01概论电气工程基础
电气工程基础
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。
电气工程基础引论课件
控制系统的数学模型
总结词
解释线性时不变控制系统的基本概念和特点 。
详细描述
线性时不变控制系统是指系统的动态行为可 以用线性微分方程或差分方程来描述，且系 统参数不随时间变化的系统。这类系统具有 叠加性和时不变性，即多个输入产生的输出 等于单个输入产生的输出，且系统对相同的 输入产生的响应不随时间变化。
电子与通信
集成电路、电子设备、通信系 统等的设计与制造。
自动化与智能控制
工业自动化、智能家居、智能 交通等领域的控制系统的设计
与实现。
02
电路基础
电路的基本概念
电路
由电源、负载、开关和 导电路径组成的闭合回
路。
电流
电荷在导体中流动的现 象，方向从高电位流向
低电位。
电压
电场力将单位正电荷从 高电位点移到低电位点
传输、分配和消费的系统。
电力系统的重要性
电力系统是现代社会运转的基础， 保障了工业、商业和居民的电力需 求。
电力系统基本构成
包括电源、电网和负荷三部分，其 中电源负责发电，电网负责传输电 能，负荷则是各类电力用户。
电力系统分析
稳态分析
研究电力系统的运行状态，分析系统的电压、电 流、功率和频率等参数，确保系块芯片上，实现一定的 电路或系统功能。
集成电路具有小型化、高性能、低功耗等特点，广泛应用于 计算机、通信、消费电子等领域。集成电路的设计和制造需 要先进的工艺和技术，是现代电子工业的重要支柱之一。
04
控制理论
控制系统的基本概念
总结词
概述控制系统的定义、组成和分类。
总电阻。
电路的分析方法
支路电流法
节点电压法
通过列写电路的KVL和KCL方程，解出各支 路电流的方法。
电气工程基础读书笔记
《电气工程基础（上）》读书笔记》读书笔记第一章第一章 概论概论一、电力工业在国民经济中的地位一、电力工业在国民经济中的地位一次能源：由自然界提供的能源，如：煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等。
一次能源：由自然界提供的能源，如：煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等。
二次能源：由一次能源转换而成的能源，如：电能等。
二次能源：由一次能源转换而成的能源，如：电能等。
电力工业：把一次能源转换成供人们直接使用的电能产业。
电力工业：把一次能源转换成供人们直接使用的电能产业。
电力工业在国民经济中的地位：国民经济每增长1%，电力工业要相应增长1.3%~1.5%才能为国民经济其他各个部门的快速发展提供足够动力。
才能为国民经济其他各个部门的快速发展提供足够动力。
二，电力网、电力系统和动力系统的划分二，电力网、电力系统和动力系统的划分 相关概念：相关概念：电力网：由各类降压变电所、输电线路和升压变电所组成的电能传输和分配的网络。
电力网：由各类降压变电所、输电线路和升压变电所组成的电能传输和分配的网络。
电力系统：由发电机、电力网和负荷所组成的统一整体。
电力系统：由发电机、电力网和负荷所组成的统一整体。
动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电所、输电线路、降压变电所和负荷等环节构成的整体。
所和负荷等环节构成的整体。
三，发电厂三，发电厂发电厂：将一次能源转换为电能的工厂。
发电厂：将一次能源转换为电能的工厂。
按所用能源将发电厂划分如下几类：按所用能源将发电厂划分如下几类： ⑴火力发电厂⑴火力发电厂 ⑵水力发电厂⑵水力发电厂 ⑶核电厂⑶核电厂 ⑷风力发电厂⑷风力发电厂 ⑸地热发电厂⑸地热发电厂 ⑹潮汐发电厂⑹潮汐发电厂 ⑺太阳能发电厂⑺太阳能发电厂四，电力网四，电力网电力网作用：输送、控制和分配电能。
电力网作用：输送、控制和分配电能。
⑴电力网电压等级⑴电力网电压等级我国国家标准规定的额定电压等级：3、6、10、20、35、63、110、220、330、500、750和1000kV ，均指三相交流系统的线电压。
《电气工程概论》第一章 电机与电器基础(第1节)课堂笔记及练习题
《电气工程概论》第一章电机与电器基础（第1节）课堂笔记及练习题主题：第一章电机与电器基础（第1节）学习时间：2015年9月28日--10月4日内容：我们这周主要学习绪论以及第一节开关电器的部分内容，主要学习开关电器的技术参数，低压断路器（自动开关）的用途、分类、选择要点，低压控制器的用途、选用。
