电气工程ABC-企业供电实习讲座

电气工程ABC

供电实习讲座一、电气工程的名称及内涵二、电气工程的学科地位三、电气工程的体系结构和研究内容四、电气工程的前沿领域五、电气工程的发展趋势2/2/20231一、电气工程的名称及内涵01

对于现代人的生活来说，电已经成为不可缺少的东西，这是不言而喻的。无论是在家里还是在学校，或者在车间还是在街上，我们每天的生活都受到眼睛看不见的电的恩惠。比如电灯和电扇、冷暖空调和电视机，还有微波炉和电冰箱，从电话、卫星转播直至计算机，我们舒适安全的生活离开了电就一天也不能维持下去。2/2/20232一、电气工程的名称及内涵02

对我们来说，电是最重要的“生命线”之一。为了产生出电并把它输送到每户家庭和车间，使它能得到合理有效的利用，无数的人正在日以继夜地努力工作着。而电的生产、输送、分配、应用以及研究是离不开电气工程这门学科的。2/2/20233一、电气工程的名称及内涵03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，涉及电力生产和电工制造两大工业体系。电气工程的发展水平是衡量社会现代化程度的重要标志，是推动社会生产和科学技术发展，促进社会文明的有力杠杆。2/2/20234一、电气工程的名称及内涵04早在1883年电能开发的萌芽时期，恩格斯就曾评价了它的意义：“……这实际上是一次巨大的革命。蒸汽机教我们把热变成了机械运动，而电的利用将给我们开辟一条道路，使一切形式的能——热、机械运动、电、磁、光——互相转化，并在工业中加以利用。循环完成了。2/2/20235一、电气工程的名称及内涵05德普勒的最新发现，在于能够把高压电流在能量损失较小的情况下通过普通电线输送到迄今连想也不敢想的远距离，并在那一端加以利用——这件事还只是处于萌芽状态，这一发现使工业几乎彻底摆脱了地方条件所规定的一切界限，并且使得极遥远的水力的利用成为可能，如果在最初它只是对城市有利，那末到最后它将成为消除城乡对立的最强有力的杠杆。”一个多世纪以来人类社会的发展历程，充分说明了这一预见的正确性。2/2/20236一、电气工程的名称及内涵06电磁是自然界普遍存在的一种基本物理属性。因此，研究电磁规律及其应用的电气工程科学技术对物质生产和社会生活的各个方面，包括能源、信息、材料等现代社会的支柱都有着深刻的影响。2/2/20237一、电气工程的名称及内涵07电能作为一种二次能源，它便于与各种一次能源进行转换，从多种途径获得来源（如水力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电等）；同时，又便于转换为其它能量形式以满足社会生产和生活的各种需要（比如电动力、电热、电化学能、电光源等）。2/2/20238一、电气工程的名称及内涵08与其它能源相比，电能在生产、传送、使用中更易于调控。这一系列优点，使电能成为最理想的二次能源，格外受到人们关注。电能的开发及其广泛应用成为继蒸汽机的发明之后，近代史上第二次技术革命的核心内容。2/2/20239一、电气工程的名称及内涵0920世纪出现的大电力系统构成工业社会传输能量的大动脉，以电磁为载体的信息与控制系统则组成了现代社会的神经网络。各种新兴电工材料的开发、应用，丰富了现代材料科学的内容，它们既得益与电气工程的发展，又为电气工程的技术进步提供了物质条件。2/2/202310一、电气工程的名称及内涵10电气工程科学技术的基础理论的成就极大地丰富了人类思维的宝库。物质世界统一性的认识，近代物理学的诞生，以及系统控制论的发展等，都直接或间接地受到电工发展的影响。反过来，各相邻学科的成就也不断促进电工向更高的层次发展。2/2/202311一、电气工程的名称及内涵11电气工程从专业名称来看，它具有以下特点：强弱电结合、电工技术与电子技术结合、软件与硬件结合、元件与系统结合、运行与制造结合。电力是发展生产和提高人类生活水平的重要物质基础。电力的应用在不断地深化和发展，就目前国内外水平而言，在今后相当长的时期内，电力的需求将不断增长。社会对电气工程科技工作者的需求是普遍且长期的。2/2/202312一、电气工程的名称及内涵12总而言之电气工程就是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论，应用技术，设施设备等2/2/202313电气与电器的区别凡是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，继续或连续地改变电路参数，实现对电路的切换、控制、保护、检测及调节的电气设备均称为电器。

