電氣應用論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電氣應用論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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2課程整合優(yōu)化，強化專業(yè)基礎能力培養(yǎng)

應用型人才培養(yǎng)的關鍵是能力的培養(yǎng)，而基礎能力培養(yǎng)又是其他各種能力培養(yǎng)的重要前提。調研發(fā)現，有相當一部分電氣信息類專業(yè)的畢業(yè)生在擇業(yè)、就業(yè)時連專業(yè)相關的基本能力和基本素質都很缺乏，在就業(yè)時就失去了專業(yè)的優(yōu)勢，專業(yè)領域實力與競爭力明顯不足。因此，適應應用型人才培養(yǎng)的課程體系就顯得尤為重要。我校電氣信息類相關專業(yè)以此為人才“塑像”、課程體系整合優(yōu)化的重要依據，形成了“通識基礎+學科基礎+專業(yè)核心+實踐、創(chuàng)新訓練環(huán)節(jié)”課程體系框架，進行課程整合優(yōu)化，加強網絡課程、優(yōu)秀課程建設，提升學生綜合訓練和創(chuàng)新訓練的質量和效果。如獨立出“模擬電子線路”、“數字邏輯電路”課程的課內實驗與EDA課程相結合，進行課程整合與教學內容、過程管理、評估考核等方面的創(chuàng)新改革，設立“模電實驗”、“數電試驗”課程，將傳統的課內實驗與專業(yè)常用的軟件工具（如Multisim、Altiumdesigner）相結合，要求學生在進行相關課程實驗之前需要用相關的專業(yè)軟件進行仿真或畫出原理圖，并調整實驗內容增加綜合性設計實驗，加強過程管理、考核。又如，調整傳統的電子實習內容，增強學科基礎與專業(yè)核心課程、實踐創(chuàng)新等的聯系，具體做法是將傳統的焊接、調試收音機和數字萬用表的實習內容調整成利用“模電實驗”、“數電試驗”課程所學的專業(yè)相關軟件進行原理圖繪制、PCB版圖設計，單片機開發(fā)套件（我校自行研發(fā)）焊接、測試、軟硬件聯機調試等內容，為后續(xù)的“單片機原理及應用”、相關課程設計、綜合應用開發(fā)、畢業(yè)設計及創(chuàng)新訓練等做準備，這不僅加強了前后課程銜接，還在實踐應用中強化了學生的專業(yè)基礎能力培養(yǎng)。再如，整合“傳感器原理及應用”與“虛擬儀器”課程，增設“檢測技術綜合訓練”環(huán)節(jié)，以綜合項目設計形式將傳感器應用與LabVIEW開發(fā)平臺結合，增強學生的系統設計、工程素質意識，培養(yǎng)學生團隊協作精神。

3完善創(chuàng)新訓練體系，注重應用型人才工程實踐能力與創(chuàng)新意識培養(yǎng)

創(chuàng)新訓練包含兩個層面的含義：

（1）人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，以往本科生教育更注重理論學習，而進實驗室進行項目化的綜合訓練機會相對較少，創(chuàng)新訓練讓更多的學生有機會進入實驗室得到實踐訓練；

（2）真正意義上的創(chuàng)新訓練，包括各類創(chuàng)新實踐活動及各種學科相關競賽活動。不管從哪個層面來說，創(chuàng)新訓練都成為應用型人才能力、素質等培養(yǎng)不可或缺的重要途徑和有效方法。完善省級、校級、二級院系組成“三級”創(chuàng)新訓練體系，為應用型人才工程實踐能力、創(chuàng)意意識、綜合素質培養(yǎng)提供了制度上保障與激勵。電子電氣工程學院在省級大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃、校級實踐創(chuàng)新訓練計劃的基礎上，總結多年經驗出臺了二級院系層面的“實踐創(chuàng)新訓練計劃實施辦法”、“學科競賽組織實施辦法”等條例，開放創(chuàng)新實驗室，成立了以學生為主導由經驗豐富的教授、副教授等為顧問的科技協會，積極組織開展各類科技創(chuàng)新活動，引導學生積極參與科學研究、技術開發(fā)和社會實踐等創(chuàng)新活動，充分發(fā)揮學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)新性。這些辦法的實施有效地激發(fā)學生求知欲望、實踐創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了一批專業(yè)基礎扎實、工程實踐能力強、有一定研究基礎的、綜合素質高的應用型人才。先后多次斬獲“中國機器人大賽暨RoboCup公開賽”特等獎、一等獎，江蘇省大學生機器人大賽冠軍、一等獎，江蘇省大學生實踐創(chuàng)新“最具潛力項目獎”、江蘇省普通高校本專科優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）優(yōu)秀團隊、優(yōu)秀畢業(yè)設計，飛思卡爾智能車華東賽區(qū)二、三等獎等眾多賽事獎項。

