电工与电子技术论文

1、电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学科，又可 成为边缘学科和交叉学科的生长点。整理了，欢迎阅读！篇一电工电子技术的现状与发展【摘要】电工电子技术既是电气工程及其相关学科的基础学 科，又可成为边缘学科和交叉学科的生长点。本文结合我国电力 工业实际和发展需要，从电工电子技术的基本理论、电气化设备 的应用以及电工电子领域出现的新技术等几个方面作了简单的介 绍。【关键词】电工电子技术；电气设备;现状;发展电工电子技术是士官职业技术学校电类专业的一门专业 基础课程。电工技术和电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛， 现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系。作为一名从事 此类教学的教员，有必要对

2、这一技术的现状和发展作出深入的研 究。一、电工电子技术概述电工技术基础理论：电工技术包括电磁能量和信息在产生、 传输、控制、应用这一全过中所涉及到的各种手段和活动。作为 一门技术，它的内容包括：电路和磁路理论、电磁测量、电机与 继电接触控制，安全用电、模拟电子电路、数字电路、自动控制 系统等。电子技术基础理论：电子技术基础理论属于这一类的分支学 科有：电子线路与网络分析、微波、天线、电波传播、测量、电 源、显示技术、信号处理、信息论、自动控制原理、可靠性理论 等。它们是构成功能性电子系统所需的各种技术手段或基础理论。20世纪50年代以来，计算机技术、电子技术以及工程控制论 等一系列新兴的科学技

3、术理论蓬勃发展，基础科学、应用科学和 技术开发之间的知识结构更加紧密，各门科与专业之间互相渗透， 互相交叉，使科学技术和社会生产形成一个既深入分化又高度综 合的庞大复杂的整体，同时也促进了电工理论的发展。静电场、 电磁场等结构复杂又包括多种媒质的三维物理场求解方法的研究 取得新进展。矩量法、变分原理、函数空间等都引入了电工理论。 基于等效模型的概念发展了虚拟的磁荷与磁流模型，研究了多种 动态位及不同的规范选择，提出了有关广义能量的定理等。由于 系统与元件相结合而扩大了元件的内涵，包括了逻辑门、可控源、 回转器以及大规模集成块等。各类工程系统的发展形成了共同的 网络理论基础，使网络扩展成为研究某

4、种特定空间结构和动状态 的一般性理论方法。广义网络理论又将“场”与“路”结合起来， 出现新的边缘理论领域，如物理场论的网络模拟、辐射场的络方 法、等离子体的网络图解等；引用系统论的研究成果，将系统的整 体性能和行为与系统结构、参数及局部物理量结合起来，进一步 丰富了网络问题的内容。在人类历史发展的漫长岁月里，技术革 命是强大的推动力。今天以电子和计算机技术为特征的新技术又 在延伸人类的智力功能。正是电磁规律在能源、信息、控制等领 域的技术应用，描绘出现代化社会的蓝图，形成新技术革命的主 流。它冲激着社会生产和生活的每一个角落，不仅大幅度地提高 了社会生产力，创造出丰富的物质财富，而且改变着人们

5、的生活 方式、社会行为、教育训练、思维方法，促进了社会的精神文明。 电工正在与现代科学技术相汇合，继续发挥社会支柱的作用。二、电气设备的现状与发展一电气设备的“健康”状况存在差异首先是设备的先天条件不一样，进口设备和国产设备的技术 状况不一样；同样是国产设备，不同厂商因技术与管理水平不一样， 使其产品质量也不一样；即使是同一厂商，因技术、管理上的差异， 其产品质量不同；不同时期、不同批次的产品，其质量也会不一样。 因此应当承认设备投运的初始状态是千差万别的。其次，设备的使用环境不一样，不同的环境将对设备运行状 况产生不同的影响，这种环境主要有两种：一是设备所处的外部 自然环境不一样，尤其是供电

6、设备，大部分暴露在室外自然环境 中，因温度、湿度、污染、紫外线、日照等有较大差异，对设备 的影响有较大不同；二是设备在电力系统的位置不同，所承受系统 运行电压、短路电流和热稳定时间等不尽相同，尤其是故障时系 统短路容量差异较大。二电气设备的维修制度：定期维修的弊端由于电气设备的初始状况和现场设备的运行状况有很大差异， 即现场设备的“健康”状况好坏相差甚大，而定期维修制度几乎 无视这些状况的差异，而采用统一的、一刀切的定期维修方式， 其最主要的表现在维修结果上，要么维修过剩，要么维修不足。工程的实际情况大多是出现维修过剩，经常出现“小病大治”、 “无病亦治”的盲目维修的现象，这种维修过剩的结果，

