《電氣工程導論》課件-第1章

第1章緒論

1.1電氣工程及其自動化專業(yè)概述

1.2國內外大學電氣工程專業(yè)設置

1.3電氣工程專業(yè)的課程體系與知識結構

1.4影響電氣工程發(fā)展的主要因素

1.5電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標

1.1電氣工程及其自動化專業(yè)概述

1.1.1電氣工程及其自動化專業(yè)的發(fā)展歷史

1．電氣工程的發(fā)展簡史現(xiàn)階段，從工程技術領域看，電是一種優(yōu)質的能源形式和重要的信息載體。其顯著特點在于易于變換、傳輸和控制。

1820年，安培(A.M.Ampere)發(fā)現(xiàn)了電磁效應。1831年，法拉第(M.Faraday)發(fā)現(xiàn)一塊磁鐵穿過一個閉合線路時，線路內就會有電流產(chǎn)生，這個效應就是電磁感應。法拉第的電磁感應定律是他最偉大的貢獻，揭示了電磁感應原理，奠定了電磁學基礎。正像法拉第用他發(fā)明的第一臺發(fā)電機(法拉第盤，見圖1-1)所演示的那樣，電磁感應可以用來產(chǎn)生連續(xù)電流。雖然給城鎮(zhèn)和工廠供電的現(xiàn)代發(fā)電機比法拉第發(fā)明的發(fā)電機要復雜得多，但是它們同樣都是根據(jù)電磁感應原理設計的。

圖1-1法拉第盤

19世紀60年代，麥克斯韋(J.C.Maxwell)建立了統(tǒng)一的經(jīng)典電磁場理論和光的電磁理論，預言了電磁波的存在。而這種理論上的預見后來得到了充分的實驗證實。1873年，麥克斯韋完成了他的巨著——《電磁學通論》，這是一部可以同牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》相媲美的著作，具有劃時代的意義，奠定了廣泛應用電磁技術的理論基礎。

1834年，德籍俄國物理學家雅可比(Jacobi)發(fā)明了被世界公認的第一臺功率為15?W的棒狀鐵芯實用電動機，如圖1-2所示。

(a) (b)圖1-2雅可比電動機模型和實用電動機(a)電動機模型；(b)實用電動機

1885年，意大利物理學家加利萊奧·費拉里斯提出了旋轉磁場原理，并研制出了二相異步電動機模型。1886年，美國的尼古拉·特斯拉也獨立地研制出了二相異步電動機，見圖1-3。其工作過程是把幾個線圈按輻射狀排成一圈，接通交流電，交流電的頻率相同，但電壓和電流存在相移，于是，在線圈之間的空間就形成了旋轉磁場，磁場帶動金屬使之產(chǎn)生旋轉運動。據(jù)此，成功研制出二相異步電動機。俄國工程師多里沃·多勃羅沃爾斯基于1889年成功研制出第一臺實用的三相交流單鼠籠異步電動機，并發(fā)明了第一臺雙鼠籠三相異步電動機。交流電機的研制和發(fā)展，特別是三相交流電機的研制成功為遠距離輸電創(chuàng)造了條件，同時把電工技術提高到了一個新的階段。

圖1-3特斯拉發(fā)明的二相異步電動機

19世紀后期，在資本主義迅速發(fā)展、商品競爭日益加劇的形勢下，新技術的采用往往成為維持生計、藉以發(fā)展和出奇制勝的法寶，此時電動機的使用已經(jīng)相當普遍。電鋸、車床、起重機、壓縮機、巖石鉆等都已由電動機帶動，甚至電磨、牙醫(yī)電鉆、家用吸塵器等也都用上了電動機。電機制造技術的進步和電能應用范圍的擴展以及工業(yè)生產(chǎn)對電能需要的迅速增長，大大促進了發(fā)電廠和發(fā)電站的建設。這些發(fā)電廠、發(fā)電站最初都是從直流發(fā)電開始的，1875年，法國巴黎火車站建成了世界上最早的一座火力發(fā)電廠。1882年，“愛迪生電氣照明公司”建成了商業(yè)化電廠和直流電力網(wǎng)，能發(fā)電660kW。1882年，美國興建第一座水力發(fā)電站，之后水力發(fā)電逐步發(fā)展起來。

1898年，紐約又建立了容量為30000kW的火力發(fā)電站，用87臺鍋爐推動12臺大型蒸汽機為發(fā)電機提供動力。由于當時直流發(fā)電廠的供電范圍有限，僅能對一棟房子或一條街道供電，此后建立的中心電廠也僅能供幾平方千米內用戶用電，而再擴大供電范圍，直流電廠已不能勝任，于是代之而起的是交流發(fā)電站的建立。

1885年，英國工程師菲爾安基設計的第一座交流單相發(fā)電站建成發(fā)電，這座發(fā)電站建在距倫敦12km的捷伯特弗爾得，發(fā)電機功率為1000kW，電壓高達2500V，經(jīng)變壓后升高到10kV向倫敦輸送，經(jīng)過幾次變壓后，用戶的供電電壓為100V。1888年，由費朗蒂(1864—1930年)設計，建設在泰晤士河畔的倫敦大型交流發(fā)電站開始輸電，其輸出電壓高達10?kV，經(jīng)兩級變壓輸送到用戶。1892年，法國建成了第一座三相交流發(fā)電站，把交流發(fā)電站的發(fā)展向前推進了一步。隨后，美國于1893年建成了第一座三相交流發(fā)電站，并于1895年建成了尼亞加拉3675?kW的交流水電站。1894年，俄羅斯建成了當時世界上最大的單相交流發(fā)電站，其功率為800?kW，由四臺蒸汽機提供動力發(fā)電。

電這種新能源剛剛被人們使用的時候，它的主要作用是作為照明的光源。電被發(fā)出來之后，再把它輸送給用戶，輸送的距離越遠，經(jīng)濟價值就越大。在遠距離輸電方面，人們首先嘗試了直流電輸電方式。第一條直流輸電線路于1873年建成，長度僅有2km。世界上第一條遠距離直流輸電實驗線路是由法國人建立的。1882年，法國物理學家和電氣工程師德普勒(1843—1918年)由德國葛依吉工廠資助在慕尼黑國際博覽會上展出了一條實驗高壓直流輸電線路，把米斯巴赫一臺容量為2.2kW的水輪發(fā)電機發(fā)出的電能輸送到相距57km的慕尼黑，驅動博覽會上的一臺水泵形成了一個人工噴泉。這一成功演示，展示出了電力的巨大潛力，證明了遠距離輸電的可能性。

