电气工程基础C07

电气工程基础电气工程基础是电气工程学科中最基础、最重要的一门课程。

它主要涉及电路分析、电磁场与电磁波、信号与系统、电机与变压器等方面的基础知识。

在电气工程领域，电气工程基础承担着培养学生电气工程素养的重要任务。

本文将从电路分析、电磁场与电磁波、信号与系统以及电机与变压器四个方面，对电气工程基础进行论述。

一、电路分析电路分析是电气工程基础课程的核心内容之一。

电路分析主要研究各种类型电路中电流、电压、功率等电路参数之间的关系。

学习电路分析的目的是为了理解电路的工作原理，掌握电路分析方法，进而解决电路中的实际问题。

在电路分析中，首先需要了解电路中的基本元件，如电阻、电容和电感等，并掌握它们之间的关系和特性。

然后，可以利用“基尔霍夫定律”和“欧姆定律”等电路定律来分析电路。

通过对电路的节点电压和支路电流的分析，可以得到电路中各个电阻、电容和电感的具体数值。

最后，还需运用“戴维南定理”和“叠加原理”等方法来求解更复杂的电路问题，例如电路的功率分配和电路的频率响应等。

二、电磁场与电磁波电磁场与电磁波是电气工程基础课程中的另一个重要内容。

电磁场与电磁波主要研究电磁场的基本理论和电磁波的传播特性。

学习电磁场与电磁波，需要了解电磁场的数学描述、电场和磁场的物理特性以及它们之间的相互作用。

电磁场与电磁波还涉及到电磁感应、麦克斯韦方程组等领域的知识。

此外，学生还应了解电磁波的传播特性，包括电磁波的速度、频率和波长等。

电磁场与电磁波在电气工程中具有广泛的应用，例如在通信系统中的电磁波传输、电磁辐射和天线设计等方面。

因此，掌握电磁场与电磁波的基本理论对于电气工程学生来说至关重要。

三、信号与系统信号与系统是电气工程基础课程中涉及到的另一个重要方面。

信号与系统主要研究信号的表示、采样、变换以及信号在系统中的传输和处理。

在信号与系统的学习中，首先需要了解不同类型的信号，包括连续时间信号和离散时间信号，并学习信号的表示方法，如指数信号、正弦信号和复指数信号等。

2023年电气工程基础上册（陈慈萱著）课后习题答案下载电气工程基础上册（陈慈萱著）课后答案下载电气工程基础为21世纪高等学校规划教材。

本书共分10章，主要内容包括电力工程概论、电力网及其分析、变电站的一次设备、电气主接线与配电装置、电力系统短路分析、电气设备的选择、电力系统继电保护、二次系统与自动装置、接地与电气安全以及电力系统过电压保护。

本书全面论述了有关电力网分析、电力工程设计、电气设备制造与安装、电力系统运行等方面的基本知识，具有内容全面、实用性强资料最新、方便教学等特点。

书后还附有电力工程设计常用表格、课程设计参考题目以及习题参考答案。

本书共分12章，主要内容包括电力系统概述、电力系统设备、电气主接线、电气二次接线、电力系统的负荷、电力网络的稳态分析、电力系统的短路计算、电力系统的继电保护、电力系统的安全保护、电力系统电气设备的选择、电力工程设计以及电力系统运行。

