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電氣設計和電路設計范文1
關鍵詞：斷路器設計；低溫；混合氣體
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.192
我國地域遼闊，東西南北氣候差異巨大，在我國的新疆、內蒙部分地區及東北地區，由于冬季氣候非常寒冷，混合氣體斷路器在這些溫度條件下使用時會發生六氟化硫氣體液化而無法正常工作，同時由于環境溫度太低，導致斷路器操動機構特性發生變化，特別是液壓機構的閥系統，在低溫環境下嚴重的可能會發生拒動，嚴重威脅著斷路器的安全運行。為適應這些特殊環境的需要，需對斷路器采取特殊措施，以適應極端環境下的工作。
1 使用殼體加熱器
為防止在低溫條件下斷路器性能降低，可以使用一個加熱器來避免六氟化硫液化引起氣體密度的降低。當斷路器表面覆蓋一個外絕緣體時，可明顯降低加熱器的功率要求。罐式斷路器和罐式緊湊型斷路器普遍采用加熱帶和絕緣體。通常情況下，如果是罐式斷路器，那么殼體和安裝的套管共用一個氣室，這意味著氣室中的熱量可以經過瓷套表面或復合套管表面散發。加熱器的功率必須增加上這部分的熱耗。
2 六氟化硫和氮氣或四氟化碳的混合氣體的使用
添加氮氣或四氟化碳可使最低操作溫度降低到-60℃。兩種氣體在相當低的溫度液化。當使用含有氮氣或四氟化碳的六氟化硫混合物時，如果六氟化硫的局部要壓力達到液化極限時，僅六氟化硫部分液化。六氟化硫的局部壓力越低，在相同的充氣壓力，斷路器的最低操作壓力越低。在低溫使用混合氣體時，就沒必要使用加熱帶。
表1規定了混合氣體斷路器氣體不同比率下的各氣體分壓（額定充氣壓力0.85MPa）。
3 混合氣體的處理及其特性
給斷路器充混合氣體有三個不同的確定過程：
（1）從制造廠作為最終產品得到混合氣體，這個混合氣體用于充到斷路器單元內。必須規定氣體容器內的氣體混合壓力，以確保在整個處理過程中（包括運輸和充氣過程）六氟化硫不會出現局部液化。液化會導致氣體混合物發生變化和斷路器絕緣性能下降。（2）可以從獨立的氣體容器按順序向斷路器內充氣，每個氣體容器包含混合氣體成分。在這個過程中，在相對應的分壓值充六氟化硫氣體，然后添加其它成分氣體（氮氣或四氟化碳）直至達到規定的充氣壓力。經驗證明，甚至斷路器在較長的時間沒有動作，混合物也保持充分混合。一般在充氣三天后檢查混合物比例，以防斷路器性能受到影響。（3）使用商用混合設備，在充氣過程中控制氣體成分和流速，斷路器內的混合氣體滿足目標密度關系，這個充氣過程非常準確，因而沒有必要進行控制測量。
如果斷路器在裝配安裝或運行中出現漏氣，斷路器內的混合氣體就會發生變化，這種情況下，要使用六氟化硫比例測量儀測量混合物氣體成分，根據測量結果，添加單個成分氣體。
4 作為滅弧介質的六氟化硫和六氟化硫混合氣體
對于斷路器的滅弧和開合能力來說，在熱和絕緣滅弧能力之間有所區別。在氣體密度降低情況下，兩個方面都有所劣化，這用于兩種情況，即短路開合能力和容性電流開合能力。
當與最低溫度為-30℃的標準斷路器比較時，充有混合氣體的低溫斷路器的滅弧和操作能力也有所降低。當使用N2作為最低溫度為-50℃的混合氣體斷路器中的第二種氣體成分時，根據IEC標準，下降接近額定短路電流的一個額定值水平；然而，如果使用CF4，預計最大下降僅為電流水平的一半。如果保持滿短路電流水平，那么根據IEC標準，額定電壓水平必須下降一個額定值水平。
5 耐低溫斷路器的設計
5.1 操動機構和控制元件用輔助加熱器
彈簧操動機構和控制元件安裝在一個柜內。每個柜包含一個冷凝加熱器和通風系統。冷凝加熱器經常操作來模擬通風。對于-40℃或更低的環境溫度，連接一個經過恒溫器控制的輔助加熱器，這可防止彈簧操動機構緩沖器中出現較高的液體粘度。
5.2 特殊材料
