電氣工程未來發(fā)展趨勢研究

朱康林

摘 要：隨著世界制造業(yè)進入新一輪的智能制造時代，電氣工程作為基礎(chǔ)性和實用性都較強的學(xué)科之一，也必將迎來新一輪的蓬勃發(fā)展。不管是電機還是電力電子器件，也無論是電力系統(tǒng)還是電工理論，在未來的科技發(fā)展中都具有非常好的社會發(fā)展前景。本文在此基礎(chǔ)上對這些方向都做了進一步的詳細分析。

關(guān)鍵詞：電氣工程;電機;高壓;電力電子

自上世紀80年代我國改革開放以來，我國的電氣工業(yè)發(fā)展也經(jīng)歷了黃金時代。我國在電機和特高壓輸電方向的發(fā)展已經(jīng)處于世界前列。在電力系統(tǒng)方面，由于國家電網(wǎng)在世界企業(yè)界的霸主地位，我國電力系統(tǒng)的發(fā)展可以說是領(lǐng)先世界的。在電力電子領(lǐng)域，我國手機制造商華為的進步可以說是有目共睹的。隨著5G時代的到來，電氣工程在醫(yī)療界的發(fā)展也可以說是迎來的黃金時代。不過我國的電氣工程的發(fā)展也不是完美無瑕的，某些地方也還是存在很多需要進步的地方。

一、電機設(shè)計難點及發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電機設(shè)計在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展生產(chǎn)中已成為了重要的科技手段。高性能的電機不僅可以帶動大型設(shè)備的運轉(zhuǎn)，同時也能起到節(jié)約效率，減少能源損耗的作用，而且在使用過程中也更能得到安全保障。不過我國的電機相對外國起步較晚，電機市場的發(fā)展還有很多問題需要解決。比如在電機調(diào)速系統(tǒng)中，變頻電壓對電機的影響。當(dāng)變頻電壓作為供電電源時，就會產(chǎn)生很多高層次的諧波分量，使電壓對外表現(xiàn)出非正玄性，從而引起電能的損耗和電機功率的降低。而步進電機近幾年的發(fā)展可以說還是非常好的，步進電機因其具有性能好，體積小等諸多優(yōu)點，越來越被大家熟知和接受。節(jié)能高效是電機設(shè)計中的基本準則，也肯定是未來的主流發(fā)展趨勢。對于多數(shù)電機系列產(chǎn)品，電機驅(qū)動器才是未來電機設(shè)計中的核心部件。因此未來電機企業(yè)的發(fā)展必須要在高效的驅(qū)動控制和降低成本之間找到一個平衡，這對一個企業(yè)的發(fā)展是非常重要的。

二、電力系統(tǒng)自動化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

電力系統(tǒng)目前在我國的發(fā)展還是比較迅速的，尤其是隨著國家大力發(fā)展西部的電力開發(fā)工程，西部越來越多的地區(qū)都接入到了國家電網(wǎng)工程。電氣自動化技術(shù)是電氣工程發(fā)展的核心技術(shù)，在整個電氣工程行業(yè)的帶動下，自動化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在慢慢擴大，自動化技術(shù)也在朝著智能化方向發(fā)展。電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，可以促進整個電力系統(tǒng)監(jiān)控管理水平的提高，比如在某一個現(xiàn)場施工的現(xiàn)場，就可以借助自動化技術(shù)進行現(xiàn)場模擬，從而實時掌握電力系統(tǒng)中所有設(shè)備的運行狀態(tài)。在現(xiàn)有的電氣自動化系統(tǒng)中，大多數(shù)的信號采集工作，信號控制工作都是通過電子計算機來完成的，而且系統(tǒng)中各項傳感器在進行消耗控制的過程中，大多也必須使用電子計算機才可以完成相關(guān)任務(wù)?？傊娏ο到y(tǒng)和人們的生活息息相關(guān)，也還有很多的進步空間，也需要科技工作者通過更加深入的研究，讓電氣工程發(fā)揮更大的作用。

