电气工程导论讲座

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1、电气工程导论n一 什么是电气工程？n二 学了电气工程能干什么？n三 电气工程及其自动化专业学什么？n四 怎么学电气工程 ？1 1一、 什么是电气工程？1.1 电气工程的外延 具体体现可归纳为电气产品和工程系统两类 ： 1.电气产品：n家庭中：空调器，冰箱，电动车，饮水机 ，厨房电器等；n建筑中: 变压器，配电柜，开关，插座， 电灯，电梯等；2 2n工厂矿山中：电动机，电气仪表等；n车辆，舰船，飞机，卫星上的电机，电 灯，电气仪表等；3 3n2.电气工程：n发电，输电，变电，配电，照明等电力系 统，称为强电系统；n对强电系统和建筑物进行监测，控制，保 护，消防等的弱电系统；n工厂矿山中的电气传动

2、与控制系统；电源 系统；n车辆，舰船，飞机，卫星上的电气传动与 控制系统；电源系统；4 41.2. 电气工程的内涵： 电气工程的内涵主要涉及以下几个方面：n1.关于电能的生产、传输、 分配、 利用 的系统；n2.基于电气的控制系统；n3.电工理论与新技术：n 电气学科与其它学科相结合的产物， 如超导电工技术，脉冲功率技术，生物电 磁技术等等。5 51.3 电气工程的重要作用 1.电气工程是现代社会的重要支柱n不论是电气时代还是信息时代，都是建立 在对电能的利用与控制上。n电是能量转换的枢纽和信息的载体。n电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度奠 定了物质基础。

3、6 62.电能的优点：n最易于大规模生产，传输，分配，控制和 使用；n最便于进行能量的时空分布变换；恒定，交变，脉冲；集中，分散；n最易于与其它能量形式相互转换；电能与机械能，电能与热能n电能本身对环境影响较小，属于清洁能源 。7 7二、学了电气工程能干什么？2.1 社会对电气工程的人才需求是多方面， 多层次的。n电气工程的人才有理论研究型，应用研究 型，应用型等多种。n对理论研究型人才的需求是极少数。n对大部分人来说，应当立足于实际应用， 再根据需要进行适当应用研究。8 82.2 电气工程的相关技术岗位n1.电气产品方面：n有研发工程师、制造工程师、销售工程师 、维护、技术服务工程师等；n2

4、.电气工程方面：n有设计、施工安装、运行维护等工程师；n3.理论研究，教育培训，经营管理等方面。n学生应当根据自己的兴趣，条件及早定位 ，侧重于相关方面的学习与提高。9 92.3 注册电气工程师 1.为与世界接轨，我国自2003年起逐步实行 注册电气工程师制度。n注册电气工程师，是指取得中华人民共 和国注册电气工程师执业资格证书和 中华人民共和国注册电气工程师执业资格 注册证书，从事电气专业工程设计及相 关业务的专业技术人员。10102.注册电气工程师的执业范围是什么？n（一）电气专业工程设计；n（二）电气专业工程技术咨询；n（三）电气专业工程设备招标、采购咨询 ；n（四）电气工程的项目管理；

5、n（五）对本专业设计项目的施工进行指导 和监督；n（六）国务院有关部门规定的其他业务。11113.注册电气工程师的权利：n在电气专业工程设计、咨询及相关业务工 作中形成的主要技术文件，应当由注册电 气工程师签字盖章后生效。n任何单位和个人修改注册电气工程师签字 盖章的技术文件，须征得该注册电气工程 师同意；因特殊情况不能征得其同意的， 可由其他注册电气工程师签字盖章并承担 相应责任。 12124.注册电气工程师的责任：n因电气专业工程设计技术质量事故及相关 业务造成的经济损失，接受委托单位应承 担赔偿责任，并有权根据合约向签字盖章 的注册电气工程师追偿。 1313n2.4 电气类的企业n1.国

