電氣信息工程學(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,電氣信息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學(xué)科,研究電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、儲存和利用的專業(yè)。它是一個以電力工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)為服務(wù)對象,同時輻射到國民經(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)三個領(lǐng)域。其主要特點是強電與弱電結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合、元件與系統(tǒng)相結(jié)合??梢哉f電氣信息工程及其自動化專業(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,電氣信息工程在未來國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將發(fā)揮不可或缺的作用。
電機學(xué)是電氣信息工程及其自動化本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。經(jīng)過100多年的發(fā)展,電機學(xué)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟?,F(xiàn)如今隨著電工科學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)與控制技術(shù)的發(fā)展,電機的發(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)動各種機械和裝備,控制電機等方面。電機大體上按應(yīng)用電流、功率、應(yīng)用功能、運行速度和特種電機分類。每一類電機都是生活生產(chǎn)中必不可少的部分。如今電機被廣泛應(yīng)用到電力工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸業(yè)、醫(yī)療辦公設(shè)備與家用電器、航空航天國防等方面。電機的運行控制主要包括電機的啟動、調(diào)速和制動三大方面。通過本課程的學(xué)習(xí),我們初步了解了各種電機的結(jié)構(gòu)、電磁關(guān)系、基礎(chǔ)理論知識、基本運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)。
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、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代。一個具體的電力系統(tǒng)可以用總裝機容量,年發(fā)電量,額定頻率和最高電壓等級來描述。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,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)運行進(jìn)行管理。電價則是電力市場的杠桿和核心內(nèi)容。同時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)和運營管理等方方面面帶來機遇和挑戰(zhàn),存在的很多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q完善。
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)、以微電子器件或計算機為工具、以電子開關(guān)器件為執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對電能的有效變換。由于電力電子技術(shù)是從電氣信息工程中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、控制與調(diào)節(jié)、電力電子技術(shù)中的儲能元件、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)科知識的學(xué)習(xí)和綜合設(shè)計技術(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)研究的核心對象之一便是電力傳動。電力傳動就是利用電力電子變流裝置對電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速兩個主要參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,以滿足控制對象負(fù)載的特性要求。主要分為交流、直流和特種電機的傳動。因此熟練掌握電力傳動知識對應(yīng)用電力電子技術(shù)有著舉足輕重的作用。
高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗研究為基礎(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、高電壓試驗和測量的設(shè)備及方法、電力系統(tǒng)的過電壓、高電壓或大電流產(chǎn)生的強電場、強磁場或電磁波對環(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)在的高壓運輸?shù)碾娏Σ呗?。因此,掌握并?yīng)用高電壓與絕緣技術(shù)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。
所謂電工新技術(shù),具體體現(xiàn)在三“新”上:理論新,材料新,技術(shù)新。新理論主要有放電物理,等離子體物理,電磁流體力學(xué),直線電機等。超導(dǎo)材料,永磁材料,半導(dǎo)體材料為主要采用的新材料。而微電子和計算機則是研發(fā)出的新技術(shù)。由此產(chǎn)生的應(yīng)用代表了未來電氣行業(yè)未來的發(fā)展趨勢,如超導(dǎo)電工技術(shù),核聚變電工技術(shù),磁流體發(fā)電技術(shù),磁流體推進(jìn)技術(shù),可再生能源發(fā)電技術(shù),磁懸浮列車技術(shù),燃料電池技術(shù),飛輪儲能技術(shù),脈沖功率技術(shù),微電機技術(shù)等。這些新興領(lǐng)域的發(fā)展將決定未來電氣行業(yè)的發(fā)展方向。