電氣應用論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇電氣應用論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

以往的課堂教學主要圍繞“教師、書本、課堂”為主體，即以教師講授為主，嚴格按照教學大綱中規定的教學內容和學識進行授課，然后安排一定學時的實驗，期末進行理論考試這種模式完成教學任務。盡管教師在課堂采用了多種模式的教學方法，但是講授的一些電氣傳動原理圖對學生來說還是比較抽象的，導致學生在日后的工作中對實際的電氣設備感到十分陌生，并不能很好地跟課本所學知識聯系起來，且目前這種按照課本編排順序平鋪直敘講述的方式，使得各門課程之間的聯系較弱，各科教師之間交流較少，各自完成各自的教學任務，缺乏統一性和連續性。有時甚至出現專業課程與相關基礎課程同時進行甚至超前的情況。這就造成學生的知識結構分離，無法從整體上掌握各門課程之間的聯系，從而無法具備完備的實踐、研究、創新能力。

(二)教學改革

在教學方式上，改革傳統的“以主講教師為中心”、“以課本內容為中心”、“以課堂學習為中心”的教學方式，靈活運用教學方法，充分調動學生的學習自主性。教師課堂講授內容不一定對教材面面俱到，應有選擇性、針對性的講解，講思路與方法，講學科前沿發展，將自己的科研成果融入課堂，傳達創新意識。建議多用討論式教學，不是要學生簡單認同，而是鼓勵學生思考、分析知其所以然，從而達到發現和創造的目的。注重習題課，鞏固知識的學習。在專業課教學上，有科研項目或者來自企業的兼職教師可結合自己正在研究的課題進行“項目驅動教學法”。由項目負責人選擇項目，教師集體備課，根據項目確定講授的內容和訓練計劃。在這個過程中，學生成為學習的主體，教師起引導和參謀的左右，強調學生分析、解決實際問題能力的養成。通過這一系列的訓練，能夠使學生意識到理論科學與實際的距離，體驗實際科學研究過程的復雜與困難，克服長期被動學習而產生的知識吸收性疲勞，有利于開發創新能力。還要特別注意課堂延伸訓練，比如課后作業要能夠激發學生的探索欲望，需要學生通過查閱大量資料完成。

二、課程創新

(一)現狀分析

課程體系承載著將人類社會在科技發展中創造積累的科學認識逐步轉化為學生認識的責任。科技發展后必然要對課程體系提出豐富其內容、深化其層次乃至取代業已陳舊的知識體系的要求。該院電氣工程專業自建立以來，致力于培養電力系統及其自動化，電力電子與電力傳動和高電壓工程等方面的工程管理、設計研發、設備運行維護的高級技術人才，其主干課程“電機學”“電力系統分析”“電力系統與繼電保護”“電力系統綜合自動化”“高電壓工程”等作為專業核心課程在專業學習及生產實際中固然占有重要的地位，然而隨著當今科技的發展，該課程體系的剛性和單一性、課程結構的銜接不力、教材內容的不及時更新和大量重復，致使學生自主接收新知識的空間受限，從而使創新能力的培養受到限制，這樣培養出的應用型人才無法滿足社會第一線的需求。

(二)課程改革

1．優化人才培養體系。

優化人才培養體系包括優化課程體系和安排科學合理的課程設置，這是實施應用型人才培養的基本途徑。重慶理工大學根據應用型人才培養目標，轉變過于強調基礎課程體系的系統性和完整性的想法，堅持基礎教學要為專業教學服務，為相通相近學科搭建基礎課程平臺，按學科專業有針對性、選擇性地設置基礎模塊。以課程群的方式將全部核心課程有機地結合起來，避免相關課程之間的內容重復，減少學時冗余，同時有利于教師以相互有機聯系的方式傳授知識。與企業共同開發專業課程，適度加大實踐課程模塊學時比例，提高學生從業過程的社會適應性。著力構建與理論教學體系相輔相成的、循序遞進的多層次實踐教學體系。對于電氣工程專業而言，構建以工程設計為主線，以科學研究和工程訓練為依托，以綜合實踐為助推的現代工程實踐教學體系。根據電氣工程行業對應用型人才的需求，修訂新的教學大綱，制定人才培養計劃。新大綱和培養計劃將科學劃分專業知識體系、通識體系和相關知識的比例問題;注重課內與課外、學校與企業的結合問題;加強師資建設，優化知識結構;創建高規格的實訓基地、校內實驗場所，建立新穎完善的產學研合作教育實踐教學體系，多渠道培養學生創新能力;根據教學計劃把企業專家請進教室，豐富行業知識，創新課堂教學形式，完善教學環節和改革考核制度。

2．提升教材質量。

教材是進行教學工作的知識載體，是體現教學內容和教學方法的基本保證。只有通過不斷實踐革新，才能不斷提高質量。教材建設方面形成一個專門的教材研究小組，在總結多年教學經驗的基礎上，通過查閱大量相關文獻和專業學位論文，特別是專業性較強的課程需要跟蹤國內外理論與技術應用的最新成果，結合本專業學科建設成果，將突出的科研項目編入教材，將教師最新的科研成果編入教材。這樣，一方面加深學生對所學知識的理解，為創新能力的培養做鋪墊;另一方面，能夠促進學生積極參與本專業學科建設，提升學校學科專業水平。

三、師資創新

(一)現狀分析

目前教師隊伍建設相對滯后，特別是實踐教學師資。由于電氣工程專業具有較好的就業前景，使得學生的就讀愿望非常強烈，這就出現了學生特別多，師資很有限的情況。我系每位老師平均每年要承擔5～6門課程，同時還需要承擔這些理論課對應開設的實驗課，因此教學任務繁重，教師無暇顧及自身專業方面的素質提升。對于一些缺少工程經歷的教師，若將他們定期輪流地送往企業培訓，目前還缺乏經費的持續支持和制度的長期保障。這種現狀使得現有教學隊伍整體缺乏對新技術的了解和掌握，從教師方面就開始與應用脫節，更談不上與實踐相結合的創新。由于專業實踐方面的需求，我院盡管也從行業、企業中聘請了一些兼職教師，但因人事管理制度和經費制約，比例相對較小，滿足不了實踐教學的需求。對于新引進教師政策方面，過分強調了學歷、職稱等條件，這無形中弱化了對工程經驗和技術水平的要求。

(二)師資改革

教師的實踐技能水平如何，直接關系到實踐教學的效果。應加強對專業教師實踐能力的培養，從政策上鼓勵那些直接從高校畢業的青年教師分期分批到專業相關的生產第一線去鍛煉，增加實踐經歷，盡快將理論知識融會貫通到實踐中，從而完善知識結構，及時了解企業、行業新技術，了解學生就業的新需求。從政策上鼓勵教師與企業開展橫向課題合作，共同參與企業科技攻關項目，激勵科研成果向生產轉化。要合理利用從行業企業聘請的兼職教師。他們大都具有很強的工程背景和實踐能力，更了解社會對人才的需求，同時對本行業企業的技術前沿追蹤得非常緊密;他們對學生的實際應用能力的培養不可替代，同時又可擔任青年教師工程技術指導顧問;他們是聯系企業和高校的橋梁，對促進校企合作、開展橫向課題研究都起著關鍵的作用。強調把“行業企業專業實踐經歷”作為應用型大學教師入職需考慮的重要因素之一。作為應用型大學的教師，不僅要具備較高的學術水平還應具備較強的應用能力，這樣才能培養出合格的應用型人才，這也是創新教育對高素質創新型教師的要求。在新近教師培訓中，要指導教師善于挖掘學生的潛能，鼓勵教師不斷接觸新事物，用自身的創新意識、思維去感染學生、帶動學生，從而培養學生創新精神。

四、實踐創新

(一)現狀分析

為保證應用型人才特定培養目標的實現，必須要注重學生實踐應用能力的鍛煉，而很多高校在實訓基地層面沒有太多的財力支持。很多企業受生產壓力、經濟效益等因素的影響，既想讓新招的應屆生具有工程經驗，又不愿承擔人才培養的社會責任，因此學生沒有真正結合企業生產實際的工程實踐訓練，沒有感受到所學知識的實際工程意義和價值。近年來，隨著強調基礎課程的加強，強調通才教育而忽視學生專業技能培訓，工科教育理科化的傾向不容忽視。在系列課程實驗的設置中也存在一些問題，大多數都是以成熟的驗證型實驗為主，成為了理論教學概念的可視化手段，甚至淪為理論教學的附庸，整個實驗過程需要學生參與思考的部分較少。在傳統的實驗教學中，學生大都采用專用實驗臺進行操作，這將導致學生在面臨真正的工程實踐中出現各種各樣的問題時無法適應，原因在于他們僅僅是進行機械的操作而缺乏真正的思考。

