电气工程概论第一章绪论a.ppt

电气工程概论电气工程概论     电气工程（Electrical Engineering简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科 1第第1章章 绪论绪论21.1 电气工程在国民经济中的地位电气工程在国民经济中的地位电气工程是与电能生产和应用相关的技术，同时它也是工程教育体系中的一个学科在我国高等学校的本科专业目录中，电气工程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程与自动化从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位 3l一百多年前，电能源的发明利用，开创了人类文明全新的纪元电能是一种能量密度高、可控性能好的二次能源，电能占能源消耗的比重表明了一个国家现代文明的发展程度无电生活会怎样？l由于国家经济的高速发展对电能源的需求日益增长，并且电气设备已经和人们日常生活息息相关，创新的电气产品已成为提高人们生活品质的引导力量，所以电能的生产、传输、利用已被列为国家重点发展基础产业中国现代化的进程对电能领域内的技术发展和创新充满着期望，也提供着广阔的空间 41998年国家颁布的大学本科专业目录年国家颁布的大学本科专业目录•电机电器及其控制电机电器及其控制•电力系统及其自动化电力系统及其自动化•高电压与绝缘技术高电压与绝缘技术•电气技术电气技术电气工程及其电气工程及其自动化专业自动化专业注：在同时颁布的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化注：在同时颁布的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。

专业和自动化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业5 在在研研究究生生学学科科专专业业目目录录中中，，电电气气工工程程是是工工学学门类中的一个一级学科，包含五个二级学科门类中的一个一级学科，包含五个二级学科:l电机与电器l电力系统及其自动化l高电压与绝缘技术l电力电子与电力传动l电工理论与新技术6“电气工程电气工程” Electrical Engineering的英的英文定义是：文定义是：      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工程科学的一个分支，研究电气的应用和发配电设备与机械的控制以及通信）      目前，我国的电气工程及其自动化专业不包括通信7电气科学与工程的学科分类电气科学与工程的学科分类1.电磁学与电路理论电磁学与电路理论2.电机电器学电机电器学3.电力系统电力系统4.电工材料学电工材料学5.高电压与绝缘高电压与绝缘6.电力电子学电力电子学7.脉冲功率技术脉冲功率技术8.放电理论与放电等离子体放电理论与放电等离子体9.超导电工学超导电工学10.生物电磁学生物电磁学11.电磁兼容电磁兼容 12.新能源与新发电技术新能源与新发电技术81.2 电气科学与工程的发展简史9时间时间典型事件典型事件人物人物/ /国家国家公元前七世纪公元前七世纪 发现磁石与磁现象发现磁石与磁现象 中国、希腊中国、希腊 公元前一世纪公元前一世纪 静电吸引静电吸引 王充（叙述），中国王充（叙述），中国 16001600年年 《《论磁石论磁石》》论述磁论述磁现象现象吉尔伯特，英国吉尔伯特，英国 16601660年年发明摩擦起电机发明摩擦起电机 奥托奥托··冯冯··库克，德国库克，德国 17451745年年 发明莱顿瓶发明莱顿瓶荷兰莱顿大学，克里斯特与荷兰莱顿大学，克里斯特与莫什布鲁克莫什布鲁克 10吉尔伯特和他的著作吉尔伯特和他的著作吉尔伯特和他的著作吉尔伯特和他的著作《《《《论磁石论磁石论磁石论磁石》》》》11带有莱顿瓶的起电机带有莱顿瓶的起电机带有莱顿瓶的起电机带有莱顿瓶的起电机12时间时间典型事件典型事件 人物人物/ /国家国家17471747年年 发明避雷针发明避雷针富兰克林富兰克林 ，美国，美国17851785年年 发现库仑定律发现库仑定律 库仑，法国库仑，法国18001800年年发明伏打电池发明伏打电池伏打，意大利伏打，意大利13库仑和他发明的扭力天平库仑和他发明的扭力天平库仑和他发明的扭力天平库仑和他发明的扭力天平14时间时间典型事件及意义典型事件及意义人物人物/ /国家国家18201820年年 发现电流的磁效应发现电流的磁效应奥斯特，丹麦奥斯特，丹麦18201820年年研究通电导线之间的吸研究通电导线之间的吸引或排斥现象，随后建引或排斥现象，随后建立安培定律立安培定律 