6、际著名公司n通用电气（GE)：发电设备，照明器材，家 用电器，医疗设备。nABB：电气设备n阿尔斯通（ALSTOM)：电气设备n西门子（SIEMENS): 电气设备，家用电器n施耐德电气（SCHNEIDER ELECTRIC): 电 气设备1414n松下：电气设备，家用电器，电子产品n日立：电气设备，家用电器，电子产品n三菱：电气设备，家用电器，电子产品n三星：电气设备，家用电器，电子产品n罗克韦尔（ROCKWELL）：自控及仪表1515n2.国内大型企业n发电，电网类：中国华能集团，大唐集团，华电集团，国 电集团，国家电网公司，南方电网公司等 。n电气设备类：西安电力机械制造公司，特变电工，

7、正泰 集团，青岛变压器集团，南京南瑞继保电 气，上海输配电，人民电器集团，河南平 高电气，许继电气等。1616n家用电器类：n海尔，美的，格力，新飞，长虹，TCL等；n3.其它企业：n各类工厂，电力施工安装公司，设计公司 等；1717三 、电气工程及其自动化专业学什么？n3.1 研究对象：n1.电气工程主要研究电能的产生、传输、转 换、控制、储存和利用。n电气工程的研究对象是电能，而对电信息 的检测、处理、控制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 工程专业的重要组成部分，这集中体现在 专业名称中的“及其自动化”部分。1818n2.本专业

8、本科学生培养类型： n研究型(教育部电子信息与电气学科教学指 导委员会2004年兰州会议确定，统一称为 科学技术型)n应用型(兰州会议确定统一称为工程技术型)n大多数学校培养的是工程技术型人才。19193.研究生阶段，电气学科又分为五个二级学科 ：n电机电器及其控制n电力系统及其自动化n高电压与绝缘技术n电力电子与电力传动n电工理论与新技术20203.2 本专业的知识结构与课程体系n电气工程及其自动化专业以前称为强电专业， 而强电必须通过弱电（电子技术，计算机技术 等）来实现保护和控制，进一步实现用途的拓 展，性能的提升。 1.本专业的主干学科是：n电气工程n计算机科学与技术n控制科学与工程。

9、2121n本专业的知识结构主要特点是：n强弱电结合、软件与硬件结合、元件与系 统结合。n由名称来分析，本专业由两部分内容组成 ：电气工程，面向电气工程的自动化22222 .电气工程专业的教学知识体系 n本专业教学知识体系结构可分成专业学科 基础和专业方向两部分。各学校不一定全 部开设各门课程。n1.通识教育n2.专业教育n3.实践教育2323n其中专业学科基础的知识领域有：n1电路理论与电子技术；n2工程电磁场；n3电机学与机电能量转换；n4电力电子技术；n5信号与系统；n6力学与机械基础；n7自动控制原理；n8计算机与网络技术等。2424n专业方向的知识领域可以有很多，而对电 气工程技术有较

10、大影响，且应用较多普遍 的知识领域有：n1电器设备及其控制；n2电力传动及其控制系统；n3电气与电磁测量技术；n4电力系统及其相关技术；n5高电压与绝缘；n6电力供电环境、经济与管理等等。25252.专业教育 工程技术型课程参考体系 学科基础课核心课程 电路理论 模拟电子技术 数字电子技术 微机原理与应用 计算机语言与程序设计 信号分析与处理 自动控制原理选修课程 计算机网络与通信 数据库及应用 现代测试技术 计算机控制技术 DSP技术与应用 其他 2626工程技术型专业基础课 核心课程 电气工程导论 电机学 电力电子技术 电力系统基础 选修课程 工程力学 机械设计基础 电磁兼容 其他 272

11、7工程技术型专业方向课程 核心课程 电力系统分析 电力系统继电保护 电机设计 电机控制 电器学 高电压工程 电气绝缘 电力拖动 其他选修课程 电站自动化技术 电力市场 现场总线工业控制技术 电气CAD基础 控制电机与特种电机 楼宇自动化 电力电子器件 开关电源技术 其他28283.实践教学体系n电气工程是一个实践性、工程性很强的专 业，需要足够的实验窒和良好的教学实践 环境。n电气工程专业的实践教学环节也可大体分 为课程实验、实验课程、课程设计、教学 实习、生产实习、毕业设计、课外科技活 动等。 2929n课程设计n一般是一门课程中的一个大的实践环节， 与课程实验相比，课程设计时间为13周，

