發(fā)布時間：2023-03-20 16:15:26
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電源設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
跨多種應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計人員具有類似的需求以及對傾向于采用dc/dc電源模塊的要求。最經(jīng)常提到是對更薄厚度、更小面積、更高效率及更大功率密度[1]等特性的需求。新一代dc/dc電源模塊應(yīng)運而生，正開始步入市場以滿足上述要求。這些雙輸出和三輸出隔離式模塊運行于標準的-48V局端電源中，可提供3W～100W的功率。它們包括輸出電壓最低達1.0V的模塊及最高輸出電流達30A的模塊。
尺寸
系統(tǒng)設(shè)計人員為在更小空間中實現(xiàn)更高性能的信號處理電路，所面臨的競爭挑戰(zhàn)日益激烈。先進的DSP與ASIC有助于提供此功能，但需要更多電壓較低的電源軌，并需具備高精度排序與調(diào)節(jié)。通過減少實施電力系統(tǒng)所需的整體模塊數(shù)，最新的多輸出電源模塊滿足了這一要求。
描述模塊效率面積（平方英寸）成本(1千/年)
多個單輸出隔離式模塊33W效率單輸出3.3V/9A89.0%3.742.38美元
20W單輸出2.5V/8A75.0%3.0638.52美元
總計：77.6%9.82119.42美元
單個三輸出隔離式模塊25A三輸出3.3/2.5/1.8V87.0%5.4196.64美元
多輸出電源模塊提供了可節(jié)省板級空間的獨特設(shè)計選擇。分布式電源架構(gòu)正逐漸滲透電信與數(shù)據(jù)通信市場。就需要超過三種不同電壓的應(yīng)用而言，設(shè)計人員可使用多輸出模塊提供電源總線隔離，并可為各種負載點模塊供電。這種配置使設(shè)計人員不必再擔(dān)心使用所有單輸出模塊所需的板級空間。
電氣性能
排序
最新的DSP、ASIC、FPGA及微處理器需要多個低電壓，并可能要求復(fù)雜多變的加電／斷電排序。由于產(chǎn)品上市時間的限制，眾多更高級產(chǎn)品（其中電源模塊僅是該產(chǎn)品的一個組件）的設(shè)計沒有時間或板級空間來構(gòu)建外置排序電路。而且，即便不受時間與板級空間的限制，他們也必須考慮組件成本的增加。比較簡單的解決方案就是選擇采用可利用新型內(nèi)部排序多輸出電源模塊的系統(tǒng)電源架構(gòu)。
例如，諸如德州儀器(TI)PT4850系列的三輸出模塊的加電特性就能夠滿足微處理器及DSP芯片組的要求。該模塊運行于標準的-48V輸入電壓下，其額定組合輸出電流可達25A。輸出電壓選項包括一個用于DSP或ASIC內(nèi)核的低電壓輸出，以及兩個用于I/O和其他功能的額外電源電壓。
PT4850提供了最佳的加電順序，可監(jiān)視輸出電壓，并可在短路等錯誤情況出現(xiàn)時提供所有電壓軌道的有序關(guān)閉。所有三個輸出均在內(nèi)部進行排序以便同時加電啟動。
在加電啟動時，Vo1起初升至約0.8V，隨后Vo2與Vo3快速增加至與Vo1相同的電壓數(shù)。所有三個輸出而后一起增加，直至每個均達到其各自電壓為止。該模塊一般在150ms內(nèi)產(chǎn)生完全自動調(diào)整的輸出。在關(guān)閉時，由于整流器活動開關(guān)的放電效果，所有輸出快速下降。放電時間一般為100µs，但根據(jù)外部負載電容而有所差異。
效率
在低功率應(yīng)用中，即便最小的dc/dc電源模塊可能也會有數(shù)百毫瓦的靜態(tài)損失。這解些損失主要由耗費功率的組件造成的，如整流器、交換晶體管及變壓器。如果使用一個部件來提供原本需要二至三個獨立分組部件所做的工作，那么就可以減少耗費功率的組件總數(shù)量。如表1所示，這提高了9.4%的效率。
一些最新的多輸出模塊可在全額定負載電流中以90%的效率運行。這樣的高效率恰恰是由那些使用MOSFET同步整流器的拓撲實現(xiàn)的。該整流器消耗的電量比上一代dc/dc電源模塊中使用的肖特基二極管耗電要少。
互穩(wěn)壓
最新的多輸出電源模塊采用先進的電路，消滅了互穩(wěn)壓問題，提高了輸出電壓的波紋和瞬態(tài)相應(yīng)。根據(jù)以前的經(jīng)驗，在模塊的任何一個輸出上增加輸出電流均會導(dǎo)致其他輸出上的電壓改變。TI的PT4850與PT4820系列三輸出模塊則解決了這一問題。新一代電源模塊在隔離阻障的輸出端上就每個輸出都采用穩(wěn)壓控制電路。通過專有磁耦合設(shè)計，控制信號可在模塊初級端與二級端之間進行傳遞。圖5顯示了輸出一(≤5mV)在輸出二負載增加情況下的變化。
瞬態(tài)與波紋
PT4820與PT4850系列具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)和輸出電壓波紋性能等特點。該模塊的三邏輯電壓輸出是獨立調(diào)節(jié)的，這有助于可與單輸出電源模塊相媲美的瞬態(tài)響應(yīng)(≤200µSec)和輸出電壓波紋(≤20mV)。
成本
多輸出電源組件不再需要兩個或更多單輸出器件，這就減少了成本。表1顯示了電源相同的一個25A三輸出模塊與三個單輸出模塊的對比。
在分布式電源應(yīng)用中，設(shè)計人員通過利用單個多輸出模塊和非隔離式負載點模塊（圖2）替代了高成本的單輸出磚，從而實現(xiàn)了成本節(jié)約。也可以實現(xiàn)，由于多輸出模塊在更少組件情況下也可得以實施，因此進一步節(jié)約了成本（和板級空間）。例如，在某些應(yīng)用中，多輸出模塊僅要求一個熱插拔控制器和輸入去耦電容器。相反，這些組件在電源系統(tǒng)中則必須與每個單輸出磚結(jié)合使用。
產(chǎn)品上市時間是一種間接成本，利用多輸出電源模塊可減少該成本。這種成本節(jié)約主要是由于OEM廠商減少了設(shè)計、測試和制造等資源。
故障管理
設(shè)計人員必須確定其電源系統(tǒng)如何對故障情況進行響應(yīng)。當(dāng)今的多輸出電源模塊結(jié)合了先進的故障管理功能。這些功能包括過壓、過流和短路保護，有助于防止損壞設(shè)計者的電路。
輸出過電壓保護利用的是可不斷檢測輸出過電壓情況的電路系統(tǒng)。當(dāng)電壓超過預(yù)設(shè)級別(presetlevel)時，電路系統(tǒng)將關(guān)閉或箝住電源輸出，并使模塊進入鎖定狀態(tài)。為了恢復(fù)正常操作，一些模塊必須主動重啟。這可通過立刻消除轉(zhuǎn)換器的輸入電源得到實現(xiàn)。為了實現(xiàn)故障自動保護運行和冗余，過電壓保護電路系統(tǒng)是獨立于模塊的內(nèi)部反饋回路的。
過電流保護可防止負載錯誤。在某些設(shè)計中，一旦來自模塊的負載電流達到電流限制閾值，如果負載再嘗試吸收更多電流的話，那么就會導(dǎo)致模塊穩(wěn)壓輸出電壓的下降。該模塊不會因為持續(xù)施于任何輸出的負載錯誤而損壞。
當(dāng)模塊各輸出的組合電流超過電流限制閾值時（如任何輸出引腳上發(fā)生短路），短路保護將關(guān)閉模塊。該關(guān)閉將迫使所有輸出的輸出電壓同時降至零。關(guān)閉之后，模塊將在固定間隔時間中通過執(zhí)行軟啟動加電定期嘗試恢復(fù)。如果負載故障仍然存在，那么模塊將持續(xù)經(jīng)歷連續(xù)的過電流錯誤、關(guān)閉和重啟。
靈活性
電壓和電流輸出以及封裝設(shè)計的靈活性是多輸出電源模塊的一個關(guān)鍵特性。某些制造商可提供24V（18V至36V）與48V（36V至72V）兩種輸入。其采用完全隔離輸出的通用架構(gòu)可使系統(tǒng)設(shè)計人員在雙或三輸出電路中使用模塊，而不會造成過多最低負載要求或互穩(wěn)壓降級的情況。
