《電氣工程導論專題》

電氣工程導論——專題一緒論

課程性質所選教材適合電工基礎知識具備的階段，請參考電氣工程導論目的了解電氣學科的涵蓋范圍明確學習的方向、側重點認識今后可能的工作領域清楚電氣學科發(fā)展方向范圍廣、未知多——了解探究2整理ppt授課及考核方式六個專題——五門電氣專業(yè)重點課程不掌握過多涉及專業(yè)的知識理論掌握本專業(yè)課程涵蓋的基本內容了解各學科發(fā)展的方向每6～7人一組，準備一個5分鐘ppt，準備3分鐘的提問。講述你對于學科的認識、某個感興趣的專題或者喜歡的任何相關知識點。（第八周）3整理ppt國外大學設置電氣工程專業(yè)的時間哥倫比亞大學1882年康乃爾大學1883年普林斯頓大學1889年德州大學1895年麻省理工學院1902年一、電氣工程的歷史和形成4整理ppt我國電氣專業(yè)歷史1908年，南洋大學堂（交大）設立了電機專科——我國最早的電機專業(yè)。1912年，同濟醫(yī)工學堂（同濟大學）設立電機科。1920年，公立工業(yè)專門學校（浙江大學）設立電機科。1923年，中央大學（東南大學）設立電機工程系。1932年，清華大學設立電機系。1933年，北洋大學（天津大學）設立電機工程系。5整理ppt電氣工程專業(yè)是工科中歷史最悠久的專業(yè)之一。電氣工程專業(yè)在我國至今仍保持著強大的生命力。從電氣工程專業(yè)中派生出龐大的電氣信息專業(yè)群電子工程；計算機工程；自動化與儀表技術；等離子體技術；激光技術等現(xiàn)代高科技。6整理ppt電氣工程學科是工程類的大基礎學科，是工科院校較為古老的學科，我國目前還按老學科方向設置研究生教育的二級學科：電力系統(tǒng)及其自動化(PowerSystemanditsAutomation)