(二)實踐改革

1．將仿真技術引入理論教學進行驗證性教學。

在課程的初級階段，通過理論性學習，并在此基礎上進行驗證性實驗，對于學生更好地掌握科學規律并從中發現問題起到良好的輔助作用。目前，有關電氣方面的仿真軟件有MATLAB、SABER等，它們各有所長，針對不同層次的仿真。采用仿真教學可以避免因錯接電路或電路中可靠性問題引起的失敗，提高了學生的仿真技能。從而給學生更多的機會去進行理論、結構方面的創新驗證，同時也節約了實驗平臺建設所需要的費用。

2．從教材入手以設計性實驗為主進行實驗教學。

打破以往以驗證性實驗為主的內容，充分利用實驗設備，組織有實踐經驗的教師編寫實驗講義。以實驗項目的形式進行課時分配，每個實驗項目根據難度分為不同層次，依次為驗證性實驗、仿真實驗，設計性實驗。設計性實驗又可以分為必做實驗和選做實驗兩部分，在設計性實驗中只給出設計參數要求或功能要求，給學生更多的創造性機會;選做實驗主要針對那些創新實踐能力較強的同學。通過實驗課教學，有助于學生正確理解和掌握理論，提高學生學習興趣，開拓學生思維創新能力，為不同能力的學生提供不同的施展平臺。以項目的形式開發實驗課程還有助于學生形成整體的工程設計思路，對所學知識體系能夠形成統一的整體從而達到融會貫通，真正提高學生的實踐創新能力。

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（一）能高效、準確控制電氣工程現代控制技術以數字信息為載體，所以通常利用發送數字、代碼、信息的方式指令，來完成控制操作。為確保多個指令能夠第一時間發送出去、準確傳送到指定功能模塊、正確指導系統工作，系統必須設置獨立、且具備抗干擾能力的信息交流中心，依靠其交互功能，實現信息的生成、傳播、控制與管理。

（二）能全面監控電氣工程運行狀態大多數電氣工程的裝置和設備都是全天候運行的，長時間工作，勢必會導致運行故障的發生，為此，現代控制技術還要擔負起監控電氣工程運行狀態的責任，24小時監督工程內各系統設備的運行狀態，如發現故障，應立即報警信息，同時，指明故障位置、故障源、故障影響，以及相關故障資料。工作人員接收到信息后，可第一時間做出反映，修復系統、設備，使電氣工程盡快恢復運行。

（三）具有較高的安全性對于電氣工程而言，“安全”是生產不可忽視的重要原則之一，因此，為避免內、外部環境因素給電氣工程造成運行障礙和影響，現代控制技術不但要具備監控能力，還要擁有較強的自清自查能力，可獨立清除、控制安全隱患。同時，現代控制技術還應針對電氣工程眾多管理項目，設置單元模塊（如：運行監控模塊、電氣工程設施養護模塊、數據管理模塊、工作人員維護操作模塊、電子工程管理模塊等），通過層層過濾的方式，提高技術應用的安全性。只有這樣，現代控制技術才能為電氣工程提供安全、可靠的運行環境。

二、現代控制技術在電氣工程中的應用

（一）幫助電氣工程創建完整的控制系統眾所周知，電氣工程由多個系統結構構成，要想讓這些單元結構能夠獨立、連續的完成工作，現代控制技術應承擔選擇功能、設置功能、計劃功能、解釋功能等多種責任。首先，在各功能模塊上設置監控器，監測它們的操作行為、運行狀態，并以數據的形式記錄，轉存到數據庫中，如此，控制技術既可以依靠“復制數據”找出控制方式，又能隨時檢索系統運行信息，查找故障問題；其次，創建中樞系統、裝置、設備的聯動控制機制，以“作業任務”的形式分配任務，以便于系統可以同步、集中處理重要“運行信息”，不耽誤電氣工程正常工作；最后，因為電氣工程系統、裝置、設備的運行功能復雜、多樣，所以要想正確下達指令，明確指令內容要求相對困難，利用現代控制技術，可將許多復雜的指令編撰成“編碼”，由翻譯器統一處理，如此一來，不僅方便了操作，電氣工程控制管理效率、水平也會大大提升。

（二）科學選擇控制系統設備計算機網絡技術的發展，給電氣工程控制管理提供了多個便利條件、多種選擇可能，所以，作為控制管理的中樞，現代控制技術必須慎重選擇控制系統設備，使其與電氣工程形成配合，達到最佳管理效果。一方面，控制系統設備要具備信息分類、收集、檢索、處理功能，將復雜、且數目龐大的電氣工程數據集中整合到數據庫中，根據管理、控制需要，高效檢索、準確處理、順利傳遞出去；另一方面，控制系統設備還應具備信息翻譯、解釋、轉換能力，因為電氣工程中的裝置、設備不可能使用統一的編碼、指令形式，所以如果兩個運行系統、裝置的指令信息代碼不同，控制設備應能夠兼容分辨，做出正確的處理和判斷，完成智能化、自動化控制。

（三）加強電氣工程內、外部環境管理電氣工程內、外部工作環境的監測工作是其安全生產工作的重中之重，所以，現代控制技術管理工作的重要內容便是環境監測、管理，主要內容包括：監控電氣工程電流、溫度、濕度、電壓、電功率等基礎運行指標數據，如發現階段時間內這些指標數據出現較大波動變化，會立即發出報警信號；管理、控制電氣工程內其他非主要工作設備的運行狀態，比如啟動空調、除濕設備、穩壓設備、變壓設備、變頻設備等。

三、現代控制技術應用發展趨勢

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近些年來，逐漸新興了一種科學技術，也就是人工智能，它有著較為廣泛的研究范圍，涉及到諸多方面的內容，如哲學、認知科學、神經生理學、心理學等，這些不同的學科領域，都將人工智能作為互相滲透的平臺，進而形成一種綜合性的學科。具體來講，人工智能是借助于計算機，來對人的某些思想和智能行為進行模擬，在諸多方面都可以應用。從本質上來講，人工智能就是將一些比較復雜的工作由機器人來完成。

2人工智能在電氣工程中的優勢

2.1不會受到其他因素較大的干擾：傳統的控制器在構建模型的過程中，很多因素都會對其造成影響，比如模型設置參數發生了改變、計算中數值的類型發生了改變等等，而將人工智能應用到電氣自動化中，不需要對精確的動態模型進行獲取，要沒有其他的要求，不會受到外界較大的影響。

2.2可以方便的調節相關參數：通過適當調整人工智能的相關參數，可以促使智能函數的性能得到有效提升，相較于傳統的控制器，人工智能控制調節起來更加的方便，并且比較的簡單，有著較強的適應能力，人工智能控制器可以結合相應數據，借助于相應的信息來進行設定，可以結合具體情況來適當的修改和擴展設定的參數。

2.3具有較好的一致性：傳統的控制方法都是針對特定目標，這種控制方法對于特定目標有著較好的效果，但是卻無法控制其他的對象。相較于傳統的控制方法，電氣工程中人工智能控制一致性較好，即使驅動器有著不同的特性，將一些新的未知數據給輸入進來，它們也可以科學的判斷和估計。

3人工智能在電氣工程自動化中的應用

3.1優化設計電氣設備：這個工作比較的復雜，需要具備較為豐富的基礎知識，并且能夠將過去積累的設計經驗給充分運用起來。過去在產品設計中，通常采用的是人工手動制作，那么就很難獲得最優方案。如今，計算機技術獲得了飛速發展，計算機輔助設計逐漸取到了傳統的手工設計方式，那么就在較大程度上縮短了產品開發周期。通過將人工智能引入到CAD技術中，可以促使設計產品質量和設計效率得到提升。研究表明，主要是將遺傳算法和專家系統應用到電氣產品的優化設計中；遺傳算法因為比較的先進，計算結果有著較高的精度，因此，在電氣產品的優化設計已經開始廣泛應用遺傳算法和衍生算法。專家系統也得到了廣泛的應用，電氣設備故障的發生，往往是不確定和突發的，但是故障發生之前，會有一些預兆出現。那么采用專家系統，就可以有效診斷故障。