由于芯片供應(yīng)商開發(fā)器件的操作電壓不一定符合以前的迭代法，因此電壓和電流輸出方面的靈活性正變得日趨重要。眾多的多輸出模塊都以獨立調(diào)節(jié)和可調(diào)的輸出電壓來解決此問題。為了獲得獨特的電壓，某些模塊上的輸出可從外部電壓進行遠程編程。此外，諸如Tyco公司的CC025等三輸出系列模塊還可以通過使用連接到調(diào)整引腳(trimpin)的外部電阻來允許輸出電壓設(shè)定點調(diào)整。
封裝靈活性簡化了主板設(shè)計人員的工作。許多現(xiàn)有的多輸出模塊都使用業(yè)界標準的磚形封裝(bricktypepackaging)和面積規(guī)格，這確保了引腳兼容性和輔助貨源。TI的Excalibur™系列等創(chuàng)新型模塊均采用具有表面安裝、垂直通孔和平行通孔封裝風(fēng)格的鍍錫薄板銅盒。
多輸出電源模塊的商業(yè)可用性為設(shè)計人員提供了極佳的靈活性。表2顯示了一些制造多輸出模塊的業(yè)界領(lǐng)先供應(yīng)商。這些模塊存儲于領(lǐng)先的分銷商處，可為設(shè)計資格認證和最后時刻的更改提供極快的可用性。
表2、多輸出模塊制造商
制造商產(chǎn)品類型
Artesyn科技公司15W至60W雙、三輸出
Astec20W至150W雙輸出
愛立信30W至110W雙、三輸出
APower-One2.5W至195W雙、三、四輸出
SynQor40W至60W雙輸出
德州儀器3W至75W雙、三、四輸出
TycoPowerSystems25W至50W雙、三輸出
可靠性
具有高度可靠性的電源系統(tǒng)設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計人員始終都要面對的挑戰(zhàn)。從內(nèi)在來說，使用單個多輸出模塊的電源系統(tǒng)的可靠性要高于所有單輸出模塊。例如，一個三輸出模塊可提供1,108,303小時的額定MTBF（902.3FIT）。與此相對照，提供相同輸出電壓和電流的三個單輸出模塊則達到了984,736MTBF(1015.5FIT)的額定MTBF。多輸出模塊之所以具有更高的可靠性，是因為其架構(gòu)中使用的總體組件數(shù)量更少。
結(jié)論
隨著產(chǎn)業(yè)潮流要求設(shè)計人員使用體積更小、效率更高的電源供應(yīng)，電源模塊制造商推出了可簡化系統(tǒng)設(shè)計及操作的多輸出dc/dc電源模塊，以響應(yīng)上述潮流。最新的多輸出模塊能夠通過為混合邏輯應(yīng)用（諸如DSP、ASIC和微處理器等）提供穩(wěn)壓低電壓輸出而使設(shè)計人員受益。與前代產(chǎn)品相比，上述模塊顯著提高了給定面積上的功能。在某些情況下，該小型架構(gòu)所占空間僅為單輸出電源模塊的55%。減少模塊數(shù)量也可以降低成本，同時提高效率和可靠性。內(nèi)置的操作和保護特性免除了開發(fā)外部電路系統(tǒng)的任務(wù)和費用，從而不僅節(jié)省了板級空間，而且還大大加快了產(chǎn)品的上面進程。
電源系統(tǒng)中的設(shè)備也是耗能較大的一塊，因此我們應(yīng)盡可能地采用節(jié)能型設(shè)備，降低設(shè)備的運行損耗，追求更高的設(shè)備效率。
1.1變壓器變壓器節(jié)能可以從效率、容量選擇、運行方式等幾方面考慮。由于現(xiàn)目前用電負荷高，變壓器一般有很多臺，單臺容量一般都在1600KVA以上，因此，變壓器長期運行的話，損耗將是非常龐大的數(shù)字。比如，某品牌S10就較S9在80%負載率情況下課每年節(jié)能約0.48萬KVH.所以選擇合適的變壓器室非常重要的。盡管可能在前期投入上會相對較多，但是從長期來看，絕對是劃算的。同時，應(yīng)該根據(jù)所載負荷的大小及成本，選擇合適的變壓器容量以及數(shù)量。以及根據(jù)實際運行情況調(diào)整多臺變壓器的主備用狀態(tài)。
1.2電容補償設(shè)備電容器是用來補償系統(tǒng)的功率因素，提高系統(tǒng)效率的。其內(nèi)部一般都有放點電阻，其作用就是當(dāng)電容器從系統(tǒng)撤出時，電壓能迅速至安全電壓。但是投入系統(tǒng)時則有放電損耗。而電子式放電容器能避免這種損耗。進行供配電系統(tǒng)方案設(shè)計時，我們應(yīng)該選擇技術(shù)先進的節(jié)能型設(shè)備，減少設(shè)備自身損耗，提高節(jié)能效果。以及上面講到的合理選擇供電模式、降低導(dǎo)線用量；合理選擇導(dǎo)線截面和敷設(shè)方式，降低配電線路損耗。設(shè)計中也應(yīng)盡可能地考慮系統(tǒng)的功率因素，積極治理諧波干擾。
1.3無功功率的補償無功功率的補償能夠有效的提高配電系統(tǒng)的功率因素，而提高功率因素的意義有以下幾點：（1）能夠提高供電設(shè)備的利用率，使其可以帶更多有功負載，節(jié)約設(shè)備投資，達到間接節(jié)能。（2）提高輸電效率，當(dāng)有功功率一定時，若供電電壓不變，功率因素越大，則電流越小，損耗也就越小。（3）可改善供電質(zhì)量，提高輸電安全。電流小，線路電壓損耗小，發(fā)熱量也小，輸電線路安全性也得到提高。
2諧波治理
YD/T50402005通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)交流供電系統(tǒng)總電流諧波含量（THD）大于10%時應(yīng)配置濾波器。通常選用有源濾波器和無源濾波器。無源濾波技術(shù)的主要是利用LC濾波裝置來抑制諧波，提高電源質(zhì)量。其設(shè)計簡單、成本低，因而被廣泛應(yīng)用。有源濾波技術(shù)是通過對諧波進行采樣、分析，最后向電網(wǎng)送一個與諧波相反的諧波來抑制諧波。并且它還有一個大功能就是可以調(diào)整電壓與電流的相位角，提高功率因素。它的成本高，但效果好。通信電源系統(tǒng)比較適用于有源濾波技術(shù)。
加入等效像元的單元讀出電路如圖1所示，該電路結(jié)構(gòu)主要由以下三個本部分組成:等效像元(TheEquivalentBolometer)、MEMS像元(MEMSBo-lometer)、電容反饋互導(dǎo)放大器(capacitorfeedbacktrans-impedanceamplifier，CTIA)。
1.1MEMS像元和積分電路(CTIA)本論文中采用的氧化釩(VOx薄膜)制成的微機械系統(tǒng)(MEMS)，其電特性如下。由表1可知，MEMS的電特性主要是溫度的變化引起電阻值的變化，從而導(dǎo)致電流值發(fā)生變化，最后引起信號電壓的變化。當(dāng)外界溫度發(fā)生改變時，MEMS像元中的有效像元的電阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致其支路電流發(fā)生微弱的變化，其微弱的電流值(nA級別)由M4開關(guān)管流出。這一微弱的電流值通過積分電路轉(zhuǎn)換為一個電壓值。如圖1所示，該積分電路為一種傳統(tǒng)的CTIA型讀出電路結(jié)構(gòu)。在偏壓VSK、VGSK、VGFID、VDET(VSS)和數(shù)字信號row_sel、integrate_en、rst_en的作用下(其中row_sel為行選通信號，integrate_en為積分使能信號，rst_en為復(fù)位信號)，有效像元Rab上產(chǎn)生的支路電流與盲像元Rbb上產(chǎn)生的支路電流之差得到的電流信號輸入到積分器上進行積分。微弱的電流信號就轉(zhuǎn)化成電壓信號。其中M1可調(diào)節(jié)有效像元支路電流值，M2為行選擇開關(guān)，M3可調(diào)節(jié)盲像元支路電流值，M4是積分使能開關(guān)，Rt-rim用于調(diào)節(jié)盲像元支路上的電阻，rst_en為數(shù)字信號控制的復(fù)位開關(guān)。
