電氣工程細(xì)分專業(yè)之間的不同點(diǎn)與共同點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2024-03-11
電氣工程細(xì)分專業(yè)之間的不同點(diǎn)與共同點(diǎn)
1、電機(jī)與電器
該專業(yè)主要學(xué)習(xí)電氣設(shè)備的原理、設(shè)計(jì)、控制方面的知識,而且重點(diǎn)在發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器、互感器等與電磁能量轉(zhuǎn)換相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。有些電力設(shè)備,如斷路器、開關(guān)等,因其本質(zhì)是和高電壓、大電流、電弧等相關(guān)聯(lián),與高電壓工程與技術(shù)密切相關(guān)。
該專業(yè)的一個(gè)方向是電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。其技術(shù)發(fā)展方向,一是往大的走的大型電機(jī),如幾十、上百mw的火力發(fā)用電機(jī)(汽輪發(fā)電機(jī))、水力發(fā)電機(jī)、幾mw的風(fēng)力發(fā)電機(jī);一是往小的走的微型電機(jī),如機(jī)器人所需的電機(jī)、可安放在人體內(nèi)的電機(jī)、能進(jìn)入人體血管的電機(jī)、乃至更微小的;另外一類是一些特殊的與電磁能量相關(guān)的裝置,如脈沖電機(jī)、直線電機(jī)、伺服電機(jī)、電動(dòng)車電機(jī)、磁懸浮、等等。不管大型還是小型,減小損耗提高效率、節(jié)省材料減小體積、實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速、更大的轉(zhuǎn)矩、更強(qiáng)的磁場、等等。
該方向的就業(yè)主要是在電氣設(shè)備制造廠家,大的廠家如美國的通用電氣(ge)、德國的西門子,我國的大型電機(jī)電器企業(yè)東方電機(jī)、特變電工等。企業(yè)眾多,合資的、國有的、大型的、個(gè)人自己也可以辦一個(gè)小型企業(yè)。電力相關(guān)單位,也會(huì)需要一些。
該專業(yè)的另一個(gè)方向是電機(jī)拖動(dòng)與控制,最為有名的是伺服電機(jī)及其控制。該方向控制技術(shù)是重點(diǎn)技術(shù)目標(biāo),講究控制精度、控制的響應(yīng)速度、控制的穩(wěn)定性、等等。這一方向需要應(yīng)用電力電子、控制技術(shù),實(shí)際上和電力電子與電氣傳動(dòng)是相重疊的。該方向的就業(yè)方向直接與電能應(yīng)用行業(yè)相關(guān),如電力機(jī)車廠、機(jī)械制造方面的自控車床、等等。(這部分也許有人認(rèn)為只屬于電力電子與電氣傳動(dòng)。答者認(rèn)為,只有充分了解電機(jī)的特性才能設(shè)計(jì)好的控制系統(tǒng),反過來,充分了解控制理論有助于設(shè)計(jì)制造控制性能更好的電機(jī),二者是相輔相成的。)
2、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
該專業(yè)主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、控制、保護(hù)方面的知識與技術(shù)。其就業(yè)領(lǐng)域主要面向電力工業(yè),包括電力設(shè)計(jì)院、電廠、電網(wǎng)公司、電力系統(tǒng)用電氣設(shè)備制造公司、大型用電部門和企業(yè)(如鐵道、地鐵、寶鋼武鋼類的大電力用戶中的電力供給部門)。
該專業(yè)可分類為兩個(gè)大方向,一個(gè)是重點(diǎn)關(guān)注電力系統(tǒng)的整體特性的,規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行;一個(gè)是重點(diǎn)關(guān)注電力系統(tǒng)運(yùn)行所必須的輔助設(shè)備與技術(shù)的,如測量、控制、保護(hù)、檢測。從課程方面看,前者需要電力系統(tǒng)分析、自動(dòng)控制等,后者需要各種測量、記錄、通信、狀態(tài)判斷等技術(shù),以及根據(jù)這些數(shù)據(jù)和判斷的控制方法和控制設(shè)備。就業(yè)方面,前者更多地面向電力設(shè)計(jì)院、電網(wǎng)公司,后者更多的牽涉到設(shè)備制造廠家,如南瑞集團(tuán)、北京四方繼保自動(dòng)化有限公司 等,自己開這類公司的也很多,可大可小。當(dāng)然電力設(shè)計(jì)院、發(fā)電廠、電網(wǎng)公司也需要這方面的畢業(yè)生。
