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电气工程及其自动化专业发展情况简析

行业聚焦点中国仪表网2013年08月04日 19:18人气:19301

  导读:电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟。据估计,随着国外大企业的进入,在这一专业领域将出现很大缺口,那时很可能出现人才供不应求的现象。
  
  电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分,广泛应用于工业、农业、国防等领域,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。电气工程及其自动化的触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。据估计,随着国外大企业的进入,在这一专业领域将出现很大缺口,那时很可能出现人才供不应求的现象。控制理论和电力网理论是电气工程及自动化专业的基础,电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段,同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。
  
  一、电工新技术和电机、电器的发展
  
  20世纪下半叶电工新技术主要向着新原理、新理论、新材料、新技术方向发展。例如,如果常温超导材料研发成功的话,这将使超导电机绕组的电阻损耗降为零,既解决了电枢绕组发热、温升问题,又使电机效率大为提高。更重要的是超导线的临界磁场强度和临界电流密度都很高,使超导电机的气隙磁通密度和绕组的电流密度可比传统常规电机提高数倍乃至数十倍。这就大大提高电机的功率密度,降低电机的重量、体积和材料消耗。
  
  21世纪人类期望进入一个持续发展的新时期,电工技术在20世纪发展的基础上,将会进一步快速发展。除了对传统电力、电机电器、电气控制领域发展起深刻的变化外,还将对能源、交通、和其他工业发展起着重要推动作用。比如在能源、电力方面,我们可以核能发电、磁流体发电、风能发电等等;在交通运输方面,磁浮列车、电动车正在普及,磁流体推进船也正在研究当中。
  
  更重要的是,电机的重要性在机器生产和发电中更加突出。而电机也从从前的单一电机变为了功能各异的专业性电机。在发电领域,如核能发电机,磁流体发电机,风能发电机,太阳能发电机,潮汐能发电机。而在电动机领域,如高性能永磁电机,交流异步电动机,单相异步电动机,罩极式电动机,磁滞同步电动机等。
  
  电机的发展不仅极大的提高了人类的生产力,同时也极大的丰富了人类的生活。在我们的日常生活中,电机无处不在,我们的空调,我们的电冰箱,我们的微波炉,我们的电脑,或多或少都有电机的存在。可见电机在我们生活中的重要性
  
  二、电力系统
  
  电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能,再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心,通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量,为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区,也无法大量储存,故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成,并在同一地域内有机地组成一个整体,电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构和运行。据此,电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,确保用户获得安全、经济、优质的电能。
  
  建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配,减少总装机容量,节省动力设施投资,且有利于地区能源资源的合理开发利用,更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
  
  电力系统的出现使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用,推动了社会生产各个领域的变化,开创了电力时代,发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
  
  三、高电压与绝缘技术
  
  以试验研究为基础的应用技术。主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象,高电压设备的绝缘结构设计,高电压试验和测量的设备及方法,电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施,以及高电压、大电流的应用等。高电压技术对电力工业、电工制造业以及近代物理的发展(如X射线装置、粒子加速器、大功率脉冲发生器等)都有重大影响。高电压与绝缘技术的特点是实验性强,理论性强,交叉性强。
  
  60年代后期以来,高电压技术在电工以外的领域得到广泛应用;同时,也不断采用新技术以发展自身。前者主要指高电压技术在粒子加速器、大功率脉冲发生器、受控热核反应研究、航空与航天领域的雷电和静电控制与防护、磁流体发电、激光技术、等离子体切割、电水锤进行海底探油、冲击加工成型、人体内结石的破碎,以及静电除尘、静电喷涂、静电复印等方面的应用。高电压领域中采用的新技术则包括利用电子计算机计算电力系统的暂态过程和变电所的波过程;采用激光技术进行高电压下大电流的测量;采用光纤技术进行高电压的传递和测量;采用信息技术进行数据处理等。这一切构成了高电压技术近年来发展的一个重要方面。
  
  高压输电不仅能输电,而且还具有明显的经济性。就地发电要比运输发电更加节约资源,这也就造就了我国现在的高压运输的电力策略。
  
  四、电力电子与电气传动
  
  电力电子。电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养专业人才中占有重要地位。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体的说,就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子是研究弱电的学科,其与自动化有着紧密的联系,但其又经常与强电打交道,因此被称为是连接弱电与强电的桥梁。
  
  电力电子技术在电机控制,电流控制,整流,自动化和仿真方面有着重要的应用。因此,电力电子以成为信息产业和传统产业之间的重要接口。电力电子技术的应用已深入到工业生产社会活动的各个方面。
  
  电气传动。电气传动,是指用电动机把电能转换成机械能,去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来,就需要有推动机械的原动力,除人力本身外,最初使用的是畜力、水力和风力,后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机,19世纪才发明电动机。
  
  电机的效率高,运转比较经济,电能的传输和分配比较方便,电能容易控制,因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式,成为工业化的重要基础。传动方式的一种,有机械式如摇臂之类,有压力如液压传动,而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。大至一个国家,小至一个工厂,它所具有的电气传动自动化技术水平直接反应出了其现代化水平。
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