1.2等效像元電路等效像元電路的作用就是在晶元測試時替代MEMS像元產(chǎn)生一微弱的電流值，給積分電路一個測試信號。如圖1所示，用于替代盲像元功能的等效像元為“等效盲像元”，其結(jié)構(gòu)包括由外部Pad直接控制的MOS管Mbeqv(MOSBlindEquivalent)和行選擇開關(guān)M2，pad提供的偏置電壓為VBEQV，row_sel_test1(數(shù)字信號提供)控制開關(guān)M2的選通;用于替代有效像元功能的等效像元為“等效有效像元”，其結(jié)構(gòu)包括由外部Pad直接控制的MOS管Maeqv(MOSActiveEquivalent)和行選擇開關(guān)M2，pad提供的偏置電壓為VAEQV，row_sel_test2(數(shù)字信號提供)控制開關(guān)M2的選通。在等效像元工作過程中，row_sel_test1和row_sel_test2同時開啟，其時序和ROW_SEL一樣，VSK給等效盲像元提供偏置電壓。工作在飽和區(qū)的MOS管Mbeqv和MOS管Maeqv其D與S之間的電阻值與W/L，VGS、VTH的關(guān)系如。
2仿真結(jié)果分析
在盲像元電阻不變，VSK、VGSK、VGFID等偏壓值確定的情況下，積分電流隨有效像元電阻的變化如圖3所示。圖3中的橫坐標為有效像元的電阻值，縱坐標為積分電流值。由圖3可知積分電流的值隨有效像元阻值的減小而增大，其阻值(150～160kΩ)與積分電流(0～200nA)呈線性變化，變化率約為51.86nA/kΩ。由MEMS電特性和表1可知，R=160kΩ，當(dāng)溫度從－20℃變化到80℃，其對應(yīng)的電阻值降低了544Ω和2530Ω，對應(yīng)的積分電流(信號電流)為47nA和217nA。說明溫差越大，電阻值變化也越大，對應(yīng)的積分電流的值也越大。而圖3的仿真結(jié)果也說明了Rab與Rbb之間的值相差越大，對應(yīng)的積分電流的值也越大。所以可以通過調(diào)節(jié)圖3中的Rab的電阻，來對應(yīng)MEMS電阻的變化。在等效像元電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)偏置電壓VSK、VG-FID的值確定，積分電流隨VAEQV、VBEQV的變化如圖4、5所示。圖4、5中的橫坐標為等效像元柵壓VAEQV、VBEQV的值，縱坐標為積分電流的值。由圖4、5可知積分電流的值隨等效像元柵壓VAEQV、VBEQV的增大而增大，VAEQV平均每調(diào)節(jié)9mV變化10nA的電流，變化率約為10nA/9mV，其偏壓值與積分電流(0～200nA)也是呈線性變化。所示可以通過調(diào)節(jié)圖4和圖5中的VAEQV、VBEQV的值，模擬外界溫度的變化。仿真結(jié)果表明等效像元的電特性正好與MEMS像元的電特性一致，所以可用等效像元電路替代MEMS物理結(jié)構(gòu)。
3測試結(jié)果分析
基于GlobalFoundry0.35μm工藝，對陣列大小為300×400的紅外面陣探測器讀出電路進行流片，圖6為ROIC陣列整體芯片照片，芯片面積為14mm×16mm。芯片中間的重復(fù)單元電路部分是單元電路，單元尺寸為25μm×25μm，重復(fù)單元的是數(shù)字電路部分，即時序控制部分，最是焊盤。圖7為圖6局部放大的照片即等效像元(等效盲像元和等效有效像元)的芯片照片，圖8為測試芯片的PCB板。因為積分電流為nA級別的電流，很難用儀器測量出來，但可以通過電容反饋互導(dǎo)放大器將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號測量出來。對VBEQV=2.4V，VSK=5.3V，VGFID=3.933V，Vbus=2.65V等偏置電壓進行設(shè)定后，通過調(diào)節(jié)等效有效像元柵壓VAE-QV的值，產(chǎn)生0～200nA之間的積分電流，其對應(yīng)的積分電壓值為2.65～3.38V，積分電壓與VAEQV值的測試結(jié)果如表2所示。圖9為積分電流Id=50nA對應(yīng)的積分電壓值2.82V，滿足公式(2)。此測試結(jié)果表明:在ROIC表面尚未構(gòu)成MEMS物理結(jié)構(gòu)前，可以通過等效像元電路初步探測ROIC的電性能，篩除不良品。在CP之后和MEMS結(jié)構(gòu)完成之后，等效像元不再啟用，等效像元行選擇信號始終關(guān)閉。
4結(jié)論
因為要對植被進行處理，所以，園林設(shè)計機電一體化技術(shù)在實際應(yīng)用中面臨的問題，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類似。因此，園林設(shè)計機電一體化機械在很大程度上與農(nóng)業(yè)機械相似?，F(xiàn)在，園林設(shè)計機電一體化機械在實際應(yīng)用中還存在許多缺陷，具體來說，包括以下幾點。
1.1種類比較少
現(xiàn)在市場上常見的有各種修剪機、灑水機等，這些比較單一，還有許多機電一體化機械并不常見，如移植機等。在許多發(fā)達國家，其園林設(shè)計機電一體化設(shè)備更加多樣化，在美國、歐洲等國家，其園林設(shè)計設(shè)備種類就更多，用途也更廣泛。國內(nèi)也有許多知名品牌的銷售，如綠友、東方園林等，在國內(nèi)還有許多生產(chǎn)園林機械的著名廠家，在淮安、揚州等地就有許多知名廠家。
1.2普及率低
與數(shù)十年前相比，園林設(shè)計中采用機電一體化機械的頻率雖然有所升高，但就目前來講，機械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發(fā)達地區(qū)相比，我國大部分地方還在用半自動化機械工作，距離全自動機械工作還有一定距離。
1.3利用率較低
部分園林機電設(shè)備會投入使用，但機電設(shè)備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問題，錯誤的操作規(guī)程對機電設(shè)備造成很嚴重的破壞，導(dǎo)致維修費用升高，使成本不降反增；二是沒有將機電設(shè)備的利用效率最大化，導(dǎo)致資源浪費，增加了管理與維護的成本，阻礙了機電設(shè)備在園林設(shè)計方面的投入和使用。
1.4保管和維護不到位
機械是易損耗的，使用過程中難免會出現(xiàn)故障，但有些企業(yè)由于缺乏技術(shù)人員維修不到位，有的根本不進行定期維修，故障的機器多數(shù)被棄置倉庫，卻利用人力完成作業(yè)，這成為園林設(shè)計中機電一體化的缺點。不懂得機械結(jié)構(gòu)和原理，不熟悉機械的操作，不知道如何保養(yǎng)機械，導(dǎo)致機械使用壽命降低。對上述問題，企業(yè)必須制定相關(guān)的操作規(guī)程，讓員工認真學(xué)習(xí)操作規(guī)范以及正確的使用方法。另外，在大規(guī)模使用園林機電一體化機械時引起的噪音、環(huán)境污染等問題也有待解決。機電一體化的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，專業(yè)化是必不可少的。由于各類科技學(xué)科發(fā)展及相互滲透，促使了機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)、部門的飛速發(fā)展。其中機電一體化在園林設(shè)計中也得到了應(yīng)用。
2機電一體化在園林設(shè)計中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)也逐漸滲透進了園林設(shè)計。經(jīng)過兩千多年的發(fā)展，中國古典傳統(tǒng)園林所講究的意境已經(jīng)到了爐火純青的地步，雖然可能會有更好的園林出現(xiàn)，但是機電化已經(jīng)成了一個重要的發(fā)展趨勢，這是大勢所趨。園林設(shè)計中會融入更多的機電一體化等元素。沿著這個思路走，創(chuàng)造園林的科技文明和傳統(tǒng)意境對園林現(xiàn)代化的普遍需求相結(jié)合，是成就上流園林的必要條件之一。
3結(jié)語