在這次實驗中，線路始端電壓為1343?V，末端降至850?V，輸送功率不到200?W，線路損耗達78%，說明效率較低。在直流輸電的發(fā)展過程中，經(jīng)過技術改進曾一度達到甚為可觀的水平。直流電機能發(fā)出電壓高達57.6?kV，功率為4650?kW的電能，輸送距離達到180?km。但這種勢頭很快達到了技術上的極限，難以再取得新的進展。由焦耳-楞次定律可知，輸送相同容量的電能，電壓越高，熱損耗就越小。要加長輸電距離、增大輸電容量，又要減少輸電損失，最為有效的辦法就是提高輸電電壓。由于當時的直流輸電只能靠發(fā)電機的電壓把電力輸送給用戶，因此，若使直流電大幅度地升壓或降壓在當時是難以想象的。而用戶的電壓一般要求在250?V以下，直接使用高壓既不安全也不經(jīng)濟。在這種情況下，交流輸電顯示了其優(yōu)越性，從而促進了交流高壓輸電方式的發(fā)展。交流輸電技術最早獲得成功的是俄國的亞布洛契可夫，他在1876～1878年成功試驗了單相交流輸電技術。

1880年前后，英國的費朗蒂改進了交流發(fā)電機，并力主采用交流高壓輸電方式。1882年，英國的高登制造了大型二相交流發(fā)電機。1882年，法國人高蘭德(1850—1888年)和英國人約翰·吉布斯獲得了“照明和動力用電分配辦法”的專利，并成功研制了第一臺具有實用價值的變壓器?？梢哉f，它是交流輸配電系統(tǒng)中的主要設備或心臟部分。變壓器的基本結構是鐵芯和繞組，以及油箱和絕緣套管等部件，它所依據(jù)的工作原理是法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)的互感現(xiàn)象，即由于一個電路中電流變化，而在鄰近另一電路中引起感生電動勢的現(xiàn)象。在同一鐵芯上繞上原線圈和副線圈，如在原線圈中通入交變電流，由于電流的不斷變化，而使其產(chǎn)生的磁場也隨之不斷變化，在副線圈中也就感應出電動勢來。

變壓器靠這一工作原理，把發(fā)電機輸出的電壓升高，而在用戶那里又把電壓降低。有了變壓器可以說就具備了高壓交流輸電的基本條件。1884年，英國人埃德瓦德、霍普金生(1859—1922年)又發(fā)明了具有封閉磁路的變壓器。1885年，威斯汀豪斯(1846—1914年)對高蘭德和吉布斯變壓器的結構又進行了改進，使之成為一臺具有現(xiàn)代性能的變壓器。1891年，布洛在瑞士制造出高壓油浸變壓器，后又研制出巨型高壓變壓器。由于變壓器的不斷改進，因此遠距離高壓交流輸電取得了長足的進步。

在采用直流輸電還是交流輸電的問題上曾產(chǎn)生過一場爭論。當時在美國電氣界最負盛名的大發(fā)明家愛迪生和對電氣化作出了重要貢獻的著名英國物理學家威廉·湯姆生(即開爾文勛爵)以及羅克斯·克隆普頓(1845—1940年)等人都極力反對采用交流輸電，主張發(fā)展直流輸電方式；而英國的費朗蒂、高登等人和美國的威斯汀豪斯、特斯拉(1857—1943年)、斯普拉戈(1857—1934年)等人則力主采用交流輸電。隨著輸電技術的發(fā)展，交流電很快取代了直流電。這場關于交、直流輸電方式的爭論，最終以力主交流輸電派的取勝而告結束。

遠距離輸電問題的根本解決是三相交流理論的形成與技術發(fā)明的結果。1887—1891年德國電機制造公司取得了三相交流技術的成功。其主要發(fā)明者是在德國、瑞士工作的俄國電工學家多里沃-多勃羅沃爾斯基。他在1889年制成最早的一臺功率為100W的三相交流異步發(fā)電機。1891年又制成了75kW的三相交流異步電動機(見圖1-4和圖1-5)和150kW的三相變壓器(見圖1-6)。正是他的發(fā)明，人們在電能應用中廣泛采用了三相制。1891年，多里沃-多勃羅沃爾斯基在德國法蘭克福的電氣技術博覽會上，成功地進行了遠距離三相交流輸電實驗。他將180km外三相交流發(fā)電機發(fā)出的電能用8500?V的高壓輸送，輸電效率達到75%，在當時的條件下，如此高的傳輸效率是直流輸電所不能辦到的。從此，高壓交流輸電的有效性和優(yōu)越性得到了公認。

由于交流輸電的發(fā)展和成功，美國當時正在準備建設的尼亞加拉水電站最終決定采用三相交流輸電系統(tǒng)。威斯汀豪斯為其公司爭得了這座水電站的承建合同，從1891年開始建設，1895年建成，1896年投入運行。這座發(fā)電站的總容量近100kW。它將發(fā)出的5000V電壓的電用變壓器升至11000V，輸送到距離40km的布法羅市。電力的作用已不僅僅是用于照明，而開始成為新興工業(yè)的動力和能源。電力的應用和輸電技術的發(fā)展，促使一大批新的工業(yè)部門相繼產(chǎn)生。首先是與電力生產(chǎn)有關的行業(yè)，如電機、變壓器、絕緣材料、線路器材等電力設備的制造、安裝、維修和運行等生產(chǎn)部門；其次是以電作為動力和能源的行業(yè)，如照明、電鍍、電解、電車、電梯等工業(yè)交通部門；另外還有各種與生產(chǎn)、生活有關的新的電器生產(chǎn)部門也相繼出現(xiàn)了。這種發(fā)展的結果，又反過來促進了發(fā)電和高壓輸電技術的提高。到1903年輸電電壓達到60kV；第一次世界大戰(zhàn)前夕，輸電電壓達到150kV。

圖1-4多里沃-多勃羅沃爾斯基三相電動機部件

圖1-5多里沃-多勃羅沃爾斯基三相電動機外觀

圖1-6多里沃-多勃羅沃爾斯基的幾種三相變壓器

2．國外大學電氣工程專業(yè)發(fā)展過程及其教育狀況簡介國外電氣工程專業(yè)設置較早，各個國家的專業(yè)特色也不一樣。這里首先簡要介紹美國一些著名大學電氣工程專業(yè)的設置時間，其次介紹美國幾所高等學校電氣工程專業(yè)情況。

1)美國著名大學電氣工程專業(yè)的設置時間

(1)哥倫比亞大學于1882年建立電氣工程系。哥倫比亞大學位于紐約市中心，于1754年成立，屬美國常青藤八大盟校之一。哥倫比亞大學設有一百余個學科專業(yè)，大部分可以授予碩士、博士學位。

(2)1883年康乃爾大學建立電氣工程系?？的藸柎髮W坐落于紐約州伊薩卡市，1865年由商人埃茲拉·康乃爾和學者安德魯·迪克森·懷特創(chuàng)建?？的藸柎髮W是美國最有名的大學之一，共有29位諾貝爾獎獲得者曾在這里就讀。它是美國東部第一所同時招收男女生的主要學校。1872年康乃爾大學錄取了第一位女大學生?？的藸柎髮W還是第一所教授美國歷史和擁有自己出版社的大學?？的藸柎髮W包括七個本科生學院和七個碩士生學院、三個跨學院系、繼續(xù)教育學院、夏校和康乃爾大學圖書館。

