電氣工程導論 讀書報告學校：學院：專業： 學號：姓名： 20年月日 目 錄序-03 第一篇 電力電子與電器傳動技術-04第二篇 電工新技術和電機、電器-10第三篇 電力系統及其自動化-12第四篇 高電壓與絕緣技術-15第五篇 建筑電氣與建筑智能化-16序與其他同學不同，電氣工程及其自動化是我的第二門專業，因此，對于我，可能與其他大一的同學有一些不一樣的認識。我對于電氣工程這門學科起初是從在國家科技發展中的地位以及這門學科今后的發展方向來定位的。 我們國家目前還處于社會主義初級階段，是一個發展中的國家。因此，第一產業以及第二產業在國民生產總值中（特別是第二產業）占有很高的比重。這些產業對于電能的依賴是非常高的，因此，電力工業成為國民生產的基礎命脈。 近年來，電氣工程學科在與電子科學與技術，計算機科學與技術，控制科學與工程、信息與通信工程、環境科學與工程、生物醫學工程等學科的交叉滲透中十分活躍與興旺，拓寬了電氣工程學科的內涵和外延。因此，它有很好的學科基礎性，學好電氣工程不僅僅能在電氣行業得到很好的應用而且可以在很多工科方面有較好的發展。從課程中學到，電力工業僅僅是電氣工程學科所涉及的一部分，電氣工程所涉及的方向還有電工新技術和電機、電器；高電壓與絕緣技術；電力電子與傳動技術；電工理論與新技術；建筑電氣智能化等五個方面。下面，我就將對這幾個方向淺薄的理解做一一闡述。第一篇 電力電子與電氣傳動技術這一部分又可以分為電力電子方向與電氣傳動兩個方向，下面，我們將對兩塊分別介紹：電力電子 自1947年世界上第一只晶體管的誕生電力電子逐漸發展成為一門新的學科。其是以晶體集成電路為核心形成對信息處理的微電子技術和以晶閘管為核心的電力電子技術。現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。1 整流器時代大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。2 逆變器時代七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。3 變頻器時代進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。電氣傳動電氣傳動是一個比較貼近社會生產與實際應用的一門科學。簡單的說，電氣傳動是通過控制電機來傳動的傳動方式。電氣傳動技術是電力電子與電機及其控制相結合的產物，內容涉及電機、電力電子、控制理論、計算機、微電子、現代檢測技術、仿真技術、電力系統、機械、材料和信息技術等多種學科，是這些學科交叉融合而形成的一門新型的綜合性學科。對于位置控制(伺服)系統，也稱為運動控制。 電氣傳動技術誕生于20世紀初的第二次工業革命時期，電氣傳動技術大大推動了人類社會的現代化進步。它是研究如何通過電動機控制物體和生產機械按要求運動的學科。隨著傳感器技術和自動控制理論的發展，由簡單的繼電、接觸、開環控制，發展為較復雜的閉環控制系統。20世紀60年代，特別是80年代以來，隨著電力電子技術、現代控制理論、計算機技術和微電子技術的發展，逐步形成了集多種高新技術于一身的全新學科技術一現代電氣傳動技術。 參考文獻1.照明技術網 (電力電子的發展與展望) 2.重慶大學電氣工程學院 電氣工程導論 2001，9第二篇 電工新技術和電機、電器電工新技術是電氣工程學科中偏向磁電與導體材料的一個分支。它主要以放電物理、等離子體物理、電磁流體力學、直流電機為基礎來研究核聚變、磁流體發電、磁流體應用以及磁懸浮應用方面的一個分支。它可以算電氣工程中比較新興的一門學科。它起源于1911年超導現象的發現，在近一個世紀的探索中，它對傳統的電力，電機、電器，電氣控制等領域的發展起深刻的變化外，還將對能源、交通和其他工業的發展起著重要的推動作用。當今社會，能源問題日益彰顯，因此，電工新技術作為推動與改善能源發展的重要學科之一有著無量的前景。下面將對電工新技術對社會工業的應用舉幾個實例：1、 核能發電（nuclear electric power generation）核能發電原理核能發電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出中子和大量能量的過程。反應中，可裂變物的原子核吸收一個中子后發生裂變并放出兩三個中子。若這些中子除去消耗，至少有一個中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現鏈式反應是核能發電的前提。