高職專業(yè)教學(xué)資源庫要遵循以下建設(shè)原則：第一，工學(xué)結(jié)合原則，即按照“工學(xué)結(jié)合”理念組織資源庫素材，滿足企業(yè)高技能人才需求；第二，標準化原則，即必須有可依的規(guī)范和可參照標準，保證教學(xué)資源實現(xiàn)共享和互換，便于對教學(xué)資源庫進行有效管理；第三，結(jié)構(gòu)化原則，即確保網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的合理性、易用性和可擴展性，方便操作和使用；第四，科學(xué)化原則，即專業(yè)教學(xué)資源庫設(shè)計、開發(fā)、組織要科學(xué)，從根本上保證資源庫的建設(shè)質(zhì)量。鑒于此，機電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)總體思路是：“調(diào)研需求，循證設(shè)計；統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)建設(shè)；多元合作，機制保障；開放運營，持續(xù)發(fā)展”，遵循“設(shè)計-制作-集成-應(yīng)用”的技術(shù)路線開發(fā)，旨在建成一個內(nèi)容豐富、實用快捷的共享型專業(yè)教學(xué)資源平臺［2］?；舅悸啡缦拢?.在行業(yè)企業(yè)人才需求狀況和畢業(yè)生就業(yè)現(xiàn)狀的充分調(diào)研基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計機電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系及人才培養(yǎng)方案，并以此為依據(jù)，結(jié)合不同類型的用戶需求，構(gòu)建出資源庫的總體框架。2.按照企業(yè)的工作流程以及對崗位技能和人才綜合素質(zhì)的要求，建設(shè)基于職業(yè)化、面向崗位任務(wù)的課程資源；并搜集包括文本類、圖片類、音頻類、視頻類、動畫類等課程中單元及關(guān)鍵知識點對應(yīng)的素材。3.將搜集和開發(fā)的資源，圍繞課標進行科學(xué)整合，確定資源庫結(jié)構(gòu)，設(shè)計頁面和導(dǎo)航，資源入庫，邊制作邊修改邊調(diào)整。4.建立資源庫推廣應(yīng)用中心，收集使用者的不同需求、資源庫使用過程中存在的不足等，在整理分析的基礎(chǔ)上，及時予以調(diào)整與改進。積極探索建立資源庫運營更新機制，促進資源庫持續(xù)發(fā)展。5.充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗等虛擬工作場所，通過虛擬工作場所開展實訓(xùn)項目，降低開展實訓(xùn)教學(xué)的成本。
二、機電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫的框架與具體內(nèi)容
基于學(xué)校、企業(yè)、社會學(xué)習(xí)者多方需求，結(jié)合共享型教與學(xué)、繼續(xù)教育與培訓(xùn)、就業(yè)服務(wù)與管理、技術(shù)交流推廣等功能的實際需要，利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺，整合企業(yè)和專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，構(gòu)建出機電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫的內(nèi)容框架如圖1所示。“專業(yè)建設(shè)標準子庫”是在專業(yè)教學(xué)資源開發(fā)標準的指導(dǎo)下，以職業(yè)崗位和社會需求為導(dǎo)向來開發(fā)，主要包括：專業(yè)介紹、人才需求調(diào)研報告、機電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程體系、課程建設(shè)標準、專業(yè)辦學(xué)條件配置標準、職業(yè)資格標準、教字團隊信息、專業(yè)建設(shè)成果等。“課程資源子庫”是以《普通機床的零件加工》等7門項目化專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)，以課程項目或?qū)W習(xí)單元為單位開發(fā)課程資源，主要內(nèi)容包括：課程標準、教學(xué)設(shè)計方案、課件、授課錄像、學(xué)習(xí)手冊、在線測試、工程案例、試題庫、課程評價方案、技術(shù)資料和參考資料等。“專業(yè)基礎(chǔ)素材子庫”是專業(yè)教學(xué)資源和課程教學(xué)資源的素材提供地。主要的素材形式有：文本文件庫、圖片素材、視頻素材、動畫素材等。按應(yīng)用類型分類，主要有：機械與電氣相關(guān)技術(shù)標準、產(chǎn)品與零件工程圖、工藝文件、作業(yè)規(guī)范、操作說明書等技術(shù)文本；企業(yè)生產(chǎn)用的各類機床、刀具、夾具、量具、企業(yè)產(chǎn)品與零件、生產(chǎn)場景等圖片；企業(yè)生產(chǎn)過程、學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)、課程錄像等影音視頻；各類機械機構(gòu)和機電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作過程等動畫；企業(yè)工作項目案例、企業(yè)網(wǎng)站鏈接；課程習(xí)題庫、試題庫及在線測試系統(tǒng)；數(shù)字化教材、各類教學(xué)課件、校企合作編寫的培訓(xùn)教材。
“虛擬仿真資源子庫”由仿真動畫集、典型機電—體化產(chǎn)品仿真學(xué)習(xí)包、編程及仿真軟件包、自動線安裝調(diào)試仿真工廠虛擬場景、機電—體化競賽虛擬平臺等5個特色資源包組成。學(xué)習(xí)者可在一個仿真平臺下，建立機電應(yīng)用系統(tǒng)搭建、程序編制及調(diào)試的虛擬環(huán)境，根據(jù)要求完成仿真訓(xùn)練，以降低實訓(xùn)成本。“自主學(xué)習(xí)與專業(yè)拓展子庫”包括精品課程及相關(guān)網(wǎng)站鏈接、校企合作案例、工學(xué)結(jié)合教學(xué)案例、在線測試平臺、科技創(chuàng)新與國際交流等。該模塊主要為高職機電類專業(yè)教師備課教學(xué)、高職在校學(xué)生及畢業(yè)生自主學(xué)習(xí)提供服務(wù)。學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)課堂、教學(xué)錄像等多種資源完成課程理論部分的學(xué)習(xí)，通過虛擬車間、虛擬設(shè)備、虛擬實訓(xùn)等資源完成實踐階段的訓(xùn)練，最后通過在線測試平成理論與實踐的考核，從而構(gòu)建“學(xué)、練、考”全方位的自主學(xué)習(xí)與考核體系?！奥殬I(yè)培訓(xùn)資源子庫”由職業(yè)信息、職業(yè)資格認證培訓(xùn)、企業(yè)員工專項培訓(xùn)、技能大賽平臺四部分組成?！奥殬I(yè)信息”包含機電行業(yè)、各個職業(yè)的全部信息內(nèi)容，分別按照行業(yè)分類和職業(yè)分類來對每個職業(yè)做具體分析。還包括企業(yè)人才求職信息與個人求職信息、就業(yè)咨詢?！奥殬I(yè)資格認證培訓(xùn)”包含中、高級車銑工、數(shù)控車銑床操作工、鉗工、維修電工、工藝員與CAD職業(yè)資格取證培訓(xùn)和學(xué)習(xí)資源?！捌髽I(yè)員工專項培訓(xùn)”為機電行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)及相關(guān)領(lǐng)域在崗從業(yè)人員、高職畢業(yè)生提高和更新專業(yè)技能，為農(nóng)民工、下崗人員的再就業(yè)提供的專項培訓(xùn)?！