3.2診斷電氣設備的事故以及故障：在電氣領域中，采用傳統的診斷方法，往往沒有較高的準確性，并且對于一些重要設備，如發動機、發電機、變壓器等，很容易出現故障和事故。過去的方法是對變壓器油產生的氣體進行收集和分析，然后結合分析結果來判斷故障，這樣大量的時間資源就會遭到消耗，并且浪費人力成本。要知道，事故和故障都是突然出現的，需要快速的解決，如果無法及時診斷，或者是采取了不正確的處理方法，那么就會帶來較為嚴重的后果。針對這種情況，可以將人工智能技術的神經網絡、模糊理論和專家技術等融入到電氣故障和事故診斷中，這樣故障診斷準確率就可以得到大幅度的提升，生產效率得到提高。

3.3分析電氣控制過程中的有效應用：電氣控制在電氣化系統發揮著十分重要的作用。電氣控制要求技術人員嚴格進行操作，并且有著較為復雜繁瑣的操作步驟。那么相關的研究工作人員，一直努力解決的問題就是對操作效率進行提升。針對這種情況，就可以將人工智能給應用過來，人工智能化將計算機或者自動計算等先進技術給應用了過來，對于部分人類勞動可以代替，采用界面化的形式，這樣日常操作過程中的操作流程就得到了簡化，并且可以遠程控制和操作電氣系統。此外，還可以及時儲存某些重要的信息和資料，這樣日后查閱起來更加的方便。借助于本項技術，還可以生成報表，那么就不需要投入較多的人力物力資源，工作效率和工作質量得到了顯著提升。在這個方面，主要是應用專家系統控制、神經網絡控制以及模糊控制等等，其中，借助于電氣傳動過程中的直流及交流傳動作用，就可以有效實現模糊控制。

3.4實現控制及保護功能：如今人工智能可以自動實時采集和處理所有開關量和模擬量數據，并且結合一定的要求，定制整理。借助于圖像生產軟件，可以真實模擬顯示電子系統的歷史運轉情況。操作人員結合實際情況，分析相關的數據，構建圖表。相較于正常的字符數據，圖像和畫面需要占用更多的系統資源，因此，還需要將實際控制端設備的硬件條件給充分納入考慮范圍，這樣就可以避免因為對大量運算資源耗費，而對其他重要控制程序的運行造成影響，甚至是出現卡死問題。在操作控制方面，操作人員借助于鍵盤或者鼠標，可以現場以及遠程控制隔離開關與斷路器等等。

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電機驅動和控制裝置要經受某些嚴酷的工作環境，而且要求能夠連續和可靠地運行。現場的故障是無法避免的，選擇正確的電路保護策略將有助于確保產品的可靠性，并將制造商和客戶的維修成本控制在最低。采用泰科電子公司Raychem電路保護部提供的PolySwitchPPTC可復位電路保護器件，開發出更為穩固和可靠的產品，在電機的驅動和控制系統中能對某些常見的故障提供保護。

PPTC器件的小巧外形有助于節省寶貴的電路板空間，由于其具備自復式功能，因此可以允許布置在用戶無法接觸到的位置，這與傳統保險絲需要布置在用戶能夠方便更換的位置相比具有明顯的差異。由于PPTC器件是固態器件，因此還能夠耐受機械沖擊和振動，可為各種不同的應用場合提供可靠的電路保護。

電源保護

PolySwitch

圖2：PPTC器件對輸入/輸出接口的保護。

PPTC器件一直以來應用于電源直流輸出端的過載和短路保護。在開發出LVR系列產品后，目前PolySwitch器件已經可以應用在電源輸入端的交流主電路中，將交流線路變壓器和其它線路側設備置于它的保護范圍內。這些產品能夠在中性線不小心處于斷開狀態或交流線電壓用于24VAC輸入端時，能夠為電源提供保護。

LVR器件適用于電源系統，在120VAC和240VAC電壓下，其最大輸入電流可高達400毫安。而電流更大的電源系統可以將PolySwitch器件安置在次級端的輸出電路，用于保護由于過電流狀態所引發的電源故障(如圖1所示)。

輸入/輸出接口的保護

許多驅動器和控制裝置均配備了通訊和數據接口，用于各個系統元件之間的信息傳輸。而這些接口的接線有時會與交流或直流電源電纜并排敷設。這些線束可能由于正常的磨損、意外事故、安裝接線錯誤或在中央配電箱上進行的誤操作，而出現短路現象。如果電源電纜與通訊電線出現短路現象，PolySwitch器件能夠保護任何與這條短路線路相連接的系統，以免造成通訊接口的損壞。在某些情況下，這種現象有可能影響到很多系統。而PolySwitch器件在保護接口處所起的作用，可以明顯地降低設備常見故障的停運時間和修理成本(如圖2所示)。

過熱保護

由于PolySwitch器件能夠對來自外部的熱量和內部電流產生的熱量所引發的溫度上升作出響應，并可與高壓設備建立起熱量方面的聯系，為高壓設備提供過熱保護。建立這種熱量聯系可以通過將這些器件布置成與高壓設備發生接觸或靠近高壓設備的方式來實現。

此接觸的方式使該器件能夠很容易地與設備形成物理接觸，從而提高了保護的效果。在這類設備中，變壓器是一個很好的例子，PolySwitch器件可以捆綁在外部線圈上或外殼上(如圖3所示)，從而建立起熱量聯系，還可以在設計時結合到電路中，使其具備在變壓器過熱時向控制器發送警告，系統馬上停止運行。

近距離方式適用于電源半導體部件的保護，而且在小型的表面貼裝PolySwitch器件與電源器件同處于一個銅底板時效果最好。這是一種成本低廉的熱量聯系方式，使PolySwitch器件能夠在溫度超過其動作點時進行動作，同時通知電源器件處于過熱狀態下時應該停止運行。

在這種應用中，會存在一定程度的熱延遲現象，所以這一保護方案無法保護大電流部件以及部件在毫秒級的時間內就發生故障的電源器件。但是，對于絕大多數的過負載狀態，這種配置均可以對電源器件提供保護。

運動機械均有可能出現堵塞或斷裂故障，并可導致電機失速。在電機失速時繼續供給電源會導致電機的損壞和/或驅動裝置的損毀。將PolySwitch器件與電機驅動器串聯起來(如圖4所示)，可以保護電機和驅動電子電路，防止在失速或負載過大的狀態下系統發生故障。在故障清除后(而且電源斷開后)，系統可以重新開始正常的運行，無需進行維護或更換部件。多年以來，PolySwitch器件一直是汽車工業中最為常用的保護車座、車窗和其它電機的方案。

在這些應用中，使用PolySwitch器件要求考慮串聯電阻的阻值和器件的最大保持電流額定值。室溫下的最大工作電流為：16V以下為15A，30V以下為9A。

在這些應用中，當這些系統由于過電流或過熱狀態而導致外部故障時，PolySwitch器件能夠允許電機驅動和控制器系統繼續運行。其優點在于提供了一種功能強大和可靠的產品，在其它部件出現故障時可以保護系統。

汽車IEEE1394網絡應用

在汽車工業中，家庭生活方式與汽車日益緊密的聯系方興未艾。采用由美國汽車多媒體接口協會(AMI-C)制訂的標準化全球接口，就能方便地與各種消費電子設備相連，并為這些設備的快速安裝提供便利。在消費電子業界稱為IEEE1394串行總線的網絡，在設計時以多媒體內容的傳輸為目標。這一針對汽車工業的附加標準被稱為IDB-1394，由“1394聯合汽車工作組”制訂。

IDB-1394設計用于高速多媒體應用，即在車內快速傳輸大量的信息。這項開放式的標準允許便攜式的電子設備與車載網絡之間進行連接和互動操作，為兩者建立了溝通渠道。

電源接口需要提供過電流保護，而現有的汽車體系所使用的電源標準是在多年以前頒布的。由于用戶便利端口(CCP)用于傳輸信號和供電，所以必須對它進行保護，以防止由于各種故障，例如接觸不良的電纜或接頭插入到商品時，發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生，所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠。