(3)普林斯頓大學于1889年建立電氣工程系。普林斯頓大學始建于1746年。作為一所著名的綜合性大學，普林斯頓擁有著名的教授學者、排位美國前5名的校友捐贈金額、藏書450多萬冊的計算機化的現(xiàn)代圖書館，還有一個計算機中心、一個藝術博物館、一座教堂和相當數(shù)量的社會文化活動場所。學校建有等離子體物理實驗室、地球物理實驗室、約翰諾曼超級計算機研究中心等主要科研機構和建筑學院、工程技術和應用學院、威爾遜公共及國際事務學院等研究生院。普林斯頓大學學生人數(shù)不多，在校學生來自全美50個州和55個國家，其中海外學生占5%，他們主要來自加拿大、中國、新加坡、英國和德國。

普林斯頓大學最引以自豪的是本科生教育，學校師生比例為1∶6，在全美的大學里很少見。由于學生人數(shù)不多，教師有足夠的精力來關心學生的學業(yè)。普林斯頓大學本科生可以攻讀兩種學位：藝術學士和工程科學學士。前者授予主修人文科學、社會科學和自然科學的學生；后者授予主修工程技術專業(yè)的學生。

在普林斯頓大學二百多年的建校史上，出過不少星光燦爛的人物，對美國的社會文明做出過很大的貢獻，從這所學校里走出過大批的科學家、文學家和政治家。著名的相對論大師愛因斯坦、數(shù)學大師馮諾依曼·阿廷等都在這里從事過研究。歷屆諾貝爾物理獎得主中，有20多位是這所學校的教授。著名的科學家華羅庚、姜伯駒、中國科學院外籍院士陳省聲、李政道、楊振寧都曾擔任過普林斯頓大學的高級研究院研究員。普林斯頓大學還為美國培養(yǎng)了兩位總統(tǒng)，有1000多名普林斯頓大學的畢業(yè)生先后擔任過美國國會參議員、眾議員、聯(lián)邦政府的高級官員，以及州長和州政府的高級官員。由此，普林斯頓大學贏得了“美國政治家搖籃”的譽稱。

(4)1895年德州大學建立電氣工程系。美國德州大學奧斯汀分校(UniversityofTexasatAustin)成立于1883年，是德州大學系統(tǒng)中的主校區(qū)，也是德州境內最頂尖的高等學府之一。在各類學術表現(xiàn)及評鑒排名中，該校在全美大學中名列前茅。現(xiàn)有學生人數(shù)48000名(2007年統(tǒng)計資料)，為全美單一校園中第三大的大學。此校擁有全美頂尖的學術及專業(yè)學系，包括工學院、電子計算機學院、商學院、法學院及公共行政部門等，在全美大學及研究機構中，常年表現(xiàn)杰出。除奧斯汀主校區(qū)外，還有位于奧斯汀北部的Pickle研究校區(qū)(J.J.PickleResearchCampus)，該校天文系也負責位于德州西部戴維斯山區(qū)的麥當勞天文臺。

(5)1902年麻省理工學院建立電氣工程系。該校是培養(yǎng)高級科技人才和管理人才的高等院校，是美國從事科學和技術方面教學和研究的中心之一。該校1861年創(chuàng)辦于波士頓，1916年遷到劍橋。原是一所純粹技術性質的?？茖W校，后來增設了人文社會科學系科。學院主要是培養(yǎng)工程師和技術員，也開設普通教育課程，為一般公眾舉辦晚間演講。其辦學方向是把理論科學和應用科學的教學和研究結合起來。它的成立使19世紀后期美國興起的技術?？茖W校定型化，對美國19世紀末開展的技術運動起了很大的推動作用。學院現(xiàn)在招收本科生和研究生，有建筑和城市規(guī)劃、工程、人文學科和社會科學、管理、理科等5個分院，分設24個系，即航空學和航天學、建筑、生物學、化學工程、化學、土木工程、地學和行星科學、經(jīng)濟學、電氣工程和計算機科學、外國文學和語言學、人文學科、管理、數(shù)學、機械工程、材料科學與工程、氣象學、核工程、營養(yǎng)和食品科學、海洋工程、哲學、物理學、政治科學、心理學、城市研究與規(guī)劃。

2)美國大學電氣工程教學情況簡介對應于我國大學的電氣工程學院和電子與信息工程學院，美國大學一般將其稱為電氣工程與計算機科學系(簡稱EECS系)或電氣工程與計算機工程系(簡稱ECE系)。他們的一個系對應我們的兩個學院。為了更有針對性，這里著重介紹美國EECS系或ECE系中主修電氣工程專業(yè)的教學和改革情況。

(1)美國125所大學對電氣工程學士(BSEE)學位的總學分要求和一、二年級電氣工程(EE)課程設置：1992年3月全美電氣工程系系主任協(xié)會對大約280位系主任發(fā)出征詢函，調查美國EE系對BSEE學位總學分的要求，主要是對畢業(yè)生必須完成的總學分和一、二年級EE課程及實驗課程的開設情況進行征詢。結果有125位系主任做了回答，情況如表1-1所示。

表1-1征詢回答概要

在125個做出回答的系中，大約有65%的系一年級不開設EE課程，20%的系要求開設1門EE課程，9%的系要求開設2門，6%的系要求開設3門EE課程。更詳細的統(tǒng)計說明如下。①

在44個要求開設1門或更多門數(shù)的EE課程的系中，有43%要求3學分，約23%要求6～10學分。②

在做出回答的125個系中，有80%不要求開設第一學年的EE實驗課，其余的20%的系中有72%要求每周3個學時的實驗課。③

在做出回答的系中有大約65%要求開設二年級EE課，門數(shù)在2～4之間，大約18%要求開設5～8門。④

在125個回答征詢的系中，有64%要求開設4～12學分的二年級的EE課程，另有24%的系要求開設13～18學分的此類課程。⑤

在125個系中，大約有14個系沒有第二學年的EE實驗課程，約44.5%的系要求有每周3學時的EE實驗課程。

(2)美國25個EE系所要求的EE課程分析：選出25個系的教學計劃，就11門EE課程進行學分統(tǒng)計分析，包括電路、通信系統(tǒng)、計算機/匯編語言、計算(計算機編程)、控制、離散或非線性系統(tǒng)、能量轉換、電子學(線性、數(shù)字、邏輯設計)、電磁場、線性系統(tǒng)或信號與系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等課程。統(tǒng)計表明，在25個系的教學計劃中：①