將低溫不脆化的耐低溫鋼用于斷路器的支撐結構，比如斷路器支架、底架和支柱。凹口桿構件要足以承受斷路器的重力。用在低溫保持足夠彈性的橡膠材料制造的襯墊用于密封氣室和拐角X輪上。用在溫度范圍從-60℃到130℃使用的脂對彈簧操動機構中的所有軸承、運動環節和拐角齒輪進行。滅弧室單元與標準設計中的相同。
6 型式試驗
所有耐低溫混合氣體斷路器和其它斷路器一樣，都要進行整套型式試驗。這個型式試驗包括相關標準中規定的絕緣試驗、短路電流開斷試驗和負載電流開合試驗。正如要求那樣，根據IEC標準進行M1或M2機械壽命試驗。試驗的焦點是所謂的氣候試驗，這個試驗中，在最低和最高操作溫度的溫度循環中檢查機械操作特性。
7 結語
耐低溫混合氣體斷路器包括良好的和經過試驗測試過的元件，通過使用氣體混合物，提高了這些元件和其他密封材料、劑和附件加熱器（如要求）的性能。這意味著對每種應用都有一個良好的解決方案。
參考文獻：
[1]黎斌.SF6高壓電器設計[M].機械工業出版社，2015.
電氣設計和電路設計范文2
關鍵詞：組合鉆床 電氣控制線路 梯形圖 設計及調試
中圖分類號：TG511 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0201-01
在現代化工業生產中，PLC和變頻器得到越來越廣泛的應用，如電梯、自動化生產控制等。經過多年教學發現，現有組合鉆床電氣控制線路已顯得比較落后，現結合生產和教學需要，對原有電氣控制線路作出改進設計，以適應教學并使同學學習PLC和變頻器的綜合應用，更接近生產過程的技術操作。
組合鉆床電氣控制系統改進設計主要包括以下幾個方面。
1 輸入輸出I/O分配表
2 電氣控制系統器件的清單
PLC可編程控制器一個、變頻器一臺、計算機一臺、通信電纜一條、電機4臺、開關3個、限位開關7個、接線端口若干、導線若干。
3 電氣控制系統梯形圖（如圖1）
4 電氣控制程序分析如下
連接好電氣設備，按下X0，工件夾緊（Y0）；夾緊2秒后啟動，大鉆（Y1）、小鉆（Y2）同時轉動，電機（Y3）正轉下降；大鉆（Y1）碰到下限位開關（X1）停止；小鉆（Y2）碰到下限位開關（X3）停止。2秒后電機（Y4）反轉上升，大鉆（Y1）上升碰到上限位開關（X2），小鉆上升碰到上限位開關（X4），電機（Y4）停止。旋轉臺（Y5）旋轉120度，碰到旋轉限位開關①（X5），大鉆（Y1）、小鉆（Y2）重新轉動；電機（Y3）下降，進行第二次工作，然后到下限位后再返回到上限位，旋轉臺（Y5）旋轉120度碰到限位開關②（X6）。電機（Y4）反轉上升后旋轉臺（Y5）旋轉120度碰到限位開關③（X7）后工件加工完成，（Y0）松開工件，可取出工件。按下（X10）程序循環，工件自動加工；按下（X11）進行手動加工。
5 電氣控制梯形圖調試
將指令錄入GX Developer進行仿真運行，觀察程序在梯形圖中正確運行后；再把梯形圖寫入FXGP_WIN-C軟件中，然后運行程序，檢測輸出Y值；最后把硬件設備連接并用儀表檢測線路正確后，連接電源進行調試，電氣設備在程序的控制下運行正常。按下X0，工件開始加工，若要加工循環，再按下X10；若要停止循環，按下X11恢復手動控制，經試驗工作正常，達到了改進設計要求。
6 電氣控制線路改進設計總結
經過對組合鉆床電氣控制線路的改進設計，加強了同學們對PLC控制器、變頻器的綜合使用，更加方便學習和掌握技能。在實際操作中注意如下情況。
（1）對PLC控制器與變頻器有了更深的認識， 有很多程序在仿真時正確，但在真正實物連接運行時，由于定時或掃描周期的不同造成錯誤，使實物無法工作。
（2）有些程序在運行一次或幾次時沒有問題，但運行多次后，會出現一次或多次故障，造成機器的損壞。有些程序在運行時，會衍生出一些其它的效果，這些效果在模擬板上實習看不出來，在實物模擬操控過程中會導致程序出錯，硬件損壞。
通過電氣控制線路的改進設計，使在電氣維修的教學過程中更加得心應手，學生也更容易掌握操作技能。
參考文獻
[1]梁耀光，余文烋.《電工新技術教程》.中國勞動社會保障出版社，2006年.