通过绪论的学习对电气工程概论这门课程有个总体的了解，同时要对低压断路器（自动开关）、低压控制的概念以及技术参数和使用方法重点掌握。
绪论1.电气工程的历史和形成电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术。
根据电气工程学科的发展现状，可将其分为相对独立的五个分学科:电力系统及其自动化技术、电机与电器及其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术和电工新技术,其结构简图如下：2.电气工程的地位和发展电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位。
1）是国民经济的一些基本工业（能源、电力、电工制造等）所依靠的技术科学；2）是另一些基本工业（交通、铁路、冶金、化工、机械等）必不可少的支持技术；3）是一些高新技术的重要科技组成部分。
3.电气工程的展望1）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。
2）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。
3）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。
第一章电机与电器基础第一节开关电器1.1.1概述1.开关电器概述(1)断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。
(2)隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。
(3)熔断器：电路发生故障或短路时,依靠熔件的熔断来开断电路。
(4)低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。
其中，高压断路器是电力系统中最重要的高压开关电器，不但要用于关合、开断正常线路工作，更主要是用来在电力系统发生短路故障时自动切断短路电流。
电气工程基础概论(pdf 33页)
电力网
用户
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
升压变
降压变
输电线路
电力系 统的基 本参数？
用电设备
发电厂
电力网
用户
（1）系统装机容量（发电机额定有功功率总和，MW）
2、发电厂
水轮机 水库
发电机 升压变
降压变
输电线路
用电设备
发电厂
电力网
用户
发电厂是生产电能 的工厂，它把其他 不同类的一次能源 转换成电能。
火力发电厂（火电厂、热电厂） 水力发电厂（堤坝式、径流式、抽水蓄能式） 核动力发电厂（压水堆、沸水堆） 其他发电厂（风力、太阳能、地热、沼气、 潮汐、海浪）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.1 概述
1、电能是什么？
它是一种二次能源！由一次能源经加工 转换而成的能源。
2、电能的意义？
假如没有电能，我们的生活、生产、社 会将发生什么变化？
3、电能的特点？
① 可以大规模生产； ② 便于输送和分配； ③ 便于转换和控制； ④ 提高能源利用效率； ⑤ 无污染，噪声小。
（2）系统年发电量（发电机全年发电量总和，MWh）
（3）最高电压等级（电力线路的最高额定电压，kV） （4）最大负荷（一段时间内有功负荷最大值，MW） （5）年用电量（所有用户全年所用电量总和，MWh）
（6）额定频率 （交流工频：50Hz）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
电气工程基础介绍
电气工程基础介绍电气工程是研究电力的产生、传输、分配和应用的一门学科，涉及电力系统、电力设备、电力工程及电力自动化等方面。
本文将介绍电气工程的基础知识，主要包括电路理论、电动力学、电机与变压器、电力系统、电气设备及安全等内容。
1. 电路理论电路理论是电气工程的基础，研究电流、电压、电阻等基本概念，掌握基本的电路定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
参考内容：《电路基础》（郑根元著）2. 电动力学电动力学研究电场、磁场以及它们之间的相互作用。
掌握电场力、电场能、电场电势等概念，了解静电场、稳恒电流场、电动势、电感、电容等基本原理。
参考内容：《电动力学》（David J. Gri ths著）3. 电机与变压器电机与变压器是电气工程中常见的电器设备。
