1、.wd電氣工程概論論文摘要：電氣工程是現代社會的重要支柱。不管是電氣時代還是信息時代，都是建立在對電能的利用與控制上，電是能量轉換的樞紐和信息的載體，電能普遍應用在人民生活和社會生產中，為提高現代社會的生活水平及文明程度奠定了物質根底。電氣自動化在工廠里應用比擬廣泛，可以這么說,電氣自動化是工廠里唯一缺少不了的東西，是工廠里的支柱。本文介紹電氣工程中的電機與電器、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術學科，以及各自的研究熱點內容，其中還有個人的展望和心得體會。關鍵字：電氣工程電機與電器電力系統及其自動化電力電子與電力傳動高電壓與絕緣技術高電壓與絕緣技術緒論經

2、過本科階段的學習，我對自己選擇的電氣工程專業有了一定的認識，它與人們的日常生活以及工業生產密切相關，是高新技術產業的重要組成局部，廣泛應用于工業、農業、國防等領域，在國民經濟中發揮著越來越重要的作用，而且它開展迅速，有著廣闊的前景1.電氣工程及其自動化涉及電力電子技術2,計算機技術,電機電器技術信息與網絡控制技術,機電一體化技術等諸多領域,是一門綜合性較強的學科,其主要特點是強弱電結合,機電結合,軟硬件結合.在這里要學習電工技術、電子技術、信息控制、計算機技術、電氣工程及自動化技術等方面較寬廣的工程技術根底和一定的專業知識，使學生受到電工電子、信息控制及計算機技術方面的根本訓練，以及電氣工程及

3、自動化領域的專業訓練，具有解決電氣工程技術與控制技術問題的根本能力3。她要培養的是德、智、體、美全面開展，知識、能力、素質協調進步，能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發、經濟管理、電子與計算機技術應用等領域工作的“高素質、強能力、應用型高級工程技術人才。電氣工程下設5個二級學科，分別為電機與電器、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術。5個學科的研究領域自成一體，各有所長，開展勢頭強勁。電機與電器電機與電器的研究領域包括：電力系統中的大型發電機、電動機，有著廣泛應用的中小型電機。前者側重于運行分析、建模仿真及

4、監測診斷，后者側重于理論分析、設計方法及現代節能控制技術4。就電力工業本身而言，電機就是發電廠和變電站的主要設備，它在機器制造業和輕、重型制造工業中應用廣泛。可以說，只要涉及電機的場所都能看到該學科的研究成果。主要從事大型電機運行分析、監測控制或故障診斷等相關技術工作，也可從事電機設計及運行控制和節能技術開發工作。電機與電器專業主要培養掌握計算機應用技術、具備中小型電機和低壓電器的制造與設計能力，電氣控制系統的安裝、調試、維護、技術管理等實踐能力的應用型技術人才。電機的類型：按功能分為：1) 發電機 : 把機械能轉換為電能； 2) 電動機 : 把電能轉換為機械能；3)變壓器、變頻機、變流機、移

5、相機 : 分別用于改變電能的電壓、頻率、電流及相位；4)控制電機 : 作為自控系統中的元件。按功能分為：電機中所用的材料：1導電材料 作為電機中的電路系統。為減小I2R損耗，要求材料的電阻率小。常用紫銅及鋁。2導磁材料 作為電機中的磁路系統。要求材料具有較高的磁導率和較低的鐵耗系數，常用硅鋼片、鋼板和鑄鋼。3絕緣材料 作為帶電體之間及帶電體與鐵心間的電氣隔離。要求材料的介電強度高且耐熱強度好。按耐熱能力可分為A、E、B、F、H、C等6級.4 構造材料 使各局部構成整體、支撐和連接其他機械。要求材料的機械強度好，加工方便，重量輕。常用鑄鐵、鑄鋼、鋼板、鋁合金及工程塑料。電機中的損耗：銅耗pcu：