7、必将出 现如下维修的弊端：一些状态良好的设备，因盲目维修而出现故 障或潜在故障，维修达不到恢复设备原有的可靠性的作用，而是 增加了设备的故障隐患和故障率。目前，定期维修是电气设备停 运的主要原因，往往占全部停运时间的60%以上。在今后的研究方向上，专家们注重状态维修完全替代定期维 修的可能性。三电气设备的状态检测技术电气设备状态监测为设备的故障诊断和性能评估提供了依据。因此有必要对他们的运行状态进行监测，及时了解和掌握设备的 状况，以确保整个电力系统的安全、稳定运行。状态监测是指通 过各种测量、检测和分析方法，结合系统运行的历史和现状，对 设备的运行状态进行评估，以便了解和掌握设备的运行状况，

8、并 且对设备状态进行显示和记录，对异常情况进行处理，并为设备 的故障分析诊断、性能评估提供基础数据。近年来我国电气设备制造引进不少国外先进的技术、装备和 管理，尤其是21世纪以后，新技术、新材料的使用，使得电气系 统的装备水平得到较大的改善。因此，电气设备的维修制度和维 修方法也要随着形势适当的进行调整，才能提升电气设备的稳定 性、降低生产成本，为企业创造出更多的经济利益。三、电子设备的现状与发展2022年全球半导体制造设备销售总额达到3954亿美元，恢复 到历史最高水平。各个地区的设备支出都呈现了两位数甚至三位 数百分比的增长，增长最快的是中国大陆和韩国。2022年中国内 地半导体设备市场为

9、224亿美元，预计2022年为2亿美元。按此 增长率推算，到2022年，我国半导体设备市场规模将达到300亿 元人民币。2022年，全球光伏生产设备销售额比上年增长40%， 达到104亿美元，预计2022年将达到124亿美元，同比增长24%。 从区域市场来看，2022年中国大陆地区占全球市场51%的份额， 预计未来5年还将继续保持这一较高比例。据此，可以判断到 2022年我国光伏设备将继续保有巨大市场空间。新能源汽车用锂 离子动力电池、高性能驱动永磁式同步电机、金属化超薄膜电力电容器等新型电子元器件生产设备将成为我国电子专用设备市场 新的增长点。多学科交汇为电子仪器开辟了新的发展空间，物联 网

10、技术发展和三网融合对电子仪器提出新的测试需求，预计上述 领域的电子仪器以及环境保护测试仪器和医疗电子仪器会面临大 发展。四、电工新技术我们已在准备进入21世纪。21世纪，人类期望着进入一个持 续协调发展的新时代，我国将以无愧于我们这个伟大民族的新姿 态屹立于世界之林。整个进程中，科技的进步与发展有着特别重 要的意义。从能源发展看，我国在上半叶还不大可能扭转以煤为 主的能源结构，从而在提高煤的利用效率，特别是燃煤发电效率 方面还要做出很大的努力。与此同时，还要大力促进核能和可再 生能源的应用发展，使之更快地在技术和经济上成熟起来，才能 期望得以较快地改变以化石能源为主的能源结构，走上能源、环 境

11、与生态持续、协调、稳定发展的道路。在交通运输方面，实现 高速度将是主要发展方向，而各种交通运输高速化都必须以电力 推进系统的发展做为基础。在能源、交通和其他工业的发展中， 电工新技术的发展将起着重要的作用，20世纪下半叶的一些进展 已为此奠定了良好的基础，随着新原理，新技术与新材料的发展， 还将出现一些新兴的领域。这里简要展望一下一些可见的重大进 展，包括受控核聚变，磁流体发电，太阳能与风力发电，磁浮列 车，磁流体船舶推进与超导电工。一受控核聚变受控核聚变的实现将为人类提供实际上用之不竭的洁净能源， 从根本上解决人类能源，环境与生态的持续协调发展。20世纪下 半叶的巨大努力，已在大型的托卡马克

