電氣工程概論 第一章 緒論課件

電氣工程概論范瑜主編高等教育出版社1第1章緒論21998年國家頒布的大學本科專業(yè)目錄電機電器及其控制電力系統(tǒng)及其自動化高電壓與絕緣技術(shù)電氣技術(shù)電氣工程及其自動化專業(yè)注：在同時頒布的工科引導性專業(yè)目錄中，把電氣工程及其自動化專業(yè)和自動化專業(yè)中的部分合并為電氣工程與自動化專業(yè)。強弱電結(jié)合，二者并重的專業(yè)4“電氣工程”的英文定義是：Thebranchofengineeringsciencethatstudiestheusesofelectricityandtheequipmentforpowergenerationanddistributionandthecontrolofmachinesandcommunication。（工程科學的一個分支，研究電氣的應用和發(fā)配電設(shè)備與機械的控制以及通信）。目前，我國的電氣工程及其自動化專業(yè)不包括通信。電氣工程的定義6電氣工程的理論基礎(chǔ)：電氣科學電氣科學與工程所涉及的領(lǐng)域：電磁學與電路理論電機電器學電力系統(tǒng)電工材料學高電壓與絕緣電力電子學脈沖功率技術(shù)放電理論與放電等離子體超導電工學生物電磁學電磁兼容

新能源與新發(fā)電技術(shù)電氣工程的理論基礎(chǔ)和涉及領(lǐng)域7現(xiàn)代五大工程電氣工程、土木工程、機械工程、化學工程和管理工程與“現(xiàn)代五大工程”的其它工程相比，電氣工程的突出特點：1.電氣工程的出現(xiàn)不是來源于文明發(fā)展的自身需要，而是來源于科學發(fā)現(xiàn)。2.電氣工程以全新的能量形態(tài)開辟了一個人類文明的新領(lǐng)域，伴生了電子工程，孕育了通訊、計算機、網(wǎng)絡等工程領(lǐng)域，為信息時代的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。3.在信息時代，電氣工程滲透到現(xiàn)代社會的各個領(lǐng)域。電氣工程在國民經(jīng)濟中的地位參看P4第3段。81.2電氣科學與工程的發(fā)展簡史司南模型9吉爾伯特和他的著作《論磁石》11帶有萊頓瓶的起電機荷蘭萊頓大學，克里斯特與莫什布魯克

起電機是一種借助人力或其他動力克服靜電力以獲得靜電的機械，簡稱起電機。跟一般的發(fā)電機不同，起電機只能產(chǎn)生較高的電壓，而由此放電產(chǎn)生的短暫脈沖電流，平均值很小，一般不超過幾毫安。

12時間典型事件人物/國家1747年發(fā)明避雷針富蘭克林，美國1785年發(fā)現(xiàn)庫侖定律

庫侖，法國1800年發(fā)明伏打電池伏打，意大利13庫侖和他發(fā)明的扭力天平14伏特與伏打電池伏打電池使電不再是微弱的轉(zhuǎn)瞬即逝的現(xiàn)象，讓電學邁出了靜電學的狹小范圍，極大地推動了電學的研究與應用。15安培與他的實驗裝置17歐姆與他的實驗裝置18法拉第與最早的發(fā)電機——法拉第盤19時間典型事件及意義代表人物1832年第一臺實用的直流發(fā)電機皮克斯，法國1834年第一臺實用的電動機

雅可比，德籍俄國人1866年第一臺自激式發(fā)電機

西門子，德國20皮克斯發(fā)明的直流發(fā)電機21雅可比發(fā)明的世界上第一臺電動機模型與實用電動機22麥克斯韋與他所著的《電磁通論》24電弧燈（左）與愛迪生發(fā)明的白熾燈25電氣工程信息化信息獲取與處理信息傳輸信息應用信息系統(tǒng)安全……網(wǎng)絡化電力網(wǎng)絡信息通信網(wǎng)絡工業(yè)控制網(wǎng)絡SCADA/EMSDMS/DSM/GIS……數(shù)字化數(shù)字化測控數(shù)字信號處理數(shù)字仿真分析數(shù)字電力系統(tǒng)……樓宇智能化智能建筑供配電智能建筑通訊智能建筑防盜綜合布線系統(tǒng)……電氣驅(qū)動與控制“線控”汽車全電艦船多(全)電飛機……材料科學超導材料半導體材料永磁材料……生命科學生物醫(yī)學電磁技術(shù)磁共振成像技術(shù)……電工高新技術(shù)磁懸浮技術(shù)磁流體發(fā)電技術(shù)……1.3電氣工程的發(fā)展前景

