电气工程概论 PPT课件

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。
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电气工程概论
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。
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电气工程概论
第一章绪论
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。
其结构简图如下图所示。
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电气工程概论
第一章绪论
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电气工程概论
第一章绪论
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。
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电气工程概论
第一章绪论
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。
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电气工程概论
第一章绪论
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；

❖ 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
电气工程概论
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电气工程的地位和发展
❖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。
❖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。
电气工程概论 绪论-课件
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课程性质
❖ 电气工程概论目的
1. 了解电气学科的涵盖范围 2. 明确学习的方向、侧重点 3. 认识今后可能的工作领域 4. 清楚电气学科发展方向
❖ 范围广、未知多——了解探究
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授课及考核方式
❖ 三个专题——电气专业三个学科方向 ❖不掌握过多涉及专业的知识理论 ❖掌握本专业课程涵盖的基本内容 ❖了解各学科发展的方向
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。
▪ 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。
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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

电压一般为110~220kV。 全所一旦停电，将使该地区中断供电。
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
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3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
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一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
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1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
着变换和分配电能的作用。 ➢ 根据变电所在电力系统中的地位，可分为以下
几种：
1．枢纽变电所 2．中间变电所 3．地区变电所 4．终端变电所
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1．枢纽变电所 联系电力系统各部分的中枢，由大电网供电，电压等
级较高，变压器容量大，进出线回路数多。
其高压侧电压为330~550kV，全所一旦停电，将引 起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。
电压。
2. 发电机的额定电压 根据电力系统运行中电能质量标准的要求，
正常情况下用户处的电压波动一般不得超过其 额定电压的5%。
电网中各部分的电压分24
图1-2 电力网中的电压分布
（a）沿线ab的电压分布；（b）连接有升压、降压变压器沿线的电压分布
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四、建立大型电力系统的优点

高电压设备的绝缘检测与维护
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02
பைடு நூலகம்
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定期检测
按照规定的周期对高电压 设备进行绝缘检测，及时 发现并处理存在的隐患。
预防性维护
采取一系列预防措施，如 保持设备清洁、定期更换 绝缘材料等，以降低设备 发生故障的风险。
应急处理
在设备出现故障时，采取 紧急措施，如切断电源、 释放残余电荷等，以保障 人员和设备安全。
通过直接对设备施加高电压来检测设备的耐压水平，是常用的试 验方法。需要使用高压电源、变压器、调压器等设备。
冲击试验
模拟雷电过电压等瞬态冲击过程，对设备进行耐压检测。需要使用 冲击电压发生器、脉冲电流发生器等设备。
介质损耗角正切值试验
通过测量绝缘材料的介质损耗角正切值，评估其绝缘性能。需要使 用高压电桥、介质损耗角测量仪等设备。
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电力系统中的高电压与绝 缘问题
电力系统中的过电压现象及其防护
过电压现象
过电压是指电力系统在特定条件下所 出现的超过正常工作电压的异常电压 升高现象。
过电压的分类
过电压防护措施
为防止过电压对电力系统的危害，应 采取一系列防护措施，包括安装避雷 器、限制操作过电压和改善设备绝缘 等。
根据产生原因，过电压可分为雷电过 电压、操作过电压和暂时过电压等。
对策
为减少对环境的负面影响，应采取一系列环保措施，如使用环保型绝缘材料、回收废弃物、减少能源消耗等。同 时，应加强设备的维护和保养，防止油渍泄漏等污染物排放。
感谢观 看
THANKS
绝缘检测的基本原理与技术
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电场法 利用电场测量技术，通过测量绝缘材料的电场分 布，评估其绝缘性能。需要使用电场测量仪等设 备。

气体燃料的化学能来生产电能的 工厂 化学能 燃烧 热能原动机机械能发电机电能
➢原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机
➢我国大部分火电厂为凝汽式火力发 电厂
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2. 水力发电厂
➢ 水力发电厂：利用水库、河流所蕴
藏的水力资源来生产电能的工厂 势能 水轮机 机械能 发电机电能
✓湖北1972年7月27日大面积停电事故，造 成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济 损失2400余万元
✓华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造 成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重 要用户严重受损，部分设备损坏，10小时 后恢复正常
电力消费弹 国 性民 电 系生 力 数产 增总 长值 率 1.3增 ~1.5长
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❖中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功 率或使长距离输电线路分段的作用。
❖终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。
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水 库
反 应 堆
中间 变电站
23kV 23kV
10kV 工业用户
500kV
枢纽 变电站
220kV
一、电力工业在国民经济中的地位
电力工业的发展水平是反映国家经济发达 程度的重要标志。
人均用电量是衡量现代生活水平的重要标 志。
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世界人均消费电能（2000年）
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电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
▪ 2003年8月14日北美大停电
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▪ 2003年8月28日英国停电
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我国发生的重大停电事故
➢水电厂的类型

电气测量方法的分类和常用的测量单位见表6-1 和表6-2。
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
电气工程概论
第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
电气工程概论
6.1 电磁参数的测量
电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
电气工程概论
二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知

《电气工程概论》ppt课件
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
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电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。

