电气工程概论__电工新技术二
《电气工程学概论2A》教学大纲
《电气工程学概论2A》教学大纲《电气工程学概论2A》教学大纲一、课程的性质与目的为非电专业开设的技术基础课，必修。
根据电气工程的理论、方法和技术在非电领域实际应用和发展状况，为非电专业的学生讲授电气工程的基本理论、基本方法以及实际系统的理论和技术要点，讲授部分基本电工电子器件及部件，以增强学生对未来技术发展的适应能力或为后续课程的学习作必要的准备。
二、教学基本要求明确有关电气工程的一些基本概念，掌握电气工程的基本理论、基本方法以及实际系统的理论和技术要点，了解电气工程的理论、方法和技术在非电领域实际应用和发展状况，并能对典型问题做出正确分析和计算。
1. 电路部分(1) 电路问题掌握：电路模型概念、电路中的能量、电路的功率分析。
了解：电路的状态和过程、线性电路与非线性电路的界定方法。
(2) 电路分析的基本方法掌握：网孔电流法、节点电压法、电路分析中的等效方法及其应用。
了解：恒定激励下的电路问题。
(3) 相量运算与交流电路分析掌握：正弦交流电的相量表示、交流电路的复阻抗、交流电路的相量分析概要、三相对称电压、电流、阻抗的特点、三相对称电路分析、三相不对称电路中线的作用。
了解：变化激励下的电路问题、三相交流电路相量分析。
(4) 交流电路的频率特性掌握：双口网络与传递函数、谐振的概念、RLC串联谐振、RLC 并联谐振、交流电路频率特性波特图分析方法。
了解：一般电路的谐振分析，二阶电路的频率特性分析。
(5) 电路瞬态过程分析掌握：电路系统的过渡过程现象、一阶电路的暂态过程分析。
了解：用拉普拉斯变换方法求解电路的暂态过程。
2. 模拟信号与模拟系统部分(1) 模拟信号与模拟系统掌握：信号的分类和主要信号类型。
了解：、信号与信息的关系、分析模拟信号的基本方法。
(2) 模拟检测系统掌握：模拟检测系统的基本组成、传感器主要类型、变送－放大环节频率响应和分析、放大环节的失真。
了解：模拟检测系统的主要技术指标、放大环节的漂移问题。
电气工程五个二级学科
电气工程五个二级学科电气工程是现代科技领域中的核心学科之一，涉及电力、电子、控制、计算机等多个方面。
在本科阶段，电气工程通常被划分为若干个二级学科，以便更深入地研究各个领域。
以下是电气工程的五个二级学科及其简要介绍：1.电力系统与自动化电力系统与自动化是电气工程中最具代表性的学科之一，主要研究电力系统的设计、运行、控制和管理等方面的理论和实践。
该学科涉及电力系统的稳定性、可靠性、优化和自动化控制等关键问题，旨在培养能够在电力系统领域从事规划、设计、运行和控制等方面工作的专业人才。
2.电力电子与电力传动电力电子与电力传动主要研究电力电子器件、变换器电路和控制方法等方面的理论和实践。
该学科的目标是实现电力系统的高效、节能和环保，同时为工业、交通和家庭等领域的能源利用提供技术支持。
电力电子与电力传动的毕业生可以在电力、交通、工业和能源等领域从事研发、设计和应用等方面的工作。
3.电机与电器电机与电器主要研究电机的设计、制造、运行和控制等方面的理论和实践。
该学科涉及各种类型的电机及其驱动控制系统，包括直流电机、交流电机、步进电机和伺服电机等，旨在培养能够在电机与电器领域从事研发、设计和应用等方面工作的专业人才。
4.高电压与绝缘技术高电压与绝缘技术主要研究高电压传输、设备绝缘、过电压防护和电气绝缘材料等方面的理论和实践。
该学科的目标是确保电力系统的安全可靠运行，同时为高电压和绝缘领域的发展提供技术支持。
高电压与绝缘技术的毕业生可以在电力、能源、交通和工业等领域从事研发、设计和应用等方面的工作。
5.电工理论与新技术电工理论与新技术主要研究电工原理、电磁场理论、电路理论和新型电工材料等方面的理论和实践。
该学科的目标是推动电工学科的发展和创新，同时为新型电工材料和器件的开发提供技术支持。
电工理论与新技术的毕业生可以在科研机构、高校和工业等领域从事研发、教学和应用等方面的工作。
总之，电气工程的五个二级学科电力系统与自动化、电力电子与电力传动、电机与电器、高电压与绝缘技术和电工理论与新技术分别涵盖了电力系统的不同方面，为现代工业和科技的发展提供了重要的技术支持。
电气工程及其自动化专业导论-第6章 电工理论与新技术
哈尔滨理工大学
电气工程及其自动化专业导论
目录
