電氣工程導(dǎo)論-課件

廖家平電氣工程導(dǎo)論1PPT課件序資料來(lái)源:/2PPT課件周克定,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(zhuān)家,中國(guó)民主同盟盟員。序3PPT課件序把供電單元輸出的功率10kW電力以微波無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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。4PPT課件序兩個(gè)問(wèn)題：1.這門(mén)課有什么用？2.這門(mén)課怎么考試？5PPT課件序這門(mén)課有什么用？1.了解電氣工程的概貌2.調(diào)查電氣工程教育的國(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6PPT課件序這門(mén)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%7PPT課件序項(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(zhuān)業(yè)調(diào)查報(bào)告（詳細(xì)課程說(shuō)明及研究?jī)?nèi)容說(shuō)明）；3.各類(lèi)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(wèn)題描述及討論。8PPT課件導(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)

9PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源“電氣工程”英文為:ElectricalEngineering這個(gè)詞早期的翻譯是:“電機(jī)工程”ElectricalEngineering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):CHINESESOCIETYFORELECTRICALENGINEERING中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào):ProceedingsoftheCSEE清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系:TsinghuaUniversityDepartmentofELECTRICALENGINEERING10PPT課件一、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（WilliamGilbert）1600年發(fā)表了《論磁》OntheMagnet一書(shū),該書(shū)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（?λ?κτρον）和拉丁文字electrum創(chuàng)造了Electricity這個(gè)詞。11PPT課件一、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)12PPT課件一、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BenjaminFranklin1777年發(fā)明能夠測(cè)量電荷量的扭力天平CharlesAugustindeCoulomb1785年庫(kù)倫定律1800年發(fā)明伏特電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能AlessandroVolta1820年發(fā)現(xiàn)電可轉(zhuǎn)化為磁現(xiàn)象丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特1820年發(fā)現(xiàn)兩根通電導(dǎo)線(xiàn)之間會(huì)發(fā)生吸引或排斥AndreMarieAmpere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GeorgSimonOhm13PPT課件一、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(xiàn)上，同名電荷相斥，異名電荷相吸。14PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源安培15PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源歐姆16PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源1831年“電磁感應(yīng)”實(shí)驗(yàn)MichaelFaraday1864年建立麥克斯韋方程JamesLudwigMaxwell詹姆斯·克拉克·麥克斯韋邁克爾·法拉第17PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源麥克斯韋方程組（Maxwell‘sequations），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18PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源大學(xué)備注年份專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)郵傳部上海高等實(shí)業(yè)學(xué)堂后來(lái)的上海交通大學(xué)1908年電機(jī)專(zhuān)科同濟(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(lèi)專(zhuān)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》19PPT課件一、電氣工程學(xué)科的起源關(guān)注美國(guó)11所大學(xué)的電氣工程專(zhuān)業(yè)//academics/undergraduate-programs/electrical-engineering-computer-sciences/

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20PPT課件一、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21PPT課件二、電氣工程的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域電機(jī)與電器高電壓與絕緣技術(shù)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化電力電子與電力傳動(dòng)電工理論新技術(shù)22PPT課件電機(jī)與電器電機(jī)分類(lèi):●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)用電流的種類(lèi)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)23PPT課件電機(jī)與電器24PPT課件電機(jī)與電器電機(jī)分類(lèi):●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(méi)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(xiàn)電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、超聲波電機(jī)等。25PPT課件電機(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€(xiàn)位移的開(kāi)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(chēng)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)steppingmotor26PPT課件電機(jī)與電器直線(xiàn)電機(jī)linearmotor直線(xiàn)電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)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(kāi),并展成平面而成。高速磁懸浮列車(chē)磁懸浮列車(chē)是直線(xiàn)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(xiàn)懸浮列車(chē),其中日本進(jìn)展最快。27PPT課件電機(jī)與電器無(wú)刷電機(jī)Brushlessmotor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(guò)和有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)相反；有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)圈上的電流波交變頻率和波形,在繞組線(xiàn)圈周?chē)纬梢粋€(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。28PPT課件電機(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,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)29PPT課件電機(jī)與電器稀土永磁電機(jī)唐任遠(yuǎn)（1931.6.25——）電氣工程專(zhuān)家,上海市人。1952年畢業(yè)于上海交通大學(xué)。現(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(kāi)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(kāi)發(fā)出當(dāng)時(shí)世界容量最大60～160kVA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種稀土永磁電動(dòng)機(jī)，30PPT課件電機(jī)與電器開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的開(kāi)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(chēng)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)SwitchedReluctanceDrive

