電氣工程概論綜述與發(fā)展方向淺析

楊海山

摘 要：隨著我國的科學(xué)技術(shù)的提高，電氣行業(yè)的自動(dòng)化水平有了飛速的進(jìn)步，尤其是在我國加入世界經(jīng)濟(jì)組織以后，我國的電氣自動(dòng)化行業(yè)發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并在許多的行業(yè)得到了應(yīng)用與發(fā)展。本文就是綜述電氣工程概論基本知識(shí)，結(jié)合當(dāng)前國情及個(gè)人感想大膽預(yù)測我國的電氣自動(dòng)的發(fā)展趨勢，并闡明我所感興趣的方向。

關(guān)鍵詞：電器工程概論；綜述；發(fā)展方向；興趣

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)有了較大的提高，其主要表現(xiàn)就是我國的電氣行業(yè)的自動(dòng)化水平有了顯著提高，尤其是在我國加入世界經(jīng)濟(jì)組織以后，電氣自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展蒸蒸日上，通過對(duì)本書的學(xué)習(xí)，我了解到電氣自動(dòng)化在許多的行業(yè)的應(yīng)用，并深深的體會(huì)到電氣自動(dòng)化產(chǎn)品對(duì)于人們的生活的重要性。

1.電氣工程概論綜述

1.1緒論

廣義上來說，電氣工程學(xué)科涵蓋的主要內(nèi)容是研究電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用有關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)及工程技術(shù)的綜合。具體地講，電氣工程是與電能的生產(chǎn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，它是工程教育體系中的一個(gè)學(xué)科，研究電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、儲(chǔ)存和利用的專業(yè)。它是一個(gè)以電力工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)為服務(wù)對(duì)象，同時(shí)輻射到國民經(jīng)濟(jì)其他各部門，應(yīng)用十分廣泛的專業(yè)，主要包含電工理論，電工制造，電力系統(tǒng)三個(gè)領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)是強(qiáng)電與弱電結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合、元件與系統(tǒng)相結(jié)合。可以說電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，它和人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在也相對(duì)比較成熟。在未來的數(shù)十年中，他將與生命科學(xué)，材料科學(xué)，電氣驅(qū)動(dòng)與控制，樓宇智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，電工高新技術(shù)等發(fā)生越來越密切的聯(lián)系。我們有理由相信，電氣工程在未來國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將發(fā)揮不可或缺的作用。

1.2電機(jī)電器及其控制技術(shù)

電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。經(jīng)過100多年的發(fā)展，電機(jī)學(xué)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。現(xiàn)如今隨著電工科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了新的階段。主要體現(xiàn)在電能的傳輸生產(chǎn)和分配，驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和裝備，控制電機(jī)等方面。電機(jī)大體上按應(yīng)用電流、功率、應(yīng)用功能、運(yùn)行速度和特種電機(jī)分類。每一類電機(jī)都是生活生產(chǎn)中必不可少的部分。如今電機(jī)被廣泛應(yīng)用到電力工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、醫(yī)療辦公設(shè)備與家用電器、航空航天國防等方面。電機(jī)的運(yùn)行控制主要包括電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)三大方面。通過本課程的學(xué)習(xí)，我們初步了解了各種電機(jī)的結(jié)構(gòu)、電磁關(guān)系、基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本運(yùn)行特性和一般分析方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程和將來從事專業(yè)工作打下了基礎(chǔ)。

1.3電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求組成的一個(gè)同一系統(tǒng)。它的基本任務(wù)是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)、輸送與分配電能，滿足國民經(jīng)濟(jì)和人民生活需要。我國的電力工業(yè)始于1882年，經(jīng)過131年的發(fā)展，目前基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代。一個(gè)具體的電力系統(tǒng)可以用總裝機(jī)容量，年發(fā)電量，額定頻率和最高電壓等級(jí)來描述。電力系統(tǒng)的核心組成部分是發(fā)電廠，它主要分為水力發(fā)電廠，火力發(fā)電廠，核電廠和新能源發(fā)電廠四大類。發(fā)電廠發(fā)出的電由電力網(wǎng)進(jìn)行輸送和分配，并進(jìn)行電壓變換。而輸電網(wǎng)則是電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)。由于目前電能不能夠大量存儲(chǔ)，我們還需要進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度以滿足不同用戶的需求。照明則是電力的主要應(yīng)用之一，此外還有電加熱，電力拖動(dòng)等。由于電力也是一種商品，因此，電力也存在市場，電力市場主要采用經(jīng)濟(jì)、法律等手段，本著公平競爭、自愿互利的原則，對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、供電、用電等各組成員協(xié)調(diào)運(yùn)行進(jìn)行管理。電價(jià)則是電力市場的杠桿和核心內(nèi)容。同時(shí)電力市場的存在也給電力系統(tǒng)的科學(xué)研究、發(fā)展建設(shè)和運(yùn)營管理等方方面面帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)，存在的很多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q完善。

