电气工程导论第一章-绪论

电气工程导论第一章-绪论

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　　安徽科技学院电气工程教研室

　　电气工程专业导论

　　１

　　安徽科技学院电气工程教研室

　　第一章　绪论　一．电气工程在国民经济中的地位　二．电气科学与工程的发展简史　三．电气工程的发展前景　四．电气工程的理论基础　五．电气工程常用计算机程序简介

　　电气工程专业导论

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　　一、电气工程在国民经济中的地位

　　电气工程学科（专业代码０８０６）　电气工程学科（专业代码０８０６）

　　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ——Ｔｈｅ　ｂｒａｎｃｈ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ——Ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ｔｈａｔ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）．

　　它是工程科学的一个分支，　它是工程科学的一个分支，主要研究电气系统　　　　的应用和发配电设备与机械的控制及通信。　的应用和发配电设备与机械的控制及通信。

　　电气工程专业导论

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　　一、电气工程在国民经济中的地位（续）　电气工程在国民经济中的地位（

　　电气科学与工程学科分类　１．　电磁学与电路理论；　２．　电机电器学；　３．　电力系统；　４．　电工材料学；　５．　高电压与绝缘；　６．　电力电子学；　７．　脉冲功率技术；　８．　放电理论与放电等离子体；　９．　超导电工学；　１０．生物电磁学；　１０．生物电磁学；　１１．电磁兼容；　１１．电磁兼容；　１２．新能源与新发电技术。　１２．新能源与新发电技术。

　　电气工程专业导论　４

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　　电气工程

　　（

　　）

　　电气工程及其自动化（本科）　电气工程及其自动化（本科）　年专业目录）　（１９９８年专业目录）　年专业目录　高　电　电　电　工　机　力　电　气　业　自　技　系　电　压　术　与　统　动　器　绝　化　及　及　其　其　缘　自　技　控　术　制　动　化

　　电气工程专业

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　　一、电气工程

　　（

　　）

　　电气工程一级学科（硕士、博士）　电气工程一级学科（硕士、博士）　电　工　理　论　与　新　技　术　电　力　电　子　与　电　力　传　动

　　电气工程

　　高　电　压　与　绝　缘　技　术

　　电　力　系　统　及　其　自　动　化

　　电　机　与　电　器

　　６

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　　电气工程

　　（　控制科学与工程

　　自动化控制　信息化改造　化　化　学科

　　电气工程及其自动化　电　气　技　术　工　业　自　动　化　高　电　压　与　绝　缘　技　术　电　力　系　统　及　其　自　动　化　电　机　电　器　及　其　控　制

　　电子科学与技术学科　信息科学与技术　及其　学科

　　电气工程

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　　二、电气科学与工程的发展简史　这个过程大致可分为三个阶段。　这个过程大致可分为三个阶段。　第一阶段，从公元前大约７世纪至公元１６　１６世纪上半　第一阶段，从公元前大约７世纪至公元１６世纪上半　在长达两千余年的岁月里，人类对电、　叶，在长达两千余年的岁月里，人类对电、磁现　象的认识十分缓慢，一直停留在单纯地观察记录　象的认识十分缓慢，　的水平上。　的水平上。　第二阶段，　１６世纪下半叶英国女王的侍医官吉　第二阶段，自１６世纪下半叶英国女王的侍医官吉　尔伯特开始，人们对电磁现象进行了探讨，　尔伯特开始，人们对电磁现象进行了探讨，并作　了一些定性的归纳和总结。　了一些定性的归纳和总结。这一阶段大约持续了　二百年。　二百年。　第三阶段，　１８世纪的卡文迪许　库仑开始，　世纪的卡文迪许、　第三阶段，从１８世纪的卡文迪许、库仑开始，人　们对电磁现象的研究进入了用科学方法定量研究、　们对电磁现象的研究进入了用科学方法定量研究、　总结归纳从而得出规律的阶段。　总结归纳从而得出规律的阶段。

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　时间　公元前七　世纪　公元前二　世纪　１６００年　１６００年　典型事件及意义　发现磁石　静电吸引　代表人物　管子（中国）　ｔｈａｌｅ（泰勒斯　管子（中国）　ｔｈａｌｅ（泰勒斯　希腊）　希腊）　西汉初年