27線控汽車返回28多電飛機電氣設(shè)備布置采用電磁懸浮軸承取代發(fā)動機的機械軸承，用電液執(zhí)行器取代液壓和氣動執(zhí)行器并且采用很多電力電子裝置。3032電驅(qū)式操縱系統(tǒng)的優(yōu)點節(jié)省重量；可以配置更多的冗余電力回路以保證飛機飛行的可靠性。飛控系統(tǒng)和航電系統(tǒng)具有更高的集成度；取消液壓回路極大地降低了維護成本。我國的殲-10飛機就采用放寬靜穩(wěn)定度的4余度電傳操縱系統(tǒng)。返回33智能樓宇示意圖返回在建筑中綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)和電氣工程技術(shù)構(gòu)成樓宇自動化技術(shù)。智能樓宇的目標是：提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務；建立先進的管理機制；節(jié)省能耗和降低人工成本。34近年來的研究熱點：電力大系統(tǒng)、電力傳動系統(tǒng)及電力電子變流系統(tǒng)中的各類問題；生物、醫(yī)學與健康領(lǐng)域中的電磁方法與新技術(shù)；氣體放電及多相混合體放電問題；基于新材料、新原理或為開拓新應用領(lǐng)域的電機、電器；反映各類電器設(shè)備電器或絕緣性能演變的多因子規(guī)律及其觀察和測量技術(shù)；電能質(zhì)量的理論及其測量、控制；可再生能源發(fā)電、電能存儲和電力變換技術(shù)；現(xiàn)代測量原理及傳感技術(shù)；脈沖功率技術(shù)與低溫等離子體應用基礎(chǔ)；電力電磁兼容問題以及復雜電力系統(tǒng)的經(jīng)濟安全運行、控制及規(guī)劃的理論及其應用。351.4電氣工程的理論基礎(chǔ)電路的基本物理量及其正方向；歐姆定律；基爾霍夫定律。UIRUIRU6VI-2AR+-－（1）電路理論的基本概念與基本定律36（2）電磁場理論的基本概念與基本定律1.法拉第電磁感應定律（磁生電的基本定律）2.安培環(huán)路定律（電生磁的基本定律）3.電磁力定律（電磁相互作用的基本定律）4.麥克斯韋方程組（聯(lián)系電荷、電流和電場、磁場的基本微分方程組）371.5電氣工程常用的計算機程序簡介1.MATLABMATLAB是美國Mathwork公司自1984年開始推出的一種使用簡便的工程計算語言，由于其強大的數(shù)值運算能力和開放靈活的應用界面而在科學技術(shù)和工程應用的各個領(lǐng)域得到廣泛的應用.其數(shù)學計算部分提供了強大的矩陣處理和繪圖功能。在工程仿真方面，MATLAB提供的軟件幾乎支持各個工程領(lǐng)域。382.PSpiceSPICE是美國加州大學Berkely分校在20世紀70年代早期為集成電路仿真開發(fā)的，它是低功率等級電力電子最廣泛應用的仿真程序。微機版本的SPICE稱為PSpice。

393.EMTP

EMTP(Electro-MagneticTransientProgram)是用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件,是電力系統(tǒng)中高電壓等級的電力網(wǎng)絡和電力電子仿真應用最廣泛的程序。EMTP側(cè)重的是系統(tǒng)級的運行工況而不是個別元件的細節(jié)。它包含電機、變壓器、傳輸線、二極管、晶閘管和開關(guān)等元件的模型。EMTP是一個不斷發(fā)展的軟件，擁有推動其發(fā)展的大量資源，成為美國電力系統(tǒng)和電力電子仿真方面的工業(yè)標準。

40電氣工程常用的軟件還有混合信號及混合技術(shù)仿真軟件Saber、電磁場分析計算軟件Ansoft等。41學科的知識教育部將高等院校里的學科門類分類為一級學科和二級學科一級學科是學科大類,用四位碼表示。二級學科是其下的學科小類，用六位碼表示。01哲學

02經(jīng)濟學

03法學04教育學05文學06歷史學07理學08工學09農(nóng)學10醫(yī)學11軍事學12管理學（門類）0808電氣工程（一級學科）080801電機與電器080802電力系統(tǒng)及其自動化

080804電力電子與電力傳動返回42電氣工程及其自動化專業(yè)介紹學科：工學門類：電氣信息類專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化業(yè)務培養(yǎng)目標：本專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理以及電子與計算機技術(shù)應用等領(lǐng)域工作的寬口徑"復合型"高級工程技術(shù)人才。業(yè)務培養(yǎng)要求：本專業(yè)學生主要學習電工技術(shù)、電子技術(shù)、信息控制、計算機技術(shù)等方面較寬廣的工程技術(shù)基礎(chǔ)和一定的專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點是強弱電結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合，學生受到電工電子、信息控制及計算機技術(shù)方面的基本訓練，具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制技術(shù)問題的基本能力。修業(yè)年限：四年授予學位：工學學士43畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：1．掌握較扎實的數(shù)學、物理、化學等自然科學的基礎(chǔ)知識，具有較好的人文社會科學和管理科學基礎(chǔ)和外語綜合能力；2．系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，主要包括電工理論、電子技術(shù)、信息處理、控制理論、計算機軟硬件基本原理與應用等；3．獲得較好的工程實踐訓練，具有較熟練的計算機應用能力；4．具有本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)1--2個專業(yè)方向的專業(yè)知識與技能，了解本專業(yè)學科前沿的發(fā)展趨勢；5．具有較強的工作適應能力，具備一定的科學研究、科技開發(fā)和組織管理的實際工作能力。44主干學科：電氣工程、計算機科學與技術(shù)、控制科學與工程。主要課程：電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電機學、電力電子技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、電氣控制、單片機原理、微機原理與接口、技術(shù)電力拖動與控制、計算機控制技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、控制理論等。主要實踐性教學環(huán)節(jié)：包括電路與電子技術(shù)實驗