電機與電器(ElectricalMachinesandApparatus)高電壓技術與絕緣(HighVoltageTech.andInsulations)電力電子與電氣傳動(PowerElectronicsandElectricDrives)電工理論及電工新技術(TheoriesandNewTech.ofElectricEngineering)7整理ppt川內其他具有電氣專業(yè)院校四川大學專業(yè)電子科技大學弱電控制強電西南交通大學電氣學院，各類學科全8整理ppt二、電氣工程的地位和發(fā)展電氣工程（ElectricalEngineering，簡稱EE）是現(xiàn)代科技領域中的核心學科之一，更是當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。從某種意義上講，電氣工程的發(fā)達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此，電氣工程的教育和科研一直在發(fā)達國家大學中占據(jù)十分重要的地位。9整理ppt電氣工程的定義傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產生電氣與電子系統(tǒng)的有關學科的總和。21世紀的電氣工程概念已經(jīng)遠遠超出上述定義的范疇：今天的電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。10整理ppt三、今后發(fā)展信息技術的決定性影響。信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網(wǎng)絡及通訊系統(tǒng)，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。與物理科學的相互交叉面拓寬——三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術的發(fā)展。11整理ppt四、電氣專業(yè)重要基礎專業(yè)課電路分析自動控制原理模擬電路電磁場信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理數(shù)字電路程序設計C語言微機原理、單片機12整理ppt大學電路分析包括內容電路的基本概念及基本定律電阻電路的等效變換電路的基本分析方法線性電路的基本定理含有運算放大器的電阻電路正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析含有互感的電路三相電路非正弦周期電流電路雙口網(wǎng)絡一階電路的時域分析二階電路的時域分析（一）重要的專業(yè)基礎課——電路分析13整理ppt（二）電路設計常用軟件介紹隨著計算機在國內的逐漸普及，軟件在電路行業(yè)的應用也越來越廣泛，但和發(fā)達國家相比，我國的電路設計水平仍然存在著相當大的差距。EDAElectronicDesignAutomatic電路設計自動化以下是一些國內最為常用的EDA軟件14整理ppt1、PROTELPROTEL是PORTEL公司在20世紀80年代末推出的電路行業(yè)的CAD軟件，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電路設計者的首選軟件。普及率最高，幾乎所有的電路公司都要用到它。15整理ppt學習的方式最新版本：Protel2006（簡體中文版V6.0）網(wǎng)站：/soft/2539.html（簡體中文版V6.0）http:／其余下載網(wǎng)站購買相關書籍——書店很多16整理ppt2、ORCAD由ORCAD公司于20世紀80年代末推出的EDA軟件。集成了電原理圖繪制，印刷電路板設計、模擬與數(shù)字電路混合仿真等功能。電路仿真的元器件庫更達到了8500個，收入了幾乎所有的通用型電路元器件模塊。元器件庫也是所有EDA軟件中最豐富的，在世界上一直是EAD軟件中的首選。售價不菲，北美地區(qū)世紀加強版7995美元。網(wǎng)站W(wǎng)WW.ORCAD.COMWWW.CADENCE.COMPCB.CADENCE.COM17整理ppt3、PSPICEPSPICE是較早出現(xiàn)的EDA軟件之一，功能強大的模擬電路和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件PSPICE發(fā)展至今，已被并入ORCAD，成為ORCAD－PSPICE，但PSPICE仍然單獨銷售和使用進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出、并在同一個窗口內同時顯示模擬與數(shù)字的仿真結果。網(wǎng)址與ORCAD公司一樣。18整理ppt4、EWBEWB軟件是交互圖像技術有限公司（INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd）在20世紀90年代初推出的EDA軟件，近幾年在國內開始使用。EWB的主窗口19整理ppt20整理ppt5、VISIOVISIO公司在1991年推出的用于制作圖表的軟件。在早期它主要用作商業(yè)圖表制作。流程圖、電氣、建筑、工藝VISIO被宣稱為是世界上最快捷、最容易使用的流程圖軟件。合入Office軟件。獲得途徑：Office軟件購買21整理ppt22整理pptvisio制作的電力系統(tǒng)簡圖10.5kV

T2T3

T1220kV10kV35kV6kV鍋爐汽輪機380/220V電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠23整理ppt（三）最抽象的課程——自動控制原理《自動控制原理》是自動控制技術的理論基礎，是一門理論性較強的工程科學。經(jīng)典控制理論：穩(wěn)定性、頻域現(xiàn)代控制理論：時間域方法智能控制理論：新興的交叉學科模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、分層遞階控制及遺傳算法等24整理ppt古代計量時間的儀器——漏刻水便從壺孔中流出來，再用一個容器收集漏下來的水，在這個容器內有一根刻有標記的箭桿，相當于顯示時刻的鐘面，用竹片或木塊托著箭桿浮在水面上，容器蓋的中心開一個小孔，箭桿從蓋孔中穿出。在漏壺上再加一只漏壺，水從下面漏壺流出去的同時，上面漏壺的水即源源不斷地補充給下面的漏壺，使下面漏壺內的水均勻地流入箭壺，取得比較精確的時刻。圖反饋原理25整理ppt自動控制：無人駕駛飛機按照預定的飛行航線自動升降和飛行，這是典型的自動控制技術應用的結果。無人駕駛飛機按預先給定的飛行航線參數(shù)（高度、方向等）飛行，則預先給定的飛行航線參數(shù)稱為參考輸入或給定輸入。26整理ppt機器人足球賽27整理ppt（四）認識半導體元件——模擬電路導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。28整理pptP型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內電場E漂移運動擴散的結果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。29整理ppt半導體器件PN結PNPNNGSD場效應管光電二極管二極管30整理ppt（五）01的世界——數(shù)字電路數(shù)字量：本班學生的人數(shù)、某學生的性別、年齡、性別、籍貫都具有共同的特點--僅可能取若干個特定的值或形態(tài)。數(shù)字系統(tǒng)：把表述個離散信息的數(shù)字量加于某系統(tǒng)（或電路）的輸入端，并有系統(tǒng)進行處理。具有一定功能，且輸入輸出均為數(shù)字量的系統(tǒng)（或電路）即為數(shù)字系統(tǒng)（或電路）。數(shù)字元件圖繼電器開關及其V0與VI的關系31整理ppt布爾代數(shù)與（記作.）或（記作+）非（記作—）XYZ=XYXYZ=X+YXZ=X0000000101001110100101