学习电机的工作原理、运行特性、控制方法，以及变压器的结构、原理、性能等。
参考内容：《电机与变压器》（邓建国著）4. 电力系统电力系统涉及电能的传输、分配和应用。
学习电力系统的组成、调度、稳定性和保护等内容，了解电力负荷、发电机组、输电线路、变电站等的运行与维护。
参考内容：《电力系统概论》（向凤年等著）5. 电气设备电气设备是电气工程中的重要组成部分，包括发电设备、变压器、高压开关设备、输电线路、配电设备等。
学习电气设备的选型、设计、运行与维护等，了解不同类型的电气设备的特点和应用。
参考内容：《电气设备与安全》（翟明国等编著）6. 电气安全电气安全是电气工程中非常重要的内容，涉及电气设备的安装、操作、维护以及电气事故的防范和处理。
学习电气安全的基本要求、规范和操作技能，掌握电气事故的处理方法和紧急救护知识。
参考内容：《电气安全与电气设备操作》（毛俊芳等编著）除了上述内容，还可以了解电气工程中的相关技术和新进展，如电力电子技术、智能电网、可再生能源等。
不断学习更新的知识能够帮助电气工程师更好地应对电力系统的设计、运行和维护等工作。
总之，电气工程基础知识是电气工程师必备的基本功，通过学习电路理论、电动力学、电机与变压器、电力系统、电气设备及安全等方面的知识，可以对电气工程中的各个方面有一定的了解和掌握，为实际工作提供基础支持。
电气工程基础通用课件
03 电子技术基础
半导体器件
半导体器件
介绍半导体的基本性质和常见的 半导体器件，如二极管、晶体管 等，以及它们在电路中的作用和 工作原理。
半导体材料
介绍常用的半导体材料，如硅、 锗等，以及它们在制造半导体器 件中的应用。
半导体器件的特性
参数
介绍半导体器件的特性参数，如 伏安特性、频率特性、噪声等， 以及如何选择和使用合适的半导 体器件。
电路的分析方法
电路的分析方法是根据电路的基本定律，对电路进行建模、分析和优化的过程。
常见的电路分析方法包括时域分析、频域分析和复域分析。时域分析关注电路在时间域上的动态行为，频域分析则将电路转 换为频率域进行解析，复域分析则结合了时域和频域的特性，能够全面分析电路的性能。这些分析方法对于理解电路的工作 原理、优化电路设计和提高系统性能具有重要意义。
涉及面广，实践性强，与实际应用 紧密结合。
电气工程发展历程
01
02
03
18世纪
电学研究的萌芽阶段，以 静电和静磁现象的研究为 主。
19世纪
进入电磁现象的研究阶段， 包括电磁感应、交流电等。
20世纪
电子技术和计算机技术的 飞速发展，电气工程领域 不断拓展。
电气工程在现代社会中的应用
电力系统
电子技术
电力电子器件
应用领域
介绍晶体管、可控硅整流器、绝缘栅 双极晶体管等常用电力电子器件的结 构、特性及工作原理。
分析电力电子技术在电力系统、新能 源、智能电网等领域的应用。
变换技术
阐述直流-直流变换、直流-交流变换、 交流-直流变换等基本电力电子变换技 术。
电机控制技术基础
01
控制策略
介绍电机的调速控制、位置控制 等基本控制策略，以及PID控制、 模糊控制等现代控制策略。
电气工程基础介绍
电气工程基础介绍电气工程是关于电力、电路和电子设备的学科，是现代社会发展中不可或缺的一部分。
本文将对电气工程的基础知识进行介绍，帮助读者对该领域有一个全面而清晰的了解。
一、电气工程的概述电气工程是一门涉及电力传输、电力利用和电路设计等领域的学科。
它的研究对象包括了发电、输电、变电、配电以及各种电气设备的设计与应用等。
电气工程广泛应用于能源、交通、通信、信息技术、制造业等各个领域。
比如，电厂发电过程中使用的发电机、变压器等设备，交通信号灯、电车的电力系统，手机、电脑等电子设备以及家用电器等，都与电气工程密切相关。
二、电气工程的基本原理与知识1. 电力基础知识电力是指电流通过导体时所传输的能量，单位为瓦特（W）。
电压（V）代表电流的压力，而电流（A）则代表电荷的流动。
另外，功率（P）等于电压和电流的乘积，单位为瓦特。
直流电和交流电是电力传输的两种主要形式。
直流电是指电荷的流动方向始终不变，而交流电则是电荷的流动方向周期性变化。
2. 电路分析与设计电路是导电材料的路径，用以使电流流动。
电路中包括了电源、负载和导线等组成部分。
根据电流的流动方式，电路可以分为串联电路和并联电路。
在电路中，欧姆定律是一个基本原理，描述了电流、电压和电阻之间的关系。
它的数学表达式为V = I * R，其中V代表电压，I代表电流，而R代表电阻。
在电路的分析与设计中，常用的工具包括电阻、电容和电感等元件，以及电源和信号发生器等仪器。
