1、第六章 電工新技術一、 電工新技術的發(fā)展趨勢二、 超導電工技術三、 聚變電工技術四、 磁流體發(fā)電技術五、 磁流體推進技術六、 可再生能源發(fā)電七、 磁懸浮列車技術八、 燃料電池技術九、 飛輪儲能系統(tǒng)十、 脈沖功率技術十一、微機電系統(tǒng)1電氣工程專業(yè)導論新理論、新原理新材料新技術等離子體物理放電物理電磁流體力學直線電機超導材料永磁材料半導體材料微電子計算機放電應用核聚變磁流體發(fā)電磁流體推進磁懸浮列車超導電工永磁電機與磁體光電應用電力電子微電子專用設備數(shù)控與機電控制電工裝置CAD電磁場數(shù)值計算 基礎主要分支圖 電工新技術的分類 一、電工新技術的發(fā)展趨勢2電氣工程專業(yè)導論二、超導電工技術圖 液氦溫區(qū)低溫

2、超導材料導線 3電氣工程專業(yè)導論二、超導電工技術（續(xù)）圖 液氮溫區(qū)高溫超導材料系帶材4電氣工程專業(yè)導論超導現(xiàn)象 年荷蘭科學家昂納斯（. ）在測量低溫下水銀電阻率的時候發(fā)現(xiàn)，當溫度降到附近，水銀的電阻突然消失。 超導態(tài)的兩個基本性質(zhì)： 一是零電阻效應。 二是完全抗磁性，又稱邁斯納（）效應，即在磁場中超導體只要處于超導態(tài)，則它內(nèi)部產(chǎn)生的磁化強度與外磁場完全抵消，從而內(nèi)部的磁感應強度為零，即磁力線完全被排斥在超導體外面。二、超導電工技術（續(xù)）5電氣工程專業(yè)導論二、超導電工技術（續(xù)）圖 超導體的完全抗磁性現(xiàn)象6電氣工程專業(yè)導論二、超導電工技術（續(xù)）. 超導技術的應用 超導電機圖 超導發(fā)電機超導轉子（左

3、）與試驗車間（日本）7電氣工程專業(yè)導論圖 船用高溫超導推進電動機8電氣工程專業(yè)導論圖 船用高溫推進電動機結構圖9電氣工程專業(yè)導論圖 超導單極電動機（武漢所等）圖 由超導電動機作動力的吊艙式螺旋推進器（圖片來源：公司）10電氣工程專業(yè)導論 超導變壓器圖 , 高溫超導變壓器（日本）圖 高溫超導變壓器（中國科學院電工研究所等）11電氣工程專業(yè)導論 超導輸電圖 高溫超導電纜結構云電英納超導電纜公司12電氣工程專業(yè)導論圖 長、高溫超導電纜云電英納超導電纜公司13電氣工程專業(yè)導論 超導儲能圖 超導儲能裝置的儲能線圈圖 超導儲能設備（德國）14電氣工程專業(yè)導論 超導磁懸浮列車圖 日本超導磁懸浮列車15電氣工

4、程專業(yè)導論 超導在電氣工程領域的其他應用 超導電磁線圈：應用于托克馬克裝置、磁流體發(fā)電機等。 超導磁懸浮軸承：無機械摩擦，穩(wěn)定好。 總之，超導電工已由最初的超導磁體技術擴展到了包括超 導電力應用與強磁場應用等領域，隨著低溫超導技術和高 溫超導技術的不斷發(fā)展，特別是如果實現(xiàn)了臨界溫度達到 室溫的實用超導體，將帶來革命性的改觀。 16電氣工程專業(yè)導論三、 聚變電工技術 與裂變反應堆主要依靠核工技術與熱工技術的 結合而發(fā)展起來的歷史不同，聚變反應堆的發(fā)展 主要依賴于核工技術與電工新技術的結合，因為 需要的關鍵技術超導技術、大體積強磁場技術、 大能量脈沖電源技術、輔助加熱技術、等離子體 控制技術都屬于

5、電工新技術。 17電氣工程專業(yè)導論圖 托克馬克裝置原理（環(huán)形核聚變反應裝置）18電氣工程專業(yè)導論圖 基于托克馬克的核聚變電站原理19電氣工程專業(yè)導論四 、磁流體發(fā)電技術 當前，世界各國的電力主要來源仍舊是火力發(fā)電，但這種 發(fā)電方式的熱效率很低，最高只有。磁流體發(fā)電的熱 效率可以從火力發(fā)電的提高到甚至更高。 磁流體發(fā)電是將高溫導電燃氣或液體與磁場相互作用而將 熱能直接轉化為電能的新型發(fā)電方式。20電氣工程專業(yè)導論圖 磁流體發(fā)電原理與試驗裝置（日本）21電氣工程專業(yè)導論圖 磁流體發(fā)電用超導磁體（中國科學研究院電工研究所）22電氣工程專業(yè)導論五、磁流體推進技術 磁流體推進船圖 日本超導磁流體推進船2