电器的分类方法：1、按工作电压高低分高压电器和低压电器；2、按动作方式分自动切换电器和非自动切换电器；按执行功能分触点电器和无触点电器。电气是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。电气是指整个电气线路,包括控线路,主回路,还有线路上所带的各种设备；电器是指具体的用电器具。其实电气这个词是过去人们对电的本质不了解，以为电与气差不多，开关一开就来啦，总把电与气联系在一起；以后便沿袭了下来。2/2/202314二、电气工程的学科地位01对电气工程的学科地位可以从以下几个方面来认识。第一、电气工程学科是一个传统学科。已经过去的20世纪是电气工程的世纪。伟大导师列宁曾说过：共产主义就是苏维埃加电气化。他指出了当时人们在精神和物质两个方面的最高追求。2/2/202315二、电气工程的学科地位02而现在21世纪，发达国家大学的电气工程学科已大大萎缩，在发达国家的电气工程系（EE）中，传统意义上的电气工程学科只占很小一部分，而源于电气工程学科的信息学科和电子学科成为电气工程系（EE）的主体。但是，我国的重点工科大学都把电气工程学科作支柱性学科。2/2/202316二、电气工程的学科地位03第二、我国和发达国家国情不同，发展阶段不同。发达国家的发电机装机容量已经饱和、输电走廊也已饱和，20年来几乎没有增加。而我国目前装机容量仅5亿多千瓦，未来20年根据国民经济的需要将要发展到15～20亿千瓦，还有很大的发展空间。因此，需要大量的电气工程人才。2/2/202317二、电气工程的学科地位04第三、信息学科源于电气学科，它已成为领导科技潮流的学科，给其它学科带来发展生机，信息学科如皓月当空，电气学科则是近水楼台。虽然未来20年中，我国仍需要大量的电气工程人才，但对人才的知识结构的要求将发生很大的变化，毕业生对信息科学、计算机科学及自动化科学应有更广泛的了解。2/2/202318二、电气工程的学科地位05电气工程学科是成熟学科，但仍有大量的科学问题需要解决。电气工程学科也要与时俱进，其出路在于和信息科学、材料科学、能源科学的融合。正如中国将成为世界制造工厂一样，中国将成为世界电气工程的科学研究中心。2/2/202319二、电气工程的学科地位06各工科大学不仅要给我国培养大量的电气工程人才，还将为发达国家及第三世界国家输出技术和人才。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。鉴于以上认识，未来20年中，电气工程学科在我国仍占有举足轻重的地位。2/2/202320三、电气工程的体系结构和研究内容01在电气工程领域，电气工程是一级学科，它包含5个主干二级学科。分别是：电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术。2/2/202321三、电气工程的体系结构和研究内容02各二级学科的研究内容如下：电机与电器学科的研究内容为以电机电器为核心，集设计、运行、调节、控制和监测为一体的研究领域，形成了现代电机理论与应用、电气设备状态监测与智能诊断理论与方法、新型数字化驱动系统与控制技术和电机物理场数值计算方法及其应用等四个研究方向。2/2/202322三、电气工程的体系结构和研究内容03电力系统及其自动化学科研究范围包括电力系统分析、运行和控制；电力系统规划和可靠性；电力系统继电保护及安全自动装置；电力系统自动化技术；新型输电系统；电力市场及其运营；牵引供电理论与技术；船舶与海洋工程的发、供电系统。2/2/202323三、电气工程的体系结构和研究内容04高电压和绝缘技术的研究内容涉及高电压数字测量与计量、电气设备在线检测与故障诊断、电力系统过电压与绝缘配合、工程电介质与特种绝缘技术、高电压技术在非电力系统中的应用、电力系统电磁兼容。2/2/202324三、电气工程的体系结构和研究内容05电力电子与电力传动学科研究范围包括电力电子器件的原理、制造及其应用技术，电力电子电路、装置、系统及其仿真与计算机辅助设计，电力电子系统故障诊断及可靠性，电力传动及其自动控制系统，电力牵引，电磁测量技术与装置。2/2/202325三、电气工程的体系结构和研究内容06电工理论与新技术的研究内容涉及电路分析与优化设计、电磁场生态环境效应、神经网络与遗传算法、网络智能应用、新型传感器、多媒体数据库理论及应用。2/2/202326四、电气工程的前沿领域电气工程的前沿领域涉及许多方面，比如：机电一体化、工业机器人、加速器、大功率电脉冲装置、大功率激光设备、受控核聚变装置等。从教学与科研角度划分，电气工程的前沿领域可分为11个方向：通讯与网络，计算机科学与工程，信号处理，系统控制，电子学与集成电路，光子学与光学，电力，电磁学，微结构（Microstructure），材料与装置，生物工程。2/2/2023271.通讯与网络通讯与网络是目前很热门的学科方向之一，主要包括无线网络与光网络，移动网络，量子与光通讯，信息理论，网络安全，网络协议与体系结构，交互式通讯，INTERNET运行性能建模与分析，分布式高速缓存系统，开放式可编程网络，路由算法，多点传送协议，网络电话学，带宽高效调制与编码系统，网络中的差错控制理论及应用，多维信息与通讯理论，快速传送连接，服务质量评价，网络仿真工具，网络分析，神经网络；信息的特征提取、传送、存储及各种介质下的信息网络化问题，包括大气、空间、光钎、电缆等介质等。