第一讲电气工程导论(电气2015)(1)介绍.ppt

电气工程导论IntroductiontoElectricalEngineering黄永红2015年3月 2020 4 19 电气工程概论 2 课程性质 电气工程概论目的了解电气学科的涵盖范围明确学习的方向 侧重点认识今后可能的工作领域清楚电气学科发展方向范围广 未知多 了解 探究 2020 4 19 电气工程概论 3 授课及考核方式 五个专题 电气专业五个个学科方向掌握涉及专业的基本知识理论掌握本专业课程涵盖的基本内容了解各学科发展的方向每专题每3人一组准备一个5分钟ppt或者讲稿 准备3分钟的提问 讲述你对于学科的认识 某个感兴趣的专题或者喜欢的任何相关知识点 2020 4 19 电气工程概论 4 国外大学设置电气工程专业的时间哥伦比亚大学1882年美国康乃尔大学1883年普林斯顿大学1889年美国德州大学1895年麻省理工学院 MIT 1902年 一 电气工程的历史和形成 2020 4 19 电气工程概论 5 我国电气专业历史 1908年 南洋大学堂 交大 设立了电机专科 我国最早的电机专业 1912年 同济医工学堂 同济大学 设立电机科 1920年 公立工业专门学校 浙江大学 设立电机科 1923年 中央大学 东南大学 设立电机工程系 1932年 清华大学设立电机系 1933年 北洋大学 天津大学 设立电机工程系 清华电机系 电机系主要在几类课程上有学分要求 人文课程让你敢说 我上过大学 英语 计算机和体育课让你敢说 我是清华的 数学和物理课让你敢说 我是清华工科的 学科核心课让你敢说 我是清华电类专业的 专业核心课让你敢说 我是清华电机系的 可见 电机专业既有对专业技术的要求 又有对人文素质方面的培养 力求学生的全面发展 2020 4 19 电气工程概论 7 电气工程专业是工科中历史最悠久的专业之一 电气工程专业在我国至今仍保持着强大的生命力 从电气工程专业中派生出庞大的电气信息专业群电子工程 计算机工程 自动化与仪表技术 等离子体技术 激光技术等现代高科技 本科专业分类 0806电气信息类080601电气工程及其自动化080602自动化080603电子信息工程080604通信工程080605计算机科学与技术080606电子科学与技术080607生物医学工程 研究生专业分类 08工学0808电气工程 一级学科 下设五个二级学科 080801电机与电器 ElectricalMachinesandApparatus 080802电力系统及其自动化 PowerSystemanditsAutomation 080803高电压与绝缘技术 HighVoltageTech andInsulations 080804电力电子与电力传动 PowerElectronicsandElectricDrives 080805电工理论与新技术 TheoriesandNewTech ofElectricEngineering 电气工程博士后流动站 江苏大学电气工程学科 电气工程一级学科硕士点二级学科博士点 电机与电器 电力系统及其自动化 电力电子与电力传动 电工理论与新技术 高电压与绝缘技术 特种电机与运动控制 功率变换与电能质量 新能源技术 专业和学科的区别与联系 专业 一般指高校或中等专业学校根据社会分工需要而划分的学业门类 实际上 专业有广义 狭义和特指三种解释 学科 第一种含义是 学术的分类 指一定科学领域或一门科学的分支 如自然科学中的化学 生物学 物理学 社会科学中的法学 社会学等 学科是与知识相联系的一个学术概念 是自然科学 社会科学两大知识系统 也有自然 社会 人文之三分说 内知识子系统的集合概念 学科是分化的科学领域 是自然科学 社会科学概念的下位概念 学科的第二种含义 指高校教学 科研等的功能单位 是对高校人才培养 教师教学 科研业务隶属范围的相对界定 二者具有内在的统一性 专业和学科的区别与联系 学科是科学知识体系的分类 不同的学科就是不同的科学知识体系 