6、電機運行時，導體中電流產生電阻損耗I2R鐵耗pFe：鐵心中交變磁通產生磁滯損耗和渦流損耗機械損耗pm ：轉動局部與軸承、電刷及空氣間的摩擦，其大小與電機構造及轉速有關。附加損耗pad：由于齒槽存在，諧波，漏磁等因素而引起的額外損耗。當電機產生的熱量等于電機散發出去的熱量時，電機的溫度便不再上升而到達某一穩定數值，此值與周圍冷卻介質溫度之差，稱為溫升.電機的發熱：溫度極限內長期工作時，絕緣材料的電性能、機械性能和化學性能都不會顯著變壞，通常可保證20年的壽命。假設超過此溫度，絕緣材料會因迅速老化而使性能變壞，嚴重時可被燒毀，造成電機的損壞電機的防護：方式有開啟式、防護式、封閉式和防爆式幾種開啟式

7、電機的定子兩側和端蓋上都有很大的通風口，只能在清潔、干凈的環境中使用。防護式電機的機座下面有通風口，適用于比擬枯燥、沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環境。封閉式電機的機座和端蓋上均無通風孔，完全是封閉的，適用于塵土多、特別潮濕，有腐蝕性氣體，易受風雨、易引起火災等較惡劣的環境防爆式電機在封閉式根底上制成隔爆形式，機殼有足夠的強度，適用于有易燃易爆氣體的場所，如礦井、油庫、煤氣站等。研究電機時常用的根本定律：全電流定律安培環路定律、電磁感應定律、電磁力定律、電路定律、磁路及磁路定律。Ansoft maxwell 根本操作介紹：磁場分析方法：有限元計算步驟:Maxwell場量計算過程:現在電機設計是該專業

8、中比擬熱門的方向，電機的設計不得不提到設計軟件有：ansoft、ansys、flux。其中較為常用的是ansoft其分析的根本過程：建模 材料屬性 載荷及邊界 網格剖分 計算機解算 后處理5.高電壓與絕緣技術高電壓與絕緣技術主要運用于：電力系統防雷保護設計、絕緣子在線監測、防污閃、水果保鮮、真空斷路器設計、脈沖儲能技術及軍工產品等，其研究內容與多個學科穿插，如脈沖與等離子方向、超導技術方向、自動化方向等7。主要在電力系統、電工制造和技術物理等領域從事高電壓、強電流技術、絕緣技術、放電應用技術、過電壓防護技術、電磁兼容技術等方面的研究，或從事設計、制造、運行工作8。如今，高電壓這一傳統專業又創新

9、意，顯現出前所未有的生機，可謂“老樹發新枝。絕緣：是指使用不導電的物質將電位不等的導體分隔開來，從而保持不同的電位。絕緣分類：絕緣通常可分為氣體絕緣、液體絕緣和固體絕緣三類。在實際中，研究最多的是氣體絕緣，使用最多的且最為可靠的是固體絕緣。絕緣要解決的問題主要是如何選擇適宜的絕緣距離以及如何提高絕緣體的耐壓9。氣體放電：氣體中流通電流的各種形式統稱為氣體放電。氣體由絕緣狀態突變為良導電態的過程，稱為擊穿。當擊穿過程發生在氣體與液體或者氣體與固體的交界面上時，稱為沿面閃絡。在實際中，很多設備采用空氣絕緣，有可能發生電暈放電、火花放電和電弧放電。兩大理論：湯遜放電理論需要巴申定律的補充和流注理論1

10、0。防雷裝置：常用的防直接雷的裝置是：避雷針和避雷線。它們是由導體制成，比被保護設備為高，且具有良好的接地裝置。避雷針線的作用是將雷吸引到自己身上并平安導入地中11。常用的防進展波過電壓的裝置是避雷器。避雷器與被保護設備并聯，其作用是釋放過電壓能量，限制過電壓水平，從而保護設備的絕緣。目前使用最廣泛的避雷器是氧化鋅避雷器12.架空輸電線路防雷：1.為了降低雷繞擊導線的概率，通常330500kV線路采用雙避雷線保護角不同；山區的220kV線路也采用雙避雷線；2.平原的220kV及110kV線路可用單避雷線。35kV及以下的線路，因其絕緣很弱，裝避雷線對限制感應雷過電壓的效果不大，所以一般不沿全線