111111

與、或、非運算的真值表32整理ppt圖并行和串行格式數(shù)字信號圖非歸零格式a和歸零格式b33整理ppt交通管理器時間范圍RewGewYewRnsGnsYns第0--26秒010100第27--31秒001100第32--58秒100010第59--63秒10000134整理ppt（六）更上一層樓——電磁場電磁場理論的建立電、磁現(xiàn)象是大自然最重要的往來現(xiàn)象，是最早被科學家們關心和研究的物理現(xiàn)象。19世紀以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個獨立的物理現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)電與磁的聯(lián)系。但這些研究，為電磁學理論的建立奠定了基礎。35整理ppt電磁場理論的應用和發(fā)展無線電報1895年，（意）馬可尼成功地進行了2.5公里距離的無線電報傳送實驗。1896年，波波夫進行了約250米距離的類似試驗,1899年，無線電報跨越英吉利海峽的試驗成功；1901年，跨越大西洋的3200公里距離的試驗成功。馬可尼以其在無線電報等領域的成就，獲得了1909年的諾貝爾獎金物理學獎。無線電報的發(fā)明，開始了利用電磁波時期。有線電話1876年，（美）A.G.貝爾在美國建國100周年博覽會上展示了他所發(fā)明的有線電話。此后，有線電話便迅速普及開來。廣播、電視、雷達、GPS……36整理ppt電氣專業(yè)學習電磁場的必要性電機學（使用最頻繁）電力傳輸各類強電設備37整理ppt（七）充滿數(shù)學運算——信號與系統(tǒng)什么是信號？信號是消息的表現(xiàn)形式，消息則是信號的具體內容。什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。38整理ppt信號與系統(tǒng)問題無處不在通訊古老通訊方式：烽火、旗語、信號燈近代通訊方式：電報、電話、無線通訊現(xiàn)代通訊方式：計算機網(wǎng)絡通訊、視頻電視傳播、衛(wèi)星傳輸、移動通訊39整理ppt信息科學已滲透到所有現(xiàn)代自然科學和社會科學領域工業(yè)監(jiān)控、生產調度、質量分析、資源遙感、地震預報、人工智能、高效農業(yè)、交通監(jiān)控宇宙探測、軍事偵察、武器技術、安全報警、指揮系統(tǒng)經(jīng)濟預測、財務統(tǒng)計、市場信息、股市分析電子出版、新聞傳媒、影視制作遠程教育、遠程醫(yī)療、遠程會議虛擬儀器、虛擬手術40整理ppt生物醫(yī)學信號處理應用舉例濾波以前干擾嚴重濾波以后干擾去除41整理ppt研究信號的時域與變化域分析42整理ppt43整理ppt后續(xù)課程通信系統(tǒng)——微波技術、通信原理信息系統(tǒng)——數(shù)字信號處理、信息論控制系統(tǒng)——優(yōu)化原理、自動調節(jié)原理、電力拖動動力系統(tǒng)——電力系統(tǒng)自動化、熱力系統(tǒng)自動化、水利系統(tǒng)自動化、原子能系統(tǒng)44整理ppt（八）數(shù)字信號處理——實用DigitalSignalProcessing：DSPDSP主要針對代表連續(xù)信號的數(shù)字進行數(shù)學運算，以得到相應的處理結果。這種數(shù)學運算是以快速傅立葉變換(FFT)為基礎，對數(shù)字信號進行實時處理。圖DSPSolution45整理pptRequirementofDSPEngineersisgrowinguprapidly