電氣設計和電路設計范文3
摘要：隨著我國經濟的不斷發展，為了不斷的滿足消費者的需求，各種大型商場也分別多了起來，如今大型綜合性商場已經是隨處可見。然而大型商場是物資庫存較多、人流量較大的場所，如果大型綜合性商場的防火措施不能得到及時落實,一旦發生火災，就會給商場和顧客帶來嚴重的經濟損失。本文結合多年從事大型綜合性商場的消防電氣設計思路分析工作積累的一些經驗，通過對綜合商場的消防電氣設計思路的簡要分析，并且就如何設計大型綜合性商場的消防電氣，提出了一些自己的看法與建議，目的是為了進一步提升化工企業電氣系統的設計水平，從設計上確保消防電氣的安全與運行。
關鍵詞：大型綜合性商場 消防 電氣設計 思路
1.前言
隨著我國經濟的不斷發展，越來越多的大型綜合性商場拔地而起來滿足消費者的需求，如今大型綜合性商場已經是隨處可見。然而，近些年來，火災事故頻繁發生于大型綜合性商場中，這些事故的發生給全社會敲響了警鐘。大型綜合性商場是一種使用功能比較全的建筑物，并且在其營業期間人員密集程度高，且很繁雜，而對與顧客來說，大多數人對樓內的結構設計不熟悉。在這種狀況下，一旦發生火災，而又沒有及時指引進行疏散，勢必造成慌亂局面，甚至造成嚴重的經濟損失以及人員傷亡。大型綜合性商場的消防電氣設計工作自然成為全部消防配套系統里面的極為重要內容。因此，對大型綜合性商場的消防電氣設計進行簡要的探討是非常必要的。
2.大型綜合性商場消防電氣設計思路
在進行大型綜合性商場消防電氣設計時，我們應當嚴格遵守建筑設計防火規范以及大型綜合性商場消防電氣設計要求，本著性能可靠、技術先進、使用方便以及經濟合理等原則，并且配合其他專業進行消防聯動系統、防火卷簾控制系統、火災自動報警系統、火災廣播系統等的設計。
（1）消防聯動總線與報警總線的設置設計
聯動系統包括：啟動消防廣播、防火卷簾、排煙機、消防水泵、非消防電梯迫降首層、非消防用電斷電等。一般的消防報警系統與消防聯動系統有以下兩種接線方式：一種是將兩系統各自獨立，聯動回路只有輸出模塊，而報警回路有報警探測器和接收信號的輸入模塊；另一種是將消防聯動系統和消防報警系統合二為一，同一回路中既有聯動消防設施動作的輸出模塊，也有火災報警探測器。而在設計大型綜合性商場消防的過程中，應當考慮到工程層數多、總編碼點較多、建筑面積大的特點，選擇合適的消防設施設置方式。雖然選擇合二為一的接線能夠方便、靈活的接線，同時可以節省管線，但是采用各自回路的方式接線，在報警及聯動系統的可靠性上要更勝一籌。此外，進行設計時，應當把火災自動報警裝置的可靠性放在第一位，其對早期及時撲滅初期火災具有著十分重要的作用。因此，火災自動報警裝置必須采用報警與聯動分設系統的接線方式。
（2）火災事故廣播
大多數大型綜合性商場的火災自動報警系統，按照相關的自動報警系統設計規范要求，采用的是集中報警系統，而集中報警系統宜設置火災應急廣播。由于大型綜合性商場建筑物使用功能比較全，并且營業期間人員密集程度高，且很繁雜，而對與顧客來說，大多數人對樓內的結構設計不熟悉。在這種狀況下，一旦發生火災，而又沒有及時指引進行疏散，勢必造成慌亂局面，從而導致商場火災不斷發生。而設計火災事故廣播的目的就是，當出現火災時，通過火災事故廣播進行統一指揮，進而及時疏散人群。此外，大多數大型綜合性商場中也會有正常廣播，可以將火災應急廣播與平時廣播采用一套系統，這樣平時具有實用性，而當火災事故發生時，還能強制轉入火災應急狀態功能，在火災初期保證較高的可靠性，從而有效地疏散人員以及用于撲救傷員，將火災所造成的損失盡可能的降到最低限度。
（3）防火卷簾門的控制
大型綜合性商場常常設有多道用于分隔防火分區，或是用于樓梯間或電梯前室的防火卷簾門，從而保證人員順利通過樓梯逃生。而這些防火卷簾都具有三種控制方式：手動就地控制、自動控制以及消防控制室遠距離控制。此外，由于大型綜合性商場中防火卷簾數量較多，在設計防火卷簾門的控制的過程中，應當采取在多個回路供電，即按防火卷簾功能及所在防火區域，將防火卷簾分組。這樣不僅能夠有效減小了管徑，縮小電源故障的范圍，而且可以使卷簾所在處的防火卷簾將成組進行動作。