　　Ｇｉｌｂｅｒｔ（吉尔伯特　吉尔伯特）　《论磁石》论述磁并导　Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｇｉｌｂｅｒｔ（吉尔伯特）　论磁石》　入“电”ｅｌｅｃｔｒｉｃ　莱顿瓶电容器的原形，　Ｐｉｅｔｅｒ　ｖａｎ　ｍｕｓｓｃｈｅｎｂｒｏｃｋ　莱顿瓶电容器的原形，　（穆欣布罗克　荷兰莱顿）　荷兰莱顿）　存贮电　Ｅｗａｌｄ　Ｇｅｏｒｇ　Ｖｏｎ　Ｋｌｅｉｔ　德国）　（克莱斯特　德国）

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　　１７４５年　１７４５年

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　　　　吉尔伯特和他的著作《论磁石》　吉尔伯特和他的著作《论磁石》

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　　　　带有莱顿瓶的起电机

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　时间　１７４７年　１７４７年　典型事件及意义　电荷守恒定律　代表人物　（夫兰　Ｂｅｎｊａｍｉｍ　Ｆｒａｎｋｔｉｎ　（夫兰　美国）　克林　美国）　Ｐｒｏｃｏｐｉｕｓ　Ｄｉｒｉｓｃｈ　狄维施）　（狄维施）　Ｃｈａｒｌｅｓ　Ａｕｇｕｓｔｅ　ｄｅ　Ｃｏｕｌｏｍ　法国）　（库仑　法国）

　　１７５４年　１７５４年

　　避雷针

　　１７８５年　１７８５年

　　库仑定律—电磁学　库仑定律　电磁学　进入科学行列

　　电气工程专业导论

电气工程导论第一章-绪论

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　库仑定律　　　　库仑和他发明的扭力天平

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　时间　１７９９年　１７９９年　典型事件及意义　发明电池　提供较长时间的电流　电流的磁效应（电产生　电流的磁效应（　磁）　安培分子电流说　毕奥毕奥－萨伐尔定律　代表人物　Ａｌｅｓｓａｎｄｒｏ　Ｇｒａｆ　Ｖｏｌｔａ　意大利）　（伏特　意大利）　Ｈａｎｓ　Ｃｈａｎｓｔａｎ　Ｏｅｒｓｔｅｄ　丹麦）　（奥斯特　丹麦）　Ａｍｐｅｒｅ（安　Ａｎｄｒｅ　Ｍａｒｉｅ　Ａｍｐｅｒｅ（安　法国）　培　法国）　ＪｅａｎＪｅａｎ－Ｂａｐｔｕｔｅ　Ｂｉｏｔ，Ｆｅｌｉｘ　Ｓａｖａｒｔ　毕奥，萨伐尔）　（毕奥，萨伐尔）

　　１８２０年　１８２０年

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　　　　伏特与伏打电池

　　电气工程专业导论　１５

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　安培定律　　　　安培与他的实验装置

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　时间　１８２７年　１８２７年　１８３１年　１８３１年　典型事件及意义　欧姆定律　电磁感应现象　磁产生电）　（磁产生电）　代表人物　ｏｈｍ（欧　Ｇｅｏｒｇ　Ｓｉｍｏｎ　ｏｈｍ（欧　德国）　姆　德国）　Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｆａｒａｄａｙ　（法拉第　英国）　英国）

　　１８３４年　１８３４年

　　楞次定律

　　楞次

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　欧姆定律　　　　欧姆与他的实验装置

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　法拉第电磁感应定律

　　法拉第与最早的发电机——法拉第盘　法拉第与最早的发电机——法拉第盘　　　　电气工程专业导论　１９

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　时间　　　　１８３２年　１８３２年

　　典型事件及意义

　　代表人物

　　第一台实用的直流发电　Ｈｉｐｐｏｌｙｔｅ　Ｐｉｘｉｉ　机　（皮克斯，法国）　皮克斯，法国）　第一台实用的电动机　Ｍｏｒｉｔｚ　Ｈｅｒｍａｎｎ　Ｖｏｎ　Ｊａｃｃｏｂｉ　雅可比，德籍俄国）　（雅可比