3. 电力系统与能源转换电力系统是由发电厂、变电站和配电网等组成的电力传输与分配网络。
电力系统的主要任务是将发电厂产生的电力传输到各个用户，以满足人们的用电需求。
在电力系统中，发电机将机械能转化为电能，变压器则用于电压的升降。
为了确保电力系统的稳定运行，需要进行功率调节和电压调节等控制。
能源转换通常指将非电能转化为电能的过程，包括太阳能、风能、水能等的转换。
4. 控制系统与自动化控制系统是为了实现对电气设备运行状态的控制而设计的系统。
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六
我 国 三峡输变电工程的建成，加上华东、华中、重
电 庆和四川的500kV骨干网架，将形成稳固的三峡
力 电网
现
状
与 金沙江下游的巨型电站溪洛渡和向家坝电站及
发 其外送输变电工程建成后，与三峡电网相联，
展 前 景
将形成以三峡电站为中心沿长江展开的我国中 部电网
2019/12/21
56
六 1. 历史及现状
系
统 保证运行人员和电气设备工作的安全； 提高电力系统运行的经济型
2019/12/21
51
六
我
国 电
1.历史及现状
力
现 状
2.中国电力工业展望
与 发
3.电力前沿技术
展
前 景
4.结语
2019/12/21
52
六 1. 历史及现状
我
国 电
我国电力工业的发展经历了一个
力 曲折的过程
现 状
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45
（3）变压器的额定电压
四 二次绕组的额定电压
电
升、降压变压器二次绕组的额定电压一般 比同级电网的额定电压高10％
力
网 当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻 抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压 可只比同级电网的额定电压高5％
2019/12/21
46
电力网的分类
我
国 电
目前我国的电力工业已开始进入“大机组”、
力 “大电网”、“超高压”、“高自动化”的发
现
状 展新阶段。调度自动化、光纤通信、计算机控
与 发
制等高新技术已在电力系统中得到了广泛的应
展 前
用。
景 750kV电压等级的输电线路现已在西北地区投入运行
1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程
电 •电力网：由各类升降压变电站、各种电压等
力 网 、
级的输电线路所组成的整体。电力网的作用 是输送、控制和分配电能。
电 •电力系统：由发电机、升降压变压器、各种
力 系 统
电压等级的输电线路和广大用户的用电设备 所组成的统一整体。
、 动 力
•动力系统：由带动发电机转动的动力部分、
发电机、升压变电站、输电线路、降压变电
力
工 • ⑵电力工业是一项公用事业；
业
的 地
• ⑶电力工业的发展水平和电气化程度
位 是衡量一个国家现代化水平，反映一
个国家经济发达程度的重要标志。
2019/12/21
5
8月14日北美大停电
一 电 力 工 业 的 地 位
2019/12/21
6
8月28日英国停电
一 电 力 工 业 的 地 位
2019/12/21
7
美、加发生的重大停电事故一览
一 电 力 工 业 的 地 位
2019/12/21
8
世界若干国家人均消费电能表（2000年）
一 电 力 工 业 的 地 位
2019/12/21
9
我国历年人均用电指标（1952～2019）
一 电 力 工 业 的 地 位
2019/12/21
10
二 电力网、电力系统、动力系统
电
3.核电厂
厂
4.其他能源发电
2019/12/21
13
1. 火力发电厂
火力发电厂：利用固体、液体、气体
发 燃料的化学能来生产电能的工厂
电 原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机 厂 我国大部分火电厂为凝汽式火力发电
厂
2019/12/21
14
凝汽式火力发电厂示意图
输电线路
烟囱
发
汽轮机
发 发电能源占一次能源消费的比重从目
展 前
前32%提高到40%
景
2019/12/21
59
六 加强电源建设
我 国
继续发展火电
电 力
大力发展水电
现 状
加速核电国产化
与 发
加强新能源的开发力度
展 前
发电能源结构进一步优化
景
开发清洁发电能源，能源结构多元化
2019/12/21
60
六 我 国 电 力 现 状 与 发 展 前 景
24
