種不同相數(shù)結(jié)構(gòu)，且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。開關(guān)磁阻電機(jī) Switched Reluctance Drive 電機(jī)與電器 超聲波電動(dòng)機(jī)(Ultrasonic Motor縮寫USM)是以超聲頻域的機(jī)械振動(dòng)為驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)器。與傳統(tǒng)的電機(jī)不同，超聲波電機(jī)無(wú)繞組和

15、磁極，無(wú)需通過電磁作用產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)力。一般由振動(dòng)體(相當(dāng)于傳統(tǒng)電原理機(jī)中的定子，由壓電陶瓷和金屬?gòu)椥圆牧现瞥?和移動(dòng)體(相當(dāng)于傳統(tǒng)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，由彈性體和摩擦材料及塑料等制成)組成。在振動(dòng)體的壓電陶瓷振子上加高頻交流電壓時(shí)，利用逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)使定子在超聲頻段(頻率為20KHZ以上)產(chǎn)生微觀機(jī)械振動(dòng)。并將這種振動(dòng)通過共振放大和摩擦耦合變換成旋轉(zhuǎn)或直線型運(yùn)動(dòng)。超聲波電機(jī) Ultrasonic Motor電機(jī)與電器散熱器風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)油冷卻風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)空調(diào)熱風(fēng)電動(dòng)機(jī)阻流片控制電動(dòng)機(jī)自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器真空泵前燈雨刷減震直線電動(dòng)機(jī)自動(dòng)窗電動(dòng)機(jī)后視鏡電動(dòng)機(jī)燃油泵自動(dòng)門鎖電動(dòng)機(jī)碰撞緩沖器控制電機(jī)后燈雨刷電動(dòng)機(jī)后

16、雨刷電動(dòng)機(jī)空氣凈化器后部空調(diào)自動(dòng)伸縮天線電動(dòng)機(jī)熱量回收泵自動(dòng)水平校正器自動(dòng)調(diào)速泵油門控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)前雨刷電動(dòng)機(jī)風(fēng)擋清潔泵座椅滑動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)座椅升降電動(dòng)機(jī)座椅角度調(diào)整電動(dòng)機(jī)空氣靠墊泵電動(dòng)按摩坐墊DVD電動(dòng)機(jī)電機(jī)與電器電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域電力工業(yè)：汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)工業(yè)與建筑業(yè)：機(jī)床軋鋼機(jī)鼓風(fēng)機(jī)印刷機(jī)水泵抽油機(jī)起重機(jī)傳送帶生產(chǎn)設(shè)備電梯自動(dòng)門旋轉(zhuǎn)門交通運(yùn)輸：電力機(jī)車與城市軌道交通內(nèi)燃機(jī)車船泊汽車電動(dòng)汽車磁懸浮列車驅(qū)動(dòng)直線電動(dòng)機(jī)輪軌車輛驅(qū)動(dòng)醫(yī)療：心電機(jī)X光機(jī)CT機(jī)呼吸機(jī)電動(dòng)輪椅人工心臟人造器官辦公設(shè)備：DVD驅(qū)動(dòng)器磁盤驅(qū)動(dòng)器打印機(jī)復(fù)印機(jī)傳真機(jī)碎紙機(jī)家用電器：電冰箱空調(diào)器吸塵器電風(fēng)扇抽油煙機(jī)吹

17、風(fēng)機(jī)電動(dòng)牙刷微波爐轉(zhuǎn)盤航空、航天、國(guó)防：直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)飛機(jī)助推器全電艦船軍用雷達(dá)航空器其他領(lǐng)域：演出設(shè)備運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練設(shè)備家具游樂設(shè)備電動(dòng)玩具電機(jī)與電器電動(dòng)機(jī)的選用與控制電動(dòng)機(jī)種類的選擇電動(dòng)機(jī)功率的選擇電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制電機(jī)學(xué)研究的內(nèi)容高效節(jié)能電機(jī)成為全球電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展共識(shí)新能源汽車發(fā)展帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速增長(zhǎng)電機(jī)與電器電器的概念：電器的概念：廣義的電器概念：指所有的用電器具及設(shè)備廣義的電器概念：指所有的用電器具及設(shè)備特指的電器概念：在電氣工程中，電器指用于對(duì)電路接通、特指的電器概念：在電氣工程中，電器指用于對(duì)電路接通、分?jǐn)啵瑢?duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或設(shè)備的控制、調(diào)分?jǐn)啵瑢?duì)電路參數(shù)進(jìn)行