（4）復示盤的設置
大型綜合性商場的各層樓梯口都會設有火警聲光訊響器，它的作用是：一旦現場發生火災后，由消防控制中心啟動火災報警控制器，發出強烈的聲光警號，提醒現場人員注意。此外，在設計大型綜合性商場消防電氣的過程中，應當將復示盤設置在消防電梯前室。因為設置復示盤能夠代替區域顯示器，這樣做便于救火人員從消防電梯上樓后，第一時間看到復示盤，從進而盡快確定失火部位，及時滅火。
（5）防排煙等電氣方面的特殊要求
大型綜合商場建筑發生火災時，煙氣是火災中的隱形殺手，常常由于人員疏散不及時而導致受毒煙氣窒息死亡的人員有許多。所以,在進行商場的消防電氣設計時，應當充分考慮建筑內設置防排煙系統的重要作用。電梯井、樓梯間已及各種豎向管井容易形成“煙囪效應”，因而成為大型商場建筑火災垂直方向蔓延的主要途徑，而發生火災時，人員常常把樓梯間、其前室以及合用前室作為臨時避難、疏散的場所，同時消防隊員進人建筑滅火的主要通道消也是防電梯間以及其前室。因此,為了盡可能的排出這些部位的煙氣,同時阻止煙氣的進人，保證人員的安全疏散和撲救，大型綜合商場應當在上述部位裝設機械加壓送風系統,從而達到疏散和撲救通道無煙的目的。
3.結束語
綜上所述，分析大型綜合性商場的消防電氣設計思路對確保消防電氣的安全與運行具有重大意義。因此，這就要求我們進行大型綜合性商場的消防電氣設計時，要根據建筑物的不同具體實際情況，進行反復論證,認真做好建筑物的消防設計，從而確保人民財產以及生命的安全。
參考文獻:
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電氣設計和電路設計范文4
關鍵詞：電荷泵鎖相環；低通濾波器；環路帶寬；相位余度
中圖分類號：TN713 文獻標識碼：B
文章編號：1004-373X(2008)09-087-04オ
Parameters′ Design and Analysis of the Charge Pump Phase-locked Loop′s Loop Filter
ZHANG Tao,CHEN Liang
(Information Science and Engineering College,Wuhan University of the Science and Technology,Wuhan,430081,China)
オ
Abstract：Based on the basic concept of loop filter,the paper mainly discusses the design method of the parameter of a charge pump phase-locked loop loop filter(concluding one order,two order,three order).According to compare with the design method of the parameter of closed loop,it puts forward a kind of design method which is the design method of the parameter of the opened loop,and make a summary.At last,making use of the Virtuoso series of the Cadence firm mainly to two order without source low-pass filter carry on imitate really,the accuracy of this method is verified,there is certain practical value.