第1章 电气工程及其本科教育 第2章 电机电器及其系统 第3章 电力系统及其自动化 第4章 电力电子与电力传动 第5章 高电压与绝缘技术 第6章 电工理论与新技术
第6章 电工理论与新技术
第六章目录
6.1 电工理论与新技术的主要内容 6.2 电工理论研究进展 6.3 新能源技术 6.4 无线电能传输 6.5 超导电力技术 6.6 磁悬浮技术 6.7 脉冲功率技术 6.8 生物电磁学 6.9 微机电系统 6.10 电工新技术展望
场与物质相互作用问题。
第6章 电工理论与新技术
6.2 电工理论研究进展
6.2.3 电工理论发展方向
2. 电网络 超宽带信号采集理论与系统 模拟及模数混合信号电路设计、测试与故障诊断 电路设计与测试自动化 宽频电暂态的建模与分析 非线性电路分析与设计理论 基于计算机科学、物理学、人工智能新成果的电路建模、分析、设计和诊断技术 智能电网数据分析与处理 学科拓展与交叉研究领域
题，深化研究各类电磁场数值计算方法，提高求解大规模工程实际问题的能力。 新型磁性材料建模方法：针对新型磁性材料的快速发展，深入研究磁性材料磁化与损耗的建
模方法；针对电工设备节能优化设计需要，深入研究磁性材料的磁化与损耗特性机理。 电磁场与物质的相互作用：主要研究高电压、大电流、强功率条件下的特定电磁装置中电磁
第6章 电工理论与新技术
6.3 新能源技术
6.3.1新能源发电
太阳能发电的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射转化为电能。太阳能发电由于无污染 、无噪声、运行维护简单、应用环境几乎不受地域影响，资源总量非常丰富，因此一直以来受到 人们的青睐，还被认为是新世纪的主要能源。
电气工程概论课后习题答案
电气工程概论课后习题答案第一章1．电气工程和电工科学的关系是什么电气工程的理论基础是电气科学。
2．与“现代五大工程”的其他工程相比，电气工程的突出特点是什么与其他工程相比，电气工程的特点在于：他的出现首先不是来源与文明发展的自发需要，而是来源于科学发现。
他以全新的能量形态开辟出一个人类文明的新领域。
他的发展又伴生了电子工程，从而孕育出通信，计算机，网络等工程领域，为信息时代的出现奠定了基础。
3．为什么说第二次工业革命是以电气化为主要特征的在这一时期，发电，输电，配电已形成了一气轮机，水轮机为原动机，以交流发电机为核心，以变压器与输配电线路等组成的输配点系统为“动脉”的输电网，使电力的生产，应用达到较高的水平，并具有相当大的规模。
在工业生产，交通运输中电力拖动，电力牵引，电动工具，点加工，点加热等得到普遍应用。
4．根据自己了解，电气工程有哪些应用多电飞机，线控汽车，全电舰船。
5．20世纪哪些科学技术的进步对电器工程的发展起到了重要作用超导材料，半导体材料，永磁材料，超导磁体技术，电磁技术。
6.电气科学与电气工程的发展史给你哪些启发今天电能的应用已经渗透到人类社会的生产，生活的各个领域，他不仅创造了极大的生产力，而且促进了人类文明的极大进步，彻底改变了人类社会生活方式，电气工程也应次被誉为“现代文明之轮”世纪电器工程科学的发展趋势是什么将电气科学与工程和近代数学，物理学，化学，生命科学，材料科学以及系统科学，信息科学等前沿融合，加强从整体上对大型复杂系统的研究，加深对微观现象及过程规律性的认识，同时用信息科学的成就改造与提升本学科并开创新的研究方向。
8.为什么说21世纪电器工程与其他科学融合交叉是他的显着特点21世纪的电气工程科学将在与信息科学，材料科学，生命科学及环境科学等学科的交叉和融合中获得进一步发展，创新和飞跃往往发生在学科的交叉点上，9电气工程科学的基础理论包括那些电路藜芦，电磁理论，电磁计量理论等。
2 电气工程概论_第二章_电机电器及其控制技术
牵引电 动机
电传动内燃机车动力关系示意图
电气工程专业导论
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三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
内燃机—电力 推进：
3）船舶
舰船内燃机—电力推进感应电动机
电气工程专业导论 21
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第二章 电机电器及其控制技术