Theory,method,algorithm

46整理pptMobilephone

ThehandsetisnotonlyusedforvoicecommunicationDigitalCameraPDP(PlasmaDisplay)TV47整理pptDVD(DigitalVideoDisc)SimulatorofairplaneRadar/SonarPatternrecognition48整理ppt（九）軟件控制硬件－1——程序設計C語言Ｃ語言的誕生與發(fā)展在C語言誕生以前，系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的。Ｃ語言是貝爾實驗室于70年代初研制出來的，后來又被多次改進，并出現(xiàn)了多種版本。80年代初，美國國家標準化協(xié)會（ANSI），根據(jù)Ｃ語言問世以來各種版本對Ｃ語言的發(fā)展和擴充，制定了ANSIC標準（1989年再次做了修訂）。49整理pptC語言的特點同時具有匯編語言和高級語言的優(yōu)勢。語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。運算符極其豐富。生成的目標代碼質量高，程序執(zhí)行效率高?？梢浦残院茫ㄝ^之匯編語言）?？梢灾苯硬倏v硬件。在C語言中，除實現(xiàn)順序、選擇和循環(huán)三種基本結構等的9條控制語句外，輸入輸出操作均由標準庫函數(shù)（不是C語言的組成部分）來實現(xiàn)。

50整理ppt（九）軟件控制硬件－2——微機原理、單片機單片機學習板51整理ppt單片機——PC機一臺能夠工作的計算機要有這樣幾個部份構成：CPU、RAM、ROM、輸入/輸出設備。在個人計算機上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個稱之為主板的印刷線路板上。單片機中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機。單片機用40腳封裝。功能多一些單片機也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個或20多個引腳，有的甚至只8只引腳。52整理ppt單片機學習用途學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。二十世紀跨越了三個“電”的時代：電氣時代、電子時代和電腦時代。單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”。單片機和PC機一樣，是實踐性很強的一門技術，有人說“計算機是玩出來的”，單片機亦一樣，只有多“玩”，也就是多練習、多實際操作，才能真正掌握它。53整理ppt工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理單片機在電子產品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。54整理ppt基于單片機的電力監(jiān)控系統(tǒng)交流采樣技術的實現(xiàn)系統(tǒng)采用8031單片機實現(xiàn)電力參數(shù)的交流采樣，通過LED顯示器顯示頻率、電壓、電流的實時值，在過壓30%、欠壓30%時進行聲光報警，并能定時打印電壓、電流及頻率值。55整理ppt自動控制領域的機器人將計算機技術與測量控制技術結合，組成智能化測量控制系統(tǒng)。這種技術促使機器人技術也有了突飛猛進的發(fā)展。機器人是由計算機控制的復雜機器，它具有類似人的肢體及感官功能；動作程序靈活；有一定程度的智能。56整理ppt（十）其余重要專業(yè)選修課A）PLC可編程邏輯控制器可編程序控制器（ProgrammableController，簡稱PC）是基于微型計算機技術的通用工業(yè)自動控制設備，又稱可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC）。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。57整理pptPLC是3C技術計算機(Computer)技術、控制(Control)技術、通信(Communication)技術——的綜合體。它能適應工廠環(huán)境要求，工作可靠，體積小，功能強，而且“用途可隨時改變”——用戶通常只要“修改PLC的設置參數(shù)”或者“更換PLC的控制程序”就可以改變PLC的用途，是實現(xiàn)“工廠自動化、機電一體化、機床數(shù)控化”的支柱技術。58整理ppt工廠自動化的三大技術支柱——PLC(可編程邏輯控制器)、Robot(機器人)、CAD/CAM(計算機輔助設計與制造)，PLC首當其沖，是領頭羊。工控技術產品三足鼎立PLCIPCCAD59整理ppt工廠PLC自動控制系統(tǒng)PLC控制室MCC柜內部結構圖