凹寄艽筚惼脚_”為全國機電一體化技術(shù)專業(yè)的師生提供專業(yè)技能賽事服務(wù)，展示比賽場景和參賽選手的風(fēng)采。“合作企業(yè)資源子庫”以合作企業(yè)為主，通過校企業(yè)合作的方式，匯集行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的技術(shù)標準、典型工程解決方案等，為同業(yè)單位在崗員工或其他學(xué)習(xí)者的專業(yè)知識更新、專業(yè)技能提高提供全面的企業(yè)學(xué)習(xí)資源，此資源庫主要由企業(yè)培訓(xùn)教程、行業(yè)企業(yè)標準、企業(yè)解決方案和產(chǎn)品技術(shù)資料組成。根據(jù)機電行業(yè)企業(yè)的特點和人員培訓(xùn)需求，企業(yè)培訓(xùn)教程可以分為兩大類：機電設(shè)備制造企業(yè)、機電設(shè)備使用企業(yè)等單位的員工技術(shù)培訓(xùn)。國內(nèi)外機電一體化技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)和應(yīng)用企業(yè)的生產(chǎn)標準、使用標準、操作規(guī)范等組成相應(yīng)行業(yè)企業(yè)標準集合。以校企合作完成的典型機電一體化技術(shù)工程案例和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)為機電一體化技術(shù)應(yīng)用企業(yè)所做的典型解決方案組成企業(yè)解決方案，為企業(yè)、社會學(xué)習(xí)者和師生提供實際的企業(yè)解決方案，提高學(xué)習(xí)者的工程應(yīng)用能力?！奥毥塘⒔粯蛸Y源子庫”的建設(shè)，有利于機電一體化技術(shù)人才職教立交橋的構(gòu)建，有利于機電一體化技術(shù)專業(yè)中高職、本科的銜接貫通，有利于各層次人才的成長和終身學(xué)習(xí)，有利于加工制造類產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步和轉(zhuǎn)型升級。主要由職業(yè)教育各學(xué)習(xí)層次的課程標準、銜接課程標準、教學(xué)共享課程和機電專業(yè)對口單招考試等部分組成。
三、專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)體會
教學(xué)資源庫建設(shè)是一項長期、艱巨、復(fù)雜、工作量大的系統(tǒng)工程，通過對機電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)的探索與實踐，我們的體會可概括為“特色、規(guī)范、完善、服務(wù)”。首先，教學(xué)資源庫建設(shè)要體現(xiàn)高職院校和專業(yè)特色。高職院校采用工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，高職機電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)模式具有其鮮明的特色，如項目化教學(xué)，專業(yè)課程教學(xué)的內(nèi)容、策略與教學(xué)的方式方法更注重實用性、互動性和動手性。因此，高職教學(xué)資源的設(shè)計應(yīng)圍繞專業(yè)核心知識、專業(yè)拓展知識，之后將這些知識與行業(yè)企業(yè)相關(guān)知識信息加以融合，形成校企合作、實訓(xùn)實踐等課程內(nèi)容，設(shè)計制作出更多普通教學(xué)資源庫不具備的特色資源。其次，要規(guī)范教學(xué)資源庫建設(shè)標準和要求。教學(xué)資源庫建設(shè)應(yīng)嚴格制定相應(yīng)的質(zhì)量技術(shù)標準、歸類屬性標準、教學(xué)資源評價標準以及開發(fā)技術(shù)標準，規(guī)定教學(xué)資源管理系統(tǒng)框架和基本功能，避免教學(xué)資源低水平重復(fù)建設(shè)，實現(xiàn)資源高度共享。然后，教學(xué)資源庫內(nèi)容要不斷完善、持續(xù)更新。新形勢下知識技術(shù)的變更，要求教學(xué)課程必然緊跟更新步伐。教學(xué)資源庫要利用強大的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐，及時獲得前沿信息，提高庫內(nèi)教學(xué)資源的更新頻率。要建立相應(yīng)的激勵機制和配套措施，確保專業(yè)教學(xué)資源庫內(nèi)教學(xué)資源優(yōu)質(zhì)、先進，更好地滿足用戶需求。
（一）學(xué)生綜合素質(zhì)水平參差不齊
電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)對學(xué)生的綜合素質(zhì)的要求強于其他專業(yè)，主要體現(xiàn)在學(xué)生的表現(xiàn)能力、創(chuàng)造能力、想象能力和設(shè)計能力。由于主觀和客觀方面的原因，學(xué)生在文化知識、繪畫能力、藝術(shù)修養(yǎng)等方面存在一定的差異，學(xué)生參差不齊的素質(zhì)給教學(xué)帶來了一定的困難。
（二）教學(xué)理念和思路存在欠缺
就業(yè)市場和崗位需求隨著社會的發(fā)展不斷的發(fā)生變化，社會對電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的要求也在持續(xù)提高，當(dāng)前很多院校依然是傳統(tǒng)教學(xué)理念和授課方式占主導(dǎo)地位，只重視書本知識的傳播，忽略了實踐能力和職業(yè)能力培養(yǎng)。這些都嚴重的阻礙了電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的良性發(fā)展。
（三）實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容存在不足
電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)注重的是動手實踐能力，當(dāng)前很多高校的電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)模式還是重理論，輕實踐。教師更注重對學(xué)生理論知識的傳播，而忽略了學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)。實訓(xùn)內(nèi)容基本來源教材，實訓(xùn)案例單一、陳舊，與職業(yè)崗位要求嚴重脫離。
二、高等院校電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)改革研究
隨著我國政治經(jīng)濟文化綜合實力的增強以及文化藝術(shù)的繁榮昌盛，我國的藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教育已經(jīng)迎來了新發(fā)展契機。電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的教學(xué)改革體現(xiàn)在教學(xué)理念、教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及專業(yè)特色創(chuàng)新等方面。
（一）教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)課程的改革