本书以电力系统为主，全面论述了发电、输变电和配电系统的构成、设计、运行以及管理的基本理论和设计计算方法，具有内容全面、实用性强、方便教学等特点。

本书可供普通高等院校电气工程及其自动化、自动化等相关专业使用，同时也可供从事发电厂和变电站的电气设计、运行和管理的电气工程技术人员参考。

电气工程基础上册（陈慈萱著）：内容简介第1章电力系统概述11.1电力系统的发展历程1 1.2电力系统基本概念11.3发电系统21.3.1发电能源简介21.3.2火力发电31.3.3水力发电61.3.4风力发电91.3.5核能发电101.3.6太阳能发电141.3.7生物质发电171.3.8潮汐发电191.4电能的质量指标201.5电力系统的电压等级22 1.6变电站及类型23__小结24习题25第2章电力系统设备262.1汽轮发电机262.2水轮发电机262.3风力发电机272.4输变电设备292.5配电装置322.6高压电器362.6.1断路器362.6.2互感器402.7接地保护44__小结47习题47第3章电气主接线483.1电气主接线概念483.2电气主接线的形式483.2.1概述483.2.2有汇流母线的电气主接线49 3.2.3无汇流母线的电气主接线54 3.3主变压器和主接线的选择56 3.4工厂供电系统主接线573.5建筑配电系统接线593.5.1城网主接线603.5.2农网主接线61__小结62习题62第4章电气二次接线634.1二次接线基本概念634.1.1原理接线图644.1.2安装接线图654.2控制回路674.2.1对控制回路的一般要求684.2.2控制回路的组成684.2.3控制回路和信号回路操作过程分析70 4.3信号回路724.3.1位置信号724.3.2事故信号724.3.3预告信号724.4变电站的综合自动化734.4.1变电站自动化的含义734.4.2变电站综合自动化的发展历程734.4.3变电站综合自动化的特点734.4.4变电站综合自动化的基本功能74 4.4.5变电站综合自动化的结构75__小结77习题77第5章电力系统的负荷795.1电力系统负荷的分类795.2电力系统负荷曲线805.3电力系统负荷的计算825.4电网损耗的计算885.5用户负荷的计算905.6尖峰电流的计算915.7功率因数的确定与补偿925.8电力系统负荷的特性955.8.1负荷的静特性与动特性955.8.2负荷的综合特性97__小结98习题99第6章电力网络的稳态分析1006.1输电线路的参数计算与等值电路1006.1.1参数计算1006.1.2等值电路1036.2变压器的参数计算与等值电路1046.2.1双绕组电力变压器1046.2.2三绕组电力变压器1066.2.3自耦变压器1096.2.4分裂绕组变压器1106.3电力网络元件的电压和功率分布计算1116.3.1输电线路1116.3.2变压器1136.4电力网络的无功功率和电压调整1146.4.1无功功率调整1146.4.2中枢点电压管理1176.4.3电力系统调压措施1196.5潮流计算1246.5.1同电压等级开式电力网络1246.5.2多电压等级开式电力网络1266.5.3两端供电电力网络功率分布1276.5.4考虑损耗时两端供电电力网络功率和电压分布1286.6直流输电简介1296.6.1艰难的发展史1296.6.2独特的功能1306.6.3两端直流输电系统1306.6.4直流输电特点及应用范围1316.6.5高压直流输电系统的主要电气设备1326.6.6光明的前景133__小结133习题134第7章电力系统的短路计算1357.1电力网络短路故障概述1357.2标幺值1377.3无限大功率电源供电网的三相短路电流计算141 7.4有限容量电力网三相短路电流的实用计算146 7.5电力系统各序网络的建立1547.6不对称短路的计算1587.7电力网短路电流的效应159__小结162习题162第8章电力系统的继电保护1648.1继电保护的基本概念1648.1.1继电保护的任务1658.1.2对继电保护装置的要求1658.2继电保护原理1678.3常用保护装置1678.4电流保护1698.4.1单侧电源电网相间短路的电流保护1698.4.2多侧电源电网相间短路的方向性电流保护174 8.4.3大电流接地系统零序电流保护1768.4.4小电流接地系统零序电流保护1808.5距离保护1838.5.1距离保护的基本原理1838.5.2距离保护的主要组成部分1848.5.3影响距离保护正常工作的因素及其防止方法184 8.5.4距离保护的整定1918.6电力系统中变压器的保护1968.6.1变压器的纵差动保护1978.6.2变压器的电流和电压保护2008.7电力电容器的`保护2058.8线路的自动重合闸2098.8.1自动重合闸的要求和特点2098.8.2单侧电源线路的三相一次自动重合闸2108.8.3双侧电源线路的三相一次自动重合闸2118.8.4具有同步检定和无电压检定的自动重合闸2138.8.5自动重合闸动作时限选定原则2148.8.6自动重合闸与继电保护的配合2158.8.7单相自动重合闸2168.8.8综合自动重合闸简介2188.8.9自动重合闸在750kV及以上特高压线路上的应用218 __小结219习题220第9章电力系统的安全保护2219.1防雷保护2219.1.1雷电的基本知识2219.1.2防雷保护装置2229.1.3输电线路的防雷保护2259.1.5变电站的防雷保护2319.2绝缘配合2349.3电气装置的接地236__小结237习题238第10章电力系统电气设备的选择23910.1电气设备选择遵循的条件23910.2高压电器的选择24010.2.1按正常工作条件选择高压电气设备240 10.2.2按短路条件校验24110.3低压电器的选择24210.4高压断路器的选择24510.5隔离开关及重合器和分段器的选择246 10.6互感器的选择24710.6.1电流互感器的选择24710.6.2电压互感器的选择24910.7限流电抗器的选择24910.8电力系统母线和电缆的选择25210.8.1母线的选择与校验25210.8.2电缆的选择与校验254__小结255习题256第11章电力工程设计25711.1电气工程绘图基本知识25711.2电气设备图形符号26011.3电力工程CAD介绍26911.3.1软件工程术语26911.3.2系统环境26911.4工厂供电设计示例27311.4.1工厂供电的意义和要求273 11.4.2工厂供电设计的一般原则274 11.4.3设计内容及步骤27411.4.4负荷计算及功率补偿27511.4.5变压器的选择27711.4.6短路计算27711.4.7导线、电缆的选择28011.4.8高、低压设备的选择28111.4.9变压器的继电保护28111.4.10变压器的瓦斯保护28311.4.11二次回路操作电源和中央信号装置28411.4.12电测量仪表与绝缘监视装置28711.4.13防雷与接地28811.5变电站电气主接线设计290__小结292习题292第12章电力系统运行29312.1有功功率及频率的调整29312.2无功功率及电压的调整29612.3系统运行的稳定性30612.4电网运行的经济性308__小结311习题311电气工程基础上册（陈慈萱著）：目录点击此处下载电气工程基础上册（陈慈萱著）课后答案。