安培，法国安培，法国18261826年年 欧姆定律欧姆定律 欧姆，德国欧姆，德国 18311831年年 发现电磁感应现象并建发现电磁感应现象并建立电磁感应定律立电磁感应定律法拉第，英国法拉第，英国18641864年年麦克斯韦方程麦克斯韦方程麦克斯韦，英国麦克斯韦，英国15伏特与伏打电池伏特与伏打电池伏特与伏打电池伏特与伏打电池16安培与他的实验装置安培与他的实验装置安培与他的实验装置安培与他的实验装置17欧姆与他的实验装置欧姆与他的实验装置欧姆与他的实验装置欧姆与他的实验装置18法拉第与最早的发电机法拉第与最早的发电机法拉第与最早的发电机法拉第与最早的发电机————法拉第盘法拉第盘法拉第盘法拉第盘19时间时间典型事件及意义典型事件及意义代表人物代表人物18321832年年 第一台实用的直流发电机第一台实用的直流发电机皮克斯，法国皮克斯，法国18341834年年 第一台实用的电动机第一台实用的电动机 雅可比，德籍俄国人雅可比，德籍俄国人18661866年年 第一台自激式发电机第一台自激式发电机 西门子，德国西门子，德国20皮皮皮皮克克克克斯斯斯斯发发发发明明明明的的的的直直直直流流流流发发发发电电电电机机机机21雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机22西门子与他的自激式发电机西门子与他的自激式发电机西门子与他的自激式发电机西门子与他的自激式发电机23麦克斯韦与他所著的麦克斯韦与他所著的麦克斯韦与他所著的麦克斯韦与他所著的《《《《电磁通论电磁通论电磁通论电磁通论》》》》24电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯251882年，爱迪生在纽约建立发电厂年，爱迪生在纽约建立发电厂 26电气工程电气工程信息化信息化信息获取与处理信息获取与处理信息传输信息传输信息应用信息应用信息系统安全信息系统安全……网络化网络化电力网络电力网络信息通信网络信息通信网络工业控制网络工业控制网络SCADA/EMSDMS/DSM/GIS……数字化数字化数字化测控数字化测控数字信号处理数字信号处理数字仿真分析数字仿真分析数字电力系统数字电力系统……楼宇智能化楼宇智能化智能建筑供配电智能建筑供配电智能建筑通讯智能建筑通讯智能建筑防盗智能建筑防盗综合布线系统综合布线系统……电气驱动与电气驱动与控制控制“线控线控”汽车汽车全电舰船全电舰船多多(全全)电飞机电飞机…………材料科学材料科学超导材料超导材料超导材料超导材料半导体材料半导体材料半导体材料半导体材料永磁材料永磁材料永磁材料永磁材料……生命科学生命科学生物医学电磁技术生物医学电磁技术磁共振成像技术磁共振成像技术……电工高新技术电工高新技术磁悬浮技术磁悬浮技术磁流体发电技术磁流体发电技术……1.3 电气工程的发展前景电气工程的发展前景 27线线线线控控控控汽汽汽汽车车车车28全电旅游船电气设备布置全电旅游船电气设备布置全电旅游船电气设备布置全电旅游船电气设备布置29多多多多电电电电飞飞飞飞机机机机电电电电气气气气设设设设备备备备布布布布置置置置30智智智智能能能能楼楼楼楼宇宇宇宇示示示示意意意意图图图图31近年来的研究热点：近年来的研究热点：①①①①电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各类问题；类问题；类问题；类问题；②②②②生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；③③③③气体放电及多相混合体放电问题；气体放电及多相混合体放电问题；气体放电及多相混合体放电问题；气体放电及多相混合体放电问题；④④④④基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；⑤⑤⑤⑤反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及其观察和测量技术；其观察和测量技术；其观察和测量技术；其观察和测量技术；⑥⑥⑥⑥电能质量的理论及其测量、控制；电能质量的理论及其测量、控制；电能质量的理论及其测量、控制；电能质量的理论及其测量、控制；⑦⑦⑦⑦可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；⑧⑧⑧⑧现代测量原理及传感技术；现代测量原理及传感技术；现代测量原理及传感技术；现代测量原理及传感技术；⑨⑨⑨⑨脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；⑩⑩⑩⑩电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、控制及规划的理论及其应用。