4教育教學內容改革創(chuàng)新，強化過程設計、管理與評估

課程體系整合優(yōu)化完成后，為達到好的教學效果，相應的教育教學內容與教學方式的改革創(chuàng)新也就成為至關重要的一步。教學內容改革注重認知規(guī)律、實際應用，以實例、綜合性設計等講解相關知識點等。如電子信息工程專業(yè)與電子科學與技術專業(yè)的“FPGA系統設計”課程授課內容組織時不受教材的制約，而注重認知規(guī)律，循序漸進，逐步推進，減少傳統的硬件結構講解，以實例講解硬件描述語言，在應用中提升學生的學習興趣，將枯燥的記憶與實際練習相結合，加深了學生的記憶。在教育教學方式方面打破傳統的理論教學和實踐教學分離先講理論后做試驗的教學方法，將上課地點安排在實驗室，采用邊講邊練和競賽式實踐操作的教學方法。這種“練中學，學中練”、“競賽式”的教學方法，提高了學生的學習興趣、提高了學習效率、提升了教學效果與教學質量。又如“單片機原理及應用”課程作為推廣試點，經過教學內容整合、教學環(huán)境及教學方式改革，在電氣工程及其自動化專業(yè)先期開展，取得了與“FPGA系統設計”課程同樣的預期效果。

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對于在電路系統中運行的元器件，都有一個能夠保證其長期穩(wěn)定運轉的電壓范圍值，我們將這個電壓值成為該元件的額定工作電壓。繼電器作為重要的電氣元件，其運行也應該在額定電壓范圍之內，如果電路中電壓過高會對繼電器造成損壞，使其不能正常發(fā)揮其功效，電壓太低則不能使繼電器正常運轉，所以，要將電壓值設定為額定工作電壓才能使繼電器保持在良好的運行狀態(tài)。

1.2直流電阻（線圈阻抗）。

流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。這里所說的是線圈中的電阻，而不是繼電器本身的電阻，這一點我們需要做一個區(qū)分，萬能表測量電阻的時候我們也要注意它的測量量程，注意連接，不能犯一些常識性的錯誤。

1.3吸合電流。

吸合電流是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。我們要注意的是這里說的是最小電流，不是最大電流，也不是最適電流，一旦繼電器線圈中通過的電流過大，那么繼電器將無法承受這個電阻，那么繼電器就會受到傷害，那么我們的實驗就會失敗。

1.4釋放電流。

指繼電器產生的最大電流，最大的電流通過釋放流過繼電器，在繼電器力發(fā)揮作用，使得繼電器能夠正常運行，從而保證繼電器的安全情況，這也是非常重要的一個因素在繼電器中。

1.5觸點切換電壓和電流（觸點容量）。

觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。每一個繼電器都有它自己本身的一個觸點容量，不允許通過它的最大電流是有規(guī)定的，不能超過，一旦超過，就會使繼電器的本身容點受到損害，也會破壞它本身自帶的最大電流電阻流量。

2如何對繼電器的性能和效果進行測量

2.1測觸點電阻

用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。我們在實驗室使用萬能表的時候也要注意它的量取最大量，不能超過它的最大電阻，可以采用試電阻法，保證繼電器不會被破壞，也保證萬能表的電阻檔切實可行，并且能夠準確的測量出結果。

2.2測線圈電阻

可用萬能表R×10Ω檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現象。萬能表在整個試驗的過程中的作用是非常巨大的，它還可以用來測量我們繼電器的線圈電阻，線圈電阻和觸點電阻又不相同，觸點電阻可以采用調試法，而線圈電阻要按照測電阻的方法來一步步的測量出最后結果。

2.3測量吸合電壓和吸合電流

找來可調穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。

2.4測量釋放電壓和釋放電流

當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。我們在實驗的過程中有時會出現誤差，出現誤差的原因不是因為我們的實驗做的不對，也不是因為我們的實驗步驟實行的不對，很大的一個方面是我們的實驗技巧不對。在物理化學實驗的過程中，無論我們的實驗的方案做的多成功，我們都必須謹記這樣一個原則，那就是多做幾次相同的實驗來減少實驗的誤差，因為實驗的誤差是不可以人為避免的，我們只能盡可能的減少誤差的進行。

3功效介紹

3.1合理控制電流和電壓

繼電器在電路中的作用相當于電路開關，當電路中電流流量過大時，繼電器可以適當降低電流，保證電路元件不會因電流過大而燒毀，當電量過小時，繼電器會自動擴大電流流量，維持元件的正常運轉。