在現(xiàn)在流行“智能電網(wǎng)”、新能源發(fā)電等背景下,該專業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注 信息、通信、自動(dòng)化、能源綜合利用、儲(chǔ)能應(yīng)用、等等。
3、高電壓工程與技術(shù)
該專業(yè),顧名思義,主要學(xué)習(xí)與高電壓相關(guān)的知識。
該專業(yè)的重點(diǎn)方向之一,主要是各種材料(如絕緣材料、氣體)在高電壓(其實(shí)真正重要的名詞是高的電場強(qiáng)度)作用下的老化、損傷、擊穿特性。擊穿就意味著放電,那就涉及到電弧的問題了,電弧是等離子體的一種,在物理學(xué)中有個(gè)分支為等離子體物理。
在電氣工程的幾個(gè)二級學(xué)科中,高電壓專業(yè)和物理、材料的關(guān)系最為密切。材料是能真正導(dǎo)致革命性技術(shù)發(fā)展的內(nèi)容。絕緣材料,廣義的名稱有電介質(zhì),發(fā)展高性能的絕緣材料是電氣工程中的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)然,僅僅在電氣工程的高電壓技術(shù)專業(yè)中,研制電介質(zhì)的分量比較少,只有少數(shù)學(xué)校專門設(shè)有絕緣專業(yè)(其中,西安交通大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)實(shí)力較強(qiáng))。
電氣工程中高電壓技術(shù),更多的還是如何利用好現(xiàn)有的材料使之可以實(shí)現(xiàn)更高電壓的電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)。這部分內(nèi)容直接指向電力系統(tǒng)和電力設(shè)備。就業(yè)同樣面向電網(wǎng)公司、大容量電力用戶、和電氣設(shè)備制造公司。而在電力系統(tǒng)及電力用戶中,主要是建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)的各類絕緣設(shè)計(jì)、防雷、接地;各種電氣設(shè)備的實(shí)驗(yàn)、檢測等方面;在電氣設(shè)備制造公司,主要是那些制造高電壓設(shè)備的大型公司,進(jìn)行相關(guān)的電磁設(shè)計(jì)和絕緣設(shè)計(jì)。
在電力系統(tǒng)中,因各種運(yùn)行動(dòng)態(tài)過程,還可能產(chǎn)生各種超過額定電壓很多的過電壓,如何應(yīng)對、防護(hù),也是高電壓技術(shù)的研究對象。這部分內(nèi)容,也和電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備直接相關(guān)。
在小型電氣設(shè)備中,甚至在電子電路中,同樣要用到高電壓技術(shù)。高電壓技術(shù)實(shí)質(zhì)上是“高場強(qiáng)”技術(shù),因?yàn)楦邎鰪?qiáng)并不一定需要高電壓,即使是在低電壓的電子設(shè)備中,也會(huì)有絕緣損傷、破壞、放電等現(xiàn)象,需要進(jìn)行相關(guān)的絕緣設(shè)計(jì)。電磁兼容也和高電壓技術(shù)有些關(guān)系。就高壓的應(yīng)用廣泛性來說,高電壓技術(shù)差不多是電氣工程的一門基礎(chǔ)性的課程,學(xué)電機(jī)的、學(xué)電力系統(tǒng)的、學(xué)電力電子的,都需要知道絕緣方面的知識。
高壓放電、電弧等的應(yīng)用十分廣泛,電焊、電切割、電火花加工、鍍膜等,都用到高壓放電,在核聚變、加速器等大型科研設(shè)備中,高壓(場強(qiáng))設(shè)計(jì)、電?。ǖ入x子體)也是重要的研究內(nèi)容。還有利用放電殺菌、消毒等,就和生物電磁扯上了關(guān)系。這些方面同樣有就業(yè)需求。
產(chǎn)生高電壓,測量高電壓,以及在高電場強(qiáng)度中測量其他物理參量,是高電壓專業(yè)的另一個(gè)重要方向。這在一些尖端的研究單位都十分重要,有就業(yè)需求。