60整理pptB）樓宇自動化智能樓宇或智能建筑（縮寫IB）是信息時代的產物，是計算機及傳感器應用的重要方面。61整理ppt一、智能建筑產生的背景智能建筑(IntelligentBuilding)，首次出現(xiàn)于1984年的美國康涅狄格州的哈特福德市改建的38層高的舊金融大廈1、特點：裝備了通信系統(tǒng)；辦公自動化系統(tǒng)；自動監(jiān)控和建筑設備管理系統(tǒng)。2、使得：用戶可享受到通訊自動化及辦公自動化的服務；空調、供水、防火防盜、供配電系統(tǒng)均為電腦控制；實現(xiàn)了自動化綜合管理。3、CityPlace以其全新的設計與服務成為智能建筑跨時代的里程碑62整理ppt社會背景社會變革——國家壟斷經(jīng)營的交通郵電、郵電等行業(yè)轉向自由競爭、國際貿易和市場開放，使得信息技術市場的競爭日趨激烈，為智能建筑的技術和設備選擇提供了更多的機會。技術背景計算機技術、微電子技術、信息網(wǎng)絡技術促使智能建筑的實現(xiàn)具備了技術基礎。63整理ppt工作和生活的客觀需求隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們對工作和生活場所的環(huán)境條件也提出了更高的要求，而智能建筑的出現(xiàn)正迎合了這種需求，它能為使用者提供更加方便、舒適、高效和節(jié)能的生產與生活條件。64整理ppt智能家居結構圖65整理ppt二、究竟什么是智能建筑？

什么樣的建筑才能稱之為智能建筑?建筑作為建筑工程與藝術、自動化技術、現(xiàn)代通信技術和計算機網(wǎng)絡技術相結合的復雜系統(tǒng)工程學科——“智能建筑”66整理ppt中國對智能建筑的定義——智能建筑系統(tǒng)是指利用系統(tǒng)集成方法，將智能計算機技術、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合，通過對設備的自動監(jiān)控，對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優(yōu)化組合，所獲得的投資合理，適合信息社會需要，并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。67整理ppt由5個獨立的自動化基本子系統(tǒng)組成：設備管理自動化系統(tǒng)（BAS）；安全防衛(wèi)自動化系統(tǒng)（SAS）；通信自動化系統(tǒng)（CAS）；防止火災自動化系統(tǒng)（FAS）；辦公自動化系統(tǒng)（OAS）?！@些子系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成中心（SIC）組合在一起，滿足用戶需求。68整理ppt69整理ppt智能化建筑中的傳感器終端控制對象70整理ppt三、門禁系統(tǒng)在辦公大樓的應用電子門禁系統(tǒng)采用個人識別卡方式工作，給每個有權進入的人或來訪者發(fā)一個個人識別卡，相當于一把鑰匙。系統(tǒng)根據(jù)該卡的卡號，卡的可用的次數(shù)和當前的時間信息等，判斷該持卡人是否可以進入，如果可以，則自動開門，否則不開門。71整理ppt四、校園網(wǎng)絡綜合組建方案拓撲圖中的路由器、防火墻和核心交換機構成了校園網(wǎng)的核心，也就是我們平常說的網(wǎng)絡中心，網(wǎng)絡中心性能的好與壞將直接影響整個校園網(wǎng)的性能，因此，網(wǎng)絡中心的組建將是整個校園網(wǎng)組建成敗的關鍵。72整理ppt五、基于PLC的電梯監(jiān)控系統(tǒng)電梯監(jiān)控系統(tǒng)要求既能監(jiān)控電梯狀態(tài)又能完成日常管理。從模塊功能上可分為：故障時電梯狀態(tài)；每個工作周期的數(shù)據(jù)匯總；日常管理信息。73整理ppt工作領域畢業(yè)生可在大中型水、火電廠的值班運行及試驗室從事電力系統(tǒng)調度及計算機自動化工作電力系統(tǒng)的研究設計工作及科研機構的試驗室工作也可在有關的研究院、所及學校進行科研和教學工作。74整理ppt招聘實例1沈陽和世泰實業(yè)有限公司-電氣工程師招聘職位：電氣工程師工作地點：沈陽市招聘人數(shù)：1工作年限：五年以上薪水范圍：面議職位描述：負責公司各生產車間用電管理、保證熔鑄、鍛造、軋制設備用電、