专业是在一定学科知识体系的基础上构成的 离开了学科知识体系 专业也就丧失了其存在的合理性依据 在一个学科 可以组成若干专业 在不同学科之间也可以组成跨学科专业 学科 专业又是不同范畴的概念 人们往往容易混淆二者的差异 专业和学科的区别与联系 学科与专业所追求的目标是不同的 学科发展的目标是知识的发现和创新 学科以知识形态的成果服务于社会 一般称之为科研成果 科研成果又可分为科学型和技术型两种 专业的目标是为社会培养各级各类专门人才 学科与专业目标的区别表明两者之间具有不可替代性 学科与专业并存是高校的一种特有现象 两者相互依存 相互促进 专业是学科承担人才培养职能的基地 学科是专业发展的基础 一所高校的人才培养质量如何 取决于其学科 专业水平 2020 4 19 电气工程概论 15 华东地区具有电气专业的部分院校 江苏东南大学河海大学 南航 南理工 南师大 南京工程学院 江苏大学 南通大学 扬州大学上海上海交大 同济大学 上海大学 上海电力学院浙江浙江大学安徽合肥工业大学 其他电气工程知名高校 清华大学华北电力大学华中科技大学西安交通大学天津大学重庆大学四川大学山东大学西南交通大学 2020 4 19 电气工程概论 17 电气工程的地位和发展 电气工程 ElectricalEngineering 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 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 2020 4 19 电气工程概论 18 电气工程的定义 传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和 21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴 今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子有关的工程行为 电气工程学科的内涵 电气工程学科主要是研究电能的产生 传输 转换 控制 储存和利用的学科 电气工程是从人们对电磁现象的研究开始 电磁理论是电气工程的理论基础 而电磁理论是从物理学中的电学和磁学逐步发展而形成 人类社会发展到任何时候也离不开能源 能源是人类永恒的研究对象 而电能是利用最为方便的能源形式 因此 以电能为研究对象的电气工程学科有着十分强大的生命力 电气工程学科的内涵 电气工程是一个工程性很强的学科 正是因为电气工程的发展 才能有庞大的电力工业 人类才不可逆转地进入伟大的电气化时代 迄今为止 通信和计算机都主要以电作为信息的载体 因此 这些专业也都属于电类专业 电气工程实际上是其母体 电气工程的研究对象是电能 而电信息的检测 处理 控制等技术在电能从产生到利用的各个环节中都起着越来越重要的作用 因此 有关电信息的研究也成了电气工程学科的重要组成部分 电气工程学科的内涵 电气工程学科的基础性也决定了其具有很强的学科交叉能力 电气工程和生命科学的交叉已经产生了生物医学工程学科 对生命中电磁现象的研究产生了一门生物电磁学 电气工程和材料科学的交叉形成了超导电工技术和纳米电工技术 电气工程和电子科学以及控制科学的交叉产生了电力电子技术 电力电子技术不但给电气工程的发展带来了极大的活力 同时也成为电气工程的重要分支 电气工程学科的内涵 电气工程学科主要包括电工理论与新技术 电力传动与功率变换技术 电气装备制造和应用 电力系统运行和控制四个部分 电工理论是电气工程的基础 主要包括电路理论和电磁场理论 它们是物理学中电学和磁学的发展和延伸 而电子技术 计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展而诞生 电工理论是它们的重要基础 电气装备制造主要包括发电机 电动机 变压器等电机设备的制造 也包括开关 用电设备等电器与电气设备的制造 还包括电力电子设备的制造 各种电气控制装置 