所有教學計劃都有電路課程，其學分最少是3學分，最多是11學分，平均為6.6學分(25個系總平均，下同)。

②

有10個系(占40%)開設通信系統(tǒng)課程，最多的學分是6學分，平均為1.3學分。③

有17個系開設計算機/匯編語言課程，最高的一個要求8學分，平均為2.8學分。④

有19個系開設計算機編程課程，最高的一個要求7學分，平均為2.4學分。⑤

有13個系開設控制課程，最高的一個要求4學分，平均為1.6學分。⑥

有4個系開設離散或非線性系統(tǒng)課程，有2個系要求3學分，平均為0.4學分。⑦

有18個系開設能量轉換課程，有3個系要求5學分，平均為2.3學分。⑧

對電子學課程所要求的學分最少是8學分，最多要求15學分，平均為11.2學分。

⑨

所有系都開設電磁場課程，學分至少是3學分，最多是10學分，平均為5.1學分。⑩

有19個系開設線性系統(tǒng)或信號與系統(tǒng)課程，半數(shù)以上要求3學分，平均為2.7學分。

11僅有1個系開設電力系統(tǒng)課程，其他都不開設此課程。

3．國內大學電氣工程專業(yè)發(fā)展概述

(1)?1908年南洋大學堂(上海交通大學)設立了電機專科。這是我國最早的電機專業(yè)。該校電氣工程系歷史悠久，其源頭可追溯到清光緒34年(1908年)，唐文治擔任監(jiān)督(即校長)，增設電機專科，預科一年，?？迫?。在國內各大學中，上海交通大學最早創(chuàng)設電機工程?？啤Ｔ诮▏?1年間，共培養(yǎng)畢業(yè)生1305人，他們服務于國內電氣工程領域的各部門，且成績卓越，人才輩出。

(2)1912年，同濟醫(yī)工學堂(同濟大學)設立電機科，現(xiàn)在發(fā)展為同濟大學電子與信息工程學院的一個系。同濟大學電氣工程系由上海交通大學原機車車輛工程系電力機車專業(yè)發(fā)展而來，長期從事電氣工程及自動化、電力牽引領域的研究，并緊密配合國民經(jīng)濟的發(fā)展，堅持理論研究與生產(chǎn)實踐的結合。在鐵道牽引、城市軌道交通、電動汽車和磁懸浮列車等技術領域內及電力電子、傳動控制、檢測與仿真技術等方面的研究一直處于國內領先水平。電氣工程系現(xiàn)設有電機與電器、電力電子與電力傳動、電力系統(tǒng)及其自動化3個碩士點和電氣工程及其自動化本科專業(yè)，并具有電氣工程及其自動化方向工程碩士招生與學位授予權。

(3)1920年浙江大學(公立工業(yè)專門學校)設立電機科。浙江大學是國家教育部直屬，學科門類齊全的綜合性重點大學。電氣工程學院(簡稱電氣學院)由原浙江大學電機工程學系發(fā)展而來。該系歷史悠久，始建于1920年，是我國創(chuàng)建最早的電機系之一。電氣工程學院位于浙江大學玉泉校區(qū)，設置有電氣工程學、系統(tǒng)科學與工程學、應用電子學3個系和電工電子基礎教學中心，3個系下屬有電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、系統(tǒng)科學與工程4個本科專業(yè)。

學院所屬專業(yè)學科均屬現(xiàn)代高新技術的主要領域，涉及電氣工程、控制科學與工程、系統(tǒng)科學、電子科學與技術4個一級學科。學院設有“電氣工程”、“控制科學與工程(共享)”、“電子科學與技術(共享)”3個學科博士后科研流動站，具有“電氣工程”一級學科博士學位授予權，擁有10個二級學科，其中9個博士點、8個碩士點?！半娏ο到y(tǒng)及其自動化”、“電力電子與電力傳動”以及“控制理論與控制工程(共享)”3個學科是全國重點學科，“電機與電器”、“系統(tǒng)分析與集成”2個學科為省重點建設學科，“電工理論與新技術”確定為浙江省重點扶植學科。

(4)?1923年東南大學(后改為中央大學)設立電機工程系，現(xiàn)已發(fā)展成電氣工程學院。從中央大學、南京工學院到今天的東南大學都一直設有電氣工程相關學科和專業(yè)。曾經(jīng)有大批國內外學術界知名的專家、學者在這里工作，如吳玉麟、陳章、吳大榕、程式、楊簡初、嚴一士、閔華、周鶚、陳珩等。

電氣工程學院現(xiàn)設有電氣工程一級學科博士學位授權點，含電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、電力電子與電力傳動、高電壓與絕緣技術、電工理論與新技術、應用電子與運動控制、電氣信息技術和新能源技術等二級學科，其中，電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化2個二級學科為江蘇省重點學科。該學院設有電氣工程博士后流動站和電氣工程及其自動化本科專業(yè)。電氣工程學院是國家“211工程”及“985工程”一期、二期的重點建設單位，是教育部電氣工程及其自動化專業(yè)教學指導分委員副主任單位。電氣工程及其自動化本科專業(yè)是江蘇省高等學校品牌專業(yè)，2006年6月又成為首個通過教育部工程教育試點認證的專業(yè)。

(5)?1932年清華大學設立電機系，現(xiàn)為電機工程與應用電子技術系。大批基礎扎實、知識面寬、適應能力強的畢業(yè)生已成為我國各條戰(zhàn)線上科技和管理方面的棟梁。隨著科學技術的發(fā)展，本系早已突破了傳統(tǒng)的學科范圍，在電氣工程的基礎上，擴展到計算機、電子技術、自動控制、系統(tǒng)工程、信息科學與生物醫(yī)學工程等新科技領域，開拓了許多新的研究方向。

該系本科生專業(yè)為電氣工程及其自動化，研究生一級學科為電氣工程，每年招收本科生約130人，碩士生約80名，博士生約45名。研究生二級學科包括電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓及絕緣技術、電機與電器、電工理論與新技術以及電力電子與電力傳動，其中前4個為全國重點學科。1996年6月起，電氣工程學科被國務院學位委員會批準為首批試行按一級學科學位授權單位。教學成果“面向國民經(jīng)濟建設主戰(zhàn)場，培養(yǎng)高質量電工學科高層次人才”榮獲1997年全國惟一的國家級特等獎。此外，該系還招收電氣工程領域工程碩士，直接為大、中型企業(yè)培養(yǎng)人才。

(6)?1933年北洋大學(天津大學)設立電機工程系，現(xiàn)已發(fā)展成為天津大學電氣與自動化工程學院。學院現(xiàn)設

2個系、5個中心、2個研究所。學院2個一級學科電氣工程和控制科學與工程均具有博士學位授予權并設有博士后流動站。學院8個二級學科(電力系統(tǒng)及其自動化、電機與電器、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術、控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置和模式識別與智能系統(tǒng))均具有博士和碩士學位授予權，其中電力系統(tǒng)及其自動化和檢測技術與自動化裝置為國家重點建設學科。學院設有電氣工程及其自動化、自動化

