【2017年整理】1讲电气工程学科概述.ppt

电气工程导论;教学安排;主要内容;学科与专业;学科与专业的关系;第一讲 电气学科概述 ;一、电气工程及其自动化的发展历史;时间;时间;时间;图1-1 法拉第盘 ;(a) (b) ;图1-3 特斯拉发明的二相异步电动机 ;图1-4 多里沃-多勃罗沃尔斯基三相电动机部件 ;图1-5 多里沃-多勃罗沃尔斯基三相电动机外观 ;图1-6 多里沃-多勃罗沃尔斯基的几种三相变压器 ;力主采用交流输电 英国的费朗蒂、高登 美国的威斯汀豪斯、特斯拉(1857—1943年)、斯普拉戈(1857—1934年)等;　　远距离输电问题的根本解决是三相交流理论的形成与技术发明的结果。 其主要发明者是在德国、瑞士工作的俄国电工学家多里沃-多勃罗沃尔斯基。他在1889年制成最早的一台功率为100 W的三相交流异步发电机。1891年又制成了75 kW的三相交流异步电动机(见图1-4和图1-5)和150 kW的三相变压器(见图1-6)。正是他的发明，人们在电能应用中广泛采用了三相制。 1891年，多里沃-多勃罗沃尔斯基在德国法兰克福的电气技术博览会上，成功地进行了远距离三相交流输电实验。他将180 km外三相交流发电机发出的电能用8500?V的高压输送，输电效率达到75%，在当时的条件下，如此高的传输效率是直流输电所不能办到的。从此，高压交流输电的有效性和优越性得到了公认。 ;　　电力的作用已不仅仅是用于照明，而开始成为新兴工业的动力和能源。电力的应用和输电技术的发展，促使一大批新的工业部门相继产生。 首先是与电力生产有关的行业，如电机、变压器、绝缘材料、线路器材等电力设备的制造、安装、维修和运行等生产部门； 其次是以电作为动力和能源的行业，如照明、电镀、电解、电车、电梯等工业交通部门； 另外还有各种与生产、生活有关的新的电器生产部门也相继出现了。 这种发展的结果，又反过来促进了发电和高压输电技术的提高。 ;　　随着电力的应用和发电、输电、配电技术的发展，不但有力地促进了电机、电器、照明、电力电子技术、电车等行业的发展，同时反过来又促进了电气工程学科研究内容的丰富。 电气工程学科与其他学科相互交叉，相互融合，相互促进，现已形成了相对独立的电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术5门分学科。 ;　　电气工程正进一步从广度和深度上向前发展，客观世界也在不断提出新的挑战。例如：到处存在的工频电磁场对人体机能影响的研究；太阳活动周期所引起的地磁暴对电力设施的破坏作用；新型柔性输电技术和电动汽车技术所提出的多学科协同研究的新需要；人类从总体上对能源和环境的宏观评估，向更有效地利用太阳能、风能、水能等可再生能源方向发展而提出的新技术要求；CDM（温室气体减排）项目、电力驱动、电气节能和储能技术的新发展等。此外，电磁兼容技术、电工环境技术可能发展为新的共性分学科，信息管理自动化技术也在迅速发展。 ;二、 电气工程学科的知识体系与内涵 ;　　所以，电气工程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； 另外，不能只限于对现象的分析，还应包括实现所需现象的综合技术以及为此所付出的代价，从而使方法和途径也占有重要的地位。例如：近年来电磁场理论中提出的广义能量、伴随场方法等，对场的分析、边值计算等大有益处，从而对产品优化设计产生了重要作用；在电路理论中应用了状态空间、拓扑图论、混沌理论之后，对系统分析、网络计算、现象判断等起了重要作用。 ;　　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，且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、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。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确度的改进等，都对电气工程分支学科的发展起了重要作用。 ;　　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，电能是利用最为方便的能源形式。 在现代人类生产、生活和科研活动中一刻也离不开电。许多情况是先将初始能量转换成电能，然后再转换成所需要的其他能量形式，电已经成为能量转换的枢纽。 不仅如此，信息的处理和传输也要依靠电，计算机、通信网和无线电等无不以电作为信息的载体。 现代高科技的发展也离不开电，从探索物质粒子的加速度到发射宇宙飞船和卫星，从研究微型电机、机器人到可作为未来能源技术的受控核聚变装置，都需要电气科学与技术的支撑。 ;