18、變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)切換、和保護(hù)等作用的電工裝備、設(shè)備和組件。（電機(jī)、節(jié)切換、和保護(hù)等作用的電工裝備、設(shè)備和組件。（電機(jī)、變壓器在這里稱為生產(chǎn)和變換電能的機(jī)械，不屬電器之列。）變壓器在這里稱為生產(chǎn)和變換電能的機(jī)械，不屬電器之列。）電機(jī)與電器電器的分類：電器的分類：按功能分類：按功能分類：1.1.用于接通和分?jǐn)嚯娐返碾娖饔糜诮油ê头謹(jǐn)嚯娐返碾娖魅纾旱堕_關(guān)、接觸器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器等。如：刀開關(guān)、接觸器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器等。2.2.用于控制電路的電器用于控制電路的電器如：電磁起動(dòng)器、星如：電磁起動(dòng)器、星- -三角起動(dòng)器、自耦減壓起動(dòng)器、頻敏起三角起動(dòng)器、自耦減壓起

19、動(dòng)器、頻敏起動(dòng)器、變阻器、控制繼電器等。動(dòng)器、變阻器、控制繼電器等。電機(jī)與電器電器的分類：電器的分類：按功能分類：按功能分類：3.3.用于切換電路的電器用于切換電路的電器如：轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令電器等。如：轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令電器等。4.4.用于檢測(cè)電路參數(shù)的電器用于檢測(cè)電路參數(shù)的電器如：互感器、傳感器等。如：互感器、傳感器等。5.5.用于保護(hù)電路的電器用于保護(hù)電路的電器如：熔斷器、斷路器、限流電抗器、避雷器等。如：熔斷器、斷路器、限流電抗器、避雷器等。電機(jī)與電器電器的分類：電器的分類：按工作電壓分類：按工作電壓分類：1.1.低壓電器低壓電器工作交流電壓在工作交流電壓在1000V1000V及以下、直流電壓

20、在及以下、直流電壓在1500V1500V及以下的電器。及以下的電器。2.2.高壓電器高壓電器工作交流電壓在工作交流電壓在1000V1000V以上、直流電壓在以上、直流電壓在1500V1500V以上的電器。以上的電器。1.火力發(fā)電2.水力發(fā)電3.太陽(yáng)能熱發(fā)電4.太陽(yáng)能光伏發(fā)電5.核能發(fā)電6.潮汐發(fā)電7.海水發(fā)電8.儲(chǔ)能電站9.垃圾發(fā)電10.秸稈（氣化/燃燒）發(fā)電電機(jī)與電器隔離開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)高電壓與絕緣技術(shù) 2013年1月特高壓交流輸電項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)特高壓交流輸電項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng) 已經(jīng)建成的1000千伏晉東南南陽(yáng)荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程，線路全長(zhǎng)約640千米，投運(yùn)4年以來(lái)

21、一直保持安全穩(wěn)定運(yùn)行，累計(jì)向華中地區(qū)送電296.44億千瓦時(shí)，拉動(dòng)GDP增長(zhǎng)3200多億元，替代輸煤約960萬(wàn)噸，極大緩解了華中地區(qū)缺電局面；向華北地區(qū)送水電122.81億千瓦時(shí)，減少棄水電量55億千瓦時(shí)，節(jié)約用煤400多萬(wàn)噸，減排二氧化碳1200多萬(wàn)噸，成為我國(guó)南北方向一條重要能源輸送通道。高電壓與絕緣技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)而言：高電壓：1kV以上至220kV超高壓(EHV)：220kV至800kV特高壓(UHV)：1000kV以上 用輸電線將發(fā)電廠發(fā)出的電能輸送到用戶：交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的610kV的電壓，經(jīng)變壓器升壓，通過主干輸電線送到需求地附近的高壓或超高壓變電站，經(jīng)過降壓，送到二級(jí)高壓變電站或