3.2繼電器可以代替電路開關

在日常生活中，對于一些電流量和電壓值需求不是很大的小型家電設備，通常可以在連接過程中加入繼電器充當開關的作用，較傳統開關而言，其具備更高的安全性，同時也更節(jié)省空間。

3.3繼電器可以有效實現電路轉換

同時控制多組電路元件，取代了傳統電路控制過程中多組元件要由不同轉換設備分別控制的方式，省去了繁瑣的中間環(huán)節(jié)。同時，繼電器還對外部電磁干擾具有防御能力，能夠有效屏蔽外部干擾因素，保證各元件的運行環(huán)境。

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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(fā)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(fā)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(jiān)控電氣工程運行狀態(tài)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(fā)生，為此，現代控制技術還要擔負起監(jiān)控電氣工程運行狀態(tài)的責任，24小時監(jiān)督工程內各系統設備的運行狀態(tài)，如發(fā)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(huán)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(jiān)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(jiān)控模塊、電氣工程設施養(yǎng)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(huán)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(chuàng)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(xù)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(jiān)控器，監(jiān)測它們的操作行為、運行狀態(tài)，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(chuàng)建中樞系統、裝置、設備的聯動控制機制，以“作業(yè)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(fā)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(huán)境管理電氣工程內、外部工作環(huán)境的監(jiān)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(huán)境監(jiān)測、管理，主要內容包括：監(jiān)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(fā)現階段時間內這些指標數據出現較大波動變化，會立即發(fā)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(tài)，比如啟動空調、除濕設備、穩(wěn)壓設備、變壓設備、變頻設備等。

三、現代控制技術應用發(fā)展趨勢

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現在各種各樣的汽車系統都利用了RF技術，包括無鍵遙控輸入（RKE）、GPS、衛(wèi)星數字式聲頻無線電服務（SDARS）和輪胎壓力監(jiān)控系統（TPMS）。這些系統中的每一個都要求射頻模塊具有成本低、耐用度/強度高的優(yōu)良性能（表1）。

由于RF器件按照越小的尺寸為越高的頻率所使用的這一規(guī)定，所以當擊穿電壓下降（從典型值50V到3V左右）的時候，它們有呈現出更高的電流密度（在一個典型的晶體管的工作點上大約3mA/µm2或300,000A/cm2）的趨勢。

擊穿電壓和最適宜的電流密度是由集電極的厚度和所摻雜質決定的。對于一個高轉換頻率，集電極必須要薄。為了得到高增益，所有內部寄生電容必須要小，這是橫向尺寸規(guī)格縮小的推動因素，但是同時也使晶體管的ESD更容易損壞。

嚴格的晶體管ESD損壞機制研究表明在器件ESD的強度上仍有提升的空間。分立的BFP460晶體管加入了一些這樣的研究結果，目的是承受當達到23GHz的截止頻率時1500V的人體模型（HBM）脈沖，在1.8GHz時有17.5dB的最大穩(wěn)定增益和1.1dB的最小噪聲數字。

最廣泛被使用的ESD測試標準是HBM，詳見MILSTD883D。在這個標準中，一個100pF的電容被參考電壓VREF充電。隨后參考電壓被斷開，在測試中，當當電容經過一系列的1,500Ω電阻接到待測器件上的時候又會被充電。這個電路裝置可以被看成電流源。

當參考電壓為100V時，被用來作為對ESD來說具有器件體積小和靈敏度更高的低噪聲晶體管，而當電壓達到5,000V時，則被用作較舊式的，較低性能的大體積晶體管。DUT被認為是一種評定特殊ESD等級的方式，即在電壓值為VREF的時候，它能經受得住這些測試的考驗，且其性能沒有下降，也沒有出現故障。盡管ESD測試如今也可能用到晶片上芯片等級的評定上，但作為代表的是其已在封裝器件中得以使用。作為一種對人體標準可供選擇的方法，傳輸線脈沖測量（TLP）經常被用來估計ESD的容限。

一個ESD脈沖最好被理解成器件內部的一個急劇電流波動。對于第一階的近似值來說，假設在器件經歷這個電流波動期間整個事件發(fā)生的非常快以至于熱量都來不及傳播和消耗的話，它就是有效的。結果，由ESD感應電流波動引起的溫度上升與電流密度的平方成正比，而且電流密度存在一個極限值，超過這個值實際上就會使器件中的硅熔化。