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发电系统的运行与控制
发电系统的运行与控制涉及多个环节，包括机组的启停控制、负荷分配控制和运行状态监测等。
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发电方式分类
发电方式包括火力发电、水力发电、核能发电、风力发电和太阳能发电等。
02
发电厂类型
发电厂类型包括燃煤电厂、燃气电厂、核电站、风电场和光伏电站等。
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输电系统的主要任务是将电能从发电厂输送至负荷中心，输电电压等级包括高压、超高压和特高压。
提高电力从业人员的专业素质和安全意识，加强人员管理和培训，确保人员的操作准确无误。
案例分析
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规划原则与目标：该案例遵循了可持续发展的理念，旨在建设一个安全、可靠、经济、高效的电力系统，满足该地区日益增长的电力需求，同时保障电力系统的环保性能。
自动化系统介绍：该案例涉及的发电厂采用了分散控制系统（DCS），实现了对电厂生产过程的全面监控和管理。DCS具有高可靠性、开放性、灵活性等特点，能够满足发电厂各种复杂控制的需求。
重要性
从19世纪末到20世纪初，电气工程开始起步，主要涉及直流电的研究和应用。
早期阶段
从20世纪初到20世纪中叶，交流电的研究和应用逐渐成为主流，电力系统得到迅速发展。
中期阶段
从20世纪中叶至今，电气工程领域不断扩大，涉及到新能源、智能电网、电力电子等多个方向。
现代阶段
发电、输电、配电和用电等环节的设计、运行和管理。
电力系统
电机驱动、控制系统和电力电子转换器的设计、制造和应用。
电机与电力电子
自动化生产线、工业机器人和智能控制系统的研发和应用。
控制与自动化
太阳能、风能等新能源的开发利用，以及节能减排技术的研发和应用。
新能源与环保

电气无级变速器
通过改变电机的输入电压 或电流实现无级变速的传 动装置，具有平滑变速和 高效节能的优点。
05
电力传动控制技术
开环控制技术
总结词
通过简单的输入信号控制输出，不涉及反馈调节。
详细描述
开环控制技术通常采用简单的输入信号来控制输出，不涉 及对输出结果的反馈调节。这种控制方式结构简单，但抗 干扰能力较差，精度不高，适用于一些对精度要求不高的 场合。
可再生能源
节能与环保
用于将太阳能、风能等可再生能源转换为 可用的电能，如光伏逆变器、风电变流器 等。
用于节能和环保领域，如无功补偿器、有 源滤波器等，用于提高电能质量和降低能 源消耗。
电力电子技术的发展趋势
高效、紧凑、可靠的新型电力电子系统的 研究与开发。
宽禁带半导体材料在电力电子领域的应用 研究。
直流电机
利用直流电能转换为机械能的电动机，具 有调速性能好、启动转矩大等优点。
直流调速
通过改变电机的输入电压或电流，调节电 机的输入功率，实现电机的速度控制。
直流电源
为直流电机提供电源的装置，通常由电池 、整流器和滤波器组成。
交流传动系统
交流电机
利用交流电能转换为机械 能的电动机，具有效率高
、结构简单等优点。
03
电力电子电路
整流电路
总结词
将交流电转换为直流电的电路
详细描述
整流电路是电力电子电路中的一种基本电路，其作用是将交流电转换为直流电。整流电路通常由二极管或晶体管 构成，利用其单向导电性实现交流到直流的转换。整流电路广泛应用于各种电源供应、电机控制和电网系统中。
逆变电路
总结词
将直流电转换为交流电的电路
详细描述

并安装火灾报警系统。
03
电磁辐射
高电压、大电流的电气设备可能产生电磁辐射，对人体健康造成潜在威
胁。为减少电磁辐射的影响，应合理规划布局，保持安全距离，并采取
屏蔽措施。
电气工程对环境的影响与防治措施
能源消耗
电气工程中的大量用电设备会消耗大量能源，加剧能源危机。为降低能源消耗，应推广节 能技术和设备，提高能源利用效率。
电器控制技术的应用与发展趋势
应用领域
电器控制系统广泛应用于工业自动化、智能家居、农业机械等领域 ，提高了生产效率和设备性能。
技术发展趋势
随着技术的不断进步，电器控制系统正朝着智能化、网络化、模块 化和集成化的方向发展，提高了系统的可靠性和可维护性。
未来展望
未来，随着人工智能和物联网技术的不断发展，电器控制系统将更加 智能化和自适应化，能够更好地满足各种复杂的应用需求。
电器的分类与工作原理
断路器
用于切断或闭合电路的电器，当 电流超过一定值时会自动断开。 工作原理基于电磁感应定律和热
效应。
接触器
用于远距离控制电动机等负载的启 动和停止。工作原理基于电磁感应 定律和机械运动原理。
继电器
一种控制电器，用于实现自动控制 和保护电路。工作原理基于电磁感 应定律和电路保护原理。
积极开发太阳能、风能、水能等可再生能源，减少化石能源的消 耗，降低碳排放。
节能减排技术的研究与应用
推广节能灯具、节能空调等节能设备，研究新型的节能减排技术， 提高能源利用效率。
循环Байду номын сангаас济与资源回收
建立废弃物回收和资源再利用体系，实现资源的循环利用，减少对 环境的负担。
THANKS
感谢观看
电器控制系统的设计原则与方法