电气工程及其自动化

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,10,2,-10,3,Mpa,、,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、L,C,Cp,时 间（,t,）,能 量（ ）,J,脉冲功率产生示意图,脉冲能量（,10,6,10,9,J,），脉冲功率（,10,6,10,14,w,）,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，,1,eV,=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：,产生的热作用电离、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）,N,2,+O,2,+H,2,O,放电,e,O,O,3,N,OH,HO,2,N,2,+,O,2,+,N,2,*,O,2,*,H,2,O*,SO,2,O,SO,3,H,2,O,H,2,SO,4,HO,2,SO,3,+ OH,OH,HSO,3,OH,H,2,SO,4,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,、,O,3,、,H,2,O,2,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,6070,人，博士生,15,人左右。,本科学生就业情况,(20092012,年,),年,就业率,(%),2009,100,2010,100,2011,100,2012,100,注：就业率包括读研（约,30%,）、出国、双学位。,