事實上，硅材料的融化會導致器件故障。由于電流密度是導致器件故障的關鍵一條，所以具有較大發(fā)射極邊緣面或面積的晶體管就比小一些的更耐用。與普遍看法相反，在集電極－發(fā)射極之間的擊穿電壓VCEO與其阻抗和ESD損壞并沒有相互關系。

為了提高耐用性，RF集成電路設計師們已經開發(fā)了ESD內部保護結構，用來幫助保護ESD靈敏的RF輸入和輸出端免受有害ESD事件的影響。但比較遺憾的是這些保護結構也在RF端加入了寄生電容，電感和損耗，因此導致其性能下降，同時也使得這種結構不適合與分立器件（對性能要求更高）一起使用。

在一個像雙極晶體管這樣的三引腳器件中，經由器件的任意兩個引腳一共有六種可能的方式來應用ESD脈沖，而未使用的器件引腳仍然是開路（未連接）。通常當ESD脈沖反方向接在PN結兩端的時候晶體管最容易損壞。而依賴于特殊半導體工藝技術，集電極-基極結通常是微弱的連接在RF晶體管上。

在發(fā)生ESD期間，基極-集電極的空間電荷被壓入高度摻雜質的底層（或RFIC中的隱埋層）。這種情形與所謂的Kirk效應非常相似。幾乎整個晶體管的電壓都加在了集電極地層，增強了這個區(qū)域的磁場強度（集電極區(qū)域的自由電子密度已經超過了摻雜密度）。因為集電極的自由電荷必須被極性相反的電荷補償，它們能夠中和的唯一的區(qū)域就是高度摻雜層（或隱埋層）。就硅而言，如果這個磁場達到了大約3×105V/cm的內部擊穿磁場強度的時候，那么大量的撞擊離子就出現了。形成了更多的自由載體（電子和空穴）并發(fā)生逃逸，同時外部電壓擊穿。在VCEO突變后的這種作用在參考1中被稱為“二次激變”。

ESD脈沖包含的大多數能量都被釋放在磁場強度最高的地方，這一點增加了局部器件溫度。由于具有內在傳導機制，這反而又增加了自由載體的數量。借助于一個正反饋機制這個過程就這樣周而復始的繼續(xù)下去，結果，電流會逐漸聚集一個越來越小的點上，隨后硅材料會被融化并燒毀。

在某種程度上，電流路徑上一系列分布阻抗能夠幫助避免ESD感應波動電流的聚集。

一系列的阻抗使得波動電流呈分布狀態(tài)，并能幫助避免隨后的破壞發(fā)生。晶體管單元的細心設計也能幫助避免此類破壞作用。例如，晶體殘缺不完整，邊緣過于鋒利，拐角的斷開都可以導致局部電場強度增加，這些缺陷都是應該被避免的。

一個減少ESD感應磁場的直接方式是通過選擇降低層中摻雜質的密度，用來分散相反極性的電荷更加深入的進入層內。可遺憾的是，這種方法影響了層阻抗（和RF性能）。一種更好的方法是在底層和集電極區(qū)域之間插入一個過渡層。這個過渡區(qū)域的摻雜質密集度要比活躍的集電極區(qū)域高，但是要比底層的低；盡管如此，它必須要足夠高到使這個過渡區(qū)在正常的工作中可以被當作一個層（圖1）。這種設計方法被運用到了BFP460中用來把ESD的容限從300V提升到1500V（具有64um2發(fā)射極區(qū)域的封裝器件）。

仿真性能

利用DESSISCAE仿真器可以獲取更多ESD的機制。過程仿真器DIOS作為基本射頻晶體管單元分析的第一步，可用在兩種配置下，即帶有或者不帶緩沖層。在ESD仿真中，要為物理模型設計一個HBM電路，且電容器的放電可以在時域內計算出來。由于反向脈沖負載下的基極－集電極的性能很差，因而常用來做分析。

參考電容可以達到3000V并且最高電流密度可達到12.6mA/µm2。（圖2）對于普通的晶體管，場的異常高區(qū)域通常在集電極襯底層邊緣處，然而可以利用緩沖區(qū)來有效的降低它，這是由于ESD電流中的自由電子的補償作用分布的更深更廣。而且在內部基極連接處，很高的電流密度也會導致高能電場的產生。通過對很多案例分析發(fā)現，該處的硅已經融化了。

圖3中的電流－電壓（I－V）曲線顯示了緩沖層的作用。曲線是在很多時間段上繪制的，利用箭頭合標記來標明時間的發(fā)展方向。雪崩效應和電壓崩潰的并發(fā)造成了曲線前端的不穩(wěn)定，這是由自由空穴引起的但不影響ESD分析。帶有緩沖層的器件具有負斜率的I-V特性：如果雪崩效應在一點變得強烈，該處的電壓會上升。如果電壓穩(wěn)定并均衡，就不會出現電流擁擠的現象。

