时间:2023-03-17 18:10:45
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇电气技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1高水平的师资队伍是实践教学的前提。教师是教学活动的主导,一支专业结构合理、高素质的师资队伍是指导学生进行实践教学的前提。首先,专业教师不仅要有高水平的专业理论知识,更要能精通各种实训设备,熟练地指导学生完成实训,解决学生实训中出现的各种问题;教师制定了一系列管理措施,如我院电工实训中心规定对做实训的学生实行登记制度,进入实训室后填写记录表,实训完成后,写实训报告。
2专业实训室突出办学特色。我院是一所全日制公办高职院校,是目前全省唯一的农字号高职院校,在课程设置上有别于其他院校的电气自动化专业,因此在实验室建设方面应围绕办学特色,比如我们在保留传统实验设备基础上,与浙江天煌科技实业有限公司合作的电气控制实验台,引进了教学实验系统,这些实训设备集中了现代行业控制技术,在实训过程中,这些使学生开阔了视野,了解最新技术,这些设备都为学生进一步创新打下基础。
改革实施
1改革实践教学内容。实践教学内容的选取跟理论教学内容不同,要有针对性、适用性。经广泛的市场调研和校内外教学专家的多次研讨,认为《电气安装与调试》课程应能满足专业群“企事业单位从事电气设备生产、安装调试、维修管理、改造设计”等职业岗位相关知识、能力、素质的要求。以典型任务为载体,设计教学情境,按照行动领域由浅入深。同时,在整个实践教学内容中设计了多个模块进行基础训练。
2改革教学手段和方法。根据实践性教学的特点,采用基于工作过程的教学模式,以任务为载体,构建学习情境,按照咨询——计划——实施——检查——评估五步法来进行。在“项目教学法”中,教师可以将一个项目A分成若干个任务A1、A2、A3,每个任务可以作为一个实践教学小单元组织教学,每个实践教学小单元都按照五步教学法来进行。第一,咨询阶段:教师布置任务,帮助学生理解任务要求;第二,计划阶段:学生一般以小组形式工作,根据实训要求,寻找与任务相关的材料,制定任务计划;第三,实施阶段:学生根据任务计划完成设计和模拟,作好有关文字记录;第四,检查阶段:学生展示任务成果;第五,评价阶段:自我评价,其他同学提出问题,最后老师评价。在整个过程中学生以动手为主,教师的作用就是回答学生遇到的各种问题,是一个被咨询者、辅助者,学生学习积极性非常高。实训教师除了做好实训前的准备工作之外,对已确认的新方案必须先做一遍后,再辅导学生实训。要求学生在实训前自行设计方案,实训时,每组派代表将本组方案作介绍,其它同学对方案作评价,找出不足,最后由老师点评,最后确定并实施。通过这个形式,同学之间、师生之间有了良好的互动,有时讨论、争论的很激烈,这大大提高了同学们的主动性。比如在“电机控制实训中提出一些综合性设计要求:(1)用低压电器控制实现;(2)用PLC控制实现。在实训中逐步增加难度引导学生综合设计能力的培养,在目标的制定上更注意提出一些具体的系统工程指标,使实训更贴近实际工程,让学生在实训室真正开始进行工程实践的锻炼,而不仅仅简单停留在系统功能的实现上,因此对实验内容的设计就显得极为重要。由于这部分实验需要学生进行设计和反复调试。这部分实验是整个实训体系改革的重点,实践证明学生在实验中不仅提高了综合能力,更重要的是激发了他们的主动性和创造性,并且也为教师的科研提供了有益的探索。具体课堂教学流程设计如图:基于工作过程的教学模式,合理选用工作任务为素材:(1)课前布置连续控制电路安装任务;(2)课堂对学生分组;(3)小组协作查询资料,选择元件、导线、工具和仪表、接线端子、实训板、设计电路图(原理图、平面布置图、接续图);(4)固定元件和接线——排除故障可完善;(5)小组自查和教师检查——无;(6)师生反思总结——反馈,找出要完善的地方;(7)通电试车;(8)布置课后作业和新任务。
【关键词】电工电子技术实践教学生产实践
1引言
电气工程训练是我院面向工科非电专业及大文科专业开设的一门公共实践课程,学习的主要内容就是安全用电常识和基本的电工电子技术知识及实践操作技能。
2实践教学的现状和改进措施
(1)实践课程简介
根据专业的不同,电气工程训练有两个教学模式。对于工科非电专业,开设电气工程训练A,共40学时;围绕三相笼型异步电动机的控制,训练工科学生一些简单的电气控制方法、控制手段,使之理解电气控制方面的基本知识和操作技能,了解电气控制在工程中的应用。对于大文科专业,开设电气工程训练B,共40学时;通过室内照明电路的设计、安装、调试与检修实践,让学生懂得安全用电,学习常用电工工具和仪表的使用,掌握最基本的电工技能。
(2)实践教学存在的不足之处
从近三年的教学实践过程看,存在的不足之处有两点:
第一,教学内容不够充实,学生做起来前紧后松。为期一周的电工训练,前三天的实践内容是理论教学和基础实践;后两天的内容是创新设计,占用时间偏长。
第二,教学实践内容和现代生产实践结合度不够,电工电子技术含量偏低。电气工程训练A的实践内容是交流电动机的交流接触器控制线路;电气工程训练B的实践内容是照明电路的安装实践,在电路中用的是电感式镇流器。在科技发展日新月异的今天,这些电路已不是最常用的电路了。
(3)实践教学改进措施