一．电机的作用与发展简史 二．电机的分类与结构 三．电机的应用领域 四．电动机的选用与运行控制 五．电机学的研究内容 六．电器的发展历史 七．电器的分类 八．高压电器 九．低压电器
电气工程专业导论 1
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三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
6）磁悬浮列 车驱动
图2-25
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三、电机的应用领域（续）
3、交通运输业
7）直线电动 机轮轨车辆
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一、电机的作用与发展简史
电机的作用
电能的生产、 传输和分配
发电机 变压器
……
驱动各种机 械和装备
电动机 机床 水泵 ……
控制电机
阀门控制 火炮控制 计算机 ……
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电气工程概论(全)
什么是电气工程？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。
例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。
从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。
正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。
美国大学电气工程学科在机构名称上有的学校称电气工程系，有的称为电气工程与信息科学系，有的称为电气工程与计算机科学系等等。
该学科（系）在科研、教学及学术组织形式上与国内电气工程学科有较大不同。
了解国外学科状态及教学、科研方向，对调整我们的学科方向、提高教学、科研水平具有十分重要的作用。
传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。
此定义本已经十分宽泛，但随着科学技术的飞速发展，21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴，斯坦福大学教授指出：今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。
本领域知识宽度的巨大增长，要求我们重新检查甚至重新构造电气工程的学科方向、课程设置及其内容，以便使电气工程学科能有效地回应学生的需求、社会的需求、科技的进步和动态的科研环境。
另外，电气自动化技术本身作为当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。
其应用范围十分广泛,几乎渗透到国民经济各个部门,是微电子技术、电力电子技术、计算机应用技术、自动控制技术和信息网络技术等各高新设计集成。
影响因素今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括：1、信息技术的决定性影响。
信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。
信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。
信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。
电气工程概论
1998年国家(guójiā)颁布的大学本科专业目录
•电机电器(diànqì)及其 控制
•电力系统及其自动化
•高电压与绝缘技术
电气工程及其 自的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动 化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。
3 第四页，共38页。
1.2 电气(diànqì)科学与工程的发 展简史
7 第八页，共38页。
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