核能發電利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽，經汽水分離并干燥后直接推動汽輪發電機。 簡史 核能發電的歷史與動力堆的發展歷史密切相關。動力堆的發展最初是出于軍事需要。1954年，蘇聯建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個國家建成20座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術的發展，到1966年，核能發電的成本已低于火力發電的成本。核能發電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區正在運行的30兆瓦（電）以上的核電站反應堆已達200多座,總裝機容量已達107776兆瓦（電）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發電的進展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區建成的核電機組為423套，總容量為3.275億千瓦，其發電量占全世界總發電量的約16。世界上第一座核電站蘇聯奧布寧斯克核電站. 中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站正加緊施工。2、 磁浮列車（Maglev train）世界第一條磁懸浮列車示范運營線上海磁懸浮列車，建成后，從浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多公里只需67分鐘。上海磁懸浮列車是“常導磁吸型”（簡稱“常導型”）磁懸浮列車。是利用“異性相吸”原理設計，是一種吸力懸浮系統，利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產生的吸力使車輛浮起來。列車底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙，讓轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡，利用磁鐵吸引力將列車浮起1厘米左右，使列車懸浮在軌道上運行。這必須精確控制電磁鐵的電流。懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣。通俗說，在位于軌道兩側的線圈里流動的交流電，能將線圈變成電磁體，由于它與列車上的電磁體的相互作用，使列車開動。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。循環交替，列車就向前奔馳。穩定性由導向系統來控制。“常導型磁吸式”導向系統，是在列車側面安裝一組專門用于導向的電磁鐵。列車發生左右偏移時，列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用，產生排斥力，使車輛恢復正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時，控制系統通過對導向磁鐵中的電流進行控制，達到控制運行目的。“常導型”磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼肯佩爾于1922年提出。“常導型”磁懸浮列車及軌道和電動機的工作原理完全相同。只是把電動機的“轉子”布置在列車上，將電動機的“定子”鋪設在軌道上。通過“轉子”，“定子”間的相互作用，將電能轉化為前進的動能。我們知道，電動機的“定子”通電時，通過電磁感應就可以推動“轉子”轉動。當向軌道這個“定子”輸電時，通過電磁感應作用，列車就像電動機的“轉子”一樣被推動著做直線運動。上海磁懸浮列車時速430公里，一個供電區內只能允許一輛列車運行，軌道兩側25米處有隔離網，上下兩側也有防護設備。轉彎處半徑達8000米，肉眼觀察幾乎是一條直線；最小的半徑也達1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。上海磁懸浮列車專線西起上海地鐵2號線的龍陽路站，東至上海浦東國際機場，專線全長29863公里。由中德兩國合作開發的世界第一條磁懸浮商運線2001年3月1日在浦東挖下第一鏟，2002年12月31日全線試運行，2003年1月4日正式開始商業運營。