6、3電氣工程專業(yè)導論 等離子磁流體航天推進器 （） （）圖 等離子推進器（）結構示意圖 （）“ 號”探測器等離子推進器的噴口24電氣工程專業(yè)導論 風力發(fā)電圖 風力發(fā)電站與電力系統(tǒng)并網(wǎng)六、可再生能源發(fā)電25電氣工程專業(yè)導論圖 海上風力發(fā)電機正在安裝（丹麥）26電氣工程專業(yè)導論 太陽能發(fā)電 主要有三種： 一是使太陽能直接轉變成熱能，即光熱轉換， 如太陽能熱水器。 二是使太陽能直接轉換成電能，即光電轉換， 如太陽能電池。 三是使太陽能直接轉變成化學能，即光化學轉換， 如太陽能發(fā)電機。 年，美國貝爾電話實驗室制造除了世界上第一塊 實用的硅太陽能電池，開創(chuàng)了現(xiàn)代人類利用太陽能的 新紀元。27電氣工程專業(yè)導

7、論圖 太陽能發(fā)電的四種方式（）槽型拋物面（）菲涅耳透鏡（）盤形拋物面中心接受器（）分布平面塔式接收器28電氣工程專業(yè)導論圖太陽能熱發(fā)電站圖 塔式太陽能熱電站 原理示意圖29電氣工程專業(yè)導論圖 太陽能光伏電池陣30電氣工程專業(yè)導論七、磁懸浮列車技術 超導長定子永磁長定子常導短定子常導長定子電動式長定子電磁式短定子電磁式長定子永磁式長定子圖 磁懸浮列車分類31電氣工程專業(yè)導論 日本超導磁懸浮列車圖 日本超導磁懸浮列車 的轉向架圖 日本超導磁懸浮列車 的導軌結構32電氣工程專業(yè)導論 德國常導磁懸浮列車圖 原理33電氣工程專業(yè)導論 日本常導磁懸浮列車圖 日本名古屋常導磁懸浮列車（）34電氣工程專業(yè)導論

8、 永磁磁懸浮列車圖 德國柏林永磁半懸浮列車35電氣工程專業(yè)導論八、燃料電池技術燃料電池的雛形是年由英國科學家格羅夫（ ，）提出的（當時稱為“氣體伏打電池”）。圖 燃料電池的外部結構圖36電氣工程專業(yè)導論圖 為計算機供電的燃料電池37電氣工程專業(yè)導論 第一代燃料電池，堿性燃料電池，效率最高，但成本昂貴。 第二代燃料電池，磷酸型燃料電池，技術先進，實用。 第三代燃料電池，熔融碳酸鹽型（）電池，效率比磷酸 型高，燃料也不僅僅限于氫氣，是一種大容量發(fā)電燃料 電池； 第四代燃料電池，固體電解質(zhì)型燃料電池（），性能優(yōu) 良，電解是固體，因此免去了腐蝕和溢漏的危險； 第五代燃料電池，聚合物電解質(zhì)型薄膜燃料電池

9、（）， 與氫能源關系十分密切； 最近又出現(xiàn)了生物燃料電池，具有功率大，體積小，效率 高，成本低等優(yōu)點。38電氣工程專業(yè)導論九、飛輪儲能系統(tǒng)圖 瑞士年試制的 飛輪儲能軌道試驗車圖 飛輪儲能系統(tǒng)39電氣工程專業(yè)導論 飛輪儲能的應用 電力調(diào)峰 電動車輛飛輪電池 飛輪儲能再生制動系統(tǒng) 風力發(fā)電系統(tǒng)不間斷供電 衛(wèi)星姿態(tài)控制 大功率脈沖放電電源 其他應用40電氣工程專業(yè)導論圖 電力系統(tǒng)中的飛輪儲能裝置 電力調(diào)峰41電氣工程專業(yè)導論 電動車輛飛輪電池圖 英國的新型 純飛輪供電有軌車42電氣工程專業(yè)導論 飛輪儲能再生制動系統(tǒng)圖 德國采用飛輪儲能裝置 的混合動力輕軌列車圖 美國內(nèi)燃機發(fā)電機飛輪 儲能混合動力公交