针对在电气工程训练中存在的现状,对原有的实践教学内容进行提炼和整合,在电气工程训练中增加电子产品制作的内容。对于非电专业的学生,可以选择制作一些和已有的实践项目相关且简单实用的电气产品。参加电气工程训练A的学生,可以选作PLC控制器;参加电气工程训练B的同学,可以选作电子镇流器。学生在电工实践过程中,通过对电气产品的研制、组装和调试的亲身体验,了解电工电子技术的应用,探知最前沿的科学技术,推进实践教学和现代生产实践的紧密结合。
3实践教学改进后的实施方案
(1)实践教学内容
电气工程训练实践经过改进后的教学内容可概括为四个教学环节、六大教学模块。四个教学环节包括理论教学、基础实践、创新设计和产品制作;六大教学模块包括元器件认识、工具仪表使用、电路原理和电路设计、线路板制作、组装和配线、调试和检修。
在教学实践过程中,六大教学模块的实施是渗透在四个教学环节中完成的。可以看出,和电气工程训练B相比,电气工程训练A的电工电子技术信息含量大、实践操作难度高。
(2)教学实施方案
教学内容的难易程度以及时间安排不是一成不变的,在教学过程中需要把握三点:
第一,理论与实践相结合。理论教师在理论教学环节主要讲解安全用电常识、元器件认识与检测、电气原理图识图、实践操作技能四方面知识。脱离实践操作的理论知识不用讲,和实践操作联系不大的理论知识要少讲。通过理论教学,学生可以运用掌握的理论知识指导自己的电气工程实践,这才是理论教学的真正目的。
第二,因材施教。专业不同,采用的教学方法和教学手段就不同,讲授的教学内容也不同;专业相同基础不同,教学内容的侧重点就不同,对三表学生要突出应用能力和实践技能的[培养,对素质高、学习能力强的学生要进行精英培养。
第三,课内教学与课外活动相结合。对于参加电气工程训练兴趣高、产品制作有独到见解的学生,教师要积极引导,把课内教学内容和学生课外科研活动、素质教育活动有机结合起来,并给予必要的指导。
(3)激发学生兴趣的方法
为了更好地完成教学任务,实现预期的教学目标,要充分调动学生参与实践的主观能动性,激发学生的兴趣和培养创新意识。
第一,确定灵活、直观的教学方法。在理论和实践教学过程中,结合板书、多媒体课件及实物展示等教学手段,采用演示教学和渐进式启发教学相结合的教学方式,在激发学生兴趣、培养自学和独立思考能力等方面下功夫,使教学效果不断提升。对于基础实践项目,主要以演示教学为主,通过演示教学,学生把容易理解和接受的感性知识上升为可以指导自己实践操作的理性知识。对于创新实践项目,主要以渐进式启发教学为主。通过启发教学,开阔学生的思路,培养同学们独立完成实践项目的能力。
第二,采用不同的考核标准。在教学过程中,要根据不同专业、不同基础的学生,调整实践项目在量和质上的要求,制定相应的考核标准,让每个学生都能体验到完成实践项目的成就感,激发学生的学习兴趣。学生有了兴趣,教学目的就容易达到了。
1、引言
所谓共同沟(城市综合管沟)是指将两种以上的城市管线集中设置于同一人工空间中,所形成的一种现代化、集约化的城市基础设施。利用城市地下空间建设共同沟以铺设城市生命线设施,不但可以减少对城市道路的反复开挖以及由此而引起的对城市正常交通秩序的巨大冲击,并且可以形成良好的城市景观。根据日本阪神地震的防灾抗灾经验说明,共同沟对于城市综合防灾能力的提高有着非常显著的作用。
共同沟的建设已成为二十一世纪城市现代化建设的趋势和潮流,如东京、莫斯科、巴黎等国际著名大都市都建有数百公里长的共同沟,我国上海市也在浦东新区的商业干道张杨路建成了国内第一条现代化的共同沟,随后,上海又建设了嘉定区安亭新镇共同沟,深圳市建设了大梅沙—盐田坳共同沟隧道,国内其它一些城市也在建设不同规模的共同沟。
虽然发达国家的共同沟建设已有百余年的发展历史,但在我国还处于探索阶段,加之国家尚无专门的设计规范,所以对于共同沟建设中的一些技术难点,为提出符合我国实情的解决方案,需要作深入的研究和探讨。本文主要讨论电力与通信缆线共沟时的相互干扰问题以及电力事故灾害的防护对策及改善措施。
2、电力与通信缆线的相互干扰问题
一般而言,共同沟中总是收容电力与通信电缆,由于传统的通信电缆大多为同轴电缆,所以按照传统的认识和作法,因两者之间存在严重的电磁干扰。我国的相关设计规范规定,两者不能共同铺设,既使要共同铺设,又必须保持一定的净距。如果按此规范的要求达到共同沟的横断面设计,必将极大地增加共同沟的横断面尺寸,导致造价的上升并引起不必要的经济损失。
由于科学技术的进步,目前作为信息传输载体的介质,已越来越多地采用了光缆,而材料的革命,彻底解决了两者的共同问题,即信息管线介质为光缆时,两者间的相互干扰问题可以忽略不计,无需采取特殊的技术措施,就可以共同铺设。从总体而言,以光缆作为信息传输的物质载体,已成为21世纪信息革命的趋势和潮流,但完全普及还需时日。
当采用同轴电缆作为信息传输的物质载体时,可以通过以下的技术方案,来消除电力与通信电缆间的电磁干扰问题。
共同沟内通信线路最易遭受电磁干扰,因为一方面通信属于弱电信号系统,对杂散信号的限制最为严格,另一方面电力与通信线路往往需长距离的并行,会累积电磁感应电压。但共同沟内电力、通信共沟是必然趋势,因为电力、通信共沟一者可减少内部空间,节省投资,二者便于管理。因此首先必须解决电力系统对通信系统的干扰问题。
电磁干扰来自于磁场的纵向感应电压,此电压与负载电流、互感阻抗、不平衡率、电力电缆屏蔽系数、通信电缆屏蔽系数及背景磁场屏蔽等成正比,每项的减少将减少磁场的纵向感应电压,其中负载电流及不平衡率决定于用电状况,本研究已考虑其最大值,无法通过共同沟的规划改善,其余各项可通过电缆布置及加强屏蔽等措施加以改善,说明如下:
2.1电缆布置策略
