电气信息导论.

电气信息导论电气工程及其自动化电气工程学院一、电气工程学科分类二、电气工程的学科特点三、电工理论与新技术四、电气工程学院情况简介电机与电器；电力系统及其自动化；电工理论与新技术；高电压与绝缘技术；电力电子与电力传动电气工程学科分类电气工程电气工程学科是工程类四大基础学科之一（机电土化），是工科院校最古老的学科，也是当今世界各种高新技术的母学科。(至今国外很多大学的以下学科仍留在电气系里）----电子工程;计算机工程;自动化与仪表技术;----等离子体技术;激光技术等。国际上，在学科的整体结构上，电气科学一般与计算机、电子、自动化处于同一个学科范畴。而在国内，一般将所谓的“强电”（即电气科学）和“弱电”（即电子学）分开，分别归属于不同的两个学科范畴。现阶段，强、弱电之间的联系日益紧密，从系统的角度来说，强电与弱电的结合是不可避免的。电工学科的特点：1)整个学科以最终的用电技术为基础，直接依赖物理科学和实验，发展基础牢固；2)与电子技术等相结合，发展为全新意义上的电工学科，本科专业称之“电气工程及其自动化”；3)与产业广泛、密切相连，电气工程的科学研究直接面向国民经济的主战场，容易取得社会与经济效益；4）实用技术与研究开发内容丰富，社会需求面广；5)可继续生长出新的学科增长点，如超导、材料的电加工、传感器技术、电动汽车等。专业主干课程（1）电磁场基础（2）电路基础（3）模拟电子技术（4）数字电路与系统（5）计算机原理（6）自动控制原理（7）电机与拖动（8）电力电子技术（9）电力系统分析传统电工新技术：1、高电压与绝缘技术---过电压(短时与暂态)，---绝缘配合，---高压电器，---高压试验技术，---气体放电技术。2、电磁兼容技术---防雷与接地,---静电技术，---电磁干扰与防护。3、高电压智能检测技术---电缆诊断，局部放电等。---状态诊断，---高压智能检测4、电磁场分析与仿真（直流、交流、脉冲、高频等）5、电力开关技术---断路器、负荷与隔离开关、熔断器---成套（开关柜，结合计量与保护）---智能化：6、电力系统硬件技术（发电机、变压器、开关、计量与输电线保护、补偿与控制、通讯等）7、电能质量管理技术电力质量问题：电压/频率波动，谐波污染，闪变等---无功补偿---有源滤波---不间断供电---远程计量、谐波监控---电力环境治理8、高压、大电流控制器件---真空触发开关---等离子体开关---可控电抗器---故障限流器---高压、大电流电力电子器件GTO门极可关断晶闸管MOS电力场效应晶体管IGBT绝缘栅双极晶体管IGCT集成门极换流晶闸管9、电力传感器---互感器---电场测量---非电量传感器---在线检测10、经典电机学---电机设计（含永磁电机，直线电机等）；---变压器和电抗器---一般电机控制（接触器、磁力启动器，保护）11、微特电机和微机电系统---微特电机，---微机电系统及微传感器，---机器人技术，---生物芯片12、电力电子技术--PWM控制器与调速---软开关技术---开关电源与大功率器件13、电动汽车---电控系统，高效充电，---混合动力车，---燃料电池14、电磁能量转换---电能武器，压缩磁通电工新技术：（1）高电压大电流下的特殊现象与效应●液电效应:(放电通道瞬间气化,可产生冲击波102-103Mpa、各种活性粒子、紫外光等)液电成形液电清砂、清垢杀菌除藻体外冲击波碎石●在材料科学中的应用材料表面处理(渗氮、渗炭等，织物表面改性)纳米材料的制备●强脉冲电磁场的产生及应用：~开关器件R、LCCp时间（t）能量（）J脉冲功率产生示意图脉冲能量（106~109J），脉冲功率（106~1014w）核爆炸模拟、受控核聚变试验;强流粒子束加速器;高功率脉冲激光器;高功率微波;定向能武器、电磁推进、电磁发射;电磁成形;材料表面处理及半导体离子注入等脉冲功率技术应用：（2）低温等离子体技术是物质的一种状态，满足下面条件的粒子的集合体：包含正、负的带电粒子群；作为整体几乎保持电中性；至少有一种带电粒子群作不规则运动。特性：整体上保持电中性，带电粒子间进行库仑碰撞；在电场中具有导电性，在磁场中受洛伦兹力作用。温度用eV表示，1eV=11600k当Te=Ti时，称为平衡等离子体(热、高温等离子体)TeTi时，称为非平衡等离子体(非热、低温等离子体)等离子体的产生：燃烧、激光、紫外线、微波、放射线、气体放电等。