第1章电力系统的基本概念1-1 电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？基本构成形式如何？1-2 对电力系统运行的基本要求是什么？1-3 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？1-4 电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压如何确定？1-5 目前我国电力系统的额定电压等级有哪些？额定电压等级选择确定原则有哪些？1-6 电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？1-7 联合电力系统的优越性有哪些？1-8 根据发电厂使用一次能源的不同，发电厂主要有哪几种型式？1-9 电力变压器的主要作用是什么？主要类别有哪些？1-10 架空线路与电缆线路各有什么特点？1-11 直流输电与交流输电比较有什么特点？1-12 电力系统的结构有何特点？比较有备用和无备用接线形式的主要区别。

1-13 为什么要规定电力系统的电压等级？主要的电压等级有哪些？1-14 试述我国电压等级的配置情况。

1-15 电力系统各个元件(设备)的额定电压是如何确定的？1-16 某一60kV电力线路长为100km，每相导线对地电容为0.005 F/km，当电力线路末端发生单相接地故障时，试求接地电容电流值(60kV系统中性点经消弧线圈接地)。

1-17 电力网的额定电压是怎样规定的？电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？1-18 升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的？变压器的额定变化与实际变化有什么区别？1-19 电能生产的主要特点是什么？对电力系统运行有哪些基本要求？1-20 根据供电可靠性的要求，电力系统负荷可以分为那几个等级？各级负荷有何特点？1-21 电能质量的基本指标是什么？1-22 直流输电与交流输电相比较，有什么特点？1-23 电力系统的结构有何特点？比较有备用和无备用接线形式的主要区别？1-24 我国电力系统的中性点运行方式主要有哪些？各有什么特点？1-25 电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求？1-26 电力系统的主要特点是什么？1-27 电力网的接线方式中，有备用接线和无备用接线，各有什么特点？ 1-28 什么是开式网络？什么是闭式网络？它们各有什么特点？1-29 你知道各种电压等级单回架空线路的输送功率和输送距离的适宜范围吗？1-30 电力系统的部分接线示于题图1-30，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。

电⽓⼯程基础电⽓⼯程基础课程代码：0801758 开课学院：电⽓⼯程学院开课学期：每学年上、下学期授课对象：电⽓⼯程与⾃动化专业⼤三学⽣学分：5 课程负责⼈：刘涤尘课程简介：（1）教学⽬的：使学⽣建⽴电⼒系统的基本概念，掌握电⼒系统稳态分析、电⼒系统故障分析的基本原理及计算⽅法，熟悉电⼒系统稳定的基本概念。

使学⽣了解⾼电压交、直流输电技术的基本概念、远距离输电线路的⾃然功率与电压分布、各种过电压的形成及其限制措施；建⽴⼆次系统的概念，看懂⼆次接线图，了解电⼒系统继电保护、⾃动装置的原理及作⽤，了解电⼒系统通信的基本原理。

（2）主要教学内容：熟悉“电⼒系统的组成和运⾏；电⼒系统的负荷特性与模型；简单电⼒系统稳定的基本物理概念和提⾼电⼒系统稳定性的措施；远距离输电线路的⾃然功率与电压分布；发电⼚、变电所常⽤的控制与信号系统；电⼒系统常⽤的三种主要通信⽅式光纤通信、微波中继通信和电⼒线载波通信的基本原理；电⼒系统调度⾃动化的基本原理；配电⽹⾃动化的构成及功能”。