應用綜述

如圖5所示，車載網絡的架構可分為內嵌式網絡和用戶便利端口(CCP)。目前的技術規格將內嵌式塑料光纖(POF)車載網絡定義為與現有的MOST(媒體定向系統傳輸)技術相似的規格。但是，前者的架構更加穩固、能夠提供更高的數據傳輸速率，并且更易于實現。這個網絡能夠連接各種電子設備，例如DVD播放機、視頻顯示屏、導航系統、收音機接收設備、通訊設備，如無線電話或應急自動遠程通信及信息處理技術術語，以及其它的多媒體應用。

這套視頻-音頻網絡包括一個CCP，可供乘客將自己的CD機、游戲機和其它應用1394總線的設備和外設連接到網絡中，所配電纜通用于家中和車上。

電路保護要求

在熱插拔汽車環境中，由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設，所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。電源接口要求具備過電流保護的功能，而應用于目前汽車系統中的現有電源標準是多年以前制訂的。因為用戶便利接口用于傳輸信號和供電，所以必須對它進行保護，以防止由于各種故障，例如接觸不良的電纜或接頭插入接口時，發生短路或造成下行設備的損壞。這種情況有可能經常發生，所以中央控制面板的短路保護必須有效而可靠，而且最好是能夠復位的。

圖5：車載視頻-音頻網絡架構。

電流限制可以通過使用電阻、保險絲、開關或PPTC器件來實現。目前很少采用電阻保護方案，因為它會在正常電流狀態下產生過大的電壓降。有可能采用一次性保險絲方案，但是這種保護易于損壞，而且必須在發生故障后予以更換。雙金屬開關的局限性在于它存在反復接通，并有可能導致觸點熔連故障。在很多汽車應用中，最好的保護方案為PPTC器件，這種器件在正常工作狀態下呈現低阻抗，而在發生故障時呈現高阻抗。

PolySwitchPPTC器件廣泛用于IEEE1394應用，經常為計算機、外設和便攜式電子設備提供可復位式電路保護。在汽車多媒體應用中，這種器件常用于為連接到汽車網絡的GPS定位設備、CD換片機、音響和其它電子外設的輸入輸出接口提供電路保護(如圖6)。

PPTC器件與傳統的熔斷器相似之處在于：能夠在故障產生和持續狀態下限制危險的大電流；而不同之處在于：在故障消除后和/或電路電源斷開后，PPTC器件能夠自行復位。另一項優點是這種器件較為小巧，能夠直接安裝在電路板上，并且可安裝在電子模塊、接線盒和配電中心部件內。

采用通用電子工業標準的車載產品能夠有助于客戶利用新面市的產品來升級汽車。而通用的總線也有助于汽車制造商在技術進步、不斷超前汽車設計循環周期的情況中，解決由此引發的技術過時的問題。在熱插拔汽車環境中，由于客戶經常要在電源接口上連接和斷開各種外設，所以明顯存在發生短路損壞的潛在危險。而PPTC器件為這一問題提供了有效的過電流保護方案。這種可復位的電路保護器件也有助于制造商生產出安全可靠的產品，以滿足管理機構的要求，并且降低產品保修和修理成本。

圖6：PolySwitchPPTC器件可幫

助電路設計師滿足電路設計的

安全需求，并為連接到車載網絡

中的電源接口、遠程信息處理設備和

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1.1Internet的應用

隨著Internet的普及，在Internet站點的主頁上，可以建立以下應用：

a)查詢電管業務，如電價、報裝流程等。

b)查詢停電通知。用戶可以到網站上查詢停電的時間和影響范圍(可以地圖的方式表示出來)，也可以通過電子函件收到有關的停電通知。

c)查詢用電和交費情況，包括通過電子函件的方式，用戶收到每月的電費單。

d)進行用電申請、報裝進度查詢等等。

e)隨著電子商貿的發展，用戶通過信用卡在網上交費。

1.2intranet的應用

供電企業是一個大型的企業，員工多，部門多，工作地點分散，業務種類繁雜，這就需要一種強有力的手段，使企業內部的信息能有效交流，各部門協調一致地工作以完成任務，對外界環境的變化能及時作出反應。在intranet上，可以實現以下應用和功能：

a)辦公自動化系統。實現公文傳送和審批的自動化，極大地提高了處理業務流程的自動化程度。

b)綜合查詢系統。基于各個應用軟件管理系統，如用電管理、財務管理、人事管理、運行管理、SCADA系統，實現綜合信息查詢。

c)信息。各部門可把通知、情況介紹、規章制度及時出去。

d)電子函件。職工有自己的電子信箱，方便對內和對外交流。

e)新聞組。職工可在intranet上就工作和一些熱門話題進行討論，結合netmeeting可開發出簡單實用的電視電話會議系統。

最終，計算機成為每個職工工作不可缺少的一部分。每天一上班，他就從計算機了解任務，處理業務，記錄結果。連請假、報銷、獎金發放等等日常事務，都通過計算機通知或實現。即使出差在外或在家，也可通過撥號上網來了解情況或處理業務。這樣，避免了繁瑣的公文旅行，提高了工作效率，嚴格了管理制度，供電企業的管理就達到了一個新的水平。

2Internet／intranet在供電企業的解決方案

實現Internet／intranet技術的應用，有多種可選擇方案。選擇方案時應考慮以下因素：首先，要保護原有的硬件和軟件投資；其次，選用的方案要有發展的余地，選用的產品要能得到有效的支持和及時的升級，提品的公司應具備領先的技術和良好的發展前景。

目前，國內比較流行的有Microsoft和IBMLotusDomino／Notes的解決方案。

2.1IBM方案

IBMLotus公司采用LotusDomino企業集成工具構造Internet／intranet的企業解決方案。LotusDomino是群件和電子函件服務器。LotusNotes客戶機裝群件和電子函件，包含E-mail、日歷、時間表、閑談屋、討論廳、Web導航器等等功能，也可利用NotesDesignerforDomino進行應用開發。

2.2Microsoft方案

Microsoft公司有一系列的Internet／intranet方案產品，而且升級非常快。后端服務器主要配置WindowsNT,IIS,SQLserver,Exchangesever。前端主要是Win95(Win98),Office,IE,現在推出Visualstudio6.0，包含各種產品工具，有Visualbasic,VisualC＋＋，Visualfoxpro,VisualJ＋＋，VisualInterDev,Visualsourcesafe,可以支持全面的前端應用開發。

此外，可選用Proxyserver,DNSserver,Siteserver,MTS,MTSQ等產品。數據庫除了SQLserver外，也可以和ORACLE，Sybase,X-base等聯接。

Internet／intranet在企業的應用中，其核心仍然是數據的處理，但它是用統一的、圖形化的界面，使用戶更方便地處理數據。在Internet／intranet開發中，采用三層架構(3-tier)，即應用層(presentation)、業務層(businesslogic)、數據層(dataservice)，并采用分布式組件對象模型(DCOM)的方式建立應用。這種結構提高了系統的性能，有很好的可伸縮性和一致性，無論應用的大小，它都可以適應要求。

在Web應用上，采用動態頁面(DHTML)技術，以ADO(activeXdataobject)接口實現與數據庫的交互。一般的應用頁面，用FrontPage和VisualInterDev開發，所需的ActiveX控件用VisualBasic或VisualC＋＋開發。

在intranet中，需要進行專門的Web開發以實現應用，同時，MSOffice的作用也不可忽視，特別是在辦公自動化方面。Office97已經支持Web應用，因此，在信息交流及數據分析方面，和瀏覽器(IE)有很好的互補作用。例如，通過對象引用，IE可以直接調用Word,Excel等軟件，而Word,Access等Office軟件也可以直接生成HTML的文件。

在網絡結構上，整個網絡都實行結構化布線，主要運行TCP／IP協議，采用B類網，通過路由器將網絡分為9個子網。原有的網絡通過路由器連接DDN專線和Internet相聯。考慮到內部用戶可通過撥號連接，增加了訪問服務器。為了系統安全，采取內部WWW和外部WWW相隔離的辦法，并在外部WWW服務器上運行防火墻軟件。

核心數據服務器采用ALPHA8000，運行DigitalUnix4.0d,數據庫Oracle8.0.4。E-mail服務器采用ALPHA4000，運行WindowsNTServer4.0,ExchangeServer。工作站基本上都運行Windows95(98),MSOffice,IE。交換機為CISCOCatalyst5500,CISCOCatalyst3000。路由器為CISCO4501和CISCO2501(接各區網點)。訪問服務器為Cisco2511。集線器為3COMsuperstackⅡ。網卡為3COM3C905B-TX。傳輸介質為AT&T1061，5類UTP。