教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)課程是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的主要手段，也是教學(xué)過程的重點和難點。在實際的教學(xué)過程中依據(jù)企業(yè)需求和職業(yè)技能及電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的特點來調(diào)整教學(xué)計劃中課程的側(cè)重點，并且引入企業(yè)真實案例及企業(yè)合作共同開發(fā)的專業(yè)教材，教學(xué)內(nèi)容和課程的調(diào)整后，采用教、學(xué)、做，理論與實踐相結(jié)合的模式，鼓勵學(xué)生多動手，多思想、多觀察。這樣既能夠讓學(xué)生全面的掌握課程知識，又能夠培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用能力和動手操作能力。通過電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)體系的改革切實幫助學(xué)生理解專業(yè)知識，提高其動手實踐能力，實現(xiàn)理論實踐相結(jié)合、專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)相結(jié)合的教學(xué)目標。
（二）人才培養(yǎng)方式的改革
隨著教育體制改革的深入，社會市場需求的多樣化發(fā)展，人才培養(yǎng)方式的改革已經(jīng)逐漸成為高等院校的重要問題。電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的人才培養(yǎng)方案是通過專業(yè)的教學(xué)體系來實現(xiàn)，在其制定過程中需要組織教師到國內(nèi)藝術(shù)設(shè)計較為發(fā)達的城市和相關(guān)企業(yè)進行考察交流，真正的了解市場發(fā)展狀況和行情，建構(gòu)新的教學(xué)體系和目標。從而能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識、提供新的實踐平臺、引進市場的競爭機制、來調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)中學(xué)生是學(xué)習(xí)主體，教師是教育主導(dǎo)，兩者需營造出雙向互動、引導(dǎo)與自主學(xué)習(xí)的教學(xué)氛圍，促使學(xué)生主動地學(xué)習(xí)，有創(chuàng)造性地獲得新的專業(yè)知識，提高自身綜合素質(zhì)能力。高等院校只有加強對人才培養(yǎng)方式的改革，才能切實滿足市場對人才的要求。
（三）加強師資隊伍建設(shè)、完善教學(xué)條件
建設(shè)一支具有過硬的專業(yè)素質(zhì)、較強文化藝術(shù)修養(yǎng)并且精通專業(yè)知識及職業(yè)能力的教師隊伍，對于高等院校電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的教學(xué)改革是非常有必要的。高等院校應(yīng)當(dāng)加強對“雙師型”人才隊伍建設(shè)的重視，在保證教學(xué)質(zhì)量的情況下，鼓勵教師積極的參與到實體工程設(shè)計和建設(shè)當(dāng)中，通過企業(yè)真實案例項目來切實提高教師自身的綜合素質(zhì)能力和教學(xué)實踐水平，促使其具備雙師型教師素質(zhì)。同時，完善的教學(xué)條件也是加強教學(xué)改革的必要條件，應(yīng)當(dāng)安排專項基金，對電腦藝術(shù)設(shè)計專業(yè)在原有的基礎(chǔ)上進行設(shè)計改造，建設(shè)一個體系、配套的教學(xué)場所。例如建立一個完善的電腦藝術(shù)設(shè)計工作室、或者計算機實驗機房、多媒體教學(xué)中心、電腦藝術(shù)設(shè)計工作室、專業(yè)畫室、攝影工作室、噴繪實驗室等實訓(xùn)場所，并且可以積極的引入校外資源與社會企業(yè)合作，進行聯(lián)合辦學(xué)以滿足教學(xué)的需求。
三、結(jié)語
2變壓器優(yōu)化接地的要求
我國低壓配電系統(tǒng)絕大多數(shù)是中性點接地系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中,配電變壓器高壓側(cè)避雷器接地端、低壓繞組中性點和配電變壓器外殼共用一套接地裝置。相關(guān)規(guī)程規(guī)定:當(dāng)配電變壓器容量為100kV•A及以下時,接地電阻不得大于10
Ω;當(dāng)配電變壓器容量大于100kV•A時,接地電阻不得大于4Ω。配電變壓器接地不良或接地電阻超過上述規(guī)定值,雖然危險,但由于它不像相線那樣,一有故障就會造成停電,因而常常被人們忽視。為了保證設(shè)備和人身安全,對配電變壓器接地裝置不應(yīng)忽視,而應(yīng)該認真對待。
2.1接地裝置對土壤的要求
接地裝置要敷設(shè)在低電阻率的區(qū)域里。因為接地裝置的接地電阻和土壤電阻率近似成正比關(guān)系。相同的接地裝置,土壤電阻率越小,則接地電阻越小;反之,則接地電阻越大。在選擇配電變壓器安裝位置時,除考慮靠近負載中心外,還應(yīng)盡可
能避開高電阻率區(qū)域。
2.2接地裝置所用材料及規(guī)格要求
接地裝置應(yīng)盡可能利用自然接地極,如電力排灌站廠房的結(jié)構(gòu)鋼筋、水泵的管道系統(tǒng)等,但應(yīng)保證接頭處有可靠的電氣連接。
2.3人工接地極連接的要求
水平接地極的連接宜采用焊接。水平接地極與垂直接地極的連接,也應(yīng)采用焊接。接地引下線與接地極的連接最好也用焊接。如用螺栓連接時,應(yīng)有防松螺母或墊片。連接時應(yīng)將接觸面除銹,擦凈至發(fā)出金屬光澤,并涂一薄層中性凡士林,然后擰緊。有條件的地方,接觸面最好搪錫。接地引下線與設(shè)備的連接,是將引下線接至設(shè)備的接地螺栓上,接觸面應(yīng)除銹后涂中性凡士林,然后將接地螺
栓擰緊。
2.4對人工接地極敷設(shè)的要求
人工接地極的敷設(shè)深度一般來說是越深越好。因為埋得越深,接地電阻越小。但隨著深度的增加,施工難度增加很大,而接地電阻卻降低甚微,得不償失。故規(guī)程建議埋深為0.6～0.8m。人工垂直接地極長度一般取2.0～2.5m,為降低屏蔽系數(shù),其間距最好是20m。不得已時,最小不能小于其長度的2倍。垂直接地極一般不應(yīng)少于2根,為便于打入土壤中,其一端應(yīng)做成尖形。人工水平接地極的間距一般不宜小于5m。接地溝的尺寸沒有嚴格要求,以節(jié)省土方工作量和便于施工為原則。所挖出的土方不宜棄置過遠,以便于回填?；靥钔翍?yīng)夯實,土壤越密實,接地電阻越小。
3變壓器優(yōu)化接地應(yīng)注意的問題
3.1采用TN-C系統(tǒng)需注意的問題
前述配電變壓器低壓側(cè)中性點接地,并與高壓側(cè)避雷器接地共用一個接地裝置,適應(yīng)于大量采用的低壓系統(tǒng)為TN和IT但是如采用IT制式,則中性點就不能接地。TN系統(tǒng)又分種TN一C系統(tǒng)、TN一S系統(tǒng)、TN一C一S系統(tǒng)。一般居民用戶可用一一系統(tǒng),即低壓從配電變壓器引出的主干線可以采取一系統(tǒng)四線制,到用戶的支線采取一系統(tǒng)工廠車間可以采用竹系統(tǒng),電動機用三相電源,照明及其它單相負載用用單相電源,配電變壓器中性點接地,到車間后,車間設(shè)備的外殼單獨接地。需防爆的場所最好采用系統(tǒng),中性點不接地,外殼單獨接地,這樣相線碰地或碰外殼,電流很小,不會產(chǎn)生火花,可有效地防止爆炸。有防腐要求
(1)不能一部分設(shè)備接零,一部分設(shè)備接地,必須所有設(shè)備都接零,其原因如下:
1)設(shè)備外殼不能單純采取接地措施,這是因為:某一設(shè)備的外殼采取接地后發(fā)生火線碰設(shè)備外殼時,可能由于外殼接地電阻Rd及配變中性點接地電阻R0的限制,開關(guān)不會跳閘。但是,設(shè)備外殼可能出現(xiàn)較高的對地電壓Ud(見圖