22、特別高壓用戶變電站中，然后通過二級(jí)輸電線送到配電變電站，經(jīng)過配電變壓器降壓，輸送到用戶。 在這一過程中，必須盡可能提高輸電電壓，因?yàn)殡娏鞔髸r(shí)，在輸電線電阻R上引起的熱損耗將增大。提高輸電電壓，可以提高輸出功率，降低損耗。高電壓與絕緣技術(shù) 電壓提高以后，對(duì)絕緣就提出了更高的要求。 電氣絕緣需具備維護(hù)高電壓長(zhǎng)期安全工作的功能。這也是將高電壓技術(shù)與絕緣技術(shù)一起討論的原因。 高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)（有別于以工程設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)），主要研究?jī)?nèi)容包括： 1.高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類型的放電現(xiàn)象； 2.高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3.高電壓試驗(yàn)和測(cè)量的設(shè)備及方法； 4

23、.電力系統(tǒng)的過電壓、高電壓或大電產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)或電磁波對(duì)環(huán)境的影響和防護(hù)； 5.高電壓、大電流的應(yīng)用。高電壓與絕緣技術(shù)高電壓的產(chǎn)生 高電壓可由一些物理現(xiàn)象自然形成，如雷電、靜電等，也可以是為達(dá)到某種目的而人為產(chǎn)生，如高壓靜電起電機(jī)。電力系統(tǒng)一般通過高壓變壓器，高壓電路瞬態(tài)過程變化產(chǎn)生高電壓。高電壓與絕緣技術(shù)雷電放電過程電流100kA，電壓108kV，持續(xù)時(shí)間短 當(dāng)帶電的雷云之間或雷云與大地之間出現(xiàn)很高的電位差時(shí)，就會(huì)發(fā)生放電，放電過程產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱，通道溫度達(dá)到1500020000,使空氣急劇膨脹、震動(dòng)，發(fā)出隆隆響聲，形成雷閃。 雷擊的電功率很大，雷電電流大100kA，雷云電壓達(dá)108

24、V左右，功率為1010kW。但是雷電能量持續(xù)的時(shí)間非常短。因此，把雷電轉(zhuǎn)化為可利用的能源價(jià)值不大。高電壓與絕緣技術(shù) 范德格拉夫起電機(jī)（Van de Graaff generator），又稱范德格拉夫加速器，是一種用來(lái)產(chǎn)生靜電高壓的裝置。該裝置于1929年由荷蘭裔美國(guó)物理學(xué)家羅伯特杰米森范德格拉夫發(fā)明。范德格拉夫起電機(jī)通過傳送帶將產(chǎn)生的靜電荷傳送到中空的金屬球表面。范德格拉夫起電機(jī)非常易于獲得非常高的電壓，現(xiàn)代的范德格拉夫起電機(jī)電勢(shì)可達(dá)500萬(wàn)伏特。 曾被用作正離子加速器和高穿透性X射線發(fā)生器的電源。產(chǎn)生正極性電的范德格拉夫起電機(jī)可用作正離子的加速電源，產(chǎn)生負(fù)極性電的則可用于高穿透性的 X 射線

25、發(fā)生器中。高電壓與絕緣技術(shù)高電壓發(fā)生裝置發(fā)電機(jī)電力變壓器專門的高電壓發(fā)生裝置交流高電壓發(fā)生裝置：工頻試驗(yàn)裝置、串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置、低頻試驗(yàn)裝置。直流高電壓發(fā)i生裝置：指主要用于絕緣和漏電檢測(cè)中的高壓電源。還作帶電粒子加速器、電子顯微鏡、X射線機(jī)、靜電除塵器的直流高壓電源。采用了高頻倍壓電路，應(yīng)用了最新的PWM高頻脈寬調(diào)制技術(shù)，閉環(huán)調(diào)整，采用了電壓大反饋，使電壓穩(wěn)定度大幅度提高。使用性能卓越的大功率IGBT器件及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并根據(jù)電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施。沖擊電壓電流發(fā)生裝置：沖擊電壓裝置、沖擊電流裝置。高電壓與絕緣技術(shù) 沖擊電壓裝置（人工模擬雷電沖擊、操作沖擊）主要用于電力

