电气工程未来发展趋势研究

朱康林

摘 要：随着世界制造业进入新一轮的智能制造时代，电气工程作为基础性和实用性都较强的学科之一，也必将迎来新一轮的蓬勃发展。不管是电机还是电力电子器件，也无论是電力系统还是电工理论，在未来的科技发展中都具有非常好的社会发展前景。本文在此基础上对这些方向都做了进一步的详细分析。

关键词：电气工程;电机;高压;电力电子

自上世纪80年代我国改革开放以来，我国的电气工业发展也经历了黄金时代。我国在电机和特高压输电方向的发展已经处于世界前列。在电力系统方面，由于国家电网在世界企业界的霸主地位，我国电力系统的发展可以说是领先世界的。在电力电子领域，我国手机制造商华为的进步可以说是有目共睹的。随着5G时代的到来，电气工程在医疗界的发展也可以说是迎来的黄金时代。不过我国的电气工程的发展也不是完美无瑕的，某些地方也还是存在很多需要进步的地方。

一、电机设计难点及发展趋势

随着现代科技的不断发展，电机设计在现代工业发展生产中已成为了重要的科技手段。高性能的电机不仅可以带动大型设备的运转，同时也能起到节约效率，减少能源损耗的作用，而且在使用过程中也更能得到安全保障。不过我国的电机相对外国起步较晚，电机市场的发展还有很多问题需要解决。比如在电机调速系统中，变频电压对电机的影响。当变频电压作为供电电源时，就会产生很多高层次的谐波分量，使电压对外表现出非正玄性，从而引起电能的损耗和电机功率的降低。而步进电机近几年的发展可以说还是非常好的，步进电机因其具有性能好，体积小等诸多优点，越来越被大家熟知和接受。节能高效是电机设计中的基本准则，也肯定是未来的主流发展趋势。对于多数电机系列产品，电机驱动器才是未来电机设计中的核心部件。因此未来电机企业的发展必须要在高效的驱动控制和降低成本之间找到一个平衡，这对一个企业的发展是非常重要的。

二、电力系统自动化现状及发展趋势

电力系统目前在我国的发展还是比较迅速的，尤其是随着国家大力发展西部的电力开发工程，西部越来越多的地区都接入到了国家电网工程。电气自动化技术是电气工程发展的核心技术，在整个电气工程行业的带动下，自动化技术的应用领域也在慢慢扩大，自动化技术也在朝着智能化方向发展。电气自动化技术的应用，可以促进整个电力系统监控管理水平的提高，比如在某一个现场施工的现场，就可以借助自动化技术进行现场模拟，从而实时掌握电力系统中所有设备的运行状态。在现有的电气自动化系统中，大多数的信号采集工作，信号控制工作都是通过电子计算机来完成的，而且系统中各项传感器在进行消耗控制的过程中，大多也必须使用电子计算机才可以完成相关任务。总之电力系统和人们的生活息息相关，也还有很多的进步空间，也需要科技工作者通过更加深入的研究，让电气工程发挥更大的作用。

三、电力电子技术的发展方向

现代电力电子器件的发展还是比较前卫的，尤其是电力电子器件如电力二极管，三极管，晶闸管，场效应管的更新换代速度更是迅猛。而电力电子技术的实现离不开电力电子器件的发展，电力电子技术是以电能变换，功率处理为主要对象的现代工业技术。近年来，功率变换技术发展很是迅速，通过变流技术处理的电能总量在整个国家总耗电能量中的比例是越来越大，在很多的发达国家中，这个比例更是达到70%左右。为使电能能够更加高效的得到利用，对多功率变换器的要求也是越来越高，大多都要求转换的电能品质要好，同时损耗还要小，效率还要高，而且还要具备体积小，重量轻等优点。根据电能转换的需求，随着电力电子器件的不断进步，由它组成的变换器也要不断更新换代。结合我国国情，加上电力电子器件在交通运输，电力汽车和各类新能源领域的应用，相信我国的电力电子技术必将在未来蓬勃发展。

四、高电压与绝缘技术的发展趋势

在现阶段的国情中，我国的特高压技术在世界上还算是比较领先的。我国的特高压输电工程已经达到1100KV的等级，特高压线路的建设工程量也是排在世界前列的。不过随着电压等级的越来越高，以合成聚合物材料为代表的高电压绝缘技术却面临着不小的困难。所谓绝缘技术，主要是指能通过建立合理的绝缘系统来实现电气，电力系统的绝缘功能。在未来的研究发展中，研究新型的，无污染的，无毒无害的材料来取代绝缘技术中危害人身安全的材料将是非常火热的，同时还要使绝缘向着可持续以及清洁能源方面不断发展，相信这也是绝缘技术发展的必经之路。简单而言，研发出能够在高温度和强电场等极其恶劣的环境下能够正常发挥作用的绝缘系统将是高电压技术发展的根本基础，但是这其中需要面对的困难也是显而易见的，无论是理论技术的发展和新材连的寻找都不是一件容易的事，都值得相关的研究人员进一步的研究。总体而言，相信我们国家的高压绝缘技术一定会随着科学技术的发展而不断取得新的突破。

五、电工理论与新技术的发展趋势

从电子被发现之初，到电力走进千家万户，电力逐渐成为人们生活的必需品。关于电工理论与技术的发展也一直没有停止过，到今天为止，基本上还是形成了比较完备的一套理论。不过随着时代的发展，以及人们不断的探索和研究，在对电力应用的过程中，不断衍生出更多的实用新科学技术，主要有数字电子，电磁场，网络分析等。不过展望未来，我最看好的还是电工理论在现代高科技医疗领域配合5G的创新应用。不管是无创还是微创技术都是未来医疗重点发展的方向。因此提高生物某些体征信号的识别能力，以及开发体外识别更高生物的能力和研发无创检测仪器与成像技术将是未来的重要研发方向。总的来说，电工理论作为电气领域的基础学科，在经历了电气时代的大发展辉煌以后，在通信技术如此发达的今天，也必将在智能制造和生物领域方面创造新的辉煌。

参考文献：

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