因高電壓、放電等往往和大電流聯(lián)系在一起,因此,產(chǎn)生各種大電流一般也歸入高電壓技術(shù)之中。其重要應(yīng)用就是 脈沖功率技術(shù)(產(chǎn)生脈沖形式的大電流、強(qiáng)功率電源),是一些大型科研設(shè)備、激光的電源、以及電磁發(fā)射、電磁武器中的重要技術(shù)內(nèi)容。
4、電力電子及電氣傳動(dòng)
電力電子,主要指能通過較大電流(強(qiáng)電)的功率型半導(dǎo)體器件,主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路方面的大功率電子器件(通常指電流為數(shù)十安至數(shù)千安,電壓為數(shù)百伏以上),主要包括:1.半控型器件,例如晶閘管;2.全控型器件,例如gto(門極可關(guān)斷晶閘管)、gtr(電力晶體管),mosfet(電力場效應(yīng)晶體管)、igbt(絕緣柵雙極晶體管);3.不可控器件,例如電力二極管;二極管、三極管、晶閘管等。二極管、三極管也是電子電路的基本元件,在計(jì)算機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用,但在這些領(lǐng)域,器件所通過的電流很小。
電氣工程中的電力電子,一般不包括這類功率型電子器件的制造,主要是學(xué)習(xí)、研究如何更好地利用這些器件來實(shí)現(xiàn)電流的整流(將交流電變成直流電)、逆變(將直流電變成交流電)、變頻(改變電源的頻率)。以前的電力電子專業(yè),幾乎主要面對這類電源的研制,就業(yè)領(lǐng)域主要是電氣設(shè)備制造部門?,F(xiàn)在,隨著柔性輸電、直流輸電、新能源利用等需求,電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越重要。因此,電網(wǎng)公司也開始需要電力電子專業(yè)的人才了。
既然是利用電力電子,那么控制技術(shù)不可或缺,整流逆變變頻需要控制,電氣傳動(dòng)(驅(qū)動(dòng))也成了電力電子專業(yè)的一個(gè)重要關(guān)注方向,這和電機(jī)專業(yè)的控制部分相關(guān)聯(lián)、重疊。在電氣工程中,電力電子、電力系統(tǒng)、電機(jī)等專業(yè)都需要控制理論及實(shí)現(xiàn)控制的技術(shù)手段。
前面在高電壓部分說過“材料是能導(dǎo)致革命性技術(shù)變革”的基礎(chǔ)技術(shù),在電力電子專業(yè),電力電子器件同樣制約著技術(shù)水平,特別是要實(shí)現(xiàn)大電流、高電壓的整流、變流、變頻的時(shí)候。因此,有些地方的電氣工程也在向這方面滲透,和電子學(xué)科相交叉、重疊。
5、電工理論與新技術(shù)
這個(gè)專業(yè)的名稱有點(diǎn)不倫不類,有電工理論與電工新技術(shù)兩塊。
電工理論部分還好理解和界定,主要學(xué)習(xí)和研究電場、磁場,電路、電網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)的理論,以及各類分析手段,既是電氣工程學(xué)科的學(xué)科基礎(chǔ),也有著發(fā)展的需求。擴(kuò)充一點(diǎn),其應(yīng)用可以從電力系統(tǒng)到集成電路,從電力設(shè)備到電子設(shè)備。在電場磁場部分,電磁場延伸出電磁波,是無線電、微波等的基礎(chǔ),這應(yīng)該包括在所謂的電氣工程大類之中。
說該專業(yè)方向的名稱不倫不類是因?yàn)殡姽ば录夹g(shù),她可以說包羅萬象,沒有嚴(yán)格的界限定義。在其他四個(gè)專業(yè)方向中,在不斷發(fā)展的新技術(shù),同樣是“電工新技術(shù)”。之所以用了這樣一個(gè)名稱,主要是電能應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛,而電機(jī)與電器、高電壓、電力系統(tǒng)、電力電子中的所用到的器件、設(shè)備,其重點(diǎn)是明確的,及重點(diǎn)指向電力工業(yè)中的技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)。除了這四個(gè)專業(yè)所重點(diǎn)關(guān)注的電氣設(shè)備之外,還有很多種類的電氣設(shè)備,學(xué)科的發(fā)展也需要人們不斷的將電能應(yīng)用到其他領(lǐng)域,如醫(yī)療、冶煉、電氣加工、電氣交通、各類家電、各種科學(xué)研究所需要的特殊電氣設(shè)備,以及各種新的電能應(yīng)用方式的探索等等。為了包含這些,用了“電工新技術(shù)”這樣一個(gè)范疇不明確、包羅萬象的名稱。