26、設(shè)備等試品進(jìn)行雷電沖擊電壓全波、雷電沖擊電壓截波和操作沖擊電壓波的沖擊電壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)絕緣性能。6000kV沖擊電壓發(fā)生器高電壓與絕緣技術(shù) 沖擊電流裝置主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備耐受沖擊電流穩(wěn)定的能力，廣泛應(yīng)用于氧化鋅避雷器閥片進(jìn)行沖擊電流試驗(yàn)，還可以用于產(chǎn)生等離子體、進(jìn)行受控核聚變研究、產(chǎn)生液電效應(yīng)等研究性試驗(yàn)。沖擊電流發(fā)生器高電壓與絕緣技術(shù)三大類絕緣材料1.氣體常用的氣體絕緣材料有：空氣、氮?dú)?、六氟化硫?.液體主要有礦物絕緣油、合成絕緣油（硅油、十二烷基苯、聚異丁烯、異丙基聯(lián)苯、二芳基乙烷等）。3.固體有機(jī)固體：絕緣漆、絕緣膠、絕緣紙、絕緣纖維制品、塑料、橡膠、漆布漆管及絕緣浸漬纖維制品、電工用

27、薄膜、復(fù)合制品和黏帶、電工層壓制品等。無(wú)機(jī)固體：云母、玻璃、陶瓷制品?！竟腆w絕緣材料品種多樣，也最為重要】高電壓與絕緣技術(shù)絕緣材料在電氣設(shè)備中的應(yīng)用金屬導(dǎo)體在高電壓下長(zhǎng)期通電流使用，其性能幾乎不劣化。絕緣材料（多為高分子材料）隨著帶高電壓時(shí)間延長(zhǎng)，其絕緣性能有下降傾向。因此，高電壓系統(tǒng)對(duì)提高絕緣材料的長(zhǎng)期特性、絕緣設(shè)計(jì)合理化、運(yùn)行中電機(jī)電器的絕緣診斷等理論和技術(shù)都有很高的要求。不同的電氣設(shè)備選用不同的絕緣材料：發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧酚云母帶。變壓器主要采用油-紙絕緣、樹脂固體絕緣、六氟化硫絕緣。斷路器主要采用油、空氣、六氟化硫、真空，相對(duì)應(yīng)的有油斷路器、空氣斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。

28、電容型設(shè)備主要采用油-紙絕緣。架空輸電線路采用分裂導(dǎo)線，即將一根導(dǎo)線用幾根電位相等但相互有一定空間間隔到線代替，以提高輸電線路的電暈起始電壓。高電壓與絕緣技術(shù)氣體絕緣變電站簡(jiǎn)介GIS（Gas Insulated Substation）氣體絕緣變電站的英文名字簡(jiǎn)稱。在氣體絕緣變電站中，大部分的電氣設(shè)備都是被直接或間接密封在金屬管道和套管所組成的管道樹中，從外部看不到任何開關(guān)、線路和接線端子。管道樹的內(nèi)部全部采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中。它是由斷路器、母線、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、套管8 種高壓電器組合而成的高壓配電裝置。（1）GIS