1.4電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)

電力電子技術(shù)就是以電子器件為開關(guān)，把能得到的電源變換為所需要的電源的一門科學(xué)應(yīng)用技術(shù)。它以控制理論為基礎(chǔ)、以微電子器件或計(jì)算機(jī)為工具、以電子開關(guān)器件為執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的有效變換。由于電力電子技術(shù)是從電氣工程中3大學(xué)科領(lǐng)域（電力、控制、電子）發(fā)展起來的一門新型交叉學(xué)科，所以其研究領(lǐng)域十分廣泛，主要包括電力半導(dǎo)體器件、變換器電路結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、控制與調(diào)節(jié)、電力電子技術(shù)中的儲(chǔ)能元件、電子電路的封裝與制造、電磁干擾和電磁兼容和電機(jī)控制電力質(zhì)量控制。因此想要學(xué)好這門學(xué)科需要我們進(jìn)行多學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和綜合設(shè)計(jì)技術(shù)的提升。它未來的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在集成化、模塊化、智能化、高頻化、不斷提高裝置效率、不斷拓展電壓應(yīng)用范圍上。電力電子技術(shù)研究的核心對(duì)象之一便是電力傳動(dòng)。電力傳動(dòng)就是利用電力電子變流裝置對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速兩個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以滿足控制對(duì)象負(fù)載的特性要求。主要分為交流、直流和特種電機(jī)的傳動(dòng)。因此熟練掌握電力傳動(dòng)知識(shí)對(duì)應(yīng)用電力電子技術(shù)有著舉足輕重的作用。

1.5高電壓與絕緣技術(shù)

高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，主要研究在高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類型的放電現(xiàn)象、高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高電壓試驗(yàn)和測量的設(shè)備及方法、電力系統(tǒng)的過電壓、高電壓或大電流產(chǎn)生的強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場或電磁波對(duì)環(huán)境的影響和防護(hù)措施，以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。它對(duì)電力工業(yè)、電工制造業(yè)以及近代物理的發(fā)展都有重大影響。其主要內(nèi)容可分為各類電介質(zhì)在高電場下的特性，電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)，電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合，高電壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用四部分。其主要應(yīng)用領(lǐng)域有等離子體技術(shù)、激光發(fā)電、液電效應(yīng)、靜電技術(shù)、照明技術(shù)、材料冶金加工和環(huán)保領(lǐng)域。例如高壓輸電技術(shù)，它是一種新型的輸電技術(shù)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。就地發(fā)電要比運(yùn)輸發(fā)電更加節(jié)約資源，這也就造就了我國現(xiàn)在的高壓運(yùn)輸?shù)碾娏Σ呗?。因此，掌握并?yīng)用高電壓與絕緣技術(shù)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.電氣自動(dòng)化的發(fā)展方向

當(dāng)今，世界高科技競爭和突破正在創(chuàng)造著新的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)秩序，高新技術(shù)滲透到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深刻變革。電氣自動(dòng)化產(chǎn)品逐漸向智能化過渡。此外，從典型的機(jī)電產(chǎn)品來看，如：數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人和機(jī)械手等，無一不是機(jī)械類、電子類、電腦類、電力電子類等技術(shù)的集成融合，這也體現(xiàn)了學(xué)科交叉相融的發(fā)展趨勢。把握好電氣自動(dòng)化未來的發(fā)展方向決定我我們今后努力的方向和出路。

新技術(shù)往往產(chǎn)生在各學(xué)科的交叉融合點(diǎn)，電氣自動(dòng)化技術(shù)本身就是一個(gè)例子。現(xiàn)如今電氣自動(dòng)化技術(shù)也與其他學(xué)科技術(shù)發(fā)生了越來越緊密的聯(lián)系。如電氣自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。現(xiàn)在的許多生產(chǎn)企業(yè)利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)督，從而在第一時(shí)間及時(shí)的對(duì)生產(chǎn)的情況進(jìn)行了解并且及時(shí)的做出正確的舉措。此外，電氣自動(dòng)化逐漸的與生命器官領(lǐng)域相結(jié)合也會(huì)是未來發(fā)展的重點(diǎn)。電氣自動(dòng)化在我們的概念中認(rèn)為它是屬于工業(yè)中的，它是應(yīng)用于社會(huì)的生產(chǎn)過程中的，但是隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化也在人類的生命器官的替代上有著重要的地位，它對(duì)于人類的心臟器官都有著重要的輔助的作用。因此我們有理由相信電氣自動(dòng)化技術(shù)會(huì)更多的向?qū)W科交叉領(lǐng)域發(fā)展。