本文主角:電氣工程及其自動化
講述人:脆皮腸(西安交通大學(xué))
適合人群:有一定的數(shù)理基礎(chǔ)、邏輯思維能力,熱愛物理學(xué),對電子系統(tǒng)設(shè)計、電路實驗、電力設(shè)備創(chuàng)新與開發(fā)、電力系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)、高電壓及其科學(xué)理論探索感興趣的同學(xué)
你是否好奇過各種家電、電子產(chǎn)品的工作原理,是否關(guān)心過電能到底是如何產(chǎn)生、運(yùn)送和分配到千家萬戶的?你是否留意過插拔電源插頭時剎那間的火花,是否感受過戶外一座座高壓電塔的雄偉與神秘?你是否在滿天繁星的夏夜,看到過架空線路上的藍(lán)色微光,聽到過電暈的滋滋“蟲鳴”?可以說,電氣工程及其自動化專業(yè)與這一切緊密相關(guān)。
電能是應(yīng)用最廣泛的能源,各類科研創(chuàng)新都離不開電能——它是工業(yè)之基,是創(chuàng)新之泉。大到規(guī)劃調(diào)配遍布全國的高壓輸電線路和“西電東送”國家重點(diǎn)工程研發(fā),小到納米級電路、芯片開發(fā)與設(shè)計,電氣工程及其自動化專業(yè),帶你領(lǐng)略不一樣的精彩。
在傳統(tǒng)與創(chuàng)新的邊界來回游走
在定位上,電氣工程及其自動化專業(yè)屬于傳統(tǒng)工科中偏創(chuàng)新的學(xué)科。同機(jī)械、土木等傳統(tǒng)工科類似,電氣這門學(xué)科具備傳統(tǒng)工科扎實、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)要求;但同時,電氣工程也與自動化、計算機(jī)、人工智能等各種新興學(xué)科交叉融合,具有創(chuàng)新化、智能化的新鮮血液。
電氣工程及其自動化專業(yè)所涉領(lǐng)域廣泛。行業(yè)內(nèi)主要按照電壓等級將電氣工程劃分為強(qiáng)電系統(tǒng)與弱電系統(tǒng),因此電氣工程及其自動化學(xué)子所學(xué)內(nèi)容可分為強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)兩大部分。強(qiáng)電系統(tǒng)也可以被稱為“電力系統(tǒng)”,其運(yùn)行電壓從幾千伏到幾百萬伏,這部分內(nèi)容主要包含電能的發(fā)—輸—配—用環(huán)節(jié)中的設(shè)計、運(yùn)行、維護(hù)、檢測與控制等相關(guān)知識。弱電系統(tǒng)在行業(yè)中有時候也被稱為“電子系統(tǒng)”,其運(yùn)行電壓一般在幾十伏左右,這部分內(nèi)容主要為單片機(jī)、電力電子、機(jī)器人、雙控等領(lǐng)域的開發(fā)與研究的相關(guān)知識。
要想學(xué)好電氣工程及其自動化專業(yè),首先要鍛煉扎實的“真本事”。這門專業(yè)需要的本事可不少,除基本的學(xué)科知識之外,數(shù)學(xué)計算與建模、計算機(jī)編程與仿真、電路搭建與測試和團(tuán)隊協(xié)作、表達(dá)與交流等能力都需要從大一開始一直鍛煉到大四甚至是研究生階段。
行是知之始,知是行之成
電氣工程及其自動化這門專業(yè)屬于工學(xué)門類下的電氣類專業(yè),理論與實驗并重,甚至在某些課程中實驗比理論更重要。豐富多彩的實驗內(nèi)容正是電氣工程及其自動化學(xué)子的興趣源泉、創(chuàng)新之基。通常在專業(yè)培養(yǎng)方案中,大一階段會開設(shè)大學(xué)物理實驗課程,引領(lǐng)學(xué)子邁入實驗室的大門。到了大二,則進(jìn)入到專業(yè)課學(xué)習(xí)階段,在此階段的學(xué)習(xí)中,無論多么基礎(chǔ)的知識、簡單的原理,一般都有相應(yīng)的實驗課,讓我們能親自動手驗證學(xué)過的知識,同時加深對知識的理解。大家在實驗的過程中會遇到各種各樣的問題,有時甚至得不到結(jié)果,這時便考驗我們獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。在解決一個個問題的過程中,我們的思維得到了鍛煉,慢慢感受到工科的魅力以及屬于自己的新知識、新方法。
拿電路課程舉例,在相關(guān)課程實驗中,我們要搭建如圖2所示的運(yùn)算放大器電路板,在輸入端口施加一定的電壓,并在示波器上測量其電學(xué)特性。在學(xué)習(xí)這部分理論知識時,我感到并不復(fù)雜,但是我在實驗中發(fā)現(xiàn)電路板并不是想象中的那么好連接,很容易出現(xiàn)繞線、虛接、短路、發(fā)熱等各種各樣的問題,實驗也很難一次就成功。這時候就需要我們運(yùn)用示波器探頭對電路板上各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行檢測,排查電路中的問題,一步一步去解決。在解決問題的過程中,其實我們不知不覺地就會把上課學(xué)過的知識復(fù)習(xí)一遍;同時,在測量電路板的特性時,我們還會發(fā)現(xiàn)一些課堂上未曾重視的、未曾提到的知識點(diǎn),進(jìn)一步加強(qiáng)對這部分內(nèi)容的掌握。