电缆布置影响各电缆相互的空间关系,这种空间关系将影响互感阻抗,互感阻抗有零序互感阻抗和正序互感阻抗。若距离变大,则零序互感阻抗变小,有助于减少干扰;正序互感阻抗取决于各相电力电缆与扰线路距离的比值,此比值愈接近于1即扰线路与每相电力电缆愈等距离,则干扰愈小,若完全等距离(比值为1),则无正(负)序互感阻抗。因此,“最大距离”与“等距离”是电缆布置的两大原则,其措施如下:
(1)电力电缆与弱电(60V以下)系统的线路(特别是通信线路)应尽可能维持最大距离。
(2)同回路的各条电力电缆线应紧靠配置。
(3)三相电缆采用正三角形配置。
(4)同回路所有带电导线缠绕或完全换位。
(5)尽可能采用多芯电力电缆,将同回路所有相导体、中性导体及接地线容纳在同一条电缆内。
以上(1)(2)两项是基本措施,是必须要实施的项目,(3)至(5)项当有必要时择一实施,即当通信与电力电缆长距离平行,且平行长度超过一定值时才有必要实施,对于非多重系统接地的电力电缆(一般低压、35KV及110KV),只要实施(3)至(5)中的一项,可完全免除干扰忧虑。
2.2加强屏蔽措施
增设各种导体,可改善磁场屏蔽效果,其原理主要是产生感应电流磁场以抵消部分干扰源磁场。
通常情况是增设三相屏蔽导体,屏蔽导体互连且多重接地,此时磁场感应屏蔽作用相当显著。理论和实践证明,在三相电力系统中增加互连且多重接地的屏蔽导体来改善磁场屏蔽效果的措施是可行的,这可从干扰者(电力电缆),扰者(通信电缆)及背景环境(共同沟结构)三方面来实施:
2.2.1电力电缆加强屏蔽的措施
(1)屏蔽层或中性导体直接并联导体,且互连多重接地。
(2)使用导体材料(金属材料)做电流架或电缆槽,此金属架(槽)必须在纵方向电性连接良好且实施多重接地。
2.2.2通信光缆加强屏蔽的措施
(1)增加专用屏蔽导线,此导线应多重接地。
(2)同2.2.1项的(2)款。
2.2.3共同沟结构屏蔽措施
(1)沟体结构钢筋做良好的电性连接,使用焊接或熔接技术,连接沟体钢筋。尤其在纵方向的主钢筋应实施此种连接。
(2)预埋接地导线,可使用裸铜线埋设于沟体底部,一方面做屏蔽导体,一方面提供各种接地连接,效果最为显著。
以上各项措施配合现场需要实施,基本上管道长度超过干扰安全长度时,才有必要择一实施;只有沟体结构的屏蔽措施,只要有22KV以上的高压电缆时就应实施。
3、电力事故灾害的防护对策及改善措施
共同沟内的电力事故,主要是指接地故障造成的人员及其他管线伤害的问题,至于电缆纵向感应电压所造成的端末设备障碍问题,因其安全长度大于干扰安全长度,故在解决干扰问题时即可同时解决本问题,且电缆接地措施可免除纵向感应电压对人员的接触电压伤害,故电力事故灾害的防护措施应以防范接地故障相关问题为重点,主要包括:
(1)人员安全的防护;
(2)高压闪络及爆裂的防护;
(3)漏电的防护。
针对这些问题的防护策略及措施说明如下:
3.1人员安全的防护
对人员安全的威胁主要来自“接触电压”和“跨步电压”,这两种电压皆因较大的地电流导致共同沟内各处均可能有电位差的存在,一旦此电位差出现在人员手足之间则可能造成接触电压伤害,而若出现在双足之间则可能造成跨步电压的伤害。防止此事故发生可由减少地电流、消除电位差及加强绝缘三方面进行,前者是通过各种“地电流的疏导措施”减少接地故障电流流入沟内结构物,消除电位差的做法是使人员与接触物之间加强绝缘阻抗以阻止电流流入人体造成伤害,具体说明如下:
3.1.1地电流疏导措施
接地故障电流必须流回电源端(变压器室),此流回的路径(回路)若经过地中或地面,则人员亦受伤害。因此,若能减少流入地中的电流量,则可增进人员的安全,其措施是加强电力电缆对接地故障电流分流的能力,通过各种导体与电缆中性导体、屏蔽导体铠装导体管的并联,即可加强分流能力,而消除电磁干扰中的加强屏蔽措施正合乎此项要求,即可同时减少干扰并增进安全。
3.1.2同电位措施
(1)作场所妥善接地配置
在人员施工时有可能出现高电位差的地方增设接地网(或铺金属板),并将此接地网或金属板与高压电缆屏蔽导体、中性导体、管沟墙壁钢筋、通信光缆屏蔽导体及其他各种金属管线的接地导体互连,形成同电位,人员工作场所的接地电阻亦应尽量降低。
(2)人员穿导电衣裤、手套及鞋
施工人员穿着互连性好的导电衣裤及手套和导电鞋则可维持身体各部位同电位,当接地故障发生时,电流流过导电衣裤形成的回路,不经过人体可确保人身安全,但此项措施不能影响施工。
3.1.3加强绝缘措施
在可能出现高电位差的位置通过加强绝缘,可使流入人体的电流减少,而增强人员的耐压能力,其措施如下:
(1)工作场所加强绝缘措施
在高危险场所铺设绝缘材料(例如塑胶地板)可大量增加接触电阻而提高人员对接触电压和跨步电压的耐受度。
(2)穿绝缘鞋及手套措施
此亦可增加接触电阻,提高接触电压和跨步电压的耐受度,通常只要穿绝缘鞋和戴绝缘手套,即可确保人员安全。
3.2高压闪络及爆裂的防护对策
高压电缆绝缘破坏时,造成接地故障,有大电流及高压存在,高压可能会对邻近其它管线产生闪络(Flashover)并可能产生高热而出现爆裂现象,此可能破坏邻近管线。可按下列措施避免或减少破坏:
(1)与高压电缆拉大距离;
(2)用防爆隔板隔开高压电缆与其他管线;
(3)高压电缆使用专用管线槽;
(4)采用分室配置,将高压电缆与其他管线隔开;
(5)上列措施基本上是针对60KV以上的电缆提出,但较安全的评估原则是35KV以上的高压即应考虑择一实施。
3.3漏电保护
漏电现象基本上是一种高阻抗接地故障,因电流不大,不易由电力系统的断路器切离,故往往使漏电持续存在而不知,一旦人员碰触即造成伤害,防范漏电伤害应由下列几项措施来加以弥补:
(1)警示标志措施
在有高压电缆的场所应明确标示其位置及各种注意事项和安全措施。
(2)安装漏电探测器和报警器
在人员进出和施工场所装设漏电探测器和报警器,一旦有漏电即可进行处理。
(3)加强维护检查
施工前的漏电检测,接地检查及环境维护工作,如积水排除、防止动物进入沟内等皆可进一步加强漏电保护。
4.结束语
电力、通信管线共沟的共敷问题是共同沟建设中的一个难题,目前国内已建成的几段共同沟,几乎都没有把电力、通信管线共沟敷设,因为其电磁干扰问题难以解决。受深圳市国土规划局委托,笔者于2001年做了《深圳市共同沟可行性研究报告》,几年来,对国内外共同沟做了深入研究,借鉴了国外(主要是日本)的先进经验,对此问题做了探讨,提出了相应的解决措施,并对共同沟内电力事故的防灾问题提出了相应的处理措施。希望能对国内共同沟的发展有所帮助。
参考文献
[1]GB50217-94,电力工程电缆设计规范[S].
1.2变电站电气自动化技术未来的发展趋势。科学技术的发展是非常迅速的,数字化已成为现实,变电站电气自动化技术也将迎来新的局面。随着计算机技术、信号处理技术、网络技术和通信技术等科学技术的发展和完善,与电气自动化技术的融合一定会在不久的将来实现,有了这些高端科学技术的融入,电气自动化技术一定具有大幅度水平的提高。这样就可以更加科学合理的对变电站进行设计和规划,同时也可以大大提高变电站运行的自动化水平,从而使变电站系统运行时能够快速的自动处理各种问题,使变电站的运行更为有效和安全。
2电气自动化技术在变电站中的应用
2.1电气自动化技术应用于变电站计算机监控系统。现如今计算机技术已经发展到了相当高的水平,社会各行各业都必须要用到计算机技术。计算机技术对变电站运行具有非常重要的作用,它可以实现对变电站系统内各电气设备的运行监控、监测,有利于提高变电站运行的安全性。通过与网络技术和通信技术的融合,电气自动化技术应用于变电站的计算机监测系统可以有效的扩大变电站计算机监控系统的范围。与此同时,还可以及时地对变电站运行中出现的各种问题和故障做出相应的处理。
2.2电气自动化技术应用于变电站中等电位连接。等电位连接就是将电气结构中,相适应的电气设备间的导电部位进行连接,这样做可以保证变电站运行时电源充足。等电位连接对于变电站的运行、维护的安全性具有重要的作用,它可以有效避免变电安全问题。所以将电气自动化技术应用到变电站等电位连接非常重要。
2.3电气自动化技术应用于变电站计算机保护。电气自动化技术应用于变电站中的一个主要的功能是计算机保护功能。各电气设备通过信号处理技术,将各自运行的状态信息通过通信技术传递给计算机,通过计算机对变电站中的电气设备进行监测和保护,可以保护变压器、线路等。当变电站运行发生故障时,计算机对接收到的故障信息进行分析,并发出相应的故障处理命令,由相应的电气设备执行命令,处理故障。这样就起到了很好的保护作用,所以将电气自动化技术应用到变电站计算机保护中是至关重要的,可以很大程度上提高变电站运行的安全性。
2.4电气自动化技术应用于变电站自行诊断。变电站的自行诊断功能是以电气自动化技术、计算机技术、网络技术和通信技术等为基础,通过对变电站各项运行数据的实时监测、分析对比,迅速找到故障点,并及时自行修复故障。电气自动化技术应用于变电站自行诊断不仅可以降低发生故障的概率,减少了工作人员的工作量,还可以有效提高变电站系统的运行效率。
2.5电气自动化技术应用于变电站数据的采集和处理。变电站的数据采集是变电站自动化系统中非常重要的环节,是电气自动化技术应用于变电站的主要表现。变电站运行中的数字信号和模拟信号是变电站运行数据的基本形式,可以表现变电站运行的各项数据,比如脉冲数据、状态数据等。变电站的数据处理指的是对各项数据的分析对比,来发出处理命令,比如对故障跳闸的处理、断路器状态的处理、故障警告的处理和隔离开关的状态处理等。电气自动化技术中的光电隔离方式和通信方式是采集和处理数据的主要方式。
2电气工程及其自动化中存在的问题
2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献,但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性,被应用的范围逐步扩大,对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主,作为当下最为先进的技术之一,对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小,并且准确有效,所以,就需要大批量的电气设备共同运作,如此,对于电能的消耗可谓是不计其数,与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言,电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升,但纵观整体发展情况而言,其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年,人们对于生活追求的品质不断攀升,相应地也加大了对电气自动化水平的要求,但是我国对这一领域研究的时间还不是很长,对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控,特别是在自动化工厂的生产环节,相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是,众所周知的是,如果电气的生产质量得不到有效的保证,就会发生一系列的用电事故,严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现,需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义,集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作,上文已经提到过,虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛,但由于起步过晚, 