11、裝設避雷線。3.增加絕緣子片數亦可提高線路的防雷水平，但這會增加費用包括絕緣子和桿塔，一般不會采取這種方法。4.降低桿塔的接地電阻是提高線路耐雷水平的最經濟的方法。電力系統接地：電力系統接地主要分為三種：防雷接地，工作接地和保護接地13。防雷接地：以把強大的雷電流平安導入大地為目的的接地。防雷接地要求接地電阻值在130。工作接地：因電力系統正常運行方式的需要而設置的接地。通常要求接地電阻為0.510。保護接地：為保證人身平安而設置的接地，如高壓電氣設備的金屬外殼接地。要求接地電阻為110。接地體：輸電線路桿塔和避雷針的防雷接地常采用占地面積不大的垂直接地體和水平接地體。在一般土壤中，單根長度為

12、2.5m的垂直接地體的工頻接地電阻約為30。如果單根接地體不能滿足需求時，可以用多根垂直接地體并聯。電力系統及其自動化一、二次系統：與電能的發送傳輸分配直接有關的系統屬于一次系統。用于一次系統的設備屬于一次設備，如發電機、傳輸線、開關、斷路器等14。對于一次系統實現測量、控制、信號、保護、自動及遠動的功能的系統屬于二次系統。用于二次系統的設備屬于二次設備，如保護繼電器、控制裝置、計量表等。電氣主接線：發電廠和變電所的電氣主接線分為四類：單母線接線、單母線分段接線、帶旁路母線的單母線、雙母線接線15。電網調度:常用電氣主接線：電力系統分析:包括穩態分析和暫態分析16。電力系統及其自動化涉及電力生

13、產的全過程包括發電、輸電、配電、用電等，其研究內容衍生的各項技術成果廣泛應用于發電廠、變壓器、輸電線路和配電裝置中，涉及控制、優化、經濟、穩定等多項指標。除了涉及電氣工程相關知識外，該專業對自動化、測量、計算機、通信等技術也有較高要求。四遙17：四遙功能是遙測、遙信、遙控、遙調；遙測：應用通信技術，傳輸被測變量的測量值。 遙信：應用通信技術，完成對設備狀態信息的監視。遙控：應用通信技術，完成改變設備運行狀態的命令。 遙調：應用通信技術，完成具有兩個以上狀態的運行設備的控制。現場總線分類：全雙工RS232、RS422半雙工 RS485 、PROFIBUS18.電力監控系統的根本構造：信息采集和命

14、令執行子系統：包括信息輸入設備和命令輸出執行設備信息傳輸子系統：包括通信機和信道信息采集處理和控制子系統：處理采集信息，送往人機聯系系統，承受人機聯系系統下達的命令19人機聯系子系統：為運行人員提供完整的電力系統實時運行狀態信息配電自動化系統組成構造20：電工理論與新技術電工理論與新技術專業主要是在電網絡理論和電磁場理論的根底上，研究電網絡分析方法及其在電力系統中的應用、電磁場數值分析方法及其工程應用、電力系統的電磁兼容技術、基于微機的現代電磁測量技術、電力系統的信號分析與處理技術。電工新技術的分類：超導技術：超導是指某些物質在溫度下降到某一溫度Tc以下時，電阻變為零的現象。Tc稱為該物質的轉

15、變溫度或臨界溫度；當超導體內通過的電流超過某一數值Ic時，超導體會由超導態變為正常態，Ic那么稱為臨界電流。當外磁場強度超過某一數值Hc時，超導現象也會消失，Hc稱為臨界磁場。超導態的根本性質:1、零電阻效應；2、完全抗磁性；即超導體內磁感應強度為零。3、上述特性可穩定保持和重復。這三點是國際上公認的檢驗物體是否超導的準那么。應用：1. 超導電機繞組由實用超導線繞制成的電機。具有功率密度大、效率高等優點2. 超導變壓器電力系統內部能量損失除發電機的損失外，變電和輸電系統的損失也占有很大的比例，減少后者就是減少變壓器等變電設備和輸電線路的損失，超導技術的開展為此提供了有利的技術支持3. 超導輸電