是世界第一條商業運營的磁懸浮專線。這列當今世界上最酷的列車，帶車頭的車廂長27.196米，寬3.7米。中間的車廂長24.768米，14分鐘內能在上海市區和浦東機場之間打個來回。置身其中，您將親身體驗到這架“陸地客機”所帶來的奇異感受。它是21 世紀理想的超級特別快車，世界各國都十分重視發展磁懸浮列車。目前，我國和日本、德國、英國、美國都在積極研究這種車。日本的超導磁懸浮列車已經過載人試驗，即將進入實用階段，運行時速可達500 千米以上。參考文獻1.百度百科（核能發電，磁浮列車） 2.重慶大學電氣工程學院 電氣工程導論 2001，9第三篇 電力系統及其自動化 這門分支從某些意義上講應該算是電氣工程理論的中心學科。其主要結構是以電力工業為核心，研究并完善其各個環節。在實踐中，與電氣行業的中心環節相掛鉤。 電力系統是以發電、變電、輸電、配電、用電等設備和相應的輔助系統，按規定的技術和經濟要求組成的一個系統。其是在國家經濟發展計劃的指導下，對動力資源合理開發利用的條件下，協調發展發、輸、變、配系統。以盡可能少的投資滿足用戶需求，適當安排備用以保證運行的靈活性和安全可靠性。 從19世紀末到20世紀20、30年代，交流電路的理論、三相交流輸電理論、分析三相交流系統的不平衡運行狀態的對稱分量法、電力系統潮流計算、短路電流計算、同步電機振蕩過程和電力系統穩定性分析、流動波理論和電力系統過電壓分析等均已成熟，形成了電力系統分析的理論基礎。隨著系統規模的增大，人工計算已經遠遠不能適應要求，從而促進了專用模擬計算工具的研制。20世紀20年代，美國麻省理工學院電機系首次研制成功機械式模擬計算機微分儀，后來改進成為電子管、繼電器式模擬計算機，以后又研制成直流計算臺和網絡分析儀,成為電力系統研究的有力工具。50年代以來,電子計算機技術的發展和應用，使大規模電力系統的精確、快速計算得以實現，從而使電力系統分析的理論和方法進入一個嶄新的階段。 在電力系統的主體結構方面，燃料、動力、發電、輸變電、負荷等各個環節的研究開發，大大提高了電力系統的整體功能。高電壓技術的進步，各種超高壓輸變電設備的研制成功，電暈放電與長間隙放電特性的研究等，為實現超高壓輸電奠定了基礎。新型超高壓、大容量斷路器以及氣體絕緣全封閉式組合電器，其額定切斷電流已達100千安，全開斷時間由早期的數十個工頻周波縮短到12個周波,大大提高了對電網的控制能力,并且降低了過電壓水平。依靠電力電子技術的進步實現了超高壓直流輸電。由電力電子器件組成的各種動力負荷，為節約用電提供了新的技術裝備。 超導電技術的成就展示了電力系統的新前景。30萬千瓦超導發電機已經投入試運行，并且還繼續研制容量為百萬千瓦級的超導發電機。超導材料性能的改進使超導輸電成為可能。利用超導線圈可研制超導儲能裝置。動力蓄電池和燃料電池等新型電源設備均已有千瓦級的產品處于試運行階段,并正逐步進入工業應用,這些研究課題有可能實現電能儲存和建立分散、獨立的電源，從而引起電力系統的重大變革。 在各工業部門中，電力系統是規模最大、層次很復雜、實時性要求嚴格的實體系統。無論是系統規劃和基本建設，還是系統運行和經營管理，都為系統工程、信息與控制的理論和技術應用開拓了廣闊的園地，并促進了這些理論、技術的發展。針對電力系統的特點，60年代以來在電力系統運行的安全分析與管理中，在電力系統規劃和設計中都廣泛引入了系統工程方法，包括可靠性分析及各種優化方法。電子技術、計算機技術和信息技術的進步使電力系統監控與調度自動化發展到一個新階段，并在理論上和技術上繼續提出新的研究課題。第四篇 電力電子與電氣傳動技術這一部分又可以分為電力電子方向與電氣傳動兩個方向，下面，我們將對兩塊分別介紹：電力電子 自1947年世界上第一只晶體管的誕生電力電子逐漸發展成為一門新的學科。其是以晶體集成電路為核心形成對信息處理的微電子技術和以晶閘管為核心的電力電子技術。現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。1 整流器時代大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。2 逆變器時代七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。3 變頻器時代進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其