12、综合性强。3030n教学实习n一般安排在大学三年级上学期以前，在学 校的教学实习工厂进行，大多为金工实习 、电工实习、电子线路实习等内容。教学 实习时间约为两周，停课进行。该环节的 目的是使学生对工厂的情况有一个大概的 感性认识。一般在设置电气工程专业的学 校，这个环节都是不可缺少的。 3131n生产实习n一般都是在企业进行，时间约12周。以 前的生产实习学生还有机会下到车间班组 跟班操作，现在大多数企业认为学生的实 习干扰了企业的正常生产，对安全生产也 有影响，因此不太欢迎学生实习。因此， 现在学生基本没有机会下到车间班组跟班 操作。另外，实习经费的紧张也给安排实 习带来一定困难。目前实习的

13、主要内容已 逐渐演变成现场参观。3232n毕业设计n是培养学生的一个必不可少的教学实践环 节，一般大学都把最后一学期安排成毕业 设计。毕业设计采取导师制，一般一个导 师每一届指导28名本科生。3333n课外科技活动n课外科技活动开展的情况因学校、因人的 差别很大。即使是重点大学，也只有少部 分同学有机会参加课外科技活动。课外科 技活动一般包括参加小发明、小制作活动 和竞赛，参加学校、省市或全国性的科技 竞赛、电子竞赛，参加教师或研究生的科 研活动等内容。3434四 怎么学电气工程 ？n为用而学；n学而时习之：复习，练习，实习，在学习 中培养实践能力与创新能力。n小组学习：34人组成一个小组，利

14、用图书 馆与网络资源，从身边常见的电气设备开 始，分析其用途，原理，功能的实现方法 及技术，画出其框图；然后把其原理与技 术与专业的课程联系起来。3535n练习课题：n普通家庭的配电系统设计；n空调器n电动自行车n电梯及其控制系统3636n3.4.2 自动控制系统n自动化作为一种行为和一种状态，它是通 过自动控制系统实现的。n “系统”是由相互作用、相互联系的若干个 组成部分结合而成的具有特定功能的整体 。n自动控制系统则是指能够实现“自动化”任务 的设备，它是人造系统，而且是工程技术 领域的人造系统。自动控制系统通常由控 制部分和控制对象组成。3737简单的水箱液位控制系统 人工操作的水箱液

15、位控制系统原理图3838水箱液位自动控制系统水箱液位自动控制系统原理图3939一个典型的自动控制系统由下列基本部分组成：(1)被控对象 控制系统所要控制的设备或过程，它 的输出是被控量，而被控量总是与控制系统的任务 和目标紧密联系。上例中，水槽是被控对象，水槽 的液位是被控量。 (2)给定环节 产生给定输入信号的环节。给定的输 入信号通常与希望的被控量相关，它可以是一定值 ，对应的控制系统就是恒值控制系统；也可以是一 变值，对应的控制系统是随动控制系统，希望被控 量跟随给定输入信号变化。 (3)测量环节 随时将被控制量检测出来的装置。4040(4)比较环节 其功能是将给定的输入信号（被控制 量

16、的希望值）与测量环节得到的被控制量实际值 加以比较。n把被控制量反送至输入端，称为“反馈”（ feedback)。在自动控制系统中，由反馈得到偏差 信号，在比较环节实现的是给定输入信号与反馈 信号相减，或者理解为反馈信号在比较环节中呈 负形式，所以称为负反馈。n在自动控制系统中，总是采用负反馈，这是由自 动控制系统总是力求消除或减少偏差的特性决定 的。4141n(5)控制环节 它的功能是根据偏差信号，决策如 何去操作被控对象，实现被控量达到所希望的目 标。此环节是实现有效控制的核心。正确，有效 的决策需要根据对控制对象的了解和对控制系统 性能的要求，遵循一定的控制理论，经过反复推 导和设计才能完成。n(6)执行环节 按控制环节的控制决策，具体实施 对控制对象的操作n按照各环节的功能，可以组成典型的自动控制系 统如图所示：4242n从上可以看出，与自动控制系统各环节