Keywords：charge pump phase-locked loop;low-pass filter;loop bandwidth;phase remaining
環路濾波器的設計是電荷泵鎖相環設計中的重要環節。環路濾波器實際上是一個低通濾波器，由電容、電阻、還可能有電感或者放大器組成的線性電路。一方面他濾除鑒相器產生的高頻成分以及輸出波紋，還有抑制帶外噪聲，取出平均分量(即控制電壓)去控制VCO的輸出頻率；另一方面他也是鎖相環的一個重要參數調節器件，決定了鎖相環的雜散抑制、相位噪聲、環路穩定性、鎖定時間以及捷變時間等重要的環路參數。目前國內外已發表過許多相關文獻，例如：文獻［1］中對三階的無源低通濾波器參數計算過程沒有使用任何近似，所以運用了許多數學方法，過程比較復雜，但這些方法在設計過程中被證明是很有效的；文獻［2］對三階電荷泵鎖相環鎖定時間的研究中提出了一種估算鎖定時間的新方法，并給出了三階電荷泵鎖相環鎖定時間的計算公式，思路很新穎。
1 電荷泵鎖相環基本原理
電荷泵鎖相環結構如圖1所示，包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器和分頻器。鑒頻鑒相器簡稱PFD，是比較兩個信號的相位與頻率差，并產生控制信號給電荷泵，然后電荷泵相應地給環路濾波器充放電，此時壓控振蕩器輸出頻率正比于環路濾波器上的控制電壓，最終使參考時鐘與分頻器的輸出信號同頻同相，即壓控振蕩器的輸出信號頻率為參考時鐘頻率的N倍。
圖1 電荷泵鎖相環結構圖
一個電荷泵鎖相環的工作過程分為頻率牽引過程和相位鎖定過程，頻率牽引過程是一個完全的非線性過程，相位鎖定過程是一個近似的線性過程。電荷泵鎖相環本質上是一個離散時間采樣的動態系統，當環路帶寬遠遠小于參考時鐘頻率時，可以采用連續時間近似；當相位誤差在PFD的鑒相范圍內時，可以采用線性近似。那么當電荷泵鎖相環處于相位鎖定過程時，就可得到一個線性連續時間相位域模型，如圖2所示。
圖2 電荷泵鎖相環的相位模型
其中Kd是PFD和電荷泵一起構成的鑒相器增益，并有Kd=IP/2π，IP為電荷泵的充放電電流，Ko為壓控振蕩器的增益，N為分頻器的分頻比，F(s)為環路濾波器的傳輸函數。
2 環路濾波器設計公式
對于電荷泵鎖相環而言，常用的環路濾波器有一階RC積分濾波器、二階無源低通濾波器、三階無源低通濾波器等。最近幾年國內外發表了許多環路濾波器設計類似的相關文獻，但是極少有將設計方法總結與歸納，或者在參數上的適折衷，本文將一一陳述。
2.1 一階RC低通濾波器的參數設計
如圖3所示為RC積分濾波器電路圖，其傳輸函數為：
И
F(s)=11+sτ, τ=RC
(1)
И
根據圖2電荷泵鎖相環的相位模型可得出閉環傳輸函數：
И
H(s)=KF(s)Ns+KF(s)=K/Nτs2+s/τ+K/Nτ,K=KdKo
(2)
И
可以得出：
И
ωn=K/Nτ， ξ=12N/Kτ
(3)
И
由于阻尼因子Е蔚拇笮《韻低澄榷ㄐ院退俁榷加幸歡ǖ撓跋歟而系統的穩定性和速度對阻尼因子ξ的要求又是相互矛盾的，所以要在速度和環路的穩定性之間折衷，通常取ξ=0707為較好的選擇。為了保證電荷泵鎖相環的數學模型近似為線性系統，環路帶寬必須小于輸入信號頻率的十分之一[3]，那么ωBWЩ本上確定。由式(3)可得：
И
ωn腸=12腸
(4)
И