31PPT課件電機(jī)與電器超聲波電動(dòng)機(jī)(UltrasonicMotor縮寫(xiě)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)繞組和磁極,無(wú)需通過(guò)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(guò)共振放大和摩擦耦合變換成旋轉(zhuǎn)或直線(xiàn)型運(yùn)動(dòng)。超聲波電機(jī)UltrasonicMotor32PPT課件電機(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(xiàn)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(mén)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)后雨刷電動(dòng)機(jī)空氣凈化器后部空調(diào)自動(dòng)伸縮天線(xiàn)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(mén)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)33PPT課件電機(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(mén)旋轉(zhuǎn)門(mén)交通運(yùn)輸:電力機(jī)車(chē)與城市軌道交通內(nèi)燃機(jī)車(chē)船泊汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)磁懸浮列車(chē)驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)輪軌車(chē)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(pán)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)吹風(fēng)機(jī)電動(dòng)牙刷微波爐轉(zhuǎn)盤(pán)航空、航天、國(guó)防:直線(xiàn)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(lè)設(shè)備電動(dòng)玩具34PPT課件電機(jī)與電器電動(dòng)機(jī)的選用與控制電動(dòng)機(jī)種類(lèi)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(chē)發(fā)展帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速增長(zhǎng)35PPT課件電機(jī)與電器電器的概念:●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、分?jǐn)?，?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)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(chēng)為生產(chǎn)和變換電能的機(jī)械，不屬電器之列。）36PPT課件電機(jī)與電器電器的分類(lèi):●按功能分類(lèi):1.用于接通和分?jǐn)嚯娐返碾娖魅?刀開(kāi)關(guān)、接觸器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等。2.用于控制電路的電器如:電磁起動(dòng)器、星-三角起動(dòng)器、自耦減壓起動(dòng)器、頻敏起動(dòng)器、變阻器、控制繼電器等。37PPT課件電機(jī)與電器電器的分類(lèi):●按功能分類(lèi):3.用于切換電路的電器如:轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、主令電器等。4.用于檢測(cè)電路參數(shù)的電器如:互感器、傳感器等。5.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。38PPT課件電機(jī)與電器電器的分類(lèi):●按工作電壓分類(lèi):1.低壓電器工作交流電壓在1000V及以下、直流電壓在1500V及以下的電器。2.高壓電器工作交流電壓在1000V以上、直流電壓在1500V以上的電器。39PPT課件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40PPT課件電機(jī)與電器隔離開(kāi)關(guān)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)41PPT課件高電壓與絕緣技術(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)

已經(jīng)建成的1000千伏晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程,線(xiàn)路全長(zhǎng)約640千米,投運(yùn)4年以來(lái)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。42PPT課件高電壓與絕緣技術(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(xiàn)將發(fā)電廠發(fā)出的電能輸送到用戶(hù):交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的6~10kV的電壓，經(jīng)變壓器升壓，通過(guò)主干輸電線(xiàn)送到需求地附近的高壓或超高壓變電站，經(jīng)過(guò)降壓，送到二級(jí)高壓變電站或特別高壓用戶(hù)變電站中，然后通過(guò)二級(jí)輸電線(xiàn)送到配電變電站，經(jīng)過(guò)配電變壓器降壓，輸送到用戶(hù)。在這一過(guò)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(xiàn)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。43PPT課件高電壓與絕緣技術(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(lèi)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.電力系統(tǒng)的過(guò)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。44PPT課件高電壓與絕緣技術(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(guò)高壓變壓器,高壓電路瞬態(tài)過(guò)程變化產(chǎn)生高電壓。45PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)雷電放電過(guò)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(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)烈的光和熱,通道溫度達(dá)到15000~20000℃,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)108V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。46PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)范德格拉夫起電機(jī)（VandeGraaffgenerator）,又稱(chēng)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(guò)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(xiàn)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(xiàn)發(fā)生器中。47PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)高電壓發(fā)生裝置發(fā)電機(jī)電力變壓器專(zhuān)門(mén)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(xiàn)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。48PPT課件高電壓與絕緣技術(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49PPT課件高電壓與絕緣技術(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50PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)三大類(lèi)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】51PPT課件高電壓與絕緣技術(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(shù)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。電容型設(shè)備主要采用油-紙絕緣。架空輸電線(xiàn)路采用分裂導(dǎo)線(xiàn)，即將一根導(dǎo)線(xiàn)用幾根電位相等但相互有一定空間間隔到線(xiàn)代替，以提高輸電線(xiàn)路的電暈起始電壓。52PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)氣體絕緣變電站簡(jiǎn)介GIS（GasInsulatedSubstation）氣體絕緣變電站的英文名字簡(jiǎn)稱(chēng)。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(shù)中,從外部看不到任何開(kāi)關(guān)、線(xiàn)路和接線(xiàn)端子。管道樹(shù)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(xiàn)、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線(xiàn)、套管8種高壓電器組合而成的高壓配電裝置。（1）GIS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(kāi)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。53PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)54PPT課件高電壓與絕緣技術(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，很難用工程理論的分析得到圓滿(mǎn)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(guò)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(chēng)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(chēng)為理學(xué)）55PPT課件高電壓與絕緣技術(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tanδ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)；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(xiàn)監(jiān)測(cè)。56PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)工頻耐壓試驗(yàn)設(shè)備57PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)局部放電測(cè)試系統(tǒng)58PPT課件高電壓與絕緣技術(shù)絕緣油色譜分析儀59PPT課件高電壓與絕緣技術(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60PPT課件電力系統(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(chēng)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(guò)轉(zhuǎn)換或加工得到的能源（如電能）稱(chēng)為二次能源。61PPT課件電力系統(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(guò)程就是各種不同形式能源轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。發(fā)電廠的類(lèi)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62PPT課件電力系統(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(xiàn)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),由變壓器將某個(gè)電壓等級(jí)變換至不同電壓等級(jí)。配電電能的分配供給。在消費(fèi)電能地區(qū)內(nèi)，將電能分配給用戶(hù)。根據(jù)電壓等級(jí)不同，分為:高壓配電:35kV~110kV中壓配電:1kV~35kV