控制及规划的理论及其应用控制及规划的理论及其应用控制及规划的理论及其应用32l电力是发展生产和提高人类生活水平的重要物质基础，电力的应用在不断深化和发展，电气自动 化是国民 经济和人民生活现代化的重要标志就目前国际水平而言，在今后相当长的时期内，电力的需求将不断增长，社会对电气工程及其自动化科技工作者的需求量呈上升态势33l2010年就业前景最好的专业（转载）年就业前景最好的专业（转载）l十年前最热的法学、外语等专业已成为“就业困难户”，时下什么样的专业人才走俏职场？职业指导专家总结出今年最有就业前景的几大专业l     电气工程     电力行业无疑是最有实力的行业之一，目前电力行业最好找工作的是电气工程及其自动化专业   与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径“应用型”高级工程技术人才在人才市场上供不应求l     物业管理     近几年，物业管理专业毕业生开始紧俏起来，主要是大型物业公司对人才的需求量较大，比如宾馆、饭店、住宅小区的物业公司等l     建筑设计     只要有一定的方案设计能力，熟练使用设计软件，这类人才不难找到工作。

最受青睐的是正规院校本专业本科或以上学历，有大中型公共建筑设计经验者，或者有一年以上甲级设计院工作经历或优秀应届毕业生l    34l游戏开发     游戏开发专业人才供不应求的直接反映就是薪酬普遍较高：游戏策划平均月薪5000元，美术设计月薪5000元-8000元，程序开发月薪5000元-1.5万元l     人力资源管理     人力资源管理等近年新开设的专业一直是就业的亮点一位人事经理的待遇高达每月7000元左右，而一位人事总监的年薪高者可达50多万元，甚至更多     从目前的竞争热度看，虽然竞争最为激烈的是人力资源职位，但它又是最好就业的专业之一，这主要来源于企业的巨大需求l     机械设计     机械专业的毕业生就业率一直居高不下，目前一名中高级技术人员年薪至少在2.5万元，工程师能拿到20万元年薪，而且上不封顶     目前很多机械类企业都急需人才，如果具有机械专业硕士学历，熟练的英语运用能力及一定的实践经验，往往成为企业重点保护的人才，也是猎头的目标 35电气工程人电气工程人l包括朱镕基、黄菊等党和国家领导人，也包括以2002年国家最高科学技术奖获得者金怡濂院士为代表的30多名中国科学院和工程院院士，还包括国家电力公司总经理赵希正等一大批电力企业的经营管理者。

 361.4 电气工程的理论基础电气工程的理论基础1 1电路理论的基本概念与基本定律电路理论的基本概念与基本定律1.1.电路的基本物理量及其正方向；电路的基本物理量及其正方向；电路的基本物理量及其正方向；电路的基本物理量及其正方向；2.2.欧姆定律；欧姆定律；欧姆定律；欧姆定律；3.3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律UIRUIRU6VI-2AR+-－37电磁场理论的基本概念与基本定律电磁场理论的基本概念与基本定律381.5 电气工程常用的计算机程序简介电气工程常用的计算机程序简介1. MATLAB MATLAB MATLAB是美国是美国MathworkMathwork公司公司自自19841984年开始推出的一种使用简年开始推出的一种使用简便的工程计算语言，由于其强大便的工程计算语言，由于其强大的数值运算能力和开放灵活的应的数值运算能力和开放灵活的应用界面而在科学技术和工程应用用界面而在科学技术和工程应用的各个领域得到广泛的应用的各个领域得到广泛的应用. .其其数学计算部分提供了强大的矩阵数学计算部分提供了强大的矩阵处理和绘图功能在工程仿真方处理和绘图功能。

在工程仿真方面，面，MATLABMATLAB提供的软件几乎支持提供的软件几乎支持各个工程领域各个工程领域392. PSpice SPICE 是是美美国国加加州州大大学学Berkely分分校校在在20世世纪纪70年年代代早早期期为为集集成成电电路路仿仿真真开开发发的的，，它它是是低低功功率率等等级级电电力力电电子子最广泛应用的仿真程序最广泛应用的仿真程序 微微机机版版本本的的SPICE称为称为PSpice 403.EMTP EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件件,是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应用最广泛的程序子仿真应用最广泛的程序 EMTP侧重的是系统级的运行工况而不是个别侧重的是系统级的运行工况而不是个别元件的细节它包含电机、变压器、传输线、二极元件的细节它包含电机、变压器、传输线、二极管、晶闸管和开关等元件的模型管、晶闸管和开关等元件的模型 EMTP是一个不断发展的软件，拥有推动其发是一个不断发展的软件，拥有推动其发展的大量资源，成为美国电力系统和电力电子仿真展的大量资源，成为美国电力系统和电力电子仿真方面的工业标准。

方面的工业标准 41电气工程常用的软件还有混合信号及混合技术仿真软件Saber、电磁场分析计算软件Ansoft等42参考书目参考书目l电气工程概论 范瑜 高等教育出版社l电气工程基础 冯建勤 冯巧玲 中国电力出版社l电气工程基础 陈慈萱 中国电力出版社43思考题及作业思考题及作业l与现代五大工程相比，电气工程的突出特点是什麽？l电气工程的发展前景？何谓SCADA？EMS？DMS？DSM/GIS？什麽叫超导材料？永磁材料？磁悬浮？l你认为电气工程还有哪些新的应用？l个人的发展规划44电气工程排名电气工程排名 学校代码及名称学校代码及名称整体水平整体水平 排名排名得分得分 10003 清华大学110010698 西安交通大学29710487 华中科技大学39310335 浙江大学49110611 重庆大学58710056 天津大学68210213 哈尔滨工业大学78110248 上海交通大学88010079 华北电力大学97910286 东南大学107845为学为学l五十多年前，清华电机系主任章名涛教授对学生讲过这样一段话：“你们来到清华，既要学会怎样为学，更要学会怎样为人青年人首先要学‘为人’，然后才是学‘为学’。

为人不好，为学再好也可能成为害群之马学为人，首先是当一个有骨气的中国人 朱镕基总理（1951届）在系庆六十周年时为电机系写下了赠言：“为学在严，严格认真，严谨求实，严师可出高徒为人要正，正大光明，正直清廉，正己然后正人清华电机系行年六十，弟子七千，为人为学，人才辈出。