本方向与信号处理，计算机，控制与光学等广泛交叉。2/2/2023282.计算机科学与工程计算机科学与工程涉及领域较宽广，包括计算机图形学，计算机视觉技术，口语系统，医学机器人，医学视觉，移动机器人学，应用人工智能，有生物灵感的机器人及其模型。医疗决策系统，计算机辅助自动化，计算机体系结构，网络与移动系统，并行与分布式操作系统，编程方法学，可编程系统研究，超级计算技术，复杂性理论，计算与生物学，密码学与信息安全，分布式系统理论，先进网络体系结构，并行编辑器与运行时间系统；并行输入输出与磁盘结构，并行系统、分布式数据库和交易系统，在线分析处理与数据开采中的性能分析。2/2/2023293.信号处理信号处理技术是现代电气电子工程的基础。包括声音与语言信号处理，图象与视频信号处理，生物医学成像与可视化，成像阵列与阵列信号处理，自适应与随时间变化的信号处理，信号处理理论，大规模集成电路（VLSI）体系结构，实时软件，统计信号处理，非线性信号处理与非线性系统标识，滤波器库与小波变换理论，无序信号处理，分形与形态信号处理。2/2/2023304.系统控制系统控制包括鲁棒与最优控制，鲁棒多变量控制系统，大规模动态系统，多变量系统的标识，制造系统，最小最大控制与动态游戏，用于控制与信号处理的自适应系统，随机系统，线性与非线性评估的设计，随机与自适应控制等等。2/2/2023315.电子学与集成电路本领域包括微电子学与微机械学，纳电子学（Nanoelectronics），超导电路，电路仿真与装置建模，集成电路（IC）设计，大规模集成电路中的信号处理，易于制造的集成电路设计，集成电路设计方法学，A/D与D/A转换器，数字与模拟电路，数字无线系统，RF电路，高电子迁移三极管，雪崩光电管，声控电荷传输装置，封装技术，材料生长及其特征化。2/2/2023326.光子学与光学本方向包括光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，软X光与远紫外线光学，光印刷学，光数据处理，光通讯，光计算，光数据存储，光系统设计与全息摄影，体全息摄影研究，复合光数字数据处理，图象处理与材料光学特性研究。2/2/2023337.电力技术此方面主要包括电气材料学与半导体学，电力电子及装置，电机，电动车辆，电力系统动态及稳定性，电力系统经济性运行，实时控制，电能转换，高电压工程等。2/2/2023348.电磁学本方面包括卫星通讯，微波电子学，遥感，射电天文学，雷达天线，电磁波理论及应用，无线电与光系统，光学与量子电子学，短波激光，光信息处理，超导电子学，微波磁学，电磁场与生物媒介的相互作用，微波与毫米波电路，微波数字电路设计，用于地球遥感的卫星成像处理，子毫米波大气成像辐射线测定（Submillimeter－WaveAtmosphericImagingRadiometry），矢量有限元，材料电气特性测量方法，金属零件缺陷定位。2/2/2023359.微结构（Microstructure）作为微电子学革命的发源学科，固体电子学技术现在又产生了另一个新的重要的技术领域--微电机系统（Micro－Electro－MechanicalSystems）MEMS。MEMS是一个极端多学科交叉的领域，对许多工程与科学领域有重大影响，尤其是电气工程，机械工程，生物工程等等。最近的研究表明微加工（Micromaching）为推动化学工程、材料工程、生物学、物理化学的前沿发展提供了强大的工具。MEMS的最基础方面是微制备技术的加工知识，制造微小结构的方法。正是MEMS技术使我们能够制造超声微喷流（Microjet）和微米尺度电机，能在一硅晶片上制造纳米尺度扫描隧道显微镜（nanoscalescanningtunnelingmicroscopes），能制作用于测量精细胞活性的微迷宫。2/2/20233610.材料与装置电气电子材料及其装置是美欧大学电气学科中的重要学科方向之一。这一学科包括光电子装置仿真，纳结构电子学，半导体与微电子学，磁性材料、介电材料与光材料及其装置，固态物理及其应用，小型机械结构及其激励器，微机械与纳机械装置（MicromechanicalandNanomechanicalDevices），物理、化学和生物传感器，装置物理学及其特征化，设备建模与仿真，纳制备（Nanofabrication）与新装置，微细加工（Microfabrication），超导电子学。2/2/20233711.生物工程生物、生命科学是21世纪的最活跃学科之一，利用电气电子技术进行生物生命研究是美欧大学电气学科的特点之一。本方面包括生物仪器，生物传感器，计算神经网络，生物医学超声学，微机电系统（MEMS），神经系统中信号的传递与编码，高能粒子与生命物质的相互作用，高能粒子束与高能X光在治疗肿瘤中的临床应用，医学成像，生物图象处理，磁共振成像，发射型计算机断层摄影术（PET和SPET），超声成像，超声成像的三维重建，心脏成像的特征提取，PET/SPET成像中衰减校正，神经微电子界面，血管内的成像，聋瞎病人感官辅助系统，盲人阅读机，自动语言识别等。2/2/202338五、电气工程的发展趋势

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。未来电气工程的发展受到几大因素影