2個寬口徑的本科生專業(yè)和1個高等職業(yè)技術教育專業(yè)樓宇自動化技術。

1952年，我國進行大規(guī)模的院系調整，出現(xiàn)了一批以工科為主的多科性大學，也出現(xiàn)了一批機電學院。1966年，文革開始，大學正常招生暫停。1977年，恢復高考制度，之后大部分學校的“電機工程系”改為“電氣工程系”，90年代之后，又陸續(xù)改稱“電氣工程學院”。1998年，我國高校進行了大規(guī)模專業(yè)目錄調整，將電工類專業(yè)和電子與信息類專業(yè)合并為“電氣信息類”專業(yè)，專業(yè)數(shù)大大減少，專業(yè)口徑大大拓寬。表1-2是50多年來我國大學本科專業(yè)目錄的調整情況。表1-3是全國設置電氣工程專業(yè)大學數(shù)量的變化情況。

表1-250年來我國大學本科專業(yè)目錄的調整

表1-3全國設置電氣工程專業(yè)大學數(shù)量的變化

1.1.2電氣工程及其自動化專業(yè)的地位和任務

1．電氣工程學科的具體內容及其內在聯(lián)系從電氣工程內部各學科的關系看，電氣工程主要包含三個領域：電工理論——電工理論與新技術、電路理論(含電網(wǎng)絡理論)、電磁理論；電工制造——電機與電器、絕緣技術、電力電子技術；電力系統(tǒng)——電力系統(tǒng)及其自動化(運行)、高電壓技術、電力傳動。三者相互聯(lián)系、相互滲透，不能截然分開。

(1)電工理論是電工制造業(yè)和電力系統(tǒng)的理論基礎。電工理論的不斷發(fā)展對電工制造業(yè)和電力系統(tǒng)起到了巨大的推動作用，同時，電工新技術更是涵蓋了當今諸多高新技術領域。在我國，電工理論課程是理工科電類學生的主干課、必修課，也是每個從事電力、電氣、通信、計算機和自動控制專業(yè)人士的業(yè)務根基。國外學者的說法是“電工理論是電氣工程師的黃油和面包”。電工理論是學習、解決電氣工程領域問題的理論基礎，其重要性是不言而喻的。

(2)電工制造業(yè)為電能的生產(chǎn)和消費系統(tǒng)提供物質裝備。電工制造業(yè)為電力生產(chǎn)和電力輸送部門提供了必要的物質裝備，同時又為采用電能作為能源的各領域提供了必要的電氣裝備?，F(xiàn)今，人均擁有電機的數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家和地區(qū)現(xiàn)代化水平的一項重要指標。隨著各國對電能需求的不斷增加，為滿足建設大型電站的需要，通過改進發(fā)電機的冷卻技術，采用新型絕緣材料、鐵磁材料，改進結構設計，使發(fā)電機的單機功率增大，效率提高，成本降低。最大火力發(fā)電機組的功率1926年為160?MW，到20世紀60年代已成批生產(chǎn)500～600?MW火電機組，1973年第一臺1300?MW火電機組投入運行。

此后，由于受到材料性能以及大型機組在設計制造上的缺陷等因素的限制，投運后事故較多，可用率降低，使大型火電機組的發(fā)展趨勢減緩。20世紀80年代，大約有3/4的火電設備單機功率穩(wěn)定在300～700?MW。水力發(fā)電機組的最大功率由1942年的108?MW提高到1961年的230?MW，1978年700?MW機組投入運行。核電機組的功率由1954年的5?MW(第一臺工業(yè)用試驗性機組)提高到20世紀80年代的1300～1500?MW。

隨著大型電站以及跨地區(qū)、跨國際大電網(wǎng)的建設，要求提供超高壓、大容量的輸變電設備。繼1952年制造第一套380?kV交流輸變電成套設備后，1965年制成了735?kV交流輸變電成套設備。20世紀70年代以來，又先后制成1000～1500?kV交流輸變電設備。20世紀50年代最大變壓器容量為500?MV·A，1975年已達1800?MV·A。斷路器的制造經(jīng)歷了多油式、少油式、壓縮空氣式和六氟化硫(SF6)氣體絕緣等不同發(fā)展階段，近10多年又發(fā)展了SF6組合式電器，縮小了占地面積(750?kV級約為原占地面積的1/75)和空間，并提高了運行可靠性。到20世紀80年代，高壓斷路器的額定開斷電流已達80～100?kA，全開斷時間已從20世紀50年代的3周波縮短至2周波和1周波，為提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件。

在用電設備中，約有70%的負荷為電動機，大的如軋鋼電動機(單機功率達12?785?kW)和高爐鼓風電動機(單機功率達36?000?kW)，小的有千百種用途各異的微特電機。工廠中電動機分散傳動代替了過去的皮帶傳動，改善了工廠的環(huán)境，提高了機床的效率和精度。電力機車同柴油機車一道代替了蒸汽機車。在家用電器中，出現(xiàn)了洗衣機、吸塵器、電風扇、空調器、電灶、微波爐等，使家庭生活更省力、更舒適。為滿足冶金和機械工業(yè)的需要，各類電爐正向大容量、大功率、低能耗方向發(fā)展。1971年已有360噸電弧爐投產(chǎn)。進入20世紀80年代又開發(fā)了800噸電弧爐。采用超大功率電弧爐一般可將熔煉時間縮短2/3，電耗降低23%。電力電子技術的出現(xiàn)不僅使直流輸電技術得以穩(wěn)步發(fā)展，而且使交、直流傳動技術和各種電源轉換技術都得到革新。

它將微機控制與功率執(zhí)行緊密結合，統(tǒng)一完成邏輯、控制、監(jiān)視、保護、診斷等綜合功能，有力地推動著機電一體化技術的發(fā)展。20世紀80年代，在電動機上采用功率因數(shù)控制器后，一般單相電動機可節(jié)能20%～50%，三相電動機可節(jié)能5%～10%。通過設備性能改進，產(chǎn)品容量增大，電壓等級提高，電網(wǎng)互聯(lián)運行等，發(fā)電設備容量的利用率得到了合理的提高，輸配電設備每千伏安的造價大幅度降低。發(fā)達國家電力系統(tǒng)的損耗，從20世紀30年代約占電能生產(chǎn)總量的18%減少至80年代的7%，預計還將會進一步降低。在此期間，電價降低了約65%。