目前，我国的电气(diànqì)工程及其自动 化专业不包括通信。
5
第六页，共38页。
电气科学与工程的学科分类
电磁学与电路理论
电机电器学
电力(diànlì)系统
电工材料学
高电压与绝缘
电力(diànlì)电子学
脉冲功率技术
放电理论与放电等离子体
超导电工学
生物电磁学
电磁兼容
新能源与新发电技术
6
第七页，共38页。
36
第三十七页，共38页。
第三十八页，共38页。
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
25
线控汽车
26
第二十七页，共38页。
全电旅游船电气设备布置(bùzhì)
27
第二十八页，共38页。
多电飞机电气设备布置
电气工程概论 第六章 电工新技术(一)
电气工程概论 28
1.日本超导磁悬浮列车技术
车载超导磁体
动 力 集 成 绕 组
感 应 导动 磁力 铁集 成 超
驱动列车行驶
悬 浮 超 导 磁 铁
电气工程概论
7
6.2.2 超导技术的应用
一.超导电机
绕组由实用超导线绕制成的电机。具有功率密度大、 效率高等优点。
83MW超导发电机超导转子（左）与试验车间（日本）
电气工程概论 8
超导线在临界温度Tc、临界磁场强度Hc和临界电流密度 Jc值以内时,具有超导性,其电阻为零。 超导电机绕组的电阻损耗降为零，既解决了电枢绕组发热、 温升问题，又使电机的效率大为提高。 更重要的是超导线的临界磁场强度和临界电流密度都很高， 使超导电机的气隙磁通密度和绕组的电流密度可以比传统常 规电机提高几倍到几十倍。这样，就大大提高了电机的功率 密度，降低电机的重量、体积和材料消耗。
第6章 电工新技术
电气工程概论
1
主要内容：
了解电工新技术的发展趋势； 了解超导电工技术； 了解聚变电工技术； 了解磁流体发电技术； 了解磁流体推进技术； 了解可再生能源发电技术； 了解磁悬浮列车技术； 了解燃料电池技术； 了解飞轮储能技术； 了解脉冲功率技术； 了解微机电系统。
电气工程概论 2
6.1 电工新技术的发展趋势
电气工程概论 21
日本超导磁悬浮列车MAGLEV
（磁 图悬 片浮 资列 料车 ）的 原 理 和 应 用
22
超导磁悬浮列车的轨道
电气工程概论
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同步发电机
内燃机
制动电阻
ω
整流器
M 牵引电动机
AC DC
双向变流器 1
直
储能飞轮
流 母
磁悬浮轴承
线
电动-发电机
DC
AC
双向变流器 2
公交车辆 轻轨车辆
轨旁飞轮储能再生制动系统
四、风力发电系统不间断供电
五、卫星姿态控制
六、大功率脉冲放电电源
6.10 脉冲功率技术
6.10.1 脉冲功率技术的发展
马克斯发生器
6.10.2 脉冲功率技术的应用
一、强激光的研究 二、强脉冲X射线 、电磁炮
轨道炮
电流
电枢 （等离 子体）
线圈炮
驱动线圈
电枢 线圈
磁悬浮发射器 磁悬浮间隙
电磁发射装置
磁悬浮加速托架
6.11 微机电系统
微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS），是融合了硅微加工、光刻 铸造成型和精密机械加工等多种微加工技术制作 的集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控 制电路、接口电路、通信和电源于一体的微米 （10-6m）尺度微型机电系统。
上海捷运
三、 日本常导磁悬浮列车HSST
四、永磁磁悬浮列车
6.8 燃料电池技术
6.9 飞轮储能系统
6.9.1 飞轮储能原理
根据牛顿定律，飞轮的 储能为：
W 1 J 2
2
6.9.2 飞轮储能的应用
一、 电力调峰
二、电动车辆飞轮电池
三、飞轮储能-再生制动系统
飞轮储能燃气轮机轻型机车—— “下一代高速列车”
6.6 可再生能源发电
6.6.1 风力发电
海上风力发电场
6.6.2 太阳能发电
一、太阳能热发电
太阳 能热 发电 的四 种方 式
二、太阳能光伏发电
6.7 磁悬浮列车技术
磁
电动式
永磁式
悬
长定子
长定子
浮
列
车
的
分
类
电磁式 短定子
电磁式 长定子
一、日本超导磁悬浮列车
二、 德国常导磁悬浮列车Transrapid