在分散的射頻晶體管的生產向英飛凌的新流程“自排列雙極性方法”的過渡中，有機會對BFP460做新的設計。在新流程中，發(fā)射極是利用對n極層的沉積來取代以前摻雜砷的方法。該方法嚴格控制生產過程的參數，并在參數的小范圍內實現對晶體管高容量運行的控制。

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SKAI™是一個三相逆變模塊，用于將直流電源（來自于燃料電池）轉變成交流電源（供給電機）并可附帶能量回饋電路。該系統含集成的DSP控制器，驅動和保護電路，直流穩(wěn)壓電容，半導體，絕緣體，傳感器，液體冷卻回路以及和汽車通信的CAN總線接口。

該功率電子模塊包含兩種拓撲結構。其一IGBT模塊設計有600V/1200V，500A/400A規(guī)格的輸出能力，適合50~200KW功率的電機，而第二種拓撲MOSFET模塊設計有75V/100V/150V，700A/600A/500A規(guī)格的輸出能力，適合3~20KW功率的電機。

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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(yè)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(fā)展，用戶通過信用卡在網上交費。

1.2intranet的應用

供電企業(yè)是一個大型的企業(yè)，員工多，部門多，工作地點分散，業(yè)務種類繁雜，這就需要一種強有力的手段，使企業(yè)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(huán)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(yè)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(guī)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(fā)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(yè)務，記錄結果。連請假、報銷、獎金發(fā)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(yè)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(yè)的管理就達到了一個新的水平。

2Internet／intranet在供電企業(yè)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(fā)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(fā)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(yè)集成工具構造Internet／intranet的企業(yè)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(fā)。

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(fā)。

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(yè)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(fā)中，采用三層架構(3-tier)，即應用層(presentation)、業(yè)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(tài)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(fā)，所需的ActiveX控件用VisualBasic或VisualC＋＋開發(fā)。

在intranet中，需要進行專門的Web開發(fā)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(qū)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(yè)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(yè)，有很大的現實意義。

篇（7）

1.電子電器應用專業(yè)教師到企業(yè)進行實踐

為了提高專業(yè)教師理論聯系實際的能力，專業(yè)教師，特別是青年教師，必須到企業(yè)進行專業(yè)實踐的鍛煉。到企業(yè)參加專業(yè)實踐的教師一般要求完成以下幾項任務：(1)開展專業(yè)的社會調查，了解本專業(yè)目前的生產、技術、工藝、設備的現狀和發(fā)展趨勢。(2)帶著教學中的一些課題，到企業(yè)去向有豐富實踐經驗的工程技術人員請教，提高教學質量。(3)加強學校與學校的經常性溝通和聯系，為“教、學、研、訓、產”結合建立紐帶。

2.加強實踐教學環(huán)節(jié)，提高教師的專業(yè)技能

加強實踐教學環(huán)節(jié)是體現以能力為重點，培養(yǎng)學生熟練的職業(yè)技能和綜合職業(yè)能力，實現理論與實際、教學與生產有機結合的有效途徑。在實訓室設置了小家電維修實訓室，所用的設備不是以前用的實驗臺，而是真實的家用電器，讓每個學生動手測量維修和維護，教師結合多媒體在實物面前將理論滲透給學生，學生在實物面前在接受理論知識就容易了。

3.在建設專業(yè)教室、教學工廠的過程中提高教師的技術開發(fā)能力

根據專業(yè)現代化建設的需要，我們在推進教學模式改革的過程中，建立了專業(yè)教室，并逐步形成了集“教、學、研、訓、產”為一體的教學工廠的模式和格局。要求專業(yè)教師根據教學與生產、技術開發(fā)應用緊密結合的指導思想，利用自身的專業(yè)優(yōu)勢，結合學校的生產線自行研制、開發(fā)、安裝專業(yè)教室和教學工廠中的教學設備與設施。為提高電子電器應用專業(yè)教師的專業(yè)知識和動手能力，把校園防范報警、電視監(jiān)控工程交給電子電器專業(yè)的教師，這些教師全力以赴，從設計到監(jiān)控頭的制作以及監(jiān)控布點、設備選型、線纜測試、設備安裝調試等方面進行了廣泛的調研，保質保量地完成了這項工程，不僅鍛煉提高了教師隊伍，還為以后承接工程奠定了基礎。