努力探尋新的發(fā)電方式是20世紀后半葉電工發(fā)展的重要方面。自20世紀50年代首次實現(xiàn)核能發(fā)電以來，核電很快成為繼火電、水電之后的第三大發(fā)電方式。在一些煤炭、石油、水力等一次能源缺乏的發(fā)達國家，如法國，核電甚至成為主要發(fā)電方式，在其總發(fā)電構成中占70%。磁流體發(fā)電在20世紀50年代末嶄露頭角，形成電工領域內的新興工程技術分支。1959年第一臺10?kW磁流體發(fā)電機研制成功。到1985年已建成了5×105?kW工業(yè)性磁流體——蒸氣聯(lián)合熱電站。實現(xiàn)受控核聚變反應是人類社會解決能源問題的最終途徑之一。到20世紀80年代末已經(jīng)成功地使等離子體約束到每立方厘米1013個粒子，溫度達到108?K，維持時間達到秒級?，F(xiàn)代科學技術的進步，將有可能使人類打開通向核聚變發(fā)電的大門。其他如太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物質能等新型發(fā)電裝置等也有重大發(fā)展。20世紀80年代已經(jīng)有功率為10?MW的太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)。單晶硅太陽能電池已進入商品化生產(chǎn)。隨著多晶硅、非晶硅等新材料的出現(xiàn)，為太陽能電池的廣泛應用創(chuàng)造了條件。

電子技術、航天技術等新興工程技術領域迫切要求可靠的獨立供電的電源，使化學能電源的研究又獲得新的活力，燃料電池的研制成為一項重要課題。燃料電池的轉換效率可達60%以上，遠遠超過熱機。目前磷酸型燃料電池已經(jīng)成熟，40?kW的電池和48?MW的發(fā)電系統(tǒng)正在試運行。熔融碳酸鹽型和高溫固體電解質型燃料電池均在積極研制。容量達到1?kW的動力蓄電池已順利運行，并且正繼續(xù)研制10?kW和更大容量等級。燃料電池和動力蓄電池可以分散建設，不需長距離輸電，它的公害輕、應用范圍廣，在解決目前存在的一些技術、設備問題后，將有可能為電能供需系統(tǒng)開創(chuàng)全新的境界。

材料科學的新成果不斷提高電工制造的水平，如超耐熱鋁合金導線大大提高了輸電線路的傳輸能力。非燃性合成液體、高介電常數(shù)合成液體改善了電工設備的介電性能。以合成高分子化合物為基礎的新型電機絕緣材料降低了電機絕緣厚度，并可提高電機溫度。各種合成絕緣結構已部分代替陶瓷。六氟化硫氣體絕緣材料、合成紙復合絕緣材料等正加速傳統(tǒng)絕緣材料的更新?lián)Q代。低損耗、高磁導率的冷軋硅鋼片使鐵損降低到0.4?W/kg以下。采用非晶態(tài)合金制造變壓器和電動機，使鐵損減少70%～80%。高磁能積的釹鐵硼等稀土永磁材料正取代鋁鎳鈷材料，為永磁電機的發(fā)展提供了良好的條件。

超導材料研究的進展將會給電工行業(yè)帶來重大變革。利用超導體可以獲得穩(wěn)態(tài)高強磁場而只需消耗極少的電能，在電工領域具有廣泛的應用前景。使用超導電機驅動潛艇和水面艦只，可以消除傳動噪聲，改善靈活性與隱蔽性。超導磁懸浮列車速度可達500?km/h，已經(jīng)通過載人試驗。超導已應用于高能加速器等大型電物理裝置，以及磁流體發(fā)電、可控核聚變實驗裝置等所需要的強磁場和大電流線圈等設施。超導核磁共振在醫(yī)療診斷和組織代謝過程等研究中引進了新的手段。隨著高溫超導材料研究的進展，實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的超導應用在技術經(jīng)濟上已有了可能。這一切展現(xiàn)出超導電工時代誘人的前景。

2．電氣工程與其他學科的關系其他專業(yè)普遍需要電氣工程知識，例如建筑工程領域涉及的電氣內容主要包括供電電源及電壓的選擇、電力負荷的計算、短路電流計算、高壓接線、低壓配電線路設計、電氣設備選擇、繼電控制與保護、電力管理、變配電所設計、電梯、照明系統(tǒng)、安全用電等電氣知識。多電飛機系統(tǒng)的電氣裝備，包含了電氣領域的諸多技術，如電力系統(tǒng)技術、電力電子技術、電力傳動技術和電氣裝置自動控制技術等。多電飛機用電磁懸浮軸承取代發(fā)動機機械軸承，用電磁執(zhí)行器代替液壓和氣動執(zhí)行器，其所需的電氣裝置如圖1-7所示。

圖1-7多電飛機系統(tǒng)的電氣設備構成

圖1-8電驅動戰(zhàn)車電氣裝備

3．機電系統(tǒng)中的電氣技術機電一體化系統(tǒng)設計涉及的主要內容包括機電系統(tǒng)機械設計技術、控制系統(tǒng)設計技術、伺服系統(tǒng)設計技術和檢測技術。機電一體化是在新技術浪潮中，電子技術、信息技術向機械工業(yè)滲透并與機械技術相互融合的產(chǎn)物。機電一體化的應用領域不同，它所涉及到的單元技術也略有差別。圖1-9為一般機電一體化系統(tǒng)所涉及到的各單元技術及其相互聯(lián)系。

圖1-9機電一體化系統(tǒng)各單元技術構成

機電一體化的關鍵技術主要包括機械技術、計算機與信息處理技術、系統(tǒng)技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、伺服傳動技術等。下面僅對與電氣工程密切相關的幾項技術作簡單介紹。自動控制技術范圍很廣，主要包括：基本控制理論；在此理論指導下，對具體控制裝置或控制系統(tǒng)的設計；設計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調試；最后使研制的系統(tǒng)能可靠地投入運行。由于控制對象種類繁多，因此控制技術的內容極其豐富，例如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷、校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。由于微型機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術聯(lián)系在一起，成為機電一體化中十分重要的關鍵技術。

在控制指令的指揮下，控制驅動元件，使機械運動部件按照指令的要求進行運動，并具有良好的動態(tài)性能。伺服傳動系統(tǒng)采用的驅動技術與使用的執(zhí)行元件有關。按照執(zhí)行元件的不同分為電氣伺服、液壓伺服、氣壓伺服。傳感與檢測技術是機電一體化系統(tǒng)的感覺器官，即從待測對象獲取信號并送到信息處理部分。其主要內容包括：一是將物理量(位移、速度、加速度、力、力矩、溫度等)轉換成一定的與其成比例的電量；二是對轉換的電信號的加工處理，如放大、補償、標定。檢測傳感裝置是實現(xiàn)自動控制的重要環(huán)節(jié)，要求傳感器及其放大處理電路快速、精確地獲取信息，并能夠抗干擾，可靠性高。

伺服傳動包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，由微型計算機通過接口與這些傳動裝置相連接，控制它們的運動，帶動工作機械做旋轉、直線以及其他各種復雜的運動。伺服傳動技術是直接執(zhí)行操作的技術，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉換裝置與部件，對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質量和功能具有決定性的影響。常見的伺服驅動有電液馬達、脈沖油缸、步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機。由于變頻技術的進步，交流伺服驅動技術取得了突破性進展，為機電一體化系統(tǒng)提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發(fā)展。