电子控制装置的制造以及电工材料 电气绝缘等内容 电气装备的应用则是指上述设备和装置的应用 电力系统运行和控制主要指电力网的运行和控制 电气自动化等内容 电气工程学科的方法论介绍 本学科的科学方法与其它工程技术学科类同 理论分析是其最基本的研究方法 电气工程学科使用的数学工具较多 理论分析在其中的地位也更为重要 作为工科 实验研究是最主要和最基本的手段 没有基本的试验条件 学生就难以掌握本专业的知识 随着计算机技术的发展 仿真模拟也已是本学科广泛使用的一种方法 在使用上述理论分析 试验研究和仿真模拟中 等效与类比都是本学科重要的科学方法 本专业重要的课程 电路分析自动控制原理模拟电子技术 数字电子技术电机学电力电子技术与功率变换电力工程基础电力系统微机保护与控制可编程序控制器原理及应用自动测量与检测技术 电气工程除具有其各分支学科的专业理论外 还具有本学科的共性基础理论 电路理论 电磁场理论 电磁计量理论等 它与基础科学 如物理 数学等 中的相应分支具有密切的联系 但又具有明显的差别 基础科学的主要任务是认识客观世界的本质及其内在规律 技术科学的目的则在于改造客观世界以达到人们的预定要求 电工学科的基础理论所研究的对象是经过人类加工改造后出现的新现象 而不是自然界固有存在的现象 还不能只限于现象的分析 而应包括实现所需现象的综合以及为此所需的代价 从而使方法和途径也占有重要地位 电气工程概论 电气测量技术在电气工程各分支学科的技术发展中具有耳目和神经的作用 它是定量研究电气工程技术问题的手段 随着各分支学科的发展而迅速发展 电气测量技术及其仪器的自动化 微机化 智能化 多功能化等发展趋势 已深深渗透到电气工程各分支学科的测量技术中 新原理 新技术和新仪器日新月异 例如测量 监视 控制等多功能新型装置以及现场测试或实时监测技术对整体系统精度的改进等 都对电气工程分支学科的发展起了重要作用 电气工程概论 电气工程的地位和发展 解放前 我国电工科学的基础薄弱而落后 建国后 有了多方面的巨大发展 我国一次能源总产量达10 9亿吨标准煤 2000 居世界第三位 比1949年增长了44倍 但电能比重仍较落后 只占国民经济总能源消耗的25 左右 1949年 我国电力工业的发电量4 3亿kWh 世界排序第25位 装机容量1850MW 世界排序第21位 2003年 分别增加到19052亿kWh和391GW 皆居世界第二位 各增大443倍和211倍 截至2003年底 我国水电装机达92170MW 占发电总装机的24 年发电量2830亿kWh 占总发电量的15 电气工程的地位和发展 电工制造业以技术复杂的汽轮发电机组为例 我国1956年才试制成功6000kW机组 2002年 已制成并投产900MW 即46年期间汽轮发电机组单机容量的制造能力扩大到1500倍 居于世界先进行列 电气工程的地位和发展 在断路器和避雷器等电器制造方面 解放时 我国只能制造10kV的充油式断路器 目前 可制造500kV新型的SF6的断路器 从10kV管式避雷器提高到500kV氧化锌避雷器的制造水平 均已进入了世界先进行列 电气工程的地位和发展 以大型电力变压器为例 1923年 我国生产第一台三相电力变压器50kVA 1948年 制成国内最大的6 6kV三相2500kVA电力变压器 本世纪初 我国已能生产500kV的三相750MVA和成组1000kV 250MVA的单相电力变压器 按三相容量计算 制造能力扩大到300倍 电气工程的地位和发展 在输电线路方面 1949年 我国只有一回220kV线路 全部35kV以上输电线仅6475km 1999年底 我国超高压输电500kV 含直流线路 达22927km 变电容量达80120MVA 220kV以上输电线路总长达495123km 变电容量达593690MVA 电气工程的地位和发展 在电气化方面 工业用电量占全部电能生产的71 5 2001 每年新增发电量的64 6 用于工业用电 其中轻工业用电的年增长率已达14 6 