掌握“电⼒系统主设备元件的物理特性及等值电路；标⼳值的概念、计算⽅法；各种操作过电压的形成及其影响因素；数字通信的基本原理；同步发电机同期并列装置和电⼒系统⾃动低频减负荷等电⼒系统常⽤的⾃动控制装置的基本原理”。

重点掌握“电⼒系统经典潮流计算的基本⽅法、电⼒系统有功功率与频率之间的关系、⽆功功率与电压之间的关系以及电⼒系统经济运⾏的基本概念和计算⽅法；电⼒系统对称和简单不对称故障的物理过程分析和计算⽅法；架空输电线路、变电站的雷害过程及防雷措施；输电线路电流保护的整定计算原则以及变压器纵差动保护的基本原理”。

（3）教学⽅法与⼿段：坚持开展教学⽅法研究，改进教学⽅法，加强和优化实践性教学环节，注重对学⽣创新能⼒的培养。

采⽤使⽤多媒体，但不依赖多媒体的教学⽅法授课；将教学实验逐步由基础性实验转化为设计型、综合型、创新型实验；将课程认知实习多样化，让学⽣按实习⼤纲到⽔、⽕⼒发电⼚，电⼒调度所、电⼒设计院和企业进⾏实习，克服原来单⼀场所的实习模式。

电气工程基础
电气工程基础，是指研究和应用电子技术，电力系统，电磁学，
电物理学和电机的学科领域，它是其他电气领域的基础。

它包括电子，电力，电机，开关等组件，可以构建具有控制性能的电气系统，满足
特定的运行要求。

电气工程基础主要涉及四个方面：电力，电磁，电子学和电机。

电力方面，涉及电力电子元件，如半导体器件，变压器，变流器，控制开关等；控制电力系统的规则，例如电路，控制算法等；电力系
统的运行模式，如安全，稳定，可靠的运行要求；电力系统的设计和
控制，如控制器的设计、改善电力系统的性能等。

另外，电磁方面涉及电磁学，即研究电磁学原理，如电磁场，电
磁屏蔽，电磁兼容性等；电磁仿真，采用电磁仿真软件对电磁元件进
行仿真，设计电子元件；电磁信号，即研究电磁属性、电磁辐射，电
磁衰减，电磁耦合等物理现象。

电子方面主要涉及电子技术，即研究电子器件如电子管，晶体管，继电器，可控硅，电路结构，电路案例等。

最后，电机方面涉及电机原理，即研究电机的运行模式，通过对
永磁电机，交流电机，直流电机，交变涡轮机，发电机，马达等电动
机的原理及它们的特性，进而推导出控制电机的方法和算法。

电气工程基础是其他电气领域的基础，它涉及电力，电磁，电子
学和电机，为这些领域的研究提供了坚实的理论基础，是研究电气工
程的基础。

电气工程基础一、课程说明课程编号：090402Z10课程名称：电气工程基础/Electrical Engineering课程类别：专业课学时/学分：64（4）/4先修课程：电路理论、电机学适用专业：电气工程及其自动化、电气工程卓越工程师教材、教学参考书：1.《电气工程基础》，熊信银，华中科技大学出版社2.《电气工程基础》，刘笙，科学出版社3.《电能系统基础》，单渊达，机械工业出版社二、课程设置的目的意义《电气工程基础》是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课程之一，课程内容涵括了电力产生、变换、传输、分配和使用的全过程。

通过课程的学习，使学生对有关电气工程问题如一二次接线、发电原理、负荷计算、潮流计算、短路计算、继电保护、防雷接地等专业知识有较系统的认知和理解。

同时为后续专业课程如《电力系统分析》、《电力系统保护与控制》、《新能源发电技术》、《配电网自动化》、《高电压与绝缘技术》等课程的学习奠定坚实基础。

课程作为电气专业学生专业课系统学习的先期导入，知识点多、信息量大、基础和铺垫作用显巨。

三、课程的基本要求知识：通过课程的学习，要求学生建立电力系统的基本概念；掌握电力系统稳态分析、电力系统故障分析的基本原理，掌握负荷计算、潮流计算、短路计算、继电保护整定等计算方法；熟悉电力系统稳定的基本概念；了解高电压交、直流输电技术的基本概念；远距离输电线路的自然功率与电压分布；各种过电压的形成及其限制措施；建立一次、二次系统的概念，看懂一二次接线图，熟悉电力系统继电保护、自动装置的原理及作用。