电气工程导论第一章-绪论

，德籍俄国）　Ｅｒｎｓｔ　Ｗｅｒｎｅｒ　Ｖｏｎ　Ｓｉｅｍｅｎｓ　西门子，德国）　（西门子，德国）　　　　２０

　　１８３４年　１８３４年

　　１８６６年　１８６６年

　　第一台自激式发电机

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　皮　克　斯　发　明　的　直　流　发　电　机

　　电气工程

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　雅可比发明的世界上第一台电动机模型（　雅可比发明的世界上第一台电动机模型（左）　与实用电动机（　复制品）　与实用电动机（右，复制品）

　　电气工程专业导论　２２

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　　　　西门子与他的自激式发电机

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　时间　　　　１８７３年　１８７３年

　　典型事件及意义

　　麦克斯韦方程组　建立了电磁学理论，　建立了电磁学理论，　预言了电磁波　　　　电灯泡的发明

　　代表人物

　　Ｍａｘｗｅｌｌ（麦克斯韦，英国）　Ｍａｘｗｅｌｌ（麦克斯韦，英国）　麦克斯韦

　　１８７９年　１８７９年

　　Ｅｄｉｓｏｎ

　　美国）　（爱迪生　美国）　Ｈｅｎｄｒｉｋ　Ａｎｏｅｎ　Ｌｏｒｅｎｔｚ　洛仑兹）　（洛仑兹）

　　１８９６年　１８９６年

　　光速公式

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　麦克斯韦方程

　　麦克斯韦与他所著的《电磁通论》　麦克斯韦与他所著的《电磁通论》　　　　电气工程专业导论　２５

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（　　　　电弧灯（　电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　１８３１年　英国人Ｆａｒａｄａｙ　发现电磁感应现象　１８３２年　法国人Ｏｒｓｔｅｄ　制成第一部发电机　１８３４年　德国人Ｈｅｉｎｒｉｃｈ　发现楞次定律　１８６４年　德国人Ｍａｘｗｅｌｌ　发表电磁波理论　１８６６年　德国人Ｇｒａｍｍｅ　发明自激式直流发电机　１８７６年　美国人Ｂｅｌｌ　发明磁铁式电话　１８７５年　法国巴黎火车站建立了世界上第一座火力发电厂　１８７９年　西门子设计了第一台能乘坐１８人的小型电力机车　１８８２年　纽约出现第一座直流配电系统

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　１８８５年　美国人Ｓｔａｎｌｅｙ　研制成功变压器　发展交流电力　电力系统　１８８６年　美国开始发展　发展　电力　１８８７年　德国人Ｈｅｒｔｚ　实验证明电波存在　１８８８年　美国人Ｔｅｓｌａ　发表感应电动机理论　１８９０年　美国第一座３．３ｋｖ交流输电系统完成　１８９３年　芝加哥美国博览会展出双相交流配电系统　１８９６年　意大利人Ｐｏｐｏｖ　发明无线电　１８９７年　英国人Ｔｈｏｍｓｏｎ　证实电子存在　１９１２年　美国ＧＥ　公司正式使用消弧室

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　１９１８年　１９３３年　１９３６年　１９３８年　１９４６年　１９４８年　１９５１年　１９５１年　１９５４年　美国人Ｆｏｒｔｅｓｃｕｅ　发表解析不平衡理论　德国　ＡＥＧ　公司制造２２０ｋｖ级之气冲式断路器　美国自到ＬＡ之间完成２８７ｋｖ线路　美国人应用布尔代数于交换电路　美国宾州大学　Ｅｃｋｅｒｔ完成ＥＮＩＡＣ真空管计算器　美国人Ｂａｒｄｅｅｎ　发明晶体管　世界第一部商用计算器ＵＮＩＶＡＣ　美国西屋公司产制　ＳＦ６　断路器　１００ｋＶ之　ＨＶＤＣ　线路于瑞典正式运行

