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电气工程概论第二版课件

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目录

壹

电气工程基础

贰

电气设备与材料

叁

电力系统分析

肆

电力电子技术

伍

自动化与控制技术

陆

电气工程实践与案例

电气工程基础

章节副标题

壹

电路理论基础

欧姆定律是电路理论的基石，它描述了电流、电压和电阻之间的关系，即I=V/R。

欧姆定律

电路功率计算涉及电能转换效率，是设计和分析电气系统时不可或缺的部分，通常用P=VI表示。

电路的功率计算

基尔霍夫电流定律和电压定律是分析复杂电路的基础，它们分别描述了节点电流守恒和回路电压平衡。

基尔霍夫定律

01

02

03

电磁场与电磁波

麦克斯韦方程组是电磁理论的基础，描述了电场和磁场如何随时间和空间变化。

麦克斯韦方程组

电磁波谱包括从无线电波到伽马射线的广泛范围，每种波长的电磁波都有其特定的应用领域。

电磁波谱

电磁波可以在真空中传播，其速度等于光速，是无线通信和广播技术的关键。

电磁波的传播

信号与系统分析

傅里叶变换是信号分析的核心工具，用于将时域信号转换为频域信号，便于分析和处理。

傅里叶变换基础

01

拉普拉斯变换在系统稳定性和控制理论中扮演关键角色，它扩展了傅里叶变换，适用于非周期信号。

拉普拉斯变换应用

02

Z变换是处理数字信号和离散时间系统的重要方法，它帮助工程师分析和设计数字滤波器和控制系统。

Z变换与离散系统

03

电气设备与材料

章节副标题

贰

电机与变压器

电机通过电磁感应将电能转换为机械能，广泛应用于各种工业和家用设备中。

01

变压器用于电压转换，分为升压和降压两种，是电力系统中不可或缺的设备。

02

电机按其工作原理分为直流电机和交流电机，各有不同的应用场景和特点。

03

变压器效率受材料和设计影响，高效率变压器可减少能源损耗，提高电力传输效率。

04

电机的工作原理

变压器的功能与分类

电机的常见类型

变压器的效率问题

电力系统设备

输电线路是电力系统中连接发电站与变电站的重要组成部分，如高压输电塔和超高压直流输电线路。

输电线路

01

变压器用于升高或降低电压，以适应长距离输电和不同用电设备的需求，例如城市电网中的配电变压器。

变压器

02

电力系统设备

断路器是电力系统中用于保护电路免受过载和短路损害的关键设备，如高压断路器在变电站中的应用。

断路器

继电保护装置能够快速检测电力系统中的异常情况，并自动断开故障部分，保障系统稳定运行，例如微机保护装置。

继电保护装置

电气材料特性

铁氧体和硅钢是典型的磁性材料，它们在变压器和电机中发挥着关键作用，影响设备的效率和性能。

磁性材料

聚乙烯和聚氯乙烯是常用的绝缘材料，它们能有效防止电流泄漏，保障电气设备安全运行。

绝缘性能

铜和铝是常见的导电材料，因其良好的导电性能广泛应用于电线电缆的生产。

导电性能

电力系统分析

章节副标题

叁

电力系统运行原理

电力系统的能量转换

电力系统通过发电机将机械能转换为电能，再通过变压器和输电线路分配到用户。

电力系统的保护机制

为防止故障扩散，电力系统设有继电保护装置，如断路器和熔断器，以快速隔离故障。

电力系统的负载平衡

电力系统的频率控制

电力系统需实时平衡发电与用电负荷，确保电网稳定运行，避免过载或停电。

电网频率是电力质量的重要指标，通过调速器和负荷控制来维持电网频率稳定。

电力系统稳定性分析

通过线性化系统模型，分析系统对小扰动的响应，确保电力系统在正常运行条件下的稳定性。

小干扰稳定性分析

模拟系统在遭受大扰动（如短路故障）后的动态行为，评估系统恢复平衡的能力。

大干扰稳定性分析

研究电力系统在故障清除后，系统能否在短时间内恢复到稳定运行状态的过程。

暂态稳定性分析

介绍电力系统稳定器（PSS）如何通过调节发电机励磁来提高电力系统的阻尼，增强稳定性。

电力系统稳定器的应用

电力系统保护与控制

继电保护是电力系统中重要的安全措施，通过快速检测故障并隔离，保障系统稳定运行。

继电保护原理

利用先进的故障检测技术，快速定位故障点并隔离，减少停电范围，缩短恢复时间。

故障定位与隔离

自动化控制技术在电力系统中用于实时监控和调度，提高电网运行的可靠性和效率。

自动化控制技术

电力电子技术

章节副标题

肆

电力电子器件

半导体开关器件

01

电力电子器件中，半导体开关器件如晶闸管、IGBT等，是实现电能高效转换的关键。

功率二极管

02

功率二极管用于整流电路中，将交流电转换为直流电，是电力电子技术中不可或缺的组件。

电容器和电感器

03

在电力电子技术中，电容器和电感器用于滤波和储能，对电路的稳定性和性能有重要影响。

变换器与逆变器

01

直流-直流变换器用于调整电压等级，例如在电动汽车充电站中将高压直流转换为适合电池的低压直流。

02

直流-交流逆变器将直流电转换为交流电，广泛应用于太阳