2)一旦人體觸及設(shè)備外殼,人體承受的電壓較大,只能減輕觸電的危險程度,不能避免發(fā)生觸電傷亡事故,確保人身安全。所以,在低壓中性點接地系統(tǒng)中,設(shè)備外殼不允許單純采取接地方式。
(2)不允許一部分設(shè)備接地,一部分設(shè)備接零。以圖2為例:假設(shè)某設(shè)備m接地,某設(shè)備n接零,一旦設(shè)備m外殼帶電,設(shè)備m對地電壓和設(shè)備n對地電壓都比較大;如人體接觸設(shè)備m或設(shè)備n的外殼,或者人體同時接觸設(shè)備m和設(shè)備n的外殼,都會發(fā)生觸電,危及生命。所以,在接零系統(tǒng)中,要求所有電氣設(shè)備的外殼都應(yīng)該接零,而且零線要多處重復(fù)接地,不允許一部分設(shè)備接零,一部分設(shè)備接地。
3.2鋁材在土壤中極易被腐蝕,所以不能用鋁線或鋁排作接地極。
由于采用三點共地后,高壓側(cè)避雷器的放電電流特別當(dāng)三相同時放電時很大,在接地電阻上的壓降也很高。該壓降加在低壓線圈上,通過低壓線路電容接地,在低壓線圈中就有一沖擊電流使線圈勵磁,通過電磁感應(yīng)使高壓線圈感應(yīng)出很高的電壓。高壓側(cè)電壓受高壓側(cè)避雷器殘壓所限制,高壓線圈中性點電位很高,容易在中性點附近,導(dǎo)致對地擊穿或匝間短路而損壞變壓器,因而必須采取措施限制低壓線圈承受的電壓。如低壓側(cè)也加一組避雷器,當(dāng)?shù)仉娢簧邥r,通過避雷器放電,低壓線圈只承受低壓避雷器的殘壓左右,這樣過電壓就被限制在可承受范圍之內(nèi),這就是防止逆變換損壞變壓器。同樣當(dāng)?shù)蛪壕€路感應(yīng)雷傳到配電變壓器時,低壓側(cè)避雷器也會動作,使雷電流人地,低壓線圈的電壓被限制在低壓避雷器殘壓之內(nèi),防止配電變壓器高壓側(cè)被按變比由低壓而感應(yīng)的電壓所損壞。因此,必須在配電變壓器的低壓側(cè)安裝一組低壓避雷器。這種情況屬于正變換過電壓,由于配電變壓器的低壓側(cè)絕緣裕度高于高壓側(cè),所以配電變壓器雷擊事故常發(fā)生在高壓側(cè),尤其是中性點附近。低壓側(cè)加裝避雷器,因其往往采用架空線,容易受雷擊,直配變壓器因其變比大,更應(yīng)在低壓側(cè)加裝一組避雷器。加裝低壓避雷器后,原來的點共同接地就成了點共同接地,就如圖所示。中性線及其連接方法中性線在三相負荷不平衡時流過電流,按有關(guān)規(guī)定該電流不得大于相線電流的。另外,中性線、中性點接地線與配電變壓器低壓中性線端頭的連接應(yīng)可靠,應(yīng)制作接線鼻板,螺栓應(yīng)壓緊,防止接觸不良電流流過時發(fā)熱燒斷。
配電變壓器高壓側(cè)避雷器的接地引下線的接地電阻,應(yīng)按《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的要求進行,不能接在獨立的接地極上,否則,雷電流在接地電阻上產(chǎn)生的電壓將和避雷器的殘壓疊加,加在變壓器高壓繞組上,可能擊穿高壓繞組。
如配電變壓器坐落在高電阻率區(qū)域內(nèi),可用外引接地極引至近處土壤電阻率較低的地方,如低洼地、池塘、湖泊、江河、溪流邊等。如外引接地極有困難,可在接地極周圍放置木炭、化工廠弱腐蝕性廢渣或接地專用降阻劑等
3.3變壓器低壓側(cè)中性點接地
配變低壓側(cè)中性點接地也稱工作接地。工作接地一般有以下兩項作用:
1)減輕一相接地的危險。中性點采取不接地系統(tǒng)若發(fā)生一相接地,則中性線及設(shè)備外殼對地是相電壓(人體接觸十分危險),其它兩相電壓對地升到線電壓,故障時間越長,觸電危險性就越設(shè)備外殼直接接而不接零時,存在觸電危險大。中性點采取工作接地方式,發(fā)生一相接地時,中性線及設(shè)備外殼對地電壓比較低。因為,中性
點接地電阻R0≤4Ω,可以把設(shè)備對地電壓限制在安全范圍之內(nèi)。
2)減輕高壓竄入低壓的危險。在配變低壓側(cè)中性點接地條件下,若10kV/0.4kV的配變發(fā)生高壓線圈對低壓線圈擊穿時,10kV高壓系統(tǒng)的單相接地故障電流(電容電流,通常為數(shù)安培)可通過中性點接地電阻(R0≤4Ω)形成分壓回路。此時低壓中性線及設(shè)備外殼上電壓U0較低見。
3.4重復(fù)接地
(1)在零線上多處接地(重復(fù)接地)的作用:
1)可以降低漏電設(shè)備對地電壓,減少觸電危險性。
2)可以減輕一旦零線斷線時的觸電危險。圖4中,沒有重復(fù)接地時,一旦零線斷線,斷線后面的接零設(shè)備發(fā)生漏電時帶全相電壓(A設(shè)備);有重復(fù)接地時,一旦零線斷線,斷線后面的接零設(shè)備發(fā)生漏電時只帶部分相電壓(B設(shè)備),減少了觸電危險性。
3)重復(fù)接地和工作接地構(gòu)成零線的并聯(lián)分支。發(fā)生單相短路時,會增大單相接地短路電流,提高保護靈敏度,縮短跳閘時間。
4)架空線路采取在零線上重復(fù)接地,對雷電流具有分流作用,有利于限制雷電過電壓。
(2)對重復(fù)接地的要求
1)戶外架空線路宜采用集中重復(fù)接地。
2)架空線路的終端,分支線超過200m的分支處以及沿線每1km處零線均應(yīng)重復(fù)接地。
3)高低壓線路同桿敷設(shè)時,共同敷設(shè)段的兩端低壓零線應(yīng)重復(fù)接地。
4)以金屬外殼作為零線的低壓電力電纜,應(yīng)重復(fù)接地。
5)車間內(nèi)部宜采用環(huán)形重復(fù)多點接地。
6)每一重復(fù)接地的接地電阻不得大于10Ω,變壓器低壓工作接地的接地電阻不得大于4Ω。
7)電氣設(shè)備的接地、接零線不得串聯(lián),必須直接接到接地干線聯(lián)接。
4接地裝置的形式
農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程(DC/T499—2001)要求,配電變壓器的工作接地,車間、作坊的接地及零線的重復(fù)接地裝置,宜采用復(fù)合式環(huán)形閉合接地網(wǎng)。在接地網(wǎng)中,重直接地體(可用長2.5～3.0m,直徑為50mm的鍍鋅鋼管或50mm×50mm×5m的角鋼)不少于2根。水平接地網(wǎng)(用50mm×5mm的鍍鋅扁鋼埋深不少于0.6m),面積不少于100m2組成,接地體之間應(yīng)采用焊接。接地網(wǎng)的工頻接地電阻可按式
(1)計算:Re=ρ(1/4R+1/L)(1)式中Re———工頻接地電阻,Ω;
R———接地網(wǎng)的等效半徑,m;
L———水平接地體和垂直接地體的總長度,m;
ρ———電阻率,Ω•m(砂質(zhì)粘土為100,黃土為250,砂土為500)。
通常情況下ρ值取100Ω•m,接地網(wǎng)等值半徑取10m,垂直接地體長度和水平接地體長度之和達到60m時,Re=4.15Ω,便可滿足配變中性點接地電阻的要求。接地裝置施工完成以后,還要實測接地電阻值,使之符合要求。
5結(jié)束語
從以上分析可知,正確的接線應(yīng)是:變壓器外殼的保護接地線經(jīng)避雷器橫擔(dān)與避雷器的接地引下線相連后接地,低壓側(cè)中性線的工作接地與另一側(cè)的接地極相連
6參考文獻
[1]增補劉杰同志為《變壓器》雜志編委會副主任委員[J].變壓器,2005,(02)
[2]邵碧霞.關(guān)于優(yōu)選變壓器推動紡織工業(yè)節(jié)電的剖析[J].能源技術(shù),1994,(04)
[3]于海年.辛勤耕耘再譜華章——紀念《變壓器》雜志創(chuàng)刊300期[J].變壓器,1995,(12)
[4]趙令驥.談農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)中變壓器運行的巡視工作[J].江西水利科技,1996,(01)
[5]賀以燕.關(guān)于建立《變壓器選用導(dǎo)則》的思考[J].變壓器,1997,(04)
[6]何報杏.同容量變壓器的擇優(yōu)運行與節(jié)能[J].設(shè)備管理與維修,2000,(06)
[7]文春柏.變壓器的更新與節(jié)能[J].大眾用電,2001,(05)