在系統平臺基本就緒以后，逐步建立intranet的應用。例如，在intranet基礎上的電費查詢系統(可以平移到Internet)。在聯網的計算機上，只要運行IE，就可以訪問到ALPHA4000上的Web服務器。有關人員在通過密碼驗證后，就可以訪問到存放在ALPHA8000服務器上的每個用戶1a的電費數據和有關資料。

3結束語

展望未來，建立起Internet／intranet應用，能夠樹立企業形象，提高管理水平和服務質量，這對一個在新形勢下面向市場的供電企業，有很大的現實意義。

篇（6）

電氣自動化控制技術，能夠實現控制系統的自動化，提升工藝的運行水平。電氣自動化控制是一類新型的技術，核心是電子技術，可以大面積地應用到設備行業中。電氣自動化控制的技術能力高，通過不同技術的相互配合，實現電氣自動化的運行控制，而且自動化控制是電氣運行中的核心，保障生產的精確性和運行速率。電氣自動化控制能夠以少量程序控制多個變量，各個控制對象處于相互配合的狀態，提升了系統操作的水平，監督被控對象的運行過程，期間修正被控對象的運行狀態，使其具備準確、合理的運行方式。 

2 電氣自動化控制技術的發展 

2.1 智能化 

電氣自動化控制技術下的產品、系統等，能夠根據指令智能化的完成操作，簡化操作服務的流程。智能化是電氣自動化控制技術的首要發展方向，正是由于智能化的要求，促使電氣自動化控制技術與信息技術、通訊技術相互融合，注重技術中的性能開發，體現技術控制的速率。 

2.2 節約化 

節約化發展，是指電氣自動化控制技術應用中實現了節能與環保。例如：電氣自動化控制技術在照明系統中的應用，其可輔助使用新能源，同時控制照明燈具的使用，延長燈具的使用壽命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明設備的質量。 

2.3 信息化 

電氣自動化控制技術的信息化發展，改進了技術運行的方式，使電氣自動化中，以信息控制為基礎，引進互聯網、物聯網等理論，支持電氣自動化的控制運行。 

2.4 統一化 

電氣自動化控制技術拉近了各個行業之間的距離，融入各項技術的同時，朝向統一化的方向發展。在電氣自動化控制技術的作用下，行業間遵循相同的設計標準，使用方法、維護策略等，都逐步統一，在降低行業建設難度的同時，體現統一化發展的優勢[1]。電氣自動化控制技術的統一化發展，消除了行業之間潛在的發展矛盾，提升行業資源的利用效率，加快了信息傳輸、使用的速率。 

3 電氣自動化控制技術的應用 

3.1 工業 

工業是應用最廣泛的行業，因為工業規模較大，對電氣自動化控制的需求大，所以我國積極推進電氣自動化控制技術在工業中的應用，致力于改善傳統工業的運營方式[2]。PLC是電氣自動化控制技術的主要元件，其為一項可編程邏輯控制器，以工業企業為例，分析PLC的應用。該工業為機械制造企業，基于PLC的電氣自動化控制技術，為機械制造系統提供了相關的控制，PLC根據機械制造的需求，編寫了操作指令和邏輯運算程序，簡化了機械制造生產系統的操作，而且PLC的準確度高，規避了該企業生產的誤差，實現了機械制造的自動化、信息化生產，PLC寫入編程后，控制了機械制造的過程，同時控制機械制造的參數，包括尺寸、溫度信息等，按照該企業機械制造的指令，構成閉環生產方式，優化機械制造的工藝流程，而且該企業在PLC中設計了PID模塊，通過PID子程序，準確控制PLC的內部編程，預防機械制造中出現問題。 

3.2 交通業 

電氣自動化控制技術在交通業中的應用，不僅體現在車輛運輸上，還表現在紅綠燈、監控系統等方面。車輛上的元件、器件等，基本都是電氣自動化控制技術的體現，提供專業的自動化控制，保障車輛通行的安全[3]。例如：電氣自動化控制技術在電子眼中的應用，代替警察執法，實現自動化的違章取證，電子眼監督交通系統中的車輛運行，抓拍違法行為，提交到交通局的操作系統內，減輕了交通執法的工作負擔，電氣自動化控制技術彌補了電子眼的缺陷，促使其可更準確、更快速、更清晰地實現抓拍取證，提升電子眼對交通運輸的監控能力，有效控制電子眼的運行，以免交通執法中出現漏洞。我國各地政府在交通業建設中，積極引進電氣自動化控制技術，完善交通監控體系，目前，測速器、屏顯等多個交通項目中，均涉及到電氣自動化控制技術的使用。 

3.3 農業 

農業是我國經濟發展的基礎支持，為了推進農業的生產，引入電氣自動化控制技術，全面建設智能農業，加快農業機械化的發展速度。以某地區農業中的大棚種植為例，分析電氣自動化控制技術的應用。該地區傳統的大棚種植，是根據農民種植經驗分配工作，一旦控制不好溫度、濕度，即會影響大棚種植的經濟效益。研究人員將電氣自動化控制技術引入到大棚種植內，以育秧大棚為對象，構建智能控制系統，大棚內安裝不同屬性的無線傳感器，專門收集大棚內的環境參數，如：光照、含水量等，進行自動化的信息采集，傳感器采集的信號傳輸到控制中心，比對標準的參數指標，種植人員掌握大棚育秧的實際情況，同時根據對比結果調節大棚內的環境，遠程控制特定的設備。該大棚內部安裝了高清視頻，同樣接入到控制中心，種植人員可以隨時查看育秧的狀態，電氣自動化控制技術的應用，輔助構建管理平臺，劃分為四個功能模塊，分布是傳感采集、視頻監控、智能分析和遠程控制，整體控制育秧大棚的生長環境，為幼苗的培育提供優質的環境。 

3.4 服務業 

人們對服務業的需求非常大，目的是方便人們的日常生活，特別是在電子產品上，更是體現出服務業對電氣自動化控制技術的需求。生活中的電子產品，大多應用了電氣自動化控制技術，如：智能手機、ipad、跑步機等，表明電氣自動化對服務業市場的推進作用[4]。近幾年，電氣自動化控制技術的應用，由服務業的電子產品，逐步轉型到企業內，例如：餐飲服務中的“機器換人”概念，餐廳內，機器人取代人工服務，提供點菜、傳菜等服務，機器人是餐飲業的發展趨勢，表明電氣自動化控制技術的重要性，此項技術在“機器換人”中，起到自動化的控制作用，是機器人開發中不可缺少的技術。 

4 結束語 

電氣自動化技術的發展和應用，表明了該項技術在行業運營中的重要性，滿足我國社會行業建設的基本需求。根據電氣自動化控制技術的應用，落實發展策略，充分發揮電氣自動化控制技術的潛力，保障其在未來的應價值。電氣自動化控制技術的發展和應用，必須符合現代企業的需求，由此才能規范控制技術的實踐應用。

 

     

參考文獻 

[1]賢陽.應用技術的發展是工業電氣自動化系統的關鍵—2007年紐倫堡電氣自動化（系統和部件）展覽會紀實[J].自動化博覽，2008，Z1：28-30. 

[2]吳琦.煤礦電氣自動化控制技術中單片機的應用[J].硅谷，2015，3：118+120. 

篇（7）

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.