虽然在努力的向集成化方面靠拢,确切的来说,现在还处于自动化阶段,技术水平发展有限,集成化技术还不成熟,各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以,还达不到及时实现资源的有效共享,在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥,使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变,所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以,可以从这几方面做起,减少导线电阻:(1)使用功率较小导线;(2)使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路,减少人员的工作量,有效减少电能耗损,同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离,也是减少供电的距离;(3)使用截面积大较大的导线,如果条件允许,可以选用较大截面积的导线,有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中,配电设备中的无功功率占有较大的容量,所以存在较为严重的电能耗损的情况,不仅影响到电压,还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说,无功功率主要表现在功率低,尤其是当功率过低的时候,用户需要向相关部门缴纳一定的罚款,因此如果说能够使用合适的无功补偿设备,就可以保证功率的平衡,有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损,从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响,那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收,同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用,因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候,有几处要格外注意:(1)利用电容器在进行无功补偿的时候,一定要根据电压容量,电压负荷,自然功率,目标功率等参数来确定电容器的容量,同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波,需要通过串联定量电抗器来消除谐波;(2)以参数的物理量来确定无功的电流,功率的参数,从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述,电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念,也是为了响应可持续发展的需求,同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步,但是随着社会的发展,电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展,不断优化配电设计,在科学利用电力资源的同时,还需要不断提高电力系统的运行效率,并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
2教材内容的合理取舍任课教师要选择一本合适的电力电子技术课程教材作为主教材,再参考其他的辅助教材,取长补短,主讲教师应具有宽阔的知识面及丰富的电力电子工程实践经验,注重应用型人才培养目标。教材的内容既有丰富的理论知识,还要注重工程实际的应用,要体现电力电子技术发展的新技术,也要体现出“电力电子技术”课程是基础课到专业课平稳过渡的桥梁,使教材内容更符合二本院校电气工程及其自动化专业的人才培养的要求。主教材中除重点讲授交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类基本变流电路及它们的组合之外,还要联系当今电力电子技术的发展趋势及应用情况,注重电力电子技术在电力系统及其他工程领域中的应用,注重主电路设计、驱动电路设计、保护电路设计、参数计算及元器件选择,还应该适当介绍SVC、SVG、高压直流输电、开关电源、UPS电源、感应加热电源、光伏逆变器等装置的工作原理和实际应用情况,以适应电气工程及其自动化专业宽口径就业要求。