如果說電路課程還是保留了傳統(tǒng)的“先學(xué)理論,后做實驗”的學(xué)習(xí)流程,那么數(shù)字電子技術(shù)課程就完完全全貫徹了“行是知之始”這一學(xué)習(xí)理念。其原因在于:電路課程是一門經(jīng)典的、基礎(chǔ)的電氣課程,其知識具有體系性、完整性;而數(shù)字電子技術(shù)這一課程所涉知識豐富、“花樣”多、創(chuàng)新性強(qiáng),想要完整地學(xué)完這門課的知識是不可能的。因此,數(shù)字電子技術(shù)這門課程的學(xué)習(xí)安排便是老師先布置開放性的實驗任務(wù),讓我們自己“DIY”想要實現(xiàn)的電路功能,然后我們在實驗的過程中去學(xué)習(xí)自己需要的那部分知識,一步一步完善自己的“產(chǎn)品”。這種“帶著問題去學(xué)習(xí)”的方法讓學(xué)習(xí)變得更有針對性,通過解決問題來學(xué)習(xí)知識也讓學(xué)習(xí)變得更有成就感。
除了上述實驗,我們還會接觸到模擬電子技術(shù)實驗、電機(jī)學(xué)實驗、高電壓技術(shù)實驗等各類實驗。實驗體驗感強(qiáng)、自主性強(qiáng)、內(nèi)容精彩紛呈,是從入學(xué)到畢業(yè)一直伴隨電氣工程及其自動化學(xué)子的學(xué)習(xí)感受,這既是一種本領(lǐng)的修煉,也是一種知識的創(chuàng)新。
前路高且長
不管是讀到博士,還是本科畢業(yè)即就業(yè),電氣工程及其自動化學(xué)子并不用擔(dān)心就業(yè)的問題,因為國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和全國人民的幸福生活都離不開電力與電子行業(yè)。
國家電力系統(tǒng)可以說是電氣工程及其自動化專業(yè)最主要的對口就業(yè)方向。國家電力系統(tǒng)涵蓋國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團(tuán)(華能集團(tuán)、國家能源集團(tuán)、大唐集團(tuán)、華電集團(tuán)、國家電投集團(tuán))、各省電力公司、各級供電公司以及電力設(shè)計院(如華北、西北、西南、中南、華東電力設(shè)計院)、電力勘測設(shè)計院等單位。另外,電氣設(shè)備(如變壓器)制造行業(yè)(包括旗下科研單位和生產(chǎn)廠家)也為電氣類專業(yè)畢業(yè)生提供了大量的工作崗位。
如果說強(qiáng)電方向主要對口國家電力系統(tǒng),那么弱電方向同樣有很多工作崗位供電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生選擇。弱電方向的對口就業(yè)單位主要在電子信息與控制類行業(yè),如華為、聯(lián)想、施耐德電氣和東方電氣集團(tuán)、通用技術(shù)集團(tuán)等。相比于強(qiáng)電方向,電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生在弱電方向的就業(yè)領(lǐng)域更廣,就業(yè)選擇更多樣、更靈活。
在用電量激增、用電需求日漸高漲的今天,還有許許多多的新領(lǐng)域亟待人們探索。比如,在全球能源問題日漸緊張,環(huán)境問題日益突出的背景下,各個國家都在進(jìn)行新能源、新技術(shù)的探索,能源問題已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面。而不管利用化石能源、太陽能還是水能、風(fēng)能,最后絕大多數(shù)能量都要轉(zhuǎn)化為電能,供給人民使用。
目前,國家已經(jīng)圍繞發(fā)電、輸電和用電等進(jìn)行了戰(zhàn)略部署。例如,國家新能源發(fā)展戰(zhàn)略中的光伏發(fā)電技術(shù),國家“西電東送”戰(zhàn)略中的特高壓交流輸電技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù),近年來火爆市場的新能源汽車技術(shù),等等。以上這些新技術(shù)、新領(lǐng)域都與電氣工程及其自動化專業(yè)息息相關(guān)。
此外,隨著時代的發(fā)展,電氣類專業(yè)已經(jīng)具有交叉學(xué)科的特點(diǎn),交叉學(xué)科的性質(zhì)使得畢業(yè)生具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。石油化工、冶金、交通運(yùn)輸、電子、通訊、國防、機(jī)械等行業(yè)對電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生也有需求。
如果你對電氣工程及其自動化專業(yè)感興趣,歡迎加入我們,一起守護(hù)祖國的萬家燈火!