[8]周勝,趙凱.置換老舊變壓器勢在必行[J].機電信息,2001,(05)
[關(guān)鍵詞]：電廠輔助系統(tǒng)水泵 溫度 原因 軸承
一、引言
安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司一期機組是國內(nèi)首臺600MW發(fā)電機組，由于投產(chǎn)與上世紀90年代，汽機輔機的轉(zhuǎn)動設(shè)備經(jīng)常發(fā)生軸承溫度高現(xiàn)象。如積水槽排水泵，有時是加完脂后溫度急劇上升；有時是在補油脂時溫度有一段上升，保持在50-70度的正常范圍內(nèi)。當(dāng)再次切換到該泵運行時，發(fā)生上部推力軸承溫度異常升高，泵的溫度最高曾上升到了84度。這些泵在經(jīng)過一段若干時間的穩(wěn)定運行后，溫度又開始逐漸下降，并最終達到正常溫度范圍。
二、排水泵軸承溫度高的原因分析
排水泵軸承的加油脂周期是運行2500小時加一次油脂，油脂型號是鋰基脂#2或#3。驅(qū)動端加130克，泵端加225克，加油脂前設(shè)備必須運行至少半小時。每次加油脂時，若溫度異常上升則停止加油，待溫度恢復(fù)正常后繼續(xù)加，因為加油脂后溫度異常上升，每次加油脂要分三、四次才能完成。在以前的加油脂中，由于沒有經(jīng)驗也沒有詳細規(guī)定加油的操作步驟，加油時工作人員都是一次性將油脂加入，然后軸承溫度就直線異常上升。
1.泵軸承油脂的自我更替
在討論根本原因之前，先解釋一下泵軸承油脂的自我更替。給泵軸承新加的油脂，油脂并沒有直接加到軸承的滾珠和滾道上，而是首先加到軸承的。油脂的更替有兩種情況，在運行的時候加油脂，那么油脂依靠油槍壓力就會擠入到軸承的滾道中去；在正常的運行過程中，軸承也會自動將流動性差的老油脂排除，而將新的流動性好的油脂逐漸吸到軸承的滾道上來。下面從微觀動力學(xué)角度來解釋后一種自動更替過程，參考圖1中的模型。
圖1是一個簡化后的物理模型，滾珠滾動，滾道簡化為一道直壁板，中間是油脂層，滾珠表面接觸壓力極大，此時滾珠和滾道的接觸區(qū)域會發(fā)生彈性變形，并且油的粘度不再是恒定的，在極大壓力作用下，油膜具有很大的彈性模量，此時可以認為油膜的厚度接近恒定值。當(dāng)滾珠剛滾過油膜時，油膜入口壓力驟然升至極高的壓力，此時由于油膜粘度極大，油膜即使很薄，也來不及分開，接觸區(qū)域已經(jīng)滑過，而接觸區(qū)域的出口，壓力突然接近于零值，此時油膜壓能轉(zhuǎn)化為動能，流動速度加大，一部分油脂脫離原油膜，同時由于空間突然爭大，壓力被釋放而急劇降低，壓力低過周圍油脂壓力，使得旁邊的流動性好的油脂向出口區(qū)補充，新補充的油脂會隨著滾珠的滾動又進入進口區(qū)，這樣就實現(xiàn)了油脂的動力性流動，即一部分流出，一部分流進。那些流性差的老油脂則逐漸地被排擠出滾道。軸承正是在這種壓力的變化和新老油脂的流動性差異下，實現(xiàn)了油脂連續(xù)流動和新老油脂的更替。
2.油脂的自然消耗
礦物油脂是礦物基油和添加劑通過稠化劑稠化而成。它是從原油中經(jīng)過蒸餾制成的，實際是以各種烴為主的多種成份的混合物。這些物質(zhì)在性能上略有差點異，當(dāng)設(shè)備運行的時候，這些差異會導(dǎo)致礦物基油從稠化劑中分離出來，其組份也會產(chǎn)生各種反應(yīng)而變質(zhì)，溫度越高變質(zhì)越快。滾動軸承中，軸承遵循彈性流動壓理論，此時接觸應(yīng)力可以達到1-4萬大氣壓；金屬表面將發(fā)生彈性變形；由于高壓，油脂的粘度不是恒定的數(shù)值。其的整體狀況取絕于油脂厚度分布和彈性變形分布。在高溫極壓的作用下，脂中的基油和稠化劑會分離，基油析出，形成油蒸汽蒸發(fā)或者液體流出，而油脂由于逐漸脫油變干，會失去承壓的功能，所以需要定期補充新油，以保證軸承的健康運行。
3.加油過程分析
排水泵軸承油脂不是加得越多越好，也不是越快越好，如果油量過多，不僅會增加油脂內(nèi)磨擦而產(chǎn)生熱量，而且會阻礙油脂散熱，導(dǎo)致溫度升高。而溫度升高，會使油脂粘度下降，同時流動性增大，散熱效果變好，使得軸承溫度逐漸下降，最終回落到設(shè)計溫度。這相當(dāng)于一個負反饋，使得軸承溫度總是往設(shè)計溫度方向平衡。
在正常運行狀態(tài)下，排水泵軸承溫度是穩(wěn)定的，脂因運行產(chǎn)生的熱量和散熱在設(shè)計溫度下達到平衡。當(dāng)在運行狀態(tài)加油脂時，油脂是一槍一槍加入的，間隔時間比較長，加油速率非常低，新油和老油融合在一起，所以只會導(dǎo)致軸承溫度緩慢上升，但隨著油脂溫度升高，油粘度下降，流動性增加，散熱好，產(chǎn)生熱量少，溫度朝著下降的趨勢走。最終在設(shè)計溫度下達到平衡?，F(xiàn)場表現(xiàn)就是加油脂后溫度上升，經(jīng)過一段時間運行后，溫度達到正常。
但是對于排水泵推力軸承，由于軸承室設(shè)計不合理，兩個軸承并排靠在一起，內(nèi)部散熱不佳（見圖2），油脂要穿過兩個并排軸承的阻力非常大，況且該泵加油油嘴既不在中間（若在中間，新油會靠油槍壓力向兩邊擠壓，將兩個軸承內(nèi)的老油替換），也不是在上面（油嘴在上面新油則可以利用重力、流動性和油槍的擠壓力順利地將老油更換），而是在兩個軸承的下面。新加的油，在油槍的作用下，一部分會往下掉，從間隙中流走，一部分靠壓力極其緩慢的向上擠，把上軸承的老油擠掉。這中間還有一個過程，如果因排油阻力大致使上推力軸承的油脂消耗得不到補充時，那么該軸承的油脂基油被消耗，但是稠化劑和添加劑并不會被消耗，局部油脂相對變稠。變稠后，不僅更難被替換，而且內(nèi)摩擦阻力會增大。在這種情況下，如果一定量的油脂稠化到一定的程度，從冷態(tài)時啟動泵也會發(fā)生軸承溫度上升現(xiàn)象，高到一個足夠高的溫度，油脂的流動性能夠克服排油通道的阻力，就能夠?qū)囟冉档汀，F(xiàn)場表現(xiàn)就是在沒有加油脂的情況下，被切換的泵軸承溫度升高，運行一段時間后，溫度又降低。某些情況下，當(dāng)泵停止運行之后，脂會得到冷卻，粘度增大，此時再啟動泵，由于油的粘度已經(jīng)比正常運行時更大，使它的流動性減小，散熱效果差；如果同時軸承室內(nèi)油量過多，產(chǎn)生熱量反而大，散熱和產(chǎn)生熱不能達到平衡，溫度一直上升，直到溫度上升到油粘度變得足夠低，散熱在過產(chǎn)生熱，流動性增大，多余油脂排出，在散熱和產(chǎn)生熱在一個新的動態(tài)平衡過程中，軸承溫度降低，恢復(fù)到正常。這種情況現(xiàn)場出現(xiàn)過好多次。如果在補油過程中，加油過猛，會很快打破散熱和產(chǎn)生熱的平衡，導(dǎo)致溫度上升，這就是以前沒有詳細規(guī)定加油步驟的時候，猛一加油溫度就上升的根本原因。
4.排水泵軸承溫度高的根本原因
軸承室設(shè)計不合理，導(dǎo)致軸承散熱和排油都不順暢，油脂的產(chǎn)生熱和散熱難以達到平衡，導(dǎo)致軸承溫度上升，這就是排水泵軸承溫度異常升高的根本原因。再加上油脂過多（因為這種設(shè)計的軸承室比較難以消化這些多余的油脂），所以才會諸多發(fā)熱現(xiàn)象。有時加油脂量過多，或者加油脂太猛，導(dǎo)致軸承溫度升高。有時加油脂方法不當(dāng)而導(dǎo)致溫度上升。（事實上，其它設(shè)備加油脂也導(dǎo)致軸承溫度升高，但由于上推力軸承室結(jié)構(gòu)不合理，降溫過程顯得漫長而引人注目。）
三、解決排水泵軸承溫度高的辦法
如果軸承室油脂量已經(jīng)加多并且持續(xù)高溫，可以有兩種方法處理：一種是在泵運行時用干凈的壓縮空氣將多余的油脂吹出，軸承溫度會降低，此時注吹油脂的持續(xù)時間不能太長，否則油脂吹至過少，也會導(dǎo)致軸承溫度降低后再次升高；另一種是通過外部冷卻軸室，經(jīng)過長時間的運行后，軸承室的油脂掉出，溫度自行降低。要消除加油脂后軸承溫度升高的現(xiàn)象，可以采取少量多次加油脂的方法，并同時減少每次所加的油脂量。徹底解決排水泵軸承溫度高的問題，就需要更換改軸承室設(shè)計，使得軸承排油阻力小，內(nèi)部散熱好。