(一)"機電一體化"的發展歷程

1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;

2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

三、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢

1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。

(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。

(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。

(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。

(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。

2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。

1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。

3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)北京“機電一體化”工作的任務

北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。

1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點

(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階

國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。

(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平

對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度

風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。

(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標

北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。

2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標

(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。

(2)單項目標：

·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。

·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。

·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。

·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。

五、北京發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：

抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；

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引言

電機電腦節電無觸點軟起動器是近年來在國內出現的新技術，具有節電效率高，軟起動特性好等特點。對于我公司這樣的大型企業，在動力設備中的應用，節能降耗的意義將十分重大。我公司具有中、小型異步電動機600余臺，裝機容量7000KW。電能消耗是一筆大的數目。例如：一廠區鍋爐房使用軟起動器后，2臺75KW加壓水泵，一個采暖期運行4300小時，就可節電79200Kwh；一臺37KW的粉碎機，一個采暖期可節電2800Kwh。節約電能的同時維修費用也降低。

一、電動機軟起動器的節電原理

在生產實際當中，一些電氣設備經常處于空載或輕載狀態下運行，輕載或空載的電動機在額定電壓的工作條件下，效率和功率因數均很低，造成電能大量浪費。

衡量電動機節電性能的重要指標為電機空載或輕載時最低運行電壓的大小，即功率因數CosΦ的大小。為了說明電動機在不同負載的情況下運行，電壓U與功率因數CosΦ的關系，以Y132S-4型，5.5KW三相異步電動機為例。

CosΦ的大小反應了負載的變化。軟起動器正是利用微機技術，用單片機作CPU，用可控硅作為執行元件，實時檢測電流和電壓滯后角，即功率因數Φ角，輸入給單片機，單片機根據最佳控制算法，輸出觸發脈沖，調整可控硅的導通角，即可調整可控硅的輸出電壓，使空載或輕載運行時降低電機的端電壓，可使電機的鐵損大大減小，同時也可減小電機定子銅損，從而減小電機空載或輕載時的輸入功率，也就減小了電機有功和無功損耗，提高了功率因數，實現了節電控制。

二、電動機軟起動技術

電動機傳統的起動方式有全壓起動和將壓起動，軟起動是一種完全區別于全壓和降壓起動的新的起動方式，是電子過程控制技術。所謂軟起動，是以斜坡控制方式起動，使電動機轉速平滑，逐步提高到額定轉速。按照電動機起動電流大小進行分類，全壓和降壓起動屬于大電流起動方式，軟起動屬于小電流起動方式。

全壓起動，起動電流是額定電流的4-7倍，起動沖擊電流是起動電流的1.5-1.7倍；起動電流大，起動轉矩不相應增大，Ts=KtTn＝K(0.9-1.3)Tn。

降壓起動，可部分減小起動電流，起動轉矩下降到額定電壓的K2倍。降壓起動是輕載起動，有起動沖擊電流、起動電流及二次沖擊電流；二次沖擊電流同樣對配電系統有麻煩。

全壓和降壓起動的大電流，致使電動機諧波磁勢增大，增大后的諧波磁勢又加劇了附加轉矩，附加轉矩是電機起動時產生震動和噪音的原因。

全壓和降壓起動，都要受單位時間內起動次數的限制。電動機本身的發熱主要建立在短時間大電流時。如通過6倍額定電流，溫升為8-15℃/S；起動裝置的自耦變壓器或交流接觸器起動引起堆積熱；如交流接觸器一般要求起動次數每分鐘不超過10次。而軟起動器可頻繁操作，具有①電動機起動電流小，溫升低；②軟起動器采用的無觸點電子元件，除大功率可控硅外，工作時溫升很低。

此外，軟起動器還具有多種保護功能，配合硬件電路，軟件設計有過載、斷相、欠壓、過壓等保護程序，動作可靠程度高。歸納起來，軟起動器很好的解決了全壓和降壓起動電流過大及其派生的許多問題。

三、軟起動器在動力設備上的應用

軟起動器箱內面板上設有兩個速率微動開關，分別對應四種起動速率：重載、次重載、次輕載、輕載，起動時間分別是90S、70S、65S、60S。使用時根據起動負載選相應的起動速率。例如我公司供水泵電動機的起動：供水泵電動機起動的阻轉矩，主要由水的靜壓、慣性、管道阻力、水泵的機械慣性和靜動摩擦等構成。水的阻力，水泵的機械慣性、阻力均與水泵的轉速，加速度及葉輪的直經有關，速度低時阻力小。水的靜壓阻力與揚程有關，水泵起動時，由于水管中止回閥的作用，靜壓與摩擦不同時起作用，有利于起動。供水泵起動阻轉矩為額定轉矩的30％，屬于輕載起動。在實際應用中供水泵電機輕載運行者居多，節電潛力大。

引風機用電動機的起動：其起動轉矩與離心式水泵類似，阻轉矩都與轉速成正比，但是，風機與水泵的結構不同，風機的轉動慣量比水泵大的多，空氣的流動性比水小，如果風機不關風閥起動，將因空氣升能，管道阻力，摩擦阻力等因素，致使風機起動比水泵難，起動加速的時間較長，風機起動屬重載起動。

風機輸送的流體——煙氣的溫度也是影響風機負荷量大小的重要因素。溫度不同，煙氣的容量及密度變化大，溫度低時，煙氣似凝滯狀態，風機負荷量增大。鍋爐開爐之初，爐膛內溫度低，一般需要30分鐘爐溫才能升上來，這段時間里，引風機處于超負荷運行階段。如：一臺引風機配用電機22KW，輸送的煙氣溫度200℃，容量7.3N/m3。如輸送煙氣溫度20℃時，負載功率：

N＝KYQH/η＊1/ηt＝27.78KW

式中：

K——電機容量儲備系數，對引風機取1.3。

Y——流體容量(N/m3)

Q——風機流量(m3/h)

H——全壓(Kgf/m2)

η、ηt——風機效率

篇（9）

1引言

國際整流器公司IR、飛利浦公司和意法半導體公司ST是生產熒光燈電子鎮流器控制芯片和功率器件的三大著名廠商。IR2520是IR公司繼IR2156、IR21571、IR21593、IR2166和IR2167之后推出的又一款自適應零電壓開關ZVS鎮流器控制器。它采用8腳PDIP封裝（IR2520D)和8腳SOIC封裝（IR2520S)，由于IR公司已在該芯片內集成了自適應鎮流器控制器和600V半橋驅動器。因而可方便地驅動30W以下緊湊型熒光燈CFL（俗稱節能燈)。IR2520的主要特點如下：

集成有600V的半橋驅動器、高壓自舉二極管及15．6V的VCC齊納箝位二極管；

內置0～5VDC電壓控制振蕩器；

由于采用自適應ZVS技術，故器件功耗很小；

具有波峰因數檢測過電流保護功能，可省去外部電流感測電阻；

最小頻率正常燃點時的工作頻率可編程；

啟動電流很小（150μA)。

2結構功能及工作參數

IR2520芯片的內部電路組成如圖1所示。表1列出了IR2520的引腳功能。IR2520的推薦工作條件如表2所列。在表2中，VCCUV＋13．2V是Vcc導通門限電壓；VCLAMP(15．6V）為VCC齊納箝位電壓。

表1IR2520的引腳功能

引腳名稱功能

1Vcc電源電壓

2COMIC信號和電源地

3FMIN最小頻率設定

4VCO電壓控制振蕩器輸入

5LO低端柵極驅動器輸出

6VS高端浮置電源回復

7HO高端柵極驅動器輸出

8VB高端柵極驅動器浮置電源

表2推薦工作條件

符號參數定義最小值最大值單位

Vcc電源電壓VCCUV+VCLAMPV

Icc電源電流610mA

RFMIN最低頻率設定電阻10100kΩ

VvcoVCO腳電壓05V

Tj結溫-25125℃

3應用電路

由IR2520組成的緊湊型熒光燈CFL電子鎮流器電路如圖2所示。該鎮流器的AC輸入電壓可從180V直到270V，輸出端可配接7～32W的燈管。

圖2中，F1為浪涌電流

限制電阻，BR為橋式整流器，C1和L1組成LC濾波電路，IR2520和外部元件組成半橋變換器，DCP1、DCP2和CCP組成電荷泵電路，LRES和CRES等組成LC串聯諧振網絡。由于C2＝C3CRES，因此，LC諧振電路頻率f0主要由LRES和CRES決定f0≈1／2π√LRESCRES。當LRES和CRES發生串聯諧振時，CRES上產生的高壓脈沖施加到燈管上，即可使燈管擊穿而點亮。一旦燈被啟動，LRES只起穩流作用。

下面對圖2中各部分的主要功能作以說明：

3．1欠壓鎖定（UVLO)模式

當圖2中的啟動電路工作時，流過啟動電阻RSUPPLY的電流將對啟動電容CVCC進行充電，并使CVCC上的電壓逐漸升高。在VCC腳電壓達到啟動門限電平13．2V之前，電源電流IQCC約為150μA，IC腳3和腳4上的電壓VFMIN和VVCO均為0V，半橋截止。一旦腳VCC上的電壓超過13．2V，IC將導通并開始振蕩。