　　电气工程专业导论　２９

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　　二、电气科学与工程的发展简史（续）　电气科学与工程的发展简史（

　　１９５７年　１９５７年　１９６０年　１９６０年　１９６１年　１９６１年　１９６２年　１９６２年　１９６９年　１９６９年　１９７１年　１９７１年　１９７５年　１９７５年　１９７６年　１９７６年　第一座商用　核能电厂　于美国运转　美国人　Ｍａｉｍａｎ　作雷射证明　美国Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ及ＴＩ公司推出商用ＩＣ　美国Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ及ＴＩ公司推出商用ＩＣ　Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ　公司推出商用　美国发射第一枚通讯卫星Ｔｅｌｓｔａｒ　美国发射第一枚通讯卫星Ｔｅｌｓｔａｒ　１　通讯卫星　美国　７６５ｋｖ　交流线路完成　各型集成电路时期　美国Ｉｎｔｅｌ公司推出４００４、　美国Ｉｎｔｅｌ公司推出４００４、８０８０　微处理器　Ｉｎｔｅｌ公司推出４００４　大型电子计算器及微电脑问世后，诸如电力系统分析、电　大型电子计算器及微电脑问世后，诸如电力系统分析、电　电力系统分析、　力控制、电机设计及保护系统等技术不断推陈出新

　　电气工程被人们誉为“　电气工程被人们誉为“现代文明之轮”

　　电气工程专业导论　３０

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　　三、电气科学的发展前景

　　生命科学

　　生物医学电磁技术　磁共振成像技术

　　……

　　电工高新技术

　　磁悬浮技术　磁流体发电技术　……

　　材料科学

　　超导材料　半导体材料　永磁材料

　　……

　　电气工程

　　信息化

　　信息获取与处理　信息传输　信息应用　信息系统安全　……

　　电气驱动与　控制

　　“线控”汽车　线控”　全电舰船　多（全）电飞机　……

　　楼宇智能化

　　智能建筑供配电　智能建筑通讯　智能建筑防盗　综合布线系统　……

　　数字化

　　数字化测控　数字信号处理　数字仿真分析　数字电力系统　……

　　网络化

电气工程导论第一章-绪论

　　电力网络　信息通信网络　工业控制网络　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ　ＤＭＳ／ＤＳＭ／ＧＩＳ　……　　　　电气工程专业导论

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　　三、电气科学的发展前景（续）　电气科学的发展前景（

　　线　控　汽　车

　　电气工程

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　　三、电气科学的发展前景（续）　电气科学的发展前景（

　　全　电　旅　游　船　电　气　设　备　布　置

　　电气工程

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　　三、电气科学的发展前景（续）　电气科学的发展前景（

　　多　电　飞　机　电　气　设　备　布　置

　　电气工程

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　　三、电气科学的发展前景（续）　电气科学的发展前景（

　　智　能　楼　宇　示　意　图

　　电气工程

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　　三、电气科学的发展前景（续）　电气科学的发展前景（

　　近年来的研究热点有：　近年来的研究热点有：

　　①　电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各类问　电力大系统、　题；　生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；　②　生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术；　气体放电及多相混合体放电问题；　③　气体放电及多相混合体放电问题；　基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；　④　基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器；　⑤　反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及其观　察和测量技术；　察和测量技术；　⑥　电能质量的理论及其测量、控制；　电能质量的理论及其测量、控制；　可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；　⑦　可再生能源发电、电能存储和电力变换技术；　现代测量原理及传感技术；　⑧　现代测量原理及传感技术；　脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；　⑨　脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；　电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、　⑩　电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、控制　及规划的理论及其应用。　及规划的理论及其应用。