29、具有占地面積小、體積小，重量輕、元件全部密封不受環(huán)境干擾。（2）操作機(jī)構(gòu)無(wú)油化，無(wú)氣化，具有高度運(yùn)行可靠性。（3） GIS采用整塊運(yùn)輸，安裝方便，周期短，安裝費(fèi)用較低；檢修工作量小時(shí)間短。共箱式GIS全部采用三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)，機(jī)械故障率低。（4）優(yōu)越的開斷性能斷路器采用新的滅弧原理為基礎(chǔ)的自能滅弧室（自能熱膨脹加上輔助壓氣裝置的混合式結(jié)構(gòu)）,充分利用了電弧自身的能量。（5）損耗少、噪音低GIS外殼上的感應(yīng)磁場(chǎng)很小，因此渦流損耗很小，減少了電能的損耗。彈簧機(jī)構(gòu)的采用，使得操作噪音很低。高電壓與絕緣技術(shù)高電壓與絕緣技術(shù)電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn) 工程上的電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的主要物理現(xiàn)象如極化、電導(dǎo)、損耗、擊穿等

30、，很難用工程理論的分析得到圓滿解決，這時(shí)就需要依靠試驗(yàn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行研究、解釋和判斷。通過電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、盡早發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，從而進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和檢修，保證設(shè)備安全運(yùn)行。絕緣試驗(yàn)包括：電氣設(shè)備的出廠試驗(yàn)；安裝時(shí)的交接試驗(yàn)；運(yùn)行中定期進(jìn)行的預(yù)防性試驗(yàn)。附注：電氣工程總體上屬于工程學(xué)科，同屬于工程學(xué)科的還有：機(jī)械工程、土木工程等。（一般稱為工學(xué)）材料科學(xué)、化學(xué)、食品、醫(yī)學(xué)等學(xué)科屬于試驗(yàn)學(xué)科。（一般稱為理學(xué)）高電壓與絕緣技術(shù)電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的主要內(nèi)容1.絕緣電阻及吸收比的測(cè)量；2.泄漏電流的測(cè)量；3.介質(zhì)損失角正切值tan的測(cè)量；4.局部放電測(cè)量；5.絕緣油的色譜分析；6.工頻交流耐壓試驗(yàn)

31、；7.直流耐壓試驗(yàn)；8.沖擊高壓試驗(yàn)；9.電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。高電壓與絕緣技術(shù)工頻耐壓試驗(yàn)設(shè)備高電壓與絕緣技術(shù)局部放電測(cè)試系統(tǒng)高電壓與絕緣技術(shù)絕緣油色譜分析儀高電壓與絕緣技術(shù)高電壓技術(shù)應(yīng)用舉例1.等離子體技術(shù)及其應(yīng)用2.激光放電3.液電效應(yīng)及其應(yīng)用4.靜電技術(shù)及其應(yīng)用5.在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用6.在材料、冶金及加工中的應(yīng)用7.在照明技術(shù)中的應(yīng)用靜電分選設(shè)備電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化一次能源可以直接利用的能源（直接提供熱、光、動(dòng)力）稱為一次能源。植物能源（柴草等）礦物能源（煤、油、天然氣、可燃冰等不可再生能源）可再生能源（水、風(fēng)、潮汐、地?zé)?、太?yáng)能等）核能（核裂變、核聚變）二次能源由一種或多種一次能源經(jīng)過轉(zhuǎn)換或加工得到的能源（如電能）稱為二次能源。電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化發(fā)電利用各種一次能源資源，生產(chǎn)電能。發(fā)電過程就是各種不同形式能源轉(zhuǎn)換為電能的過程。發(fā)電廠的類型有：1.火力發(fā)電2.水力發(fā)電3.太陽(yáng)能熱發(fā)電4.太陽(yáng)能光伏發(fā)電5.核能發(fā)電6.潮汐發(fā)電7.海水發(fā)電8.儲(chǔ)能電站9.垃圾發(fā)電10.秸稈（氣化/燃燒）發(fā)電11.地?zé)岚l(fā)電電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化輸電 電力的輸送。從發(fā)電廠或發(fā)電中心向消費(fèi)電能地區(qū)輸送大量電力，或在不同電力網(wǎng)之間輸送大量電力。由220kV及以上電壓等級(jí)的電力線路及變電站構(gòu)成的輸電網(wǎng)絡(luò)完成。變電 電壓等級(jí)的變換。在變電站內(nèi)，由變壓