1.1.3電氣工程及其自動化專業(yè)的特點電氣工程及其自動化專業(yè)是為各行業(yè)培養(yǎng)能夠從事電氣工程及其自動化、計算機技術應用、經(jīng)濟管理等領域工作的寬口徑、復合型的高級工程技術人才。該專業(yè)的特色體現(xiàn)在：強電與弱電相結合，電工技術與電子技術相結合，軟件與硬件相結合，元件與系統(tǒng)相結合，使學生獲得電氣控制、電力系統(tǒng)自動化、電氣自動化裝置及計算機應用技術等領域的基本技能，具有分析和解決電氣工程技術領域技術問題的能力。

1.1.4電氣工程及其自動化專業(yè)的發(fā)展前景我國目前高等學校的專業(yè)數(shù)大約有249個，還有進一步減少的趨勢。教學改革的方向必然是進一步加強基礎，拓寬專業(yè)口徑。電氣工程專業(yè)也必然與時俱進，與信息科學、自動化科學、計算機科學、電子科學、能源科學、材料科學等其他學科進行交叉和融合，以求自身發(fā)展。

2005年中國人均擁有的裝機容量只有0.25?W，人均用電只有1064?kW·h，平均不到世界人均水平的一半，僅為發(fā)達國家的1/6～1/12，遠不能適應我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平提高的需要。相比世界電力工業(yè)大發(fā)展時期，中國電力工業(yè)正處于持續(xù)高速發(fā)展時期，未來十幾年，輸配電及控制設備制造產(chǎn)業(yè)將迎來一個前景廣闊的市場發(fā)展時期。

在2010年至2020年期間，我國將初步形成除新疆、西藏、臺灣地區(qū)之外的全國統(tǒng)一聯(lián)合電網(wǎng)。這一電網(wǎng)的形成將實現(xiàn)我國水電“西電東送”和煤電“北電南送”的合理能源流動格局。未來15年，我國年均用電增長1.6×1011kW·h，而資源分布的不均衡性需要發(fā)展特高壓電網(wǎng)。預計2020年，我國全社會用電量將達到4.6×1012kW·h左右，需要裝機容量約109kW。這意味著未來15年間，我國年均新增裝機超過3.3×107kW，年均用電增長達到1.6×1011kW·h。

美國能源部信息管理局發(fā)布的《國際能源展望2006》報告預計，至2020年，中國用電量將達5.6×1012kW·h，發(fā)電總裝機容量預計達到1.186×109kW，屆時中國的用電量和發(fā)電總裝機容量將超過美國，躍居世界第一位。報告稱，到2030年，全世界的用電量將是2003年的兩倍，其中發(fā)達國家將占全世界總增長量的29%，發(fā)展中國家占71%。至2030年，發(fā)展中國家用電量的年均增長將達到3.9%，發(fā)達國家為1.5%。從2003年至2030年，中國和美國的用電量將分別增加4.3×1012kW·h和1.95×1012kW·h。

未來20年，我國電力工業(yè)和電工制造業(yè)將持續(xù)高速度發(fā)展。受此拉動，我國設置電氣工程專業(yè)的高等學校也將持續(xù)高速度發(fā)展。正像我國正在成為世界制造業(yè)的中心，成為世界工廠一樣，我國也必將成為世界電氣工程高等教育、科學研究和技術開發(fā)的中心。2020年，我國發(fā)電機裝機容量將穩(wěn)居世界第一。未來20年，中國將是全球電力工業(yè)和電工制造業(yè)的最大市場。我國電氣工程領域集中了一批最優(yōu)秀的人才。我國將成為世界電氣工程高等教育的中心。我國也將成為世界電氣工程科學研究和技術開發(fā)的中心。

1.2國內外大學電氣工程專業(yè)設置

1.2.1國外大學電氣工程專業(yè)設置情況

1．英國劍橋大學英國劍橋大學設置工學院，授予學位的專業(yè)有電氣與通信科學、制造工程。劍橋大學電氣工程學科主要研究方向包括電子裝置和材料、納米科學、光子科學研究、電力與能量轉換、科學影像等。劍橋大學工學院一、二年級學生不分專業(yè)，一年級必須完成的課程有數(shù)學、物理、電、磁和電子技術在電氣設備、電路、控制和機械等方面的應用，材料的強度與特性、傳熱動力學、制圖等，二年級必須完成8門核心課程，即機械、結構、材料、熱流體機械、電氣工程、信息工程、數(shù)學、商務經(jīng)濟。

2．澳大利亞悉尼大學悉尼大學電氣與信息工程學院下設5個專業(yè)，授予學位的專業(yè)有電氣工程、軟件工程、計算機工程、電子商務、無線電通信工程、混合學位(5年制，除電子商務以外的所有專業(yè)可與商務、理學、藥學、藝術構成混合學位)。悉尼大學電氣工程學科主要研究方向包括通信、纖維光學和電子、計算機工程、等離子體工程等。悉尼大學電氣與信息工程學院一年級不分專業(yè)，學習相同的課程。二年級選擇專業(yè)，但課程大體相同。三年級才有明顯的課程區(qū)別，每個專業(yè)有各自的核心課程和選課范圍。四年級以實習、畢業(yè)設計為主，設很少的選修課。

3．澳大利亞墨爾本大學墨爾本大學設置電氣與計算機科學系，授予學位的專業(yè)有電氣工程、計算機科學、軟件工程。墨爾本大學電氣工程學科研究方向包括無線電通信、信號與系統(tǒng)。墨爾本大學電氣與計算機科學的三個專業(yè)一年級的課程完全相同，二年級的課程有75%相同，三年級有42.5%課程相同。選修課中有一定的跨專業(yè)和非技術類課程的學分要求。

4．美國麻省理工學院麻省理工學院設置電氣工程與計算機科學系，授予學位的專業(yè)有電氣科學與工程、計算機科學與工程、電氣工程與計算機科學(5年制，可同時獲得學士學位和碩士學位)。麻省理工學院電氣工程學科研究方向包括耳的聽覺電系統(tǒng)模型、數(shù)字與模擬電路設計、圖像處理、電力系統(tǒng)工程、高電壓技術、數(shù)據(jù)及計算機音頻和視頻通信網(wǎng)絡、芯片制造和設計技術、電氣工程與生物醫(yī)學應用的聯(lián)系、控制電子裝置的系統(tǒng)等。麻省理工學院一年級學習四類公共核心課程，包括數(shù)學、物理、化學和生物。三年級按要求選擇專業(yè)和專業(yè)課程，每一個專業(yè)至少有三個模塊，每個模塊有1至2門必修課和若干門選修課，面很寬。另外，還有很多的工程設計及試驗的學分要求。