三、電力電子技術(shù)的發(fā)展方向

現(xiàn)代電力電子器件的發(fā)展還是比較前衛(wèi)的，尤其是電力電子器件如電力二極管，三極管，晶閘管，場效應(yīng)管的更新?lián)Q代速度更是迅猛。而電力電子技術(shù)的實現(xiàn)離不開電力電子器件的發(fā)展，電力電子技術(shù)是以電能變換，功率處理為主要對象的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)。近年來，功率變換技術(shù)發(fā)展很是迅速，通過變流技術(shù)處理的電能總量在整個國家總耗電能量中的比例是越來越大，在很多的發(fā)達國家中，這個比例更是達到70%左右。為使電能能夠更加高效的得到利用，對多功率變換器的要求也是越來越高，大多都要求轉(zhuǎn)換的電能品質(zhì)要好，同時損耗還要小，效率還要高，而且還要具備體積小，重量輕等優(yōu)點。根據(jù)電能轉(zhuǎn)換的需求，隨著電力電子器件的不斷進步，由它組成的變換器也要不斷更新?lián)Q代。結(jié)合我國國情，加上電力電子器件在交通運輸，電力汽車和各類新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，相信我國的電力電子技術(shù)必將在未來蓬勃發(fā)展。

四、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展趨勢

在現(xiàn)階段的國情中，我國的特高壓技術(shù)在世界上還算是比較領(lǐng)先的。我國的特高壓輸電工程已經(jīng)達到1100KV的等級，特高壓線路的建設(shè)工程量也是排在世界前列的。不過隨著電壓等級的越來越高，以合成聚合物材料為代表的高電壓絕緣技術(shù)卻面臨著不小的困難。所謂絕緣技術(shù)，主要是指能通過建立合理的絕緣系統(tǒng)來實現(xiàn)電氣，電力系統(tǒng)的絕緣功能。在未來的研究發(fā)展中，研究新型的，無污染的，無毒無害的材料來取代絕緣技術(shù)中危害人身安全的材料將是非?；馃岬?，同時還要使絕緣向著可持續(xù)以及清潔能源方面不斷發(fā)展，相信這也是絕緣技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路。簡單而言，研發(fā)出能夠在高溫度和強電場等極其惡劣的環(huán)境下能夠正常發(fā)揮作用的絕緣系統(tǒng)將是高電壓技術(shù)發(fā)展的根本基礎(chǔ)，但是這其中需要面對的困難也是顯而易見的，無論是理論技術(shù)的發(fā)展和新材連的尋找都不是一件容易的事，都值得相關(guān)的研究人員進一步的研究?？傮w而言，相信我們國家的高壓絕緣技術(shù)一定會隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷取得新的突破。

五、電工理論與新技術(shù)的發(fā)展趨勢

從電子被發(fā)現(xiàn)之初，到電力走進千家萬戶，電力逐漸成為人們生活的必需品。關(guān)于電工理論與技術(shù)的發(fā)展也一直沒有停止過，到今天為止，基本上還是形成了比較完備的一套理論。不過隨著時代的發(fā)展，以及人們不斷的探索和研究，在對電力應(yīng)用的過程中，不斷衍生出更多的實用新科學(xué)技術(shù)，主要有數(shù)字電子，電磁場，網(wǎng)絡(luò)分析等。不過展望未來，我最看好的還是電工理論在現(xiàn)代高科技醫(yī)療領(lǐng)域配合5G的創(chuàng)新應(yīng)用。不管是無創(chuàng)還是微創(chuàng)技術(shù)都是未來醫(yī)療重點發(fā)展的方向。因此提高生物某些體征信號的識別能力，以及開發(fā)體外識別更高生物的能力和研發(fā)無創(chuàng)檢測儀器與成像技術(shù)將是未來的重要研發(fā)方向?？偟膩碚f，電工理論作為電氣領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科，在經(jīng)歷了電氣時代的大發(fā)展輝煌以后，在通信技術(shù)如此發(fā)達的今天，也必將在智能制造和生物領(lǐng)域方面創(chuàng)造新的輝煌。

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