等离子体的应用：主要应用等离子体的两个作用：①产生的热作用②电离、激发等作用热等离子体的应用（电弧、焊接、冶炼等）非热等离子体的应用（化学反应、材料改性、环境等）（3）超导电工技术●超导现象1911年发现Hg在4.15K时电阻为零；1986-1987年取得突破，将金属氧化物的超导温度提高到100K以上。●超导体中电磁的基本规律●实用超导材料可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷●超导技术应用超导电机、超导变压器、超导输电、超导储能、超导磁悬浮列车、超导电磁推进船舶、超导磁分离装置、超导核磁成像装置、核磁共振谱仪（4）电加工技术：静电成型；线爆喷塗；粉碎、清砂、洗毛等（5）太空电气系统●太空电气系统的工作环境和特点（离子辐射、低气压、物体带电、没有中性接地点、月尘静电污染等）●空间电源系统的类型与组成●空间输配电系统●太阳能发电装置●太空电气的储能装置●太空电气的控制与管理技术（6）环境电工技术环境污染控制中的电工技术：（静电技术、高电压技术、脉冲功率技术、放电等离子体技术、测控技术等）粉尘污染控制技术HV电晕区荷电区电除尘器：气态污染物控制技术（烟气脱硫）N2+O2+H2O放电e,O,O3,N,OH,HO2,N2+,O2+,N2*,O2*,H2O*……SO2OSO3H2OH2SO4HO2SO3+OHOHHSO3OHH2SO4水处理技术：通过在气体或水中放电，产生等离子体和活性物质，如H、OH、O3、H2O2等，与水充分接触，去除水中的污染物质。主要物理化学过程有：高能电子的轰击作用；强烈UV辐射，起到光化学处理作用；活性自由基（如OH基等等）的氧化作用；放电产生臭氧的强氧化作用；冲击波、局部超临界水状态等作用；（7）生物电工技术：●生物电磁特性检测与利用●电磁场的生物学效应（电磁场对生物体的影响、环境电磁场对健康的影响）●生物医学中的电磁成像技术●电磁技术在生命医学中的应用（碎石机、电穿孔、电磁疗法、脑电波、体内微型诊疗机器人、电磁检测的生物芯片等）（8）静电技术：●静电喷塗技术；●静电复印技术；●静电除尘技术；●静电植绒技术；●静电分选技术；●静电粒子加速器；●静电防灾技术。已应用技术：静电喷雾、喷塗技术：静电复印、成像技术：静电植绒技术：特点：•绒垂直基材直立•密度高•坚固、耐磨性强•生产能力高静电分选技术：•环境保护（粉尘、有害气体、水处理）•食品饮料（杀菌、保鲜）•生物（细胞融合、DNA诱变）•化学（放电化学反应）•物理（静电聚焦、加速等）•静电加工•材料（表面改性、新材料）•医学（治疗、恢复疲劳）•石油化工等（防灾）•农业（种子处理、促进生长）静电技术的主要应用领域：（9）新能源技术1）燃料电池：燃料的化学能直接转变为电能，---燃料(氢)作为电池负极的活性物质---氧化反应；---氧作为电池正极的活性物质---还原反应。---由只有离子导电的电解质隔开正负极形成电位差。***目前还不能用天然燃料，只能用氢或富氢燃料。***需要复杂的燃料预处理和精密控制系统，成本比火力发电高得多。绿色电源，仍在发展，前景好。2）太阳能---光伏电池，成本高、效率低---太阳热发电3）风力、潮汐、地热发电---风场选择与设计，变速发电机---潮汐发电，---地热发电4）储能电站---抽水蓄能，---压缩空气蓄能，---飞轮蓄能，---超导蓄能，---电容器(超级电容器）10、特种电源技术---小型、便携、高效电源，---高压/大电流/高频/方波，---应用电力电子技术的新型电源（开关电源等），---后备电源（发电机组、蓄电池组）传统的电工新技术：电机及其控制技术；超导电工技术；高压及强脉冲放电技术；电加工、电子束和离子束技术；电力电子与电力传动等。目前研究的热点领域：新能源与新型发电技术；环境电工技术；材料电工技术；与物理、化学、生物等交叉技术。电气工程学院简介：本科专业及招生情况：专业：电气工程及其自动化（专业特点：强弱电结合）1997年开始招生，规模为1个班；1999年扩招为每年2个班；2002年扩招为每年3个班；2003年~今每年4个班。教授：12人；副教授：16人；博士生导师：12人。目前研究生招生情况：每年硕士生60~70人，博士生15人左右。本科学生就业情况(2009~2012年)年就业率(%)2009100201010020111002012100注：就业率包括读研（约30%）、出国、双学位。