5．美國普林斯頓大學普林斯頓大學設置電氣工程系，授予學位的專業(yè)有通信工程、計算機科學、固體電子學、光工程。普林斯頓大學電氣工程專業(yè)研究方向包括通信科學與系統(tǒng)、計算機工程、光學與光電子、電子材料與裝置等。普林斯頓大學理工科一年級的基礎課程相同，由學校統(tǒng)一安排，主要是數(shù)學、物理、化學、計算機等入門課程。各院系的教學計劃從二年級開始制定。二、三年級有一組基礎課程，三、四年級學生可任選兩個方向的專業(yè)核心課程。若選修課的先修課學分未得到，就不得選修該課程。

6．美國普渡大學普渡大學設置電氣與計算機工程系，授予學位的專業(yè)有電氣工程與計算機工程。普渡大學電氣工程學科主要研究方向包括自動控制、生物醫(yī)學工程、通信與信號處理、計算機工程、能源與系統(tǒng)、場和光學、固態(tài)裝置與材料、VLSI與電路設計等。普渡大學電氣與計算機工程系一年級課程完全相同，主要學習數(shù)學、物理、化學和計算機入門等課程，二年級仍有70%的課程相同，三年級除了學習本專業(yè)課程外，還有相當數(shù)量的學分限定在兩專業(yè)交叉選課。

1.2.2國內大學電氣工程專業(yè)設置情況根據(jù)我國國情，目前人均用電量遠遠低于國外發(fā)達國家，電力工業(yè)仍在蓬勃發(fā)展階段，需要大量的電氣工程人才，因此專業(yè)設置不同于國外，具有自己的特色。截至2006年，我國高等學校設置電氣工程及其自動化本科專業(yè)的高等學校共計276所。按地域分布華東地區(qū)83所、中南地區(qū)58所、華北地區(qū)48、東北地區(qū)34所、西北地區(qū)30所、西南地區(qū)23所，分布如圖1-10所示。設置本專業(yè)的高等學校名單見附錄A，本節(jié)僅對幾所高等學校的電氣工程專業(yè)作簡單介紹。

圖1-10電氣工程專業(yè)地域分布圖

1．哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學設置的電氣工程及自動化學院下設2個系，分別是自動化測試與控制系、電氣工程系。自動化測試與控制系學科主要研究方向包括光電信息技術與儀器工程、測試計量技術及儀器，授予學位的專業(yè)為測控技術與儀器、光電信息工程。電氣工程系學科主要研究方向包括電機與電器、電力電子與電力傳動、電力系統(tǒng)及其自動化、電工理論與新技術、高電壓與絕緣技術，授予學位的專業(yè)為電氣工程及其自動化。

2．清華大學清華大學設置的電機工程與應用電子技術系下設2個專業(yè)，即電氣工程及其自動化專業(yè)、生物醫(yī)學工程專業(yè)。電氣工程及其自動化專業(yè)分6個方向，即電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓技術及其信息處理、電機及其控制、電路系統(tǒng)與電磁工程、電力電子、電氣檢測與診斷，授予學位的專業(yè)為電氣工程及其自動化。生物醫(yī)學工程專業(yè)的學科內容為5個方向，即生物醫(yī)學電子儀器、微機應用、生物醫(yī)學信號的檢測與處理、圖像處理技術、運動信息檢測，授予學位的專業(yè)為生物醫(yī)學工程。

3．上海交通大學上海交通大學設置的電子信息與電氣工程學院含自動化系、計算機科學與工程系、電子工程系、電氣工程系、信息檢測技術與儀器工程系5個系，擁有自動化、計算機科學與技術、信息工程、電氣工程與自動化、電子科學與技術以及測控技術與儀器6個專業(yè)。自動化系包括兩個國家重點學科，即控制理論與控制工程和模式識別與智能系統(tǒng)，授予學位的專業(yè)為自動化。計算機科學與工程系按學科建制，下設6個二級學科，即計算機軟件和理論、計算機應用技術和計算機系統(tǒng)結構、智能信息處理、密碼學與計算機安全和計算語言學。電子工程系擁有2個本科專業(yè)，即信息工程、電子科學與技術。

電氣工程系主要研究方向包括大電機及其運行控制技術，MW級風力發(fā)電技術，船舶電氣，電力安全，特高壓輸電技術，電力系統(tǒng)規(guī)劃，電力市場，電能質量與電磁兼容，電力設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修，變電站綜合自動化、配電自動化、繼電保護，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性、BCU、VSA、PMU等，F(xiàn)ACTS技術及設備、定質電力，電力系統(tǒng)過電壓、電磁暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)，高壓試驗與數(shù)字化測量與計量，電機及其控制，大功率電力電子技術等。信息檢測技術與儀器工程系研究方向包括測控技術與儀器、精密工程和微機電系統(tǒng)、慣性技術與控制、智能結構系統(tǒng)與儀器等。

4．天津大學天津大學電氣與自動化工程學院設有電氣工程及其自動化、自動化

2個寬口徑的本科專業(yè)。研究方向包括：電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行與控制理論，電力系統(tǒng)微機保護與變電站綜合自動化，新型電機及其控制技術，交、直流傳動及調速技術，兩相/多相電流檢測技術，計算機工業(yè)控制技術等。

5．浙江大學浙江大學電氣工程學院目前設有電機工程學系、系統(tǒng)科學與工程學系和應用電子學系等3個系及1個電工電子基礎教學中心，按學院大類(電氣工程與自動化)統(tǒng)一招生和培養(yǎng)。學院分4個專業(yè)出口方向：電氣工程及其自動化、自動化、系統(tǒng)科學與工程、電子信息工程。

6．同濟大學同濟大學電子與信息工程學院下設計算機科學與技術系、控制科學與工程系、信息與通信工程系、電氣工程系、電子科學與技術系。現(xiàn)設有計算機科學與技術、自動化、電子信息工程、通信工程、電氣工程及其自動化、電子科學與技術和信息安全等7個本科專業(yè)。

7．長春工業(yè)大學長春工業(yè)大學電氣與電子工程學院下設4個本科專業(yè)，分別是自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)、測控技術與儀器專業(yè)和生物醫(yī)學工程專業(yè)。自動化專業(yè)分2個專業(yè)方向：運動控制專業(yè)方向和過程控制專業(yè)方向。電氣工程及其自動化專業(yè)分2個專業(yè)方向：電力電子與電力傳動專業(yè)方向和電力系統(tǒng)自動化專業(yè)方向。我國電氣工程及其自動化專業(yè)建設從1908年上海交通大學(南洋大學堂)設立了電機專科開始，經(jīng)過近百年的建設大多發(fā)展為多學科并存的院(系)。

1.3電氣工程專業(yè)的課程體系與知識結構

1.3.1電氣工程專業(yè)的課程體系電氣工程及其自動化本科專業(yè)，是根據(jù)教育部頒布的最新專業(yè)目錄，為拓寬專業(yè)口徑，增強人才的適應性而設立的，體現(xiàn)了強電與弱電結合、電力與電子技術結合、元件與系統(tǒng)結合、計算機