3课堂教学方式改革教学过程中应以学生为主,教师为辅,避免一人堂和填鸭式教学方法,针对教学内容和学生的具体情况组织安排教学内容。由于“电力电子技术”课程的教学内容繁多,课堂教学中需要绘制大量的电路图和波形图,以及诸多公式推导及各种参数计算等。由于课程学时少而教学内容又多,仅仅依靠传统的黑板加粉笔的教学方式显然是达不到教学效果的,所以多媒体技术逐渐走进了“电力电子技术”的课堂教学,大大地提高了课堂教学效果。这里需要强调的是,多媒体教学的引进并非完全取消黑板加粉笔的课堂教学方式,二者应该相互协调、相辅相成,各有各的长处。对于复杂的电路及波形的绘制和分析,可以充分利用多媒体的音容并茂的特点,使学生更容易理解和掌握电路的基本原理和工作过程,如以flas的方式显示电力电子器件的开通和关断过程、过电流和过电压的产生过程、电路的输入输出电压和电流波形等,使学生感到生动而有趣,使学生的课堂学习不再枯燥无味;而对于简单电路的分析以及例题习题的讲解,还是黑板加粉笔的方式显得更简单便捷,更具亲和力,加强了教师与学生间的互动和情感交流。总之,课堂教学十分重要,教师要根据自身的特点、教学内容、学生的素质,充分利用现代化教学手段及互联网资源,在有限的课堂教学时间内,最大程度地使学生理解和吸收所学的知识。
4改革实验教学环节为了提高学生的工程实践能力,对原有的电力电子实验室设备进行了更新和改造,引进近几年内较为先进的电力电子实验设备,对原有的验内容和实验计划进行了修改和调整,尽量减少简单的验证性实验,增大设计性和综合性实验的比例,根据专业的特点和理论教学情况组织实验教学。我院现有的电力电子综合实验室可开出多种实验,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大电力变换所需的实验,如整流及有源逆变实验、交流调压及交流调功实验、直流斩波实验、无源逆变变实验等。为了培养学生的科技创新意识,还增设了开放性实验和创新性实验,加强了教师与学生间的知识交流,也使电力电子课程的实验教学延伸到课外,对教学时间的不足起了一定程度的弥补作用;同时,在我院的大学生电子挑战杯大赛中,部分学生的竞赛题目与电力电子技术有关,提高了学生的电力电子技能。另外,我院每个学期举行教师实践技能大赛,有相当一部分竞赛题目与电力电子技术有关,大大提高了教师的电力电子技术实践能力和实验教学水平。
5将Matlab仿真软件引进课堂教学和实验教学Matlab仿真软件是各院校普遍开出的课程,将Matlab仿真软件与电力电子技术课程相结合,在课堂上,利用Matlab仿真软丰富友好的图形界面,使学生更直观地掌握所学的知识,也避免了教师画电路图、波形图的繁琐及时间的浪费;将Matlab仿真软件与电力电子技术课程实验相结合,是原有的实验操作的有益补充,同时又具备原有实验装置不具备的优点,如解决设备费用高、实验所花时间长、危险性大的缺点。而利用仿真教学工具代替实际元件在计算机上进行仿真,既不担心元器件损坏,也没有任何危险,学生完全可以在无人指导的情况下,在任何地点的计算机上自行完成电力电子电路的仿真实验,在此基础上再进行适当的真实性实验,这样不仅激发了学生的学习兴趣,更重要的是提高了学生发现问题、解决问题和实际动手的能力,会收到事半功倍的实训效果。
6课程设计环节的改革“电力电子技术”课程教学改革后,在课程教学的后期,增加了课程设计环节,由主讲教师布置该课程的设计任务,为避免雷同,每人一题,主要以电力电子技术的四大电力变换为核心,结合工程实际,根据给出的技术参数和技术指标,要求学生综合运用所学的相关知识,设计出总体方案、主电路图、驱动电路、保护电路等,并进行相关参数计算及元器件选择。较简单的题目,要求制作电路板和元器件焊接,并使用实验室的仪器和工具进行调试;较复杂的题目要求用实验室的实验设备验证或进行matlab仿真,最终以论文的形式完成课程设计,并进行课程设计答辩。课程设计环节的增加,拓宽了学生的知识面,提高了学生独立分析问题、解决问题的能力,是理论与实践相结合的有益补充,同时为后期的毕业设计、就业及将来打下基础。
7毕业设计环节的改革为了提高电气专业学生的电力电子技术理论知识和工程实践能力,近几年来,在电气工程及其自动化专业毕业实习过程中,除了到发电厂、变电所参观实习外,有相当一部分学生到电力电子装置的厂家实习;有时也请电力电子产品的专家学者做专题报告。在毕业设计选题方面,除了发电厂、变电所、继电保护、电气照明等传统设计题目外,许多教师在本科毕业设计中也增加了许多有关电力电子技术方面的设计课目,如感应加热电源、大功率开关电源、UPS电源、光伏逆变并网系统、SVC、SVG、高压直流输电等方面的题目。有些设计题目还获得了省级或校级优秀学士学位论文。
1.2外部防雷系统智能建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷,我们通过共用接地系统和泄流通路来保护建筑物自身不遭受雷击。①智能建筑需要建立综合的共用接地系统。因为在智能楼宇内存在着许多交流、直流设备,其中线路纵横交错,因此应该将智能楼宇建筑里的直流工作地、安全保护地、交流工作地与建筑施工过程中为防雷所用作的钢筋紧密连接,形成一个完整的共用接地体。这样就大大减少了在接地线之间存在着电位差的可能性,也消除了感应过电位的反击现象,从而保证了高科技设备的正常工作。②足够的泄流通路和均压措施通过在建筑物钢筋混凝土的钢筋来制作防雷引下线,并且从屋顶的部位就开始增多分路,用来分散各个导体上的雷电流的数量。而由于智能楼宇大多数为高层,还应该采取防侧击雷措施,在智能楼宇中间的部位将建筑的外圈梁钢筋焊接连通形成均压环,同时与防雷引下线相连。通过充分利用建筑物自身的柱钢筋、桩基钢筋、屋顶楼面钢筋、各圈梁钢筋等,将它们细致的焊接,形成良好的雷电流泄流通路以阻止侧击雷造成危害。
2.智能防雷新技术