农业用电增长也很快 自解放以来 平均每年以24 的高速增长 在全国2300个县中 已有2280个县用上了电 第三产业用电 包括市政商业和交通通信 和居民用电量到2001年已达电能总生产量的24 61 电气工程的地位和发展 在电力电子和电工新技术领域 1962年 我国试制出第一个晶闸管 目前 已能批量生产电流达3000A 电压为8500V的晶闸管 并能研制生产和应用快速 全控器件或设备 电气工程的地位和发展 在电力系统方面 1949年 只有东北 京津唐和上海三个容量不大 分别为646 259和250MW 的电力系统 2003年 已有11个电力系统发电装机容量超过20000MW 其中东北 华北 华东 华中电网发电装机容量均超过30000MW 华东 华中电网甚至超过40000MW 西北电网的装机容量也达到20000MW 其他几个独立省网 如四川 山东 福建等电网发电装机容量超过或接近10000MW 大区电力系统目前正进入各自加强和彼此互联以及进一步发展形成全国统一电力系统的过程中 在电工高技术的范围内 我国也从空白状态发展形成多个相互配合的研究基地或重点实验室 并相继取得一些世人瞩目的研究成果 例如1983年建成的8MV闪光 I强流脉冲电子束加速器和1990年建成的9MeV感应直线加速器 各种激光器 各种等离子体装置的研制和应用 超导技术 医疗用电工技术 电接触技术 新型电测技术等的成果 新装置 新仪器 新方法等 都使我国在电工新技术和新技术领域中从填补空白的阶段先后步入建立试验基地 开展系统性研究 力求迎头弥补差距的新阶段 电气工程的地位和发展 在电力电子和电工新技术中 我国已从1962年研制出第一个晶闸管起 到目前能批量生产电流达3000A 电压为8500V的晶闸管 并能研制生产和应用快速 全控器件或设备 电气工程的地位和发展 综上所述 我国电工科学在传统的电力输送 电工制造或高电压技术方面 取得可喜的进展和成绩 我国在电工新技术和高技术领域中也取得可喜的进展和成绩 这说明我国的电工科学已发展成为国民经济发展中可靠的支柱 电气工程的地位和发展 电气工程的展望 20世纪中叶以来 以电子信息技术为核心的新技术革命正在兴起 冲击着所有传统科学 包括基础科学 技术科学 综合科学 甚至社会科学等在内的广大领域 有人统计 最近20年中的科技创造和发明超过了过去两千年中创造发明的总和 在技术科学范围内 不少学科都发生了 旧貌换新颖 的变化 电工学科的巨大变化也十分显著 电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的 著名例子是美加 8 14大停电 2003年8月14日下午 美国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电事故 其影响范围包括美国的俄亥俄州 密西根州 宾夕法尼亚州 纽约州 佛蒙特州 马萨诸塞州 康涅狄格州 新泽西州和加拿大的安大略省 损失负载大61 8GW 影响了5千万人口的用电 停电在美国东部时间下午4时06分开始 在美国的一些地区两天内未能恢复供电 加拿大的安大略省甚至一周未能恢复供电 这次停电事故引起了全世界的关注 综合资料 基本可以判断本次大停电对全网而言属于潮流大范围转移导致的快速电压崩溃 同时伴有潮流大范围转移和窜动导致的断面线路相继跳闸和系统解列后的频率崩溃 电簔工程概论0第一章绪论 1 电气工程一级硕士学科点包含哪些二级学科 研究领域有哪些 2 在现代社会里 有人将哪些合并为现代五大工程 3 在哪一年的什么地方 电气科学家和电气工程师统一了电学的什么 并一致同意采用早期为电气科学与工程做出贡献的科学家的姓氏作为电学单位名称 4 在21世纪哪些材料的最新发展对电工领域有着重大的意义 5 电气工程领域的主要课程包括哪些 我校会开设哪些 6 电气工程常用工具软件及仿真软件有哪些 电气工程导论的复习提纲 7 何为所谓绝缘材料 其电阻率为多大 8 静电是怎样产生的 其防护措施有哪些 9 绝缘材料有哪几类