具备电力系统发、输、变、配各环节的系统知识体系结构，为后续专业课程的学习及学生毕业后从事电气工程与自动化相关领域的科研、设计和运行管理打下坚实的基础。

能力：具备阅读和绘制电气一、次系统图的能力，具备基本的负荷计算、潮流计算、短路计算、继电保护整定计算能力；通过成熟电力系统实际案例分析和学习，具备基本的电力系统设计、运营和分析能力。

《电气工程基础》题解1-1 简述我国电力工业的现状和发展前景？答：建国以来我国的电力工业得到了飞速的发展，在电源建设、电网建设和电源结构建设等方面均取得了世人瞩目的成就。

目前我国电力工业已进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展阶段。

截至2000年，全国装机容量已达316GW，年发电量1.3*1012KW•h,均居世界第二位，成为一个电力大国。

不过与发达国家相比仍有较大差距。

主要体现在，我国电力工业的分布和发展还很不平衡，管理水平和技术水平都有待提高，人均占有电力也只有0.25KW。

电力工业还需持续、稳步地发展。

我国电力工业地发展方针是一方面优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设；另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开，实行竞价上网，建立竞争、开放、规范的电力市场。

随着总装机容量为18200MW的三峡水电站的建成，将为我国的电力工业发展注入强大的活力和深远的影响。

2009年三峡电站全部建成投产后，将会通过15回500KV交流输电线路和3回500KV直流双极输电线路，将其巨大的电能向周围的区域电网辐射，逐步建成以三峡电站为核心的全国联合电网。

1-2 电能生产的主要特点是什么？组成电力系统运行有何优点？答：电能生产主要有以下特点：⑴电能的生产和使用同时完成。

在任一时刻，系统的发电量只能取决于同一时刻用户的用电量。

因此，在系统中必须保持电能的生产、输送、和使用处于一种动态的平衡。

⑵正常输电过程和故障过程都非常迅速。

电能是以电磁波的形式传播的，所以不论是正常的输电过程还是发生故障的过程都极为迅速，因此，为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动控制和保护系统。

⑶具有较强的地区性特点。

电力系统的规模越来越大，其覆盖的地区也越来越广，各地区的自然资源情况存在较大差别，因此制定电力系统的发展和运行规划时必须充分考虑地区特点。

电气工程基础课程教学大纲课程名称：电气工程基础英文名称：Fundaments of Electric Power Engineering课程编号：学时数：32其中实验（实训D学时数：0课外学时数：0学分数：2.0适用专业：自动化、自动化（试点）、测控技术与仪器一'课程的性质和任务电气工程基础是自动化、测控技术与仪器专业的专业课。

主要内容涉及电力网及其分析、电气主接线与配电装置、电力系统短路分析、电气设备的选择、电力系统继电保护、接地与电气平安、电力系统过电压保护。

使学生掌握电气系统的运行、维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识、工程设计方法和运行管理。

同时，了解电力工程基础、变电站一次设备、二次系统与自动装置、用电管理知识，为今后从事电气工程技术工作奠定良好的基础。

二'课程教学内容的基本要求、重点和难点（一）绪论了解电力系统的基本概念、电能的生产过程。

掌握电力系统电压等级。

重点：电力系统电压等级。

难点：电能的生产过程。

（二）电力负荷计算了解电力负荷与负荷曲线、计算负荷的意义。

掌握确定计算负荷的方法、尖峰电流的计算、无功功率补偿。

重点：负荷计算、无功补偿。

难点：尖峰电流的计算。

（三）电力系统的一次接线了解电力网的接线方式、发电厂、变电所的电气主接线。

掌握中性点接地方式。

重点：中性点接地方式。

难点：中性点接地方式故障分析。

（四）电力系统稳态计算基础了解电力系统元件参数及等值电路。

掌握输电线路导线截面的选择、电力网的电能损耗。

重点：输电线路导线截面的选择。

难点：电力网的电能损耗。

（五）电力系统暂态分析基础了解短路的基本概念、短路原因、危害。

掌握短路电流的计算和短路电流的效应。

重点：短路电流计算。

难点：短路电流的效应。

（六）电力系统稳定性概论了解电力系统稳定性的基本概念和电力系统的机电特性。

掌握电力系统静态稳定性和暂态稳定性。

重点：电力系统静态稳定性。

难点：电力系统暂态稳定性。

（七）发电厂及变电所一次设备了解电气设备选择的一般原那么、开关电器的灭弧原理和配电装置。