一种新的技术的要求,必然催生出相应的处理技术,随着我国智能建筑物各项电气设备的日益复杂化,以及智能建筑物中电气设备的种类的繁杂化,大量的科研技术人员投入到了智能防雷技术的研发中去,目前已经研发出一种应用效果比较合理的新型防雷技术。该技术彻底克服了传统避雷技术中被动接闪、二次雷击效应严重的缺点,因此,受到广大建筑施工单位和群众的喜爱,发展前景非常好。它的基本原理是,发生闪电前的地面和云层之间有一个电势差可以作为避雷针的能源,在雷击即将发生的时候提前产生一个向上先导,形成一个雷电优先通路,克服了传统避雷针被动的迎接闪电的不足,从而大幅度的提高了防雷保护的范围。在智能建筑中的电子设备大部分采用了超大规模的集成电路,因此其本身很容易在高电压、高电流的情况下被烧毁。因此以前的避雷针防雷、电源防雷等方法已经不能适应当前社会建筑领域智能楼宇防雷的需求。当雷击发生的时候将会产生较大的电场,进而导致这个区域内的电位快速升高,大大高于其它区域,而作为电的良导体,很容易在电位不相等时对雷电产生影响形成感应,从而遭遇雷害。
1.1.1先进控制的特点在化工的生产当中,往往生产过程较为复杂多样,这样就很难的建立起数学模型。一旦没有完善的数学模型,就会导致预测和推断的失误。与传统的控制技术相比,先进的控制技术能够更加的抓准将要预测和推断的难点。
1.1.2先进控制的应用
先进控制的应用在当今的自动化技术当中得到过广泛的应用,与传统的技术水平相比,现如今的技术手段不仅仅应用到了信息化技术手段,还应用到了很多数学模型之类的知识。因为只有建立了完善的数学模型,才能够对采集到的变量进行精确的统计和计算。再加上信息化的先进技术,这些是保障先进控制应用的有效技术手段之一。
1.2现场总线
1.2.1现场总线的特点
现场总线具有将所有的线路连接起来的功能,现场总线将所有的自动化系统和只能现场设备进行了连接,使得这些智能化设备能够听从统一的号令,这种管理方式既能够节省大量的人力和物力,还能够在很大程度上使得系统的管理变得更具有自动化和智能化。线路总线基于计算机网络自动化技术,使得系统的单回路调节器、现场变送器、现场执行器、可编程序控制器等设备能够与总线进行连接,进而对化工生产当中的一些设备进行更好的控制和调整。
1.2.2现场总线控制系统
现场总线系统能够在化工生产和电气自动化的生产当中保证成本的最低化和投资以及安装费用的最低化,这些费用对于任何一个商家来说都是应当精打细算的,只有注重每一个细节,才能够使得企业不断的变得强大起来。现场总线的控制还能够减少工人的工作量,在保证质量的情况下增加了工作的效率。
2化工生产中电气自动化技术的发展趋势
化工生产中电气自动化技术的发展趋势已经越来越趋向于国际化,因为我国目前的电气化发展已经采用了很多先进的科学技术和技巧,现代化的科学技术与先进的技术是完全分不开的,其中以电子信息技术为最主要的技术手段。现如今在这个二十一世纪当中,更多的事业都趋向于信息化和国际化。自从研发出了电气自动化技术在化工厂当中的应用,对于提高信息系统的处理能力就有着很高的要求,然而信息系统的运行和应用又完全离不开网络技术。通过电气自动化的运行和应用可以加快我国现有工业的发展,从节约资源入手,尽最大的可能去降低生产的成本和费用,保证少成本就可以获得更多的经济效益。能够合理并且高效的应用现代化信息技术是缩短我国与其他国家之间差距的一个保障之一,只有促进全国的经济发展才能够让更多的百姓拥有现代化的生活。
我国钢铁企业自动化水平还不够高,普及不够,大部分钢铁企业存在生产技术内容太广,生产工艺太复杂和电气自动化依赖太强等特点。
1.1冶金生产技术涉及内容太广
钢铁企业冶炼环节多,涉及内容非常广泛,生产过程中涉及物理变化和化学变化,生产过程中突变因素多,冶炼过程涉及的技术非常复杂,生产过程中要控制好生产原材料,监控物理变化参数和环境的化学参数。电气自动化控制系统应该能控制或跟踪生产过程的全过程,电气自动化控制系统涉及内容非常广泛,只有这样的控制系统才能保证生产过程的安全性,提高冶炼产品的产量,提高钢铁企业的经济效益。
1.2冶金生产工艺太复杂
冶金生产工艺复杂,实际生产过程中工艺流程比较全,冶金电气自动化控制系统要覆盖全生产过程,实现软件与硬件的配合,优化生产过程。冶金电气自动化系统呈现技术难度高,虽然技术人员具有非常专业的知识,掌握专业技巧,这样才能真正做到提高生产效益。
1.3冶金自动化高依赖电气技术
随着我国钢铁联合企业的生产能力的扩大,大部分小钢铁企业重新组合,形成更具竞争优势的联合企业。这些企业大量引进全自动化生产线,电气自动化水平不断提高,几乎涵盖了冶金全过程,冶金自动化高依赖电气技术,通过电气技术完成信号采集、信号转换和结果运算等操作,实现钢铁企业的全自动化。
2、冶金电气自动化技术应用现状
冶金电气自动化系统是利用智能控制技术、计算机网络技术、神经网络技术、监控技术等控制和管理冶金企业生产过程中的各环节。就钢铁企业来说,通过冶金电气自动化控制系统控制轧钢、高炉、转炉,铸造等技术环节,解决冶金过程中高温,高热等问题,为钢铁企业生产解决了许多实际困难。许多大型钢铁企业设计或改造了许多电气自动化控制系统,这些系统都能实实现人工智能操作,自动化操纵体系是单位操纵体系的主要构成,普遍运用在单位制造管制的每个环节,其中最重要的运用是智能化操纵技术%智能化技术中的专家体系,模糊操纵,神经网络等技术被运用到钢铁行业的轧钢体系、高炉、转炉、连铸车间、轧钢调节体系等,版型在线监测、冷热轧薄板、维修保养监控等功能。通过中央计算机系统控制各个子系统,实现子模块与子模块之间的转换。冶金电气自动化控制系统使用现场总线技术,数据交换传送技术,电脑合成技术等,推动冶金过程的标准化,程序化;通过人工智能技术,使用机器人手臂特自动化设备提高冶金企业的生产力,让钢铁企业取得长足的发展,提高市场竞争力。