抽水蓄能电站（发电）
发
压力水管
电
供电水坝高峰发电，负荷低蓄水池
厂
谷抽水厂蓄房 能的水电厂
2019/12/21
25
抽水蓄能电站（蓄能）
发 电 厂
2019/12/21
26
3. 核电厂
核电厂：利用核能发电的工厂
发 核电厂可分为 电 轻水堆
重水堆
厂 石墨冷气堆
轻水堆分为
沸水堆
压水堆
2019/12/21
27
沸水堆型核电厂示意图
发 电 主循环泵
混凝土 防护壳
汽轮机
发电机
厂
控制棒
反应堆
凝结器
凝结水泵
2019/12/21
28
压水堆型核电厂示意图
混凝土 防护壳
加压器
汽轮机
发电机
发 控制棒
电
厂
反应堆 主循环泵
蒸汽 发生 器
凝结水泵
凝结器
2019/12/21
29
4. 其它能源发电
相等。
电
力 国家规定，用户处的电压偏移一般不得超 网 过±5％。
2019/12/21
41
（2）发电机的额定电压
四 发电机的额定电压比所连接线路的额定 电压高5％，用于补偿电网上的电压损失
电 力 网
2019/12/21
42
（3）变压器的额定电压
四
10.5kV
220kV
电 力 网
功率流动方向
500kV
锅炉
电
发电机
厂
变压器
2019/12/21
15
燃烧系统流程图
发 电 厂
2019/12/21
16
汽水系统流程图
发 电 厂
2019/12/21
17
电气系统示意图
发 电 厂
2019/12/21
18
汽式火力发电厂流程图
发 电 厂
2019/12/21
19
2. 水力发电厂
水力发电厂：利用水库、河流所蕴藏的
网
我国国家标准规定的额定电压等级
注意：其中3kV及以上的高电压均指三相交流系 统的线电压。
2019/12/21
36
我国规定的额定电压
四 电 力 网
2019/12/21
37
2.电力网的电压等级及确定原则
四 确定原则： 电 输送功率
力 输送距离 网 同系统中电压等级不宜过多或
过少，级差不宜过大。
第一章 概论
一、电力工业在国民经济中的地位
二、电力网、电力系统、动力系统 三、发电厂 四、电力网 五、电力系统 六、我国电力工业的现状和展望
2019/12/21
1
一、电力工业在国民经济中的地位
一 1.电力工业
电 力
2.电力工业的地位
工
业
的
地
位
2019/12/21
2
1.电力工业
一
电 电力工业：把一次能源转换成人们
110kV
10kV
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43
（3）变压器的额定电压
四 一次绕组
接受电能，相当于用电设备
电 二次绕组
力 输出电能，相当于发电机
网
2019/12/21
44
（3）变压器的额定电压
四 一次绕组的额定电压
电
降压变压器一次绕组的额定电压与用电设 备的相同，等于电网的额定电压
力
网 升压变压器一次绕组的额定电压与发电机 的额定电压相同
力 可使用的电能的产业
工 业 的 地 位
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3
一次、二次能源
一 煤炭、石油、天然气
火电厂
电 力
水能
工 业
核能
的 地
新能源(风能、潮汐、
位 地热、太阳能…)
水电厂 核电厂
新能源发电
二次能源
电能
2019/12/21
4
2.电力工业的地位
一 ⑴电力工业是国民经济和社会发展
电 的一项基础产业;
2019/12/21
57
六
我
国 优先开发水电、积极发展火电、稳步发
电
展核电、因地制宜地利用其他可再生能
力 现 状
源发电，搞好水电的“西电东送”和火 电的“北电南送”建设。
与
发
展
前
景
2019/12/21
58
六 2.中国电力工业展望
我
国 电
装机容量成倍增长
力 2020年达到900GW
现
状 与
大幅提高用于发电的能源比重
电
大坝 定义: 厂房建在坝后 的堤坝式水电厂
变压器
发电机
厂
下游
2019/12/21
22
河床式水力发电厂示意图
溢流坝
厂房
发
电 进水口定义:堤坝和厂房建在
厂
一起的堤坝式水电厂
2019/12/21
23
引水式水力发电厂
引水渠
压力水管
发
定义:采用修隧道或渠
堰
电
道的方法形成水流落 厂房
差来发电的水电厂
厂
2019/12/21
2019/12/21
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额定电压与输送功率和输送距离的关系
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