10、車43電氣工程專業(yè)導論圖 軌旁飛輪儲能再生制動系統(tǒng)44電氣工程專業(yè)導論 衛(wèi)星姿態(tài)控制圖 衛(wèi)星姿態(tài)控制用飛輪系統(tǒng)45電氣工程專業(yè)導論 大功率脈沖放電電源圖 航天飛機電磁發(fā)射示意圖46電氣工程專業(yè)導論十、脈沖功率技術脈沖功率技術的基礎是沖擊電壓發(fā)生器，也叫馬克斯發(fā)生器或沖擊機，是德國人馬克斯（）在年發(fā)明的。圖 馬克斯發(fā)生器47電氣工程專業(yè)導論目前，脈沖功率技術的發(fā)展方向是提高功率水平，具體的主攻方向是：提高儲能密度，研制大功率和高重復率的轉換開關，向著高電壓、大電流、窄脈沖、高重復率的方向發(fā)展。脈沖功率技術的應用： 強激光的研究 強脈沖射線 核電磁脈沖 高功率微波武器電磁炮48電氣工程專業(yè)導論軌道

11、炮線圈炮磁懸浮發(fā)射器 磁懸浮加速托架磁懸浮間隙電樞線圈 驅動線圈 電樞（等離子體）電流圖 電磁發(fā)射裝置49電氣工程專業(yè)導論圖 國外研制的電磁炮50電氣工程專業(yè)導論十一、微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng)（ ， ），是融合了硅微加工、光刻鑄造成型和精密機械加工等多種微加工技術制作的集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微米（）尺寸微型機電系統(tǒng)。51電氣工程專業(yè)導論圖 微機電系統(tǒng)電機和一根頭發(fā)的對比（顯微圖）圖 微機電系統(tǒng)繼電器（放大圖）52電氣工程專業(yè)導論圖 微機電系統(tǒng)陀螺儀53電氣工程專業(yè)導論圖 封裝好的微機電系統(tǒng)產(chǎn)品54電氣工程專業(yè)導論圖 微機電系統(tǒng)衛(wèi)星（概念圖） 5

12、5電氣工程專業(yè)導論謝謝!56電氣工程專業(yè)導論 57電氣工程專業(yè)導論. . . . . . . . . . . . 58電氣工程專業(yè)導論. 59電氣工程專業(yè)導論 60電氣工程專業(yè)導論 . , . , , . : , : ; ( ). ， , , .61電氣工程專業(yè)導論 , , . , , , .62電氣工程專業(yè)導論 ()63電氣工程專業(yè)導論 64電氣工程專業(yè)導論 65電氣工程專業(yè)導論 （ , ） 66電氣工程專業(yè)導論 , ( )67電氣工程專業(yè)導論 ., ., 68電氣工程專業(yè)導論 、 69電氣工程專業(yè)導論 () 70電氣工程專業(yè)導論 () 71電氣工程專業(yè)導論 : , : , , . , .

13、, , . 72電氣工程專業(yè)導論. , , , , , , , .73電氣工程專業(yè)導論 ( ) 74電氣工程專業(yè)導論 75電氣工程專業(yè)導論. () , , . .76電氣工程專業(yè)導論 77電氣工程專業(yè)導論 ( )78電氣工程專業(yè)導論. 79電氣工程專業(yè)導論 （） （） （） （） “” 80電氣工程專業(yè)導論 . 81電氣工程專業(yè)導論 （）82電氣工程專業(yè)導論 ： ） , , ; ） , , ; ） , . , : 83電氣工程專業(yè)導論 () () () () 84電氣工程專業(yè)導論 85電氣工程專業(yè)導論 ( )86電氣工程專業(yè)導論. () 超導長定子永磁長定子常導短定子常導長定子電動式長定子電磁

14、式短定子電磁式長定子永磁式長定子 87電氣工程專業(yè)導論 : . , . ? . ( ) (). . . () (). . () . 88電氣工程專業(yè)導論 89電氣工程專業(yè)導論 : 90電氣工程專業(yè)導論 , : 91電氣工程專業(yè)導論 () , 92電氣工程專業(yè)導論. , , ( “ ” ). 93電氣工程專業(yè)導論 94電氣工程專業(yè)導論 : , (), ; , (), ; , (), , ; , (), , ; , (), ; , (), , .95電氣工程專業(yè)導論. 96電氣工程專業(yè)導論 97電氣工程專業(yè)導論 98電氣工程專業(yè)導論 99電氣工程專業(yè)導論 “” “”100電氣工程專業(yè)導論 101電氣工程專業(yè)導論 102電氣工程專業(yè)導論 103電氣工程專業(yè)導論. , , . . ,