4.鼓勵教師面向企業(yè)，直接參與技術開發(fā)、技術轉化與技術改造

學校積極鼓勵專業(yè)教師走出學校，面向企業(yè)，面向生產，主動開展科技服務，承擔科技項目。通過為企業(yè)提供技術咨詢，開發(fā)產品，轉化科技成果，讓他們得到進一步的鍛煉和提高，使理論與實踐，生產、科研與教學得到了緊密的結合。

二、課程體系結構的調整

1.專業(yè)課程模塊設置的必要性

長期以來職業(yè)教育教學沿襲的是學科型教學體系，它主要有兩個特征：其一是以理論知識傳授為中心，其它的實踐性環(huán)節(jié)(如實驗、實習)只是作為驗證的手段，而不是作為培養(yǎng)能力的手段，理論教學是主線，其它的都是附屬；其二，每門課程的內容過分強調本學科的系統性、完整性，理論學時太多，實踐性環(huán)節(jié)不足，缺乏應有的溝通，造成了理論與實踐的脫節(jié)，這樣的教學體系培養(yǎng)出來的人并不是應用型的人才。可按不同的功能要求，將課程進行分類，組成若干模塊，根據不同專業(yè)或專門化進行課程的拼裝、組合和調整。

2.專業(yè)課程模塊

專業(yè)課程設置中有明顯的職業(yè)教育特色的課程，按專業(yè)性質組織課程，針對性強，同時也充分考慮中學生的基礎素質的培養(yǎng)及終身教育的需要，并留有充足的選修課時。

⑴電子技術應用。基礎模塊：模擬電路、數字電路、電工基礎；核心模塊：無線電、電子工藝；其它模塊：自動化基礎、傳感器基礎；建議認證課程：單片機原理、PLC基礎。

⑵家用電器應用。基礎模塊：小家電的原理與維修、收音機的原理與維修；核心模塊：制冷原理、冰箱與空調的原理與維修、彩電的原理與維修、樓宇自動化；其它模塊：數字產品的原理、電路板制作方法；建議認證課程：職業(yè)道德，職業(yè)安全。

三、項目教學法的實施

1.項目教學法的提出

電子電器應用于社會各個領域，社會需求很大，但是職業(yè)學校的學生素質不高，面對社會需求，中職教育既要適用社會需求，又要顧及學生的現狀，就要求我們探索一種既適應中職教育現狀又能提高教學的效率，培養(yǎng)出一批有較強動手能力和社會適應能力的初級實用型人才的教學法。把“項目教學法”應用于中職電子電器教學，是一種實用有效的方法。

2.項目教學法

項目教學法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。是德國教育專家弗雷德·海因里希教授倡導的教學理論。是一種培養(yǎng)實用型人才行之有效的教學方法，中職電子電器的許多實際操作課程，如《微波爐的維修》、《樓宇自動化的安裝》等均可應用項目教學法。

⑴項目教學法的特點：與現實生活緊密聯結；必須與傳統教學法相結合；培養(yǎng)學生的多種能力。

⑵項目教學與傳統教學的區(qū)別。傳統教學目的，在于傳授知識和技能，以老師為主體，學生被動學習，學生聽從老師的指揮，外在動力十分重要，老師挖掘學生的不足點以補充授課內容項目教學目的在于運用技能和知識，學生在老師的指導下主動學習，學生根據自己的興趣做出選擇，學生的內在動力充分得以調動，老師利用學生的優(yōu)點開展活動。

四、結語

通過以上的改革，能鍛煉學生綜合運用所學專業(yè)知識分析、解決實際問題的能力；獲取新知識的能力；協作配合工作的能力，同時教學質量能得到提高，對存在的問題得以發(fā)現和改善，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，鍛煉學

生相應的能力，將會收到良好的效果。

參考文獻：

篇（8）

一、前言

電涌保護器(SPD)是抑制由雷電、電氣系統操作或靜電等所產生的沖擊電壓，保護電子信息技術產品必不可少的器件。隨著各種電子信息技術產品越來越多地滲入到社會和家庭生活的各個領域，SPD的使用范圍日益擴大，市場需求量日益增長。

總的來說，電子信息技術產品的過電壓保護還是一個新的技術領域，兩相關于SPD的國際標準IEC61643-1和IEC61643-21發(fā)表才幾年，有關SPD應用中的許多問題還存在著爭議，本文就其中的4個問題提出筆者個人的看法，以期引起討論。它們是：SPD的響應時間，多級SPD的動作順序，不同波形沖擊電流的等效變換以及SPD的殘壓與沖擊電流峰值的關系。最后對SPD應用中各個電壓之間的相互關系作了說明。