圖2

IC內自舉二極管和VB腳與VS腳之間的電容CBOOT可用于決定IC內高端驅動器電路的電壓，IC外部的二極管DCP1、DCP2和電容CCP組成的電荷泵電路可用于為IC低端驅動電路提供工作電壓。IC啟動之后，LO腳上的驅動輸出首先使功率開關M2導通，然后由VCC通過自舉二極管對自舉電容充電。當CBOOT上的電壓超過9V時，IC高端驅動器被使能。而在高端與低端驅動器之間的1．5μs死區時間內，控制電路可用于保證半橋高端開關M1和低端功率開關M2不會發生直通。

3．2頻率掃描模式

一旦VCC腳上電壓超過13．2V，IR2520將進入頻率掃描模式。此時，IR2520內部的電流源將對VCO腳外部電容CVCO充電，從而使腳VCO上的電壓從0V線性增加，同時使VCO振蕩從最大值開始線性降低。當頻率降至鎮流器輸出級LC串聯諧振頻率時，LC電路發生諧振并產生高壓將燈點亮。只要燈啟動成功，VCO腳上的電壓將一直升高到5．2V，頻率f則降至最小值fMIN。當VVCO超過2V以后，ZVS和波峰因數峰值電流與平均值電流之比值檢測均被使能。當f與fMIN相等時，FMIN腳上的電壓VFMIN為5．1V。

3．3正常運行模式

在燈點火之后，鎮流器輸出級變為低Q值RCL電路，此時VVCO被限制在5．2V，頻率降至fMIN，實際上，這時的最低工作頻率即是燈正常燃點時的工作頻率。該狀態下的燈功率由諧振電感(扼流圈LRES）、諧振電容(燈啟動電容CRES）、DC總線電壓VBUS和fMIN共同確定。如果發生非ZVS，即在死區時間內也就是兩個開關M1與M2之間的非交迭時間(電壓不能回落到零（在低端開關M2導通之前，會有一個電壓橫跨低端開關）。IC腳VCO上的電壓VVCO將因外部電容CVCO的充電電流減小而降低，從而引起頻率升高。通過VS感測和自適應ZVS控制邏輯可使IC自動保持ZVS操作。由圖可知，VCO腳外部電容CVCO的充電電流受該腳內部MOS晶體管控制，進而控制VCO腳上的電壓和振蕩頻率。

當IC外部高端開關M1接通時，IC腳VS上的電壓即為DC干線電壓。IR2520的600V高壓工藝允許VS腳進行精密測量，并能承受DC干線高壓。

3．4故障模式

篇（10）

固態繼電器(SOLIDSTATERELAYS)，簡寫成“SSR”，是一種全部由固態電子元件組成的新型無觸點開關器件，它利用電子元件(如開關三極管、雙向可控硅等半導體器件)的開關特性，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的，因此又被稱為“無觸點開關”，它問世于70年代，由于它的無觸點工作特性，使其在許多領域的電控及計算機控制方面得到日益廣范的應用。

一、固態繼電器的原理及結構

SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。

圖1

下面以交流型的SSR為例來說明它的工作原理，圖1是它的工作原理框圖，圖1中的部件①-④構成交流SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個輸入端(A和B)及兩個輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現“開關”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高；由于輸入端的負載是發光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發電路的功能是產生合乎要求的觸發信號，驅動開關電路④工作，但由于開關電路在不加特殊控制電路時，將產生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網，為此特設“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態；而當斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(零電位)時，SSR才為斷態。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設計的，一般是用“R-C”串聯吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。圖2是一種典型的交流型SSR的電原理圖。

圖2

圖3

直流型的SSR與交流型的SSR相比，無過零控制電路，也不必設置吸收電路，開關器件一般用大功率開關三極管，其它工作原理相同。不過，直流型SSR在使用時應注意：①負載為感性負載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應在負載兩端并聯一只二極管，極性如圖3所示，二極管的電流應等于工作電流，電壓應大于工作電壓的4倍。②SSR工作時應盡量把它靠近負載，其輸出引線應滿足負荷電流的需要。③使用電源屬經交流降壓整流所得的，其濾波電解電容應足夠大。

圖4給出了幾種國內、外常見的SSR的外形。

圖4

二、固態繼電器的特點

SSR成功地實現了弱信號(Vsr)對強電(輸出端負載電壓)的控制。由于光耦合器的應用，使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容，可以實現直接聯接。這使SSR在數控和自控設備等方面得到廣泛應用。在相當程度上可取代傳統的“線圈—簧片觸點式”繼電器(簡稱“MER”)。

SSR由于是全固態電子元件組成，與MER相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作；SSR由電路的工作狀態變換實現“通”和“斷”的開關功能，沒有電接觸點，所以它有一系列MER不具備的優點，即工作高可靠、長壽命(有資料表明SSR的開關次數可達108-109次，比一般MER的106高幾百倍)；無動作噪聲；耐振耐機械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。這些特點使SSR可在軍事(如飛行器、火炮、艦船、車載武器系統)、化工、井下采煤和各種工業民用電控設備的應用中大顯身手，具有超越MER的技術優勢。

交流型SSR由于采用過零觸發技術，因而可以使SSR安全地用在計算機輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產生的一系列對計算機的干擾而煩惱。

此外，SSR還有能承受在數值上可達額定電流十倍左右的浪涌電流的特點。

表1

參數名稱(單位)

參數值

最小

典型

最大

輸入端

直流控制電壓(V)

3.2

14

輸入電流(mA)

20

接通電壓(V)

3.2

關斷電壓(V)

1.5

反極向保護電壓(V)

15

絕緣電阻(Ω)

109

介質耐壓(V)

1500

輸出端

額定輸出電壓(V)

25

250

額定輸出電流(A)

10

浪涌電流(A)

100

過零電壓(V)

±15

輸出壓降(V)

2.0

輸出漏電流(mA)

10

接通電間(mS）

10

關斷時間(mS)

10

工作頻率(Hz)

47

70

功率損耗(W)

1.5

關斷dV/dt(V/μs)

200

晶閘管結溫℃

110

工作溫度(℃)

-20

+80

三、主要參數與選用

功率固態繼電器的特性參數包括輸入和輸出參數，下面以北京科通繼電器總廠生產的GX-10F繼電器為例，列出輸入、輸出參數，詳見表1，根據輸入電壓參數值大小，可確定工作電壓大小。如采用TTL或CMOS等邏輯電平控制時，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅動，并盡可能使“0”電平低于0.8V。如在噪聲很強的環境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產品，必需選用通、斷電壓值相差大的產品，(如選接通電壓為8V或12V的產品)這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈。

輸出參數的項目較多，現對主要幾個參數說明如下：

1、額定輸入電壓

它是指定條件下能承受的穩態阻性負載的最大允許電壓有效值。如果受控負載是非穩態或非阻性的，必需考慮所選產品是否能承受工作狀態或條件變化時(冷熱轉換、靜動轉換、感應電勢、瞬態峰值電壓、變化周期等)所產生的最大合成電壓。例如負載為感性時，所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值，而且所選產品的阻斷(擊穿)電壓應高于負載電源電壓峰值的兩倍。如在電源電壓為交流220V、一般的小功率非阻性負載的情況下，建議選用額定電壓為400V—600V的SSR產品；但對于頻繁啟動的單相或三相電機負載，建議選用額定電壓為660V—800V的SSR產品。

2、額定輸出電流和浪涌電流

額定輸出電流是指在給定條件下(環境溫度、額定電壓、功率因素、有無散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產廠家都提供熱降額曲線。如周圍溫度上升，應按曲線作降額使用。

浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續的時間等)不會造成永久性損壞所允許的最大非重復性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個周期)，直流產品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時，如負載為穩態阻性，SSR可全額或降額10%使用。對于電加熱器、接觸器等，初始接通瞬間出現的浪涌電流可達3倍的穩態電流，因此，SSR降額20%-30%使用。對于白織燈類負載，SSR應按降額50%使用，并且還應加上適當的保護電路。對于變壓器負載，所選產品的額定電流必須高于負載工作電流的兩倍。對于負載為感應電機，所選SSR的額定電流值應為電機運轉電流的2—4倍，SSR的浪涌電流值應為額定電流的10倍。