12、磁约束聚变装置上达到了 “点火”条件，证实了聚变反应堆的科学现实性，正在进行聚变 试验堆的国际联合的设计研制工作，期望在下世纪能建成、运行 试验堆。然后还需要经过示范堆与商用堆两个阶段的展，预期可 在下世纪四五十年代建成第一座商用的聚变电站，走向产业化。 与裂变反应堆主要依靠核工技术与热工技术的结合而发展起来的 历史不同，聚变反应堆的发展主要依赖于核工技术与电工新技术 的结合，这里要把大体积、强磁场技术，大能量，脉冲电源技术， 辅助加热技术与等离子体控制技术提高到新的水平。除此之外， 还要探索利用聚变产生的带电粒子直接发电的可能性。聚变电站 的实现也将导致一些新兴的电工产业的形成。二磁流体发电

13、磁流体发电是将高温导电燃气与磁场相互作用而将热能直接 转化成电能的新型发电方式。由于其初温可高达3000K，与已有的 燃气及蒸汽发电组成联合循环，可望将燃煤电站的热电转换效率 提高到50%以上，具有高效率、低污染、少用水的重大优越性。磁 流体发电自60年代初原理性实验成功以来，经过30年的持续努 力，已达到了最高发电功率几万千瓦，持续数百小时的水平。再 经过试验电站、示范电站与商用电站几个阶段的发展，可望在21 世纪二三十年代实现商业化。磁流体发电的发展过程表明，所遇 到的困难比原设想的大得多，特别是用于燃煤的长时间可靠发电， 这里需要大力发展电工、热工、材料、化工等多方面的新技术， 在电工方

14、面要解决电站系统、发电通道、超导磁体、功率调节与 逆变等一系列关键技术问题，在现有基础上还要有长足的前进。 由于我国属于燃煤为主和电力迅速发展的国家，燃煤磁流体发电 的商业化具有特别重大的意义。三太阳能与风力发电太阳能与风能是最重要的可再生能源，它们是广泛存在，机 会均等，自由索取，最终可依赖的初级能源。近年来，在太阳能 与风力发电技术方面取得了可喜的进展，建设投资与电能成本有 了大幅度下降，几十万千瓦的太阳热发电站，百万千瓦的大型风 力发电场已经接入电网运行多年，千千瓦的光伏发电站已有了示 范，使得越来越多的人相信太阳能与风力发电能够在21世纪整个 电力生产中占有一定的份额。为此，需要继续努

15、力提高效率，降 低造价与成本，扶植相应产业的发展，以及解决并网运行的有关 技术问题。四磁浮列车一部人类社会交通运输发展史，在某种意义上可以说是一部 以提高运输速度为主要目标的技术开发史。20世纪下半叶铁路的 电气化使常规轮轨铁路的运营时速提高到了 200多公里。为了进 一步提高时速，发展起来了磁浮列车，它是一种采用磁悬浮，直 线电机驱动的新型无轮高速地面交通工具，具有速度高、客运量 大、对环境影响小、能耗低、维护便宜、运行安全平稳，无脱轨 危险，有很强的爬坡能力等一系列优点。经过几十年的持续努力， 磁浮列车已达到500公里/时的时速，处于实用化试验阶段，我国 的磁浮列车也于几年前投入试运营。在

16、今后，抓紧高速磁浮列车 的研究发展，从技术上实行“迎头赶上”的战略，尤显重要。磁 浮列车的实现要解决磁悬浮，直线电机驱动，车辆设计与研制、 轨道设施、供电系统，列车检测与控制等一系列高、新技术的关 键问题，推动着电工新技术登上新的高峰。高速磁浮列车有常导 与超导两种技术方案，采用超导的优点是悬浮气隙大，轨道结构 简单，造价低，车身轻。随着高温超导的发展与应用，将具有更 大的优越性。五磁流体船舶推进磁流体船舶推进是一种正在发展的新技术。它利用强磁场与 海水中的电流相互作用产生的罗伦兹力，使海水向后喷射，依靠 其反作用力推进舰船向前行驶。由于它不用螺旋浆，具有无声、 高速的优点，将引起船舶推进技术

17、的重大革命。随着超导强磁场 的顺利实现，从60年代开始了认真的研究发展工作。90年代初日 本的载人试验船“大和一号”胜利地进行了海上试验，显示了其 实现的现实性。再经过一二十年持续的分阶段的努力，可以期望 在21世纪上半叶达到实用。六超导电工实用超导线与超导磁体技术与应用的发展，以及初步产业化 的实现无疑是20世纪下半叶电工新技术的重大成就。在21世纪 上半叶，无论是聚变电站、磁流体发电，还是磁浮列车，磁流体 推进船的商业化，均将促使超导电工继续长足地向前发展，成为 一个重要的电工产业。与此同时，还可期望，随着高临界温度超 导体的实用发展，超导输电与超导飞轮储能将得到实际应用，工 频超导技术的

