電氣工程概論第一章緒論

1、電氣工程概論（第二版）多媒體教學(xué)課件,范瑜 主編高等教育出版社高等教育電子音像出版社,2,第1章 緒論,3,1.1 電氣工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位,電氣工程是與電能生產(chǎn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，同時(shí)它也是工程教育體系中的一個(gè)學(xué)科。在我國(guó)高等學(xué)校的本科專業(yè)目錄中，電氣工程對(duì)應(yīng)的專業(yè)是電氣工程及其自動(dòng)化或電氣工程與自動(dòng)化。,4,1998年國(guó)家頒布的大學(xué)本科專業(yè)目錄,電機(jī)電器及其控制電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化高電壓與絕緣技術(shù)電氣技術(shù),電

2、氣工程及其自動(dòng)化專業(yè),,,2012年，教育部發(fā)布《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》，其中，原專業(yè)目錄中電氣信息類的一個(gè)引導(dǎo)性專業(yè)和4個(gè)目錄外專業(yè)全部納入電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，并以單一專業(yè)獨(dú)立成為新的專業(yè)類別——電氣類。,5,6,在研究生學(xué)科專業(yè)目錄中，電氣工程是工學(xué)門類中的一個(gè)一級(jí)學(xué)科，包含五個(gè)二級(jí)學(xué)科:電機(jī)與電器電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化高電壓與絕緣技術(shù)電力電子與電力傳動(dòng)電工理論與新技術(shù),7,“電氣工程” 的英文定義：

3、 The branch of engineering science that studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machines and communication。（工程科學(xué)的一個(gè)分支，研究電氣的應(yīng)用和發(fā)配電設(shè)備與機(jī)械的控制以及通信）。

4、 目前，我國(guó)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)不包括通信。,8,電氣科學(xué)與工程的學(xué)科分類電磁學(xué)與電路理論電機(jī)電器學(xué)電力系統(tǒng)電工材料學(xué)高電壓與絕緣電力電子學(xué)脈沖功率技術(shù)放電理論與放電等離子體超導(dǎo)電工學(xué)生物電磁學(xué)電磁兼容 新能源與新發(fā)電技術(shù),9,,1.2 電氣科學(xué)與工程的發(fā)展簡(jiǎn)史,,10,,1.2.1 電氣科學(xué)的萌芽與理論形成,11,,12,,帶有萊頓瓶的起電機(jī),13,,14,15,,16,17,安培與他的實(shí)驗(yàn)裝置,

5、18,歐姆與他的實(shí)驗(yàn)裝置,19,法拉第與最早的發(fā)電機(jī)——法拉第盤,20,麥克斯韋與他所著的《電磁通論》,21,1.2.2 電氣科學(xué)進(jìn)入實(shí)用階段,22,皮克斯發(fā)明的直流發(fā)電機(jī),23,雅可比發(fā)明的世界上第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)模型與實(shí)用電動(dòng)機(jī),24,西門子與他的自激式發(fā)電機(jī),25,電弧燈（左）與愛迪生發(fā)明的白熾燈,26,1882年，愛迪生在紐約建立發(fā)電廠,在眾多科學(xué)家的不斷努力下，最終由愛迪生完善了白熾燈并成功地推向市場(chǎng)。這一發(fā)明標(biāo)志著電氣科學(xué)走進(jìn)人類

6、日常生活。,27,1.2.3 電氣科學(xué)走進(jìn)人類日常生活,1.2.4 電力工業(yè)的蓬勃發(fā)展,1875年，巴黎火車站建成世界最早的火力發(fā)電廠。1882年，愛迪生在紐約建成商業(yè)化的電廠和直流電力網(wǎng)。1891年，在法蘭克福電氣技術(shù)博覽會(huì)上，成功進(jìn)行了遠(yuǎn)距離三相交流輸電實(shí)驗(yàn)，1896年，尼亞加拉水電站三相5000V交流電用變壓器升至11 000V，輸送到40公里外的布法羅市。1903年，世界最高輸電電壓達(dá)到60kV；第一次世界大戰(zhàn)前夕，輸電

7、電壓達(dá)到150kV。,28,29,電氣工程,1.3 電氣工程的發(fā)展前景,30,線控汽車的控制設(shè)備分布,31,,全電旅游輪船電氣設(shè)備布置,32,多電飛機(jī)電氣設(shè)備分布,33,智能樓宇示意圖,34,近年來的研究熱點(diǎn)：電力大系統(tǒng)、電力傳動(dòng)系統(tǒng)及電力電子變流系統(tǒng)中的各類問題；生物、醫(yī)學(xué)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?yàn)殚_拓新應(yīng)用領(lǐng)域的電機(jī)、電器；反映各類電氣設(shè)備電氣或絕緣性能演變的多因子

8、規(guī)律及其觀察和測(cè)量技術(shù)；電能質(zhì)量的理論及其測(cè)量、控制；可再生能源發(fā)電、電能存儲(chǔ)和電力變換技術(shù)；現(xiàn)代測(cè)量原理及傳感技術(shù)；脈沖功率技術(shù)與低溫等離子體應(yīng)用基礎(chǔ)；電力電磁兼容問題以及復(fù)雜電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行、控制及規(guī)劃的理論及其應(yīng)用。,35,1.4 電氣工程的理論基礎(chǔ),一、電路理論的基本概念與基本定律電路的基本物理量及其正方向；歐姆定律；基爾霍夫定律。,36,1.5 電氣工程常用的計(jì)算機(jī)軟件簡(jiǎn)介,1. MATLAB,MA

9、TLAB是美國(guó)Mathwork公司自1984年開始推出的一種使用簡(jiǎn)便的工程計(jì)算語言，由于其強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算能力和開放靈活的應(yīng)用界面而在科學(xué)技術(shù)和工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其數(shù)學(xué)計(jì)算部分提供了強(qiáng)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(gè)工程領(lǐng)域。,37,2. PSpice SPICE 是美國(guó)加州大學(xué)Berkely分校在20世紀(jì)70年代早期為集成電路仿真開發(fā)的，它是低功率等級(jí)電力電子最廣

10、泛應(yīng)用的仿真程序。 微機(jī)版本的SPICE稱為PSpice。,,38,3.EMTP EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 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(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)和電力電子仿真應(yīng)用最廣泛的程序。 EMTP側(cè)重的是系統(tǒng)級(jí)的運(yùn)行工況而不是個(gè)別元件的細(xì)節(jié)。它包含電機(jī)、變壓器、傳輸線、二極管、晶閘管和開關(guān)等元件的模型。