16、利用超導體在臨界溫度下失去電阻轉變成超導態的原理而研制和開發的輸電技術。超導輸電的輸送容量遠遠超過傳統的架空輸電線路和充油電纜輸電線路，也大于充氣如充 SF6氣體輸電管道和低溫低阻電纜輸電4. 超導儲能將一個超導體圓環置于磁場中，降溫至圓環材料的臨界溫度以下，撤去磁場，由于電磁感應，圓環中便有感生電流產生，只要溫度保持在臨界溫度以下，電流便會持續下去。試驗說明，這種電流的衰減時間不低于10萬年。這是一種理想的儲能裝置，稱為超導儲能5. 在電氣工程領域的其他應用超導磁懸浮列車、托克馬克裝置、磁流體發電機、磁懸浮軸承、磁流體推進器等。聚變電工技術：核聚變的能量是通過兩個原子合并為一個原子而產生的。

17、在核聚變反響堆中，氫原子發生聚變，進而形成氦原子、中子，并釋放巨大的能量。氫彈和太陽的能量就是靠這種反響提供的。與核裂變相比，核聚變所產生的能量更加清潔、平安、高效，其能量來源也更為豐富。 磁流體發電技術：磁流體發電機，又叫等離子發電機，是根據電磁感應原理，用導電流體，例如空氣或液體，與磁場相對運動而發電的一種設備。磁流體發電，是將帶電的流體(離子氣體或液體)以極高的速度噴射到磁場中去，利用磁場對帶電的流體產生的作用，從而產生電能。電工理論與新技術在國內的開展還不成熟，很多人對這個專業了解不深，由于其涉及面廣，各院校在該專業上的開展側重點也不盡一樣。電力電子與電力傳動電力電子與電力傳動專業在各

18、級工業、交通運輸、電力系統、新能源系統、計算機系統、通信系統以及家電產品等各個領域都有廣泛應用，如航天飛行器中的特種電源、遠程特高壓電壓傳輸系統，家用的空調、冰箱和計算機電源，都離不開電力電子及電力傳動技術24。電力電子技術在輸電網中的應用直流輸電已是較為成熟的技術，可控串補、靜態無功發生裝置等技術也正在快速開展中，而電力電子技術應用于配電系統那么是近年來隨著電力用戶對電能質量要求的提高開展起來的，開展前景光明主要研究內容：電力電子變流技術，電機數字控制實現，諧波治理與無功補償、電機調速技術。下面分別介紹！電力電子變流技術：兩電平pwm兩電平構造簡單，易于實現，利用伏秒平衡原理通過調制脈寬得到

19、我們所期望的波形。但諧波較多，調速時造成轉矩擾動，最重要的是過高的諧波含量會干擾電網側！23為了提高其性能所以提出了多電平技術：三電平pwm三電平方式也稱為中心點鉗位方式，當輸出電壓較高時，它可以防止器件串聯引起的動態均壓問題，且能夠降低輸出諧波和du/dt，三電平PWM電壓源型高壓變頻器與普通的兩電平PWM變頻器相比，由于輸出相電壓電平數由2個增加到3個，線電壓電平數那么由3個增加到5個，在同等開關頻率下，能夠較大程度地改善輸出波形。在一樣輸出電壓條件下，這種構造可使功率器件耐壓等級降低1/2。三電平克制了兩電平的缺點，但其也有自身的問題。這是我們以后努力的方向！諧波治理與無功補償：諧波抑制

20、：為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，根本思路有兩條：一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進展改造，使其不產生諧波，且功率因數可控制為1，這當然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。無功補償的作用主要有以下幾點：1提高供用電系統及負載的功率因數，降低設備容量，減少功率損耗。2穩定受電端及電網的電壓，提高供電質量。在長距離輸電線中適宜的地點設置動態無功補償裝置還可以改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力。3在電氣化鐵道等三相負載不平衡的場合，通過適當的無功補償可以平衡三相的有功及無功負載。無功方式及各自特點如下： 1同步調相機：響應速度慢，

