電氣工程未來發展趨勢研究

朱康林

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

關鍵詞：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，我國的電氣工業發展也經歷了黃金時代。我國在電機和特高壓輸電方向的發展已經處于世界前列。在電力系統方面，由于國家電網在世界企業界的霸主地位，我國電力系統的發展可以說是領先世界的。在電力電子領域，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，電氣工程在醫療界的發展也可以說是迎來的黃金時代。不過我國的電氣工程的發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、電機設計難點及發展趨勢

隨著現代科技的不斷發展，電機設計在現代工業發展生產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備的運轉，同時也能起到節約效率，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，電機市場的發展還有很多問題需要解決。比如在電機調速系統中，變頻電壓對電機的影響。當變頻電壓作為供電電源時，就會產生很多高層次的諧波分量，使電壓對外表現出非正玄性，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，體積小等諸多優點，越來越被大家熟知和接受。節能高效是電機設計中的基本準則，也肯定是未來的主流發展趨勢。對于多數電機系列產品，電機驅動器才是未來電機設計中的核心部件。因此未來電機企業的發展必須要在高效的驅動控制和降低成本之間找到一個平衡，這對一個企業的發展是非常重要的。

二、電力系統自動化現狀及發展趨勢

電力系統目前在我國的發展還是比較迅速的，尤其是隨著國家大力發展西部的電力開發工程，西部越來越多的地區都接入到了國家電網工程。電氣自動化技術是電氣工程發展的核心技術，在整個電氣工程行業的帶動下，自動化技術的應用領域也在慢慢擴大，自動化技術也在朝著智能化方向發展。電氣自動化技術的應用，可以促進整個電力系統監控管理水平的提高，比如在某一個現場施工的現場，就可以借助自動化技術進行現場模擬，從而實時掌握電力系統中所有設備的運行狀態。在現有的電氣自動化系統中，大多數的信號采集工作，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任務。總之電力系統和人們的生活息息相關，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，讓電氣工程發揮更大的作用。

三、電力電子技術的發展方向

現代電力電子器件的發展還是比較前衛的，尤其是電力電子器件如電力二極管，三極管，晶閘管，場效應管的更新換代速度更是迅猛。而電力電子技術的實現離不開電力電子器件的發展，電力電子技術是以電能變換，功率處理為主要對象的現代工業技術。近年來，功率變換技術發展很是迅速，通過變流技術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，大多都要求轉換的電能品質要好，同時損耗還要小，效率還要高，而且還要具備體積小，重量輕等優點。根據電能轉換的需求，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換代。結合我國國情，加上電力電子器件在交通運輸，電力汽車和各類新能源領域的應用，相信我國的電力電子技術必將在未來蓬勃發展。

四、高電壓與絕緣技術的發展趨勢

在現階段的國情中，我國的特高壓技術在世界上還算是比較領先的。我國的特高壓輸電工程已經達到1100KV的等級，特高壓線路的建設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卻面臨著不小的困難。所謂絕緣技術，主要是指能通過建立合理的絕緣系統來實現電氣，電力系統的絕緣功能。在未來的研究發展中，研究新型的，無污染的，無毒無害的材料來取代絕緣技術中危害人身安全的材料將是非常火熱的，同時還要使絕緣向著可持續以及清潔能源方面不斷發展，相信這也是絕緣技術發展的必經之路。簡單而言，研發出能夠在高溫度和強電場等極其惡劣的環境下能夠正常發揮作用的絕緣系統將是高電壓技術發展的根本基礎，但是這其中需要面對的困難也是顯而易見的，無論是理論技術的發展和新材連的尋找都不是一件容易的事，都值得相關的研究人員進一步的研究。總體而言，相信我們國家的高壓絕緣技術一定會隨著科學技術的發展而不斷取得新的突破。

五、電工理論與新技術的發展趨勢

從電子被發現之初，到電力走進千家萬戶，電力逐漸成為人們生活的必需品。關于電工理論與技術的發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。不過隨著時代的發展，以及人們不斷的探索和研究，在對電力應用的過程中，不斷衍生出更多的實用新科學技術，主要有數字電子，電磁場，網絡分析等。不過展望未來，我最看好的還是電工理論在現代高科技醫療領域配合5G的創新應用。不管是無創還是微創技術都是未來醫療重點發展的方向。因此提高生物某些體征信號的識別能力，以及開發體外識別更高生物的能力和研發無創檢測儀器與成像技術將是未來的重要研發方向。總的來說，電工理論作為電氣領域的基礎學科，在經歷了電氣時代的大發展輝煌以后，在通信技術如此發達的今天，也必將在智能制造和生物領域方面創造新的輝煌。

參考文獻：

[1]閆鵬天.電氣工程及其自動化的發展趨勢[J].農家參謀，2020（06）：195.

[2]錢鵬.電氣自動化技術在電氣工程的應用分析[J].門窗，2019（20）：285.

[3]韓旭軒.電氣工程的發展現狀及發展趨勢[J].科技經濟導刊，2019，27（31）：51.