固態繼電器對溫度的敏感性很強，工作溫度超過標稱值后，必須降熱或外加散熱器，例如額定電流為10A的JGX—10F產品，不加散熱器時的允許工作電流只有10A。

四、應用電路

1、基本單元電路

如圖5a所示為穩定的阻性負載，為了防止輸入電壓超過額定值，需設置一限流電阻Rx；當負載為非穩定性負載或感性負載時，在輸出回路中還應附加一個瞬態抑制電路，如圖5b所示，目的是保護固態繼電器。通常措施是在繼電器輸出端加裝RC吸收回路(例如：R=150Ω，C=0.5μF或R=39Ω，C=0.1μF)，它可以有效的抑制加至繼電器的瞬態電壓和電壓指數上升率dv/dt。在設計電路時，建議用戶根據負載的有關參數和環境條件，認真計算和試驗RC回路的選值。另一個常用的措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩壓二極管或壓敏電阻(MOV)。壓敏電阻電流值應按下式計算：

Imov=(Vmax-Vmov)/ZS

其中ZS為負載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和，Vmax、Vmov分別為最高瞬態電壓、壓敏電阻的標稱電壓，對于常規的220V和380V的交流電源，推薦的壓敏電阻的標稱電壓值分別為440-470V和760-810V。

在交流感性負載上并聯RC電路或電容，也可抑制加至SSR輸出端的瞬態電壓和電壓指數上升率。

但實驗表明，RC吸收回路，特別是并聯在SSR輸出端的RC吸收回路，如果和感性負載組合不當，容易導致振蕩，在負載電源上電或繼電器切換時，加大繼電器輸出端的瞬變電壓峰值，增大SSR誤導通的可能性，所以，對具體應用電路應先進行試驗，選用合適的RC參數，甚至有時不用RC吸收電路更有利。

對于容性負載引起的浪涌電流可用感性元件抑制，如在電路中引入磁干擾濾波器、扼流圈等，以限制快速上升的峰值電流。

另外，如果輸出端電流上升變化率(di/dt)很大，可以在輸出端串聯一個具有高磁導率的軟化磁芯的電感器加以限制。

圖5

通常SSR均設計為“常開”狀態，即無控制信號輸入時，輸出端是開路的，但在自動化控制設備中經常需要“常閉”式的SSR，這時可在輸入端外接一組簡單的電路，如圖5c所示，這時即為常閉式SSR。

2、多功能控制電路

圖6a為多組輸出電路，當輸入為“0”時，三極管BG截止，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端無輸入電壓，各自的輸出端斷開；當輸入為“1”時，三極管BG導通，SSR1、SSR2、SSR3的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達到了由一個輸入端口控制多個輸出端“通”、“斷”的目的。

圖6b為單刀雙擲控制電路，當輸入為“0”時，三極管BG截止，SSR1輸入端無輸入電壓，輸出端斷開，此時A點電壓加到SSR2的輸入端上(UA-UDW應使SSR2輸出端可靠接通)，SSR2的輸出端接通；當輸入為“1”時，三極管BG導通，SSR1輸入端有輸入電壓，輸出端接通，此時A點雖有電壓，但UA-UDW的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開狀態，因而達到了“單刀雙擲控制電路”的功能(注意：選擇穩壓二極管DW的穩壓值時，應保證在導通的SSR1“+”端的電壓不會使SSR2導通，同時又要兼顧到SSR1截止時期“+”端的電壓能使SSR2導通)。

圖6

3、用計算機控制電機正反轉的接口及驅動電路

圖7計算機控制單相交流電機正反轉的接口及驅動電路，在換向控制時，正反轉之間的停滯時間應大于交流電源的1.5個周期(用一個“下降沿延時”電路來完成)，以免換向太快而造成線間短路。電路中繼電器要選用阻斷電壓高于600V和額定電壓為380V以上的交流固態繼電器。

圖7計算機控制單相交流電機正反轉的接口及驅動電路

為了限制電機換向時電容器的放電電流，應在各回路中外加一只限流電阻Rx，其阻值和功率可按下式計算：

Rx=0.2×VP/IR(Ω),P=Im2Rx

其中：VP—電源峰值電壓(V)；IR—固態繼電器額定電流(A)；Im—電機運轉電流(A)；P—限流電阻功率(W)

圖8計算機控制三相交流電機正反轉的接口及驅動電路

篇（11）

1電氣節能設計應遵循的原則

電氣節能設計既不能以犧牲建筑功能､損害使用需求為代價,也不能盲目增加投資､為節能而節能｡因此,電氣節能設計應遵循以下原則:

(1)適用性｡就是基于滿足在建筑物內創造良好人工環境提供必要的能源,為建筑設備運行提供必需的動力,按照用電設備對于負荷容量､電能質量與供電可靠性等方面的要求,來優化供配電設計,促進電能合理利用｡

(2)實際性｡要充分考慮實際經濟效益,合理選用節能設備及材料,使節能增加的投資能在較短的時間內用節能減少下來的運行費用收回｡

(3)節能性｡應考慮采取措施減少或消除與發揮建筑物功能無關的消耗,比如電氣設備自身的電能消耗,傳輸線路上的電能消耗等等｡這應該是節能的著眼點｡

2電氣節能設計技術的合理利用

2.1照明部分的節能

因建筑照明量大而面廣,故照明節能的潛力很大｡在滿足照度､色溫､顯色指數等相關技術參數要求的前提下,照明節能設計應從下列幾方面著手:

(1)采用符合要求的照度標準｡各類建筑按照《建筑照明設計標準》要求選擇合理的照度標準｡同時對要求照度較高的場所盡量采用混合照明方式,突出重點部分｡

(2)使用高效光源｡采用T5､T8直管熒光燈,小功率陶瓷金屬鹵化物燈等｡

(3)選用合理的照明燈具｡選用效率高,易清掃和換燈的照明燈具｡

(4)充分利用太陽光｡通過外窗利用天然光;適部位采用太陽能燈;利用太陽光采光技術｡

(5)考慮照明環境｡照明環境裝修多考慮淺色､光澤的表面,可增加光反射,無論天然光還是人工照明光,均可提高照度｡2.2合理設計供配電系統及線路

根據負荷容量,供電距離及分布,用電設備特點等因素合理設計供配電系統,做到系統盡量簡單可靠,操作方便｡變配電所應盡量靠近負荷中心,以縮短配電半徑減少線路損耗｡合理選擇變壓器的容量和臺數,以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器,實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗｡

配電系統節電有多種途徑,一種為采用高科技的瞬流抑制專用快速開關元件的組合,有效過濾電網電路中的瞬流浪涌,保護末端設備不受其影響或損壞;減少由此引起的用電設備能耗的增加,提高設備的運行效率,降低運行成本和設備維護費用,延長設備的使用壽命,具有節電和保護設備的雙重功效,另一種為分相智能無功補償｡

2.3提高系統的功率因數

(1)正確設計和選用變流裝置,對直流設備的供電和勵磁,應采用硅整流或晶閘管整流裝置,取代變流機組､汞弧整流器等直流電源設備｡

(2)限制電動機和電焊機的空載運轉｡設計中對空載率大于50%的電動機和電焊機,可安裝空載斷電裝置;對大､中型連續運行的膠帶運輸系統,可采用空載自停控制裝置;對大型非連續運轉的異步籠型風機､泵類電動機,宜采用電動調節風量､流量的自動控制方式,以節省電能｡

(3)條件允許時,采用功率因數較高的等容量同步電動機代替異步電動機,在經濟合算的前提下,也可采用異步電機同步化運行｡

2.4建筑電氣新技術的應用

為解決傳統節能技術能源浪費大的問題,新一代建筑電氣技術正在試圖采用各種先進的控制方式對傳統建筑電氣設備進行有效的控制｡

另外,通過中控電腦則可監視和控制整個建筑的燈光､遮陽及空調設備,同時可以看到各區域､各房間的實際溫度,并可設定各房間可調節溫度的上下限;通過定時則可對定時上下班場所的燈光!空調､窗簾等進行定時控制｡所有這些措施都可以達到節能的目的,有效地降低建筑電氣的能耗｡

民用建筑的節能潛力很大,建筑電氣設計應充分考慮選擇高效率的節能設備,應用先進的設計技術,按照節能標準進行設計,為人們提供健康､舒適､安全的居住､工作和活動空間｡