　　电气工程专业导论

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　　四、电气工程的理论基础

　　一．电路理论的基本概念与基本定律

　　１．　２．　３．　电路的基本物理量及其正方向；　电路的基本物理量及其正方向；　欧姆定律；　欧姆定律；　基尔霍夫定律。　基尔霍夫定律。　Ｉ

　　Ｕ　Ｒ　Ｕ　Ｒ　Ｉ　＋　Ｕ　６Ｖ　－

　　Ｒ　＝　Ｕ　Ｉ　Ｒ　＝　？　Ｕ　Ｉ

　　Ｒ

　　Ｉ　－２Ａ

　　二．电磁场理论的基本概念与基本定律

　　电气工程专业导论

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　　五、电气工程常用的计算机程序简介

　　１．　ＭＡＴＬＡＢ

　　ＭＡＴＬＡＢ是美国Ｍａｔｈｗｏｒｋ公司　ＭＡＴＬＡＢ是美国Ｍａｔｈｗｏｒｋ公司　是美国Ｍａｔｈｗｏｒｋ　１９８４年开始推出的一种使用简　自１９８４年开始推出的一种使用简　便的工程计算语言，　便的工程计算语言，由于其强大　的数值运算能力和开放灵活的应　用界面而在科学技术和工程应用　的各个领域得到广泛的应用．　的各个领域得到广泛的应用．其　数学计算部分提供了强大的矩阵　处理和绘图功能。　处理和绘图功能。在工程仿真方　ＭＡＴＬＡＢ提供的软件几乎支持　面，ＭＡＴＬＡＢ提供的软件几乎支持　各个工程领域。　各个工程领域。　　　　电气工程专业导论

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　　五、电气工程常用的计算机程序简介（续）　电气工程常用的计算机程序简介（　　　　２．　ＰＳｐｉｃｅ

　　ＳＰＩＣＥ　（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｗｉｔｈ　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ　Ｅｍｐｈａｓｉｓ）　是美国加州大学Ｂｅｒｋｅｌｙ　是美国加州大学Ｂｅｒｋｅｌｙ　分校在２０世纪　年代早期为集成电路仿真开　世纪７０　分校在２０世纪７０年代早期为集成电路仿真开　发的，　发的，它是低功率等级电力电子最广泛应用　的仿真程序。　的仿真程序。　微机版本的ＳＰＩＣＥ称为　称为ＰＳｐｉｃｅ，　微机版本的ＳＰＩＣＥ称为ＰＳｐｉｃｅ，国外许多大学课　程和电路及电子学方面的大学教科书均编入　了基于ＰＳｐｉｃｅ的例子和练习　熟悉ＰＳｐｉｃｅ　的例子和练习，　了基于ＰＳｐｉｃｅ的例子和练习，熟悉ＰＳｐｉｃｅ　有利于在电力电子学课程中学习。　有利于在电力电子学课程中学习。

　　电气工程专业导论

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　　五、电气工程常用的计算机程序简介（续）　电气工程常用的计算机程序简介（　　　　３．　ＥＭＴＰ

　　ＥＭＴＰ　（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ）　是用　（Ｅｌｅｃｔｒｏ于电力系统电磁暂态分析的仿真软件，　于电力系统电磁暂态分析的仿真软件，是电力系统　中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应用最　广泛的程序。　广泛的程序。　ＥＭＴＰ侧重的是系统级的运行工况而不是个别元件的　ＥＭＴＰ侧重的是系统级的运行工况而不是个别元件的　细节。它包含电机、变压器、传输线、二极管、　细节。它包含电机、变压器、传输线、二极管、　晶闸管和开关等元件的模型。　晶闸管和开关等元件的模型。　ＥＭＴＰ是一个不断发展的软件　ＥＭＴＰ是一个不断发展的软件，拥有推动其发展的大　是一个不断发展的软件，　量资源，　量资源，成为美国电力系统和电力电子仿真方面　的工业标准。　的工业标准。

　　电气工程专业导论　４１

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　　五、电气工程常用的计算机程序简介（续）　电气工程常用的计算机程序简介（　　　　４．　ＰＳＡＳＰ

　　ＰＳＡＳＰ（　ＰＳＡＳＰ（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）　Ｐａｃｋａｇｅ）是　一个用于电力系统分析计算的集成　工作环境，将潮流计算、短路计算、稳定计算、　工作环境，将潮流计算、短路计算、稳定计算、　以及绘图等程序有机地结合起来　。成为我国电力　成为我国电力　系统仿真计算标准

　　电气工程专业导论

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　　有志者事竟成

　　电气工程专业导论　４３

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/89zm.html