二、SPD的響應時間

不少人錯誤地認為，響應時間是衡量SPD保護性能的一個重要指標，制造廠也在其技術資料中列明了這一參數，但許多制造廠并不知道它的確切含義，也未進行過測量。一個流行的觀點是，在響應時間內，SPD對入侵的沖擊無抑制作用，沖擊電壓是"原樣透過"SPD而作用在下級的設備上。這不符合SPD的是工作情況，是錯誤的。

SPD中對沖擊過電壓起抑制作用的非線性元件，按其工作機理可區(qū)分為"限壓型"（如壓敏電阻器、穩(wěn)壓二極管）和"開關型"（如氣體放電管、可控硅）。

氧化鋅壓敏電阻器是一種化合物半導體器件，其中的電流對于加在它上面的電壓的響應本質上是很快的。

那么，以前的技術資料中所說的用壓敏電阻構成的SPD響應時間r≤25ns是怎么回事呢？

這是技術標準IEEEC62.33-1982[2]中定義的響應時間，它是一個用來表征"過沖"特性的物理量，與通常意義上的響應時間是完全不同的另外一個概念。為了說明這一點。

IEEEC62.3(6.3)電壓過沖（UOS）。在沖擊電流波前很陡、數值又很大時，測量帶引線壓敏電阻的限制電壓的結果表明，它大于以8/20標準波時的限制電壓。這種電壓增量UOS稱作"過沖"。盡管壓敏電阻材料本身對陡沖擊的響應時間有所不同，但差別不大。造成過沖的主要原因是在器件的載流引線周圍建立起了磁場，該此磁場在器件引線和被保護線路之間的環(huán)路中，或者在引線與模擬被保護線路的測量電路之間的環(huán)路感應出電壓。

在典型的使用情況下，一定的引線長度是不可避免的，這種附加電壓將加在壓敏電阻器后面的被保護線路上，所以在沖擊波波前很陡而數值又很大的條件下測量限制電壓時，必須認識到電壓過沖對于引線長度和環(huán)路耦合的依賴關系，而不能把過沖作為器件內在的特性來看待。

近幾年來發(fā)表的國際電工委員會關于SPD的技術標準IEC61643-1和IEC6163-21都沒有引入響應時間這一參數：IEEE技術標準C62.62-2000[]更明確指出，波前響應的技術要求對SPD的典型應用而言是沒有必要的，可能引起技術要求上的誤導，因此如無特別要求，不規(guī)定該技術要求，也不進行試驗、測量、計算或其他認證。這是因為：

（1）對于沖擊保護這一目的而言，在規(guī)定條件下測得的限制電壓，才是十分重要的特性。

（2）SPD對波前的響應特性不僅與SPD的內部電抗以及對沖擊電壓起限制作用的非線性元件的導電機理有關，還與侵入沖擊波的上升速率和沖擊源阻抗有關，連接線的長短和接線方式也有重要影響。

筆者認為，對于電源保護用SPD，以下三項技術指標是重要的：①限制電壓（保護電平）；②通流能力（沖擊電流穩(wěn)定性）；③3連續(xù)工作電壓壽命。

三、多級SPD的動作順序

當單級SPD不能將入侵的沖擊過電壓抑制到規(guī)定保護電平以下時，就要采用含有二級、三級或更多級非線性抑制元件的SPD。

非線性元件Rv2和Rv2都是壓敏電阻，實用中RV1也可以使氣體放電管，Rv2也可以是穩(wěn)壓管或浪涌抑制二極管（TVS管）。兩極之間的隔離元件Zs可以是電感Ls或電阻Rs，若RV1和RV2的導通電壓分別是Un1和Un2，所選用的元件總是Un2>Un1。

有人認為，當入侵沖擊波加在X-E端子上時，總是第一級RV1先導銅，然后才是第二級。實際上，第一級或第二級先導通都是可能的，這取決于以下因素：

(1)入侵沖擊波的波形，主要是電流波前的聲速（di/dt）；

(2)非線性元件Rv1和RV2的導通電壓Un1和Un2的相對大小；

(3)隔離阻抗Zs的性質是電阻還是電感，以及它們的大小。

當Zs為電阻Rs時，多數情況是第二級先導通。第二級導通后，當沖擊電流I上升到iRs＋Un2≥Un1是第一級才導通。第一級導通后，由于在大電流下第一級的等效阻抗比Rs加第二級的等效阻抗之和小得多。因而大部分沖擊電流經第一級泄放，而經第二級泄放的電流則要小得多。若第一級為氣體放電管，它導通后的殘壓通常低于第二級的導通電壓Un2，于是第二級截止，剩余沖擊電流全部經第一級氣體放電管泄放。