18、发展将使超导限流器、超导变压器、超导发电机投 入运行，大能量的超导储能得到了示范和推广，超导电力技术成 为电力发展的重要支柱。假如那时出现了临界温度达到室温的实 用超导体，整个面貌还将大大改观。五、电子新技术一塑料太阳能电池技术随着现代世界能源的日益紧张，许多国家都在致力于研究太 阳能的开发和利用技术。在一些城市的街头已经能够看见一些由 太阳能电池供电的设施。经过数十年的研究开发，这些以硅为材 料的太阳能电池的制造成本仍然昂贵，不易安装，光电转换效率 也低，大约只有12%到15%现在世界上最好的单晶硅光电转换效率 大约是30%左右，发1度电的成本大约是22美分，远比烧煤的火 力发电厂美分1度电

19、的成本要高。令人高兴的是下一代太阳能电池可能最终使太阳能发电具有 竞争力。新型太阳能电池是把光生伏打电池嵌入塑料薄膜的表面， 制成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜廉价、转换效率高， 可以有多种用途。一些大公司开始关注新型太阳能电池技术。西门子开发的一 种新技术是把一种纳米级的碳60分子同导电的聚合物熔融在一起 制成塑料太阳能电池;而美国通用电气公司则是利用一种有机发光 二极管作为吸光材料来制造塑料太阳能电池。采用塑料太阳能电 池，实际上能够使许多材料具有发电能力。例如，塑料太阳能电 池可以嵌入手提电脑的箱壁，可以随时在光照条件下对电脑充电; 也可以装在电动汽车车身，为电动机供电；房屋的屋顶更

20、可以覆盖 塑料太阳能电池，以供应日常用电。二家庭机械电子工厂技术专家预言，未来的家庭机械电子工厂可能让消费者能够拥有 他们所需要的更多样化的产品。未来的家庭电子工厂实际上是采 用现在喷墨打印技术的装置。美国康奈尔大学、麻省理工学院、 加州大学伯克莱分校的研究人员正在悄悄地开发一种工艺，利用 喷墨打印技术生产机械电子产品。当然，真正制造产品的过程还 需要已有的电路、开关以及其它可拆卸零部件。比如家里的电视机遥控器坏了，就可以利用这样的家庭机械 电子工厂自制一个：从互联网上下载数字化电路图，用家庭机械 电子“打印”机打印出所需的电路板，打印“墨盒”里装的是聚 合物及其它材料，每打印一次完成电路板的

21、一层。正在这一领域 中开展研究的专家指出，用户只需为数字化电路图及所用材料付 款，而不需为产品本身付款。家庭机械电子工厂，意即“机械电子”。然而能够应用这种 装置的家庭的人口素质必定是很高因为用户必须知道到哪里去下 载什么样的数字化设计图，制造有关电子产品还要有相关的零部 件。这是一种令人叹为观止的DIY。这种装置的问世也表明，在电 子产品制造业，设计与制造的分离是一个趋势。用家庭机械电子 工厂固然可以“打印”出自己需要的产品，不过前提是这种产品 的设计是现成的。当然也可以自行设计，那就必须会用专业设计 软件，还要有机械电子领域的专业知识。所以未来多数家庭会利 用现成的设计。三超级宽带网中的微型光芯片技术现在已经有很多家庭通过宽带连接互联网。不过这种连接在 最后一段的基础设施一般是已经落伍的同轴电缆或是电话线。而 光缆入户的成本很高，每户成本大约1300美元。微型光芯片可以改变这种现状，采用微型光芯片可以大大降 低光缆入户的成本，让家庭用户享受真正的超级宽带。微型光器 件把光路以及通常是分离的光学元件集成在一个光芯片上，这又 是一个改变电信业经济学的重大技术创新，电信业采用光芯片可 以以很低的成本传输大量数据。售价高达数万甚至数十万美元的 光学元器件可能因为光芯片的采用而大大缩小体积，成本下降90% 以上。这一技术使得人们在家里下载一部高清晰度电影