在電工新技術(shù)方向,你可以去做高電壓的研究,發(fā)明各種放電的應(yīng)用,也可以去做大電流研究,研制更強(qiáng)大的脈沖電源、實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)磁場,也可以去實(shí)現(xiàn)更高電壓、更大電流、更強(qiáng)磁場的測量技術(shù),或是去檢測更弱的電磁信號;可以去做電磁推進(jìn)、電磁發(fā)射,也可以去研究各種更加物理性的東東,如粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)(加速器、離子源)等等。這些內(nèi)容不可避免的和高壓、電機(jī)、電力電子中的工作相重疊。
上面是國家規(guī)定的電氣工程的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)性的二級學(xué)科??梢钥吹?,這5個(gè)二級學(xué)科,既有區(qū)別,也有聯(lián)系,甚至有不少重疊的內(nèi)容。
除上述“標(biāo)準(zhǔn)的”二級學(xué)科之外,為體現(xiàn)靈活性、自主辦學(xué)、突出特色,滿足人才市場需求等意義出發(fā),也允許學(xué)校根據(jù)自己的強(qiáng)項(xiàng),設(shè)置一些其他名稱的二級學(xué)科,如電力市場、電氣信息測量、電氣工程管理、絕緣技術(shù)、電介質(zhì)工程、甚至更具體的 建筑電氣、汽車電子、等等。
電氣工程所學(xué)習(xí)的課程,不同的學(xué)校根據(jù)自己的特色,即實(shí)力較強(qiáng)的方向,其培養(yǎng)計(jì)劃(所學(xué)課程及課時(shí)安排)也就會(huì)相應(yīng)的有所側(cè)重。一般而言,可以稱為核心的基礎(chǔ)課程主要有高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電磁場(與波)、電路、控制理論、信號與系統(tǒng)、電子電路。專業(yè)基礎(chǔ)課程主要有電機(jī)學(xué)、高電壓技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、電力電子技術(shù)、電氣拖動(dòng)。再具體到每個(gè)專業(yè)方向,都有幾門專業(yè)必修課、專業(yè)選修課。英語則是所有大學(xué)生都必修的,而對于想在技術(shù)方面走的更高、更遠(yuǎn)的學(xué)生,則是需要認(rèn)真學(xué)好的。
國內(nèi)讀研與出國讀研
出國與否,經(jīng)濟(jì)條件是其一,個(gè)人志向是其二。經(jīng)濟(jì)條件不論。家庭條件好則不成問題,小學(xué)、中學(xué)也有出國留學(xué)的!家庭條件差但成績好運(yùn)氣好也可能拿到全額獎(jiǎng)學(xué)金。
個(gè)人志向方面,如果是有志于從事研究類工作的,按本人的經(jīng)驗(yàn),出國(讀碩士至博士,或是在國內(nèi)讀碩士之后出國讀博士)直接收獲主要有三點(diǎn):
1、科學(xué)技術(shù)的眼界。美日歐,目前技術(shù)上仍然領(lǐng)先于中國,且原創(chuàng)性的工作大多起源于那里。國內(nèi)的科研,更多的是跟著他們走(開技術(shù)鑒定會(huì)倒是有很多國際領(lǐng)先水平的評價(jià))。而且,國外做科研做前沿性的幾率大,國內(nèi)的科研更多的是解決現(xiàn)存的技術(shù)問題。
2、規(guī)則和習(xí)慣。在國外,幾乎沒有聽說過成績不及格找老師扯皮的、或自己去跳樓的。為獲得尊嚴(yán)計(jì),也很少有布置的任務(wù)到期后說,我還沒做的。
3、語言與交流。
當(dāng)然,1和2,是一般性的比較。國內(nèi)也有一些在這兩點(diǎn)上做的很好的。
談到“電氣工程大類”,那么就可能包含生物電磁、電子電路、電信、微波、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)之類的內(nèi)容,各個(gè)學(xué)校所涉及的內(nèi)容不一。
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