若Zs為電感Ls，且侵入電流一開始的上升速度相當快，條件Ls(di/dt)＋Un2>Un1得到滿足,則第一級先導通。若第一級導通時的限制電壓為Uc1(1),則以后隨著入侵沖擊電流升速(di/dt)的下降，當條件UC1(1)≥Ls(di/dt)＋Un2得到滿足時，第二級才導通。第二級導通后，將輸出端Y的電壓，抑制在一個較低的電平上。

四、不同波形沖擊電流的等效變換

SPD的沖擊電流試驗會碰到諸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形，那么從對于SPD的破壞作用等效的角度看，如何進行不同波形沖擊電流的峰值換算，有人主張按電荷量相等的原則進行換算。按照這一原則，只要將兩種不同波形的電流波對時間積分，求得總的電荷量，令兩個電荷量相等，就可得到兩種波的電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法與泄放沖擊電流的元件沒有一點關系，顯然是不切合實際的。還有人主張按能量相等的原則進行換算。按照這一原則，不僅要知道兩個電流波形，還要知道當這兩個電流波流入電壓抑制元件時，該元件兩端限制電壓的波形，然后將各個時刻對應的電流值和電壓值相乘而得出功率波，再將功率波對時間積分得出能量，令兩個能量值相等，就可得到兩個電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法考慮到了具體的非線性元件，但沒有考慮沖擊電流的熱效應和電流值很大時的電動力效應。實際上就氧化鋅壓敏電阻而言，它能承受的8/20沖擊電流的能量比承受2ms時的能量大。該圖表明了厚度為1.3mm的早期壓敏電阻樣品能承受的沖擊電流能量隨電極面積的變化。可見，能量相等的原則至少對壓敏電阻是不適用的。

對氧化鋅壓敏電阻在大電流下破壞機理的研究得出了下述結果[4]；在大電流作用下，壓敏電阻的破壞模式有兩種，當大沖擊電流的時間寬度不大于50μs時（例如4/10和8/20波），電阻體開裂；當電流值較小而時間寬度大于100μs時（例如10/350、10/1000和2ms波），電阻體穿孔。兩種不同破壞模式可以這樣解釋：時間很短的大電流在電阻體內產生的熱量來不及向周圍傳導，是個絕熱過程，加上電阻體的不均勻使電流的分布不均勻，這樣電阻體不同部位之間的溫差很大，形成很大的熱應力而使電阻體開裂。當沖擊電流的作用時間較長時，電阻體不均勻造成的電流集中，使電阻體材料熔化而形成穿孔。

使用壓敏電阻體破壞的電流密度J(A·cm-2)與沖擊電流波的時間寬度r（μs）之間的關系，在雙對數坐標中大體為一條斜率為負值的直線，因而可用下面的方程式來表達：

logJ=C－Klogr

篇（9）

引言

電機電腦節(jié)電無觸點軟起動器是近年來在國內出現的新技術，具有節(jié)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(yè)，在動力設備中的應用，節(jié)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(qū)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(jié)電79200Kwh；一臺37KW的粉碎機，一個采暖期可節(jié)電2800Kwh。節(jié)約電能的同時維修費用也降低。

一、電動機軟起動器的節(jié)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(tài)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(jié)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(zhí)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(fā)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(jié)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(qū)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(fā)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(jié)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(tài)，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（10）

固態(tài)繼電器(SOLIDSTATERELAYS)，簡寫成“SSR”，是一種全部由固態(tài)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(tài)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(fā)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(fā)電路的功能是產生合乎要求的觸發(fā)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(tài)；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(tài)。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(tài)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(tài)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(tài)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(yōu)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(yè)民用電控設備的應用中大顯身手，具有超越MER的技術優(yōu)勢。

交流型SSR由于采用過零觸發(fā)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(tài)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(huán)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(wěn)態(tài)阻性負載的最大允許電壓有效值。如果受控負載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮所選產品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時(冷熱轉換、靜動轉換、感應電勢、瞬態(tài)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(huán)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(xù)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(wěn)態(tài)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(wěn)態(tài)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(tài)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(wěn)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(wěn)定性負載或感性負載時，在輸出回路中還應附加一個瞬態(tài)抑制電路，如圖5b所示，目的是保護固態(tài)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(tài)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(huán)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(wěn)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(tài)電壓、壓敏電阻的標稱電壓，對于常規(guī)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(tài)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(tài)，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(tài)，因而達到了“單刀雙擲控制電路”的功能(注意：選擇穩(wěn)壓二極管DW的穩(wěn)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(tài)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(tài)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