21、噪音大，損耗大，技術陳舊，屬淘汰技術； 2開關投切固定電容：慢響應補償方式，連續可控能力差； 3靜止無功補償器SVC：目前相對先進實用技術，在輸配電電力系統中得到了廣泛應用； 4靜止無功發生器SVGSTATCOM：目前雖然有技術上局限性，屬少數示范工程階段，但SVG是一種更為先進的新型靜止型無功補償裝置，是靈活柔性交流輸電系統FACTS技術和定制電力CP技術的重要組成局部，現代無功功率補償裝置的開展方向。電機調速技術：直流電動機傳動控制轉速電流雙閉環以直流電機調速為例。轉速外環使得轉速跟隨速度給定，PI形式的轉速調節器能使穩態速度誤差為零24。轉速調節器的限幅值給出了最大的電流給定，一方面能夠

22、實現恒流升速，以到達最快的啟動速度，另一方面也是限制了電機的最大電流。電流內環也使其環內擾動的抑制速度大大提高例如對電網電壓的擾動抑制。以此為根底可研究交流電機的調速：交流永磁同步電動機矢量控制下的等效模型在矢量控制方式下，參數是完全解耦的，結果有下列圖所示的等效模型。其中，R、L為定子繞組等效電阻和電感，Kc為轉矩常數，J為電機與負載的轉動慣量，p為極對數，r為轉子磁鏈。 可見，該模型與直流電動機等效模型根本一致。可以按照直流電動機轉速電流雙閉環系統的參數設計方法進展調解器參數的整定21。電機數字控制實現：隨著電力電子技術的迅猛開展，數字信號處理器DSp和微控制器MCU逐步應用到電機控制領域

23、，使實現高精度的信號處理、復雜的非線性控制算法成為可能，極大地促進了電機控制的開展。DSP在性能和設計復讀方面介于ASIC和PC之間，其利用C語言或者匯編語言進展開發，在開發中，需要較少的硬件設計知識。降低了難度！22以ASIC/FPGA為平臺的算法開發是一種硬件的實現方法，可以針對具體情況實現專門化，切不需要消耗對指令進展解釋的時間，可以利用空間的擴展實現高度并行性，因此速度更快，硬件利用率更高！而且實時性高，靈活性也高！總結同時電氣工程對于我國經濟的開展也有著至關重要的作用, 隨著時代的進步,世界開場進入新技術革命時代。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息,現代工業生產

24、過程中,要用各種自動化設備來監視和控制整個生產過程,使各個設備能夠在工作過程中呈現出最正確狀態,生產出最好的產品。因此,沒有電氣自動化的開展,現代化生產也就失去了根基。伴隨著我國工業化的到來,信息化時代已經先一步到達,如果我們沒有實現工業化,那信息化就更不可能完成,因為信息和工業化有著密不可分的關系。我國的工業化還沒有完全實現,世界信息化的浪潮就已經到來,我們不可能跨越工業化去實現信息化,工業自動化就是信息化和工業化的結合點,我們將密切關注國內外電氣自動化先進技術的開展趨勢,結合國內實際情況繼續創新和開展，在技術先進、經濟合理的前提下為我國的電氣自動化事業的跨越式開展作出奉獻。也因此,開展工業

25、自動化技術可以促進工業化的實現從而逐步縮短與興旺國家之間的差距。通過這一個學期電氣工程概論這門課程的學習，使我們認識到本專業的性質、特點、開展以及所學技術的作用和地位，了解與本專業相關行業的工程現狀和開展趨勢，了解本專業的培養目標、培養規格、根本要求、課程體系構造、教學方案安排和教學內容，樹立正確的專業思想和學習觀，了解本專業各階段的學習要求、重點、要點和學習方法，積極引導我們專業入門，為我們翻開研究生學習之門，使我們在研究生時代能充分發揮學習主動性、積極性與創造性，從而成為研究生時代學習的真正主人。參考文獻1熊信銀.電氣工程概論.北京：中國電力出版社，2021.2王仁祥. 電力新技術概論M. 北京：中國電力出版社，2021. 3戈東方. 電力工程電氣設計手冊.第1冊，電氣一次局部M. 北京：中國 電力出版社，19