3、冶金电气自动化技术应用前景
我国许多大型钢铁联合企业通过引进电气自动化技术,整合行业信息化水平,通过自动化控制系统提高生产控制精度,提高产品质量,进一步压缩生产成本,降低资源消耗。这些电气自动化控制系统增加了冶金生产过程的稳定性、可靠性和安全性。从这些电气自动化控制系统可以总结出我国冶金电气自动化技术的应用前景,包括低成本自动化、行业信息化、智能控制、冶炼过程控制和综合一体化控制等方面。
3.1低成本自动化
所谓低成本自动化是利用高精尖技术,通过自动化技术科学合理投资,减少投资成本,降低投资风险。许多中小型钢铁企业通过使用微型计算机作服务器,精准的实现对全过程、全流通实现电气自动化控制,为企业实现了低成本自动化,也解决了中小型企业的约束。
3.2行业信息化
所谓钢铁行业信息化就通过计算机系统,实现信息资源共享,实现企业信息化管理的标准化和系统化。大部分钢铁企业通过电气自动化控制系统采集生产过程中的原始数据,利用信息化技术手段分析和研究这些原始数据,使用科学管理决策分析软件,挖掘潜在数据,为企业的发展提供科学合理的数据支持。
3.3智能控制
虽然电气自动化控制系统广泛应用自适应、优化、模型预测等控制策略,但仍然不能满足技术的要求,因为传统的PID控制理论是适应数学模型复杂且变化大的特点,而智能控制对总控制程序具有良好的适应性,尤其是对于复杂程度较高的综合控制系统,能分级控制智能设备,有着很大的发展空间。
3.4冶炼过程控制
电气自动化控制系统可以对产品质量监督、环保监控及物流跟踪等多个方而实施全过程监控。电气自动化控制系统采用新型传感器、数据融合处理等高精尖技术对原材料质量、钢水纯度、熔渣成分、温度、固废监控等环节进行全程控制,提高钢铁企业的效益。
3.5综合一体化控制
电气自动化综合一体化控制系统是未来的发展方向,这种系统打破了传统的计算机、仪表、电气在控制设备方面的专业界限与分工,实现了逻辑控制对模拟量进行控制的难题,极大地提高了系统的实用性与操作性。简化了程序,降低了成本,电气自动化综合一体化控制系统系统将是钢铁行业电气自动化发展的重要方向。
2智能化技术的应用优势
智能化技术在电气自动化控制应用的原理主要是实现控制的智能化、人性化,减少控制中的失误,节约人力物力。当前,智能化控制在电气自动化控制上与传统控制相比主要有以下优势:
2.1智能化技术对电气系统调整更加便捷智能化控制器可以通过鲁棒性和响应时间来实现对整个系统的调节和控制,可以有效地提高工作效率,增加自动化控制的精确性。同时,智能化控制器在控制中通过相关数据的改变来实现控制,不需要技术人员的参与,节省了人力,实现远程操控,为电气自动化控制带来了极大便利。
2.2智能化技术提升了控制精密度传统的控制方式会在控制过程中由于控制对象的复杂性而不能准确掌握控制对象的动态,从而在控制中出现无法预测的客观因素,因此设计出来的模型因精确性不够而不能实现很好的控制效果。智能化控制器在控制中不需要建立对象模型,使得不确定性的因素减少,提高了自动化控制的精密度。2.3智能化技术的一致性强在处理不同的数据问题时,输入不同的数据获得的结果较为理想,满足自动化控制的要求。控制对象的不同也会导致控制效果的不同,控制器并没有针对每个控制对象都有控制要求,但控制效果较为理想。同时,部分控制对象的改变也会导致控制效果达不到相关要求,因而在自动化控制设定时,一定要从实际情况出发。在对控制进行评价时,不能对智能化控制盲目否定,要认真找到出问题的具体原因,加以解决。
3智能化技术在电气自动化控制中的应用
3.1诊断电气工程中出现的故障电气工程自动化控制是一个机器系统,在运行中难免会出现故障,智能化技术的运用,往往能够及时诊断出自动化控制系统出现的故障。变压器是电气工程中的重要电气元件,对整个电力运行起着重要作用,电压器故障是电气工程中经常出现的故障,这种故障带来的影响较大。自动化系统的应用能够通过变压器的渗漏油分解气体进行分体,对变压器故障作出诊断,对故障位置进行排查,从而协助工作人员做出检修方案,维护设备的正常运行。智能化技术的运用,大大提升了维修的速度与效率,提升了电力企业的效益。
3.2实现对电气自动化的智能控制智能技术运用到电气自动化控制之中,可以实现对电气系统的远程控制,工作人员只需在控制室中,就可以通过相关控制器控制系统的运转。这种操作的无人化、自主化和高效化扩大了智能化控制的发展空间,体现了智能化控制的优越性,使得智能化控制在其他能与能够进一步发展。
3.3优化电气工程的设计电气工程自动化控制是通过对控制元件的编程设计实现的,在设计中,过程繁杂,技术性和专业性要求高,对工作经验也有相关要求。传统的设计方式是通过试验进行设计,这种设计方式在操作上容易出错,而且效率低,修改起来不方便。在当前技术条件下,电气自动化控制设计主要通过智能化CAD技术和计算机技术结合来实现,在时间控制上,这种设计能够最大限度的节约时间,实现高效化设计,同时还可以保证设计的质量和准确性。遗传算法是优化设计中的重要方式,对电气自动化控制的设计起到重要作用。
3.4其他应用此外,在电气工程自动化控制控制中,PLC技术的使用,是智能化控制的重要组成部分。它通过继电控制器实现对某个工艺流程的控制,继而协调整个系统的生产。在电力企业中,PLC技术的使用,可以极大提高控制的准确性和可靠性。