設Е鬲BW為一階3 dB帶寬，即有ωBW=1/τ，那么：
И
ωBW=1.414ωn
(5)
И
對于一階RC積分濾波器，他具有低通特性，且相位滯后。當頻率很高時，幅度趨于零，相位滯后接近于π/2，在工程實際設計當中應用的很少，這里不再詳細論述。
圖3 RC積分濾波器
圖4 無源比例積分濾波器
2.2 無源比例積分濾波器
無源比例積分濾波器作為電壓型電荷泵常用低通濾波器，他的電路圖如圖4所示，其傳輸函數為：
И
F(s)=1+sτ21+sτ1,
τ1=(R1+R2)C,
τ2=R2C(6)
И
根據圖2電荷泵鎖相環的相位模型可得出閉環傳輸函數：
И
H(s)=K(1+sτ2)/N1τ1s2+s［1τ1+Kτ2Nτ1］+KNτ1
(7)
這里Е為取05~10，可以保證環路穩定，余量足夠大以及瞬態響應快，則有：
И
C1 =IP Ko 2πNω2n ，
R2=2ξC1ωn
(15)
И
下面來推導一下開環的環路帶寬：
И
Ho (s) = K(1 + sτ2 )Nτ1 s2 = ω2n 1 + sτ2 s2
(16)
И
令：
И
當Е穩0707時:
И
ωBW=1554ωn
(17)
И
2.4 二階無源低通濾波器
常用的二階無源低通濾波器電路圖如圖6所示，其傳輸函數為：
F(s)=1C1+C21+sτ21+sτ1,
τ1=R2C1C2C1+C2，τ2=R2C2
(18)
如果將上式代換整理得到：
И
F(s)=R2b1+sτ2sτ111+sτb
對于式(19)，當C1C2時，附加低通濾波器11+sτb的相位滯后量遠小于超前因子(1+sτ2)的相位超前量，故可以認為他對環路穩定性影響不大，對于他的濾波器參數設計與23節二階電流型電荷泵鎖相環的環路濾波器類似，這里不再重復。
可以看到對于二階無源低通濾波器的參數設計，上面的方法用了近似處理，使得原本二階濾波器變成一階的,如果不作近似處理，三階電荷泵鎖相環傳輸函數比較復雜，由此代換的阻尼系數ξ和無阻尼振蕩頻率ωn的求法就更加困難。一般附加低通濾波器的加入，顯然可以減小二階環中控制電壓紋波，以及改善輸出信號頻譜純度，所以這里是從開環增益帶寬ωBW和相位余度φP為出發點來設計環路濾波器的參數[5]。И
三階電荷泵鎖相環開環傳輸函數為：
И
Ho(s)=KNsF(s),K=IPKo2π
(20)
2.5 三階無源低通濾波器
為了更好地抑制環路帶寬頻率數十倍以上的波紋，三階無源低通濾波器是一個較好的選擇。與二階無源低通濾波器相比的不同之處在于我們將得不到環路元器件的準確值，在這里做了很多近似及數學推導，過程相當復雜，這里只給出簡要步驟，具體參看文獻［6］。電路圖如┩7所示。
三階無源低通濾波器傳輸函數為：
И
F(s)=1+sτ2C┆tots(1+sτ1)(1+sτ3)=1+sC2R2s(s2C1C2C2R3+s［C2R2(C1+C3)+C3R3(C1+C2)］+C┆tot)
τ2=R2C2，C┆tot=C1+C2+C3
(27)
И
還是根據開環增益帶寬Е鬲BW和相位裕度φPУ某齜⒌憷瓷杓坡瞬ㄆ韃問,如下：
И
C┆tot = KNω2BW (1 + ω2BW τ22 )(1 + ω2BW τ21 )(1 + ω2BW τ23 )
(28)
C1=C┆totτ1τ2，C2=C┆tot－C1，R2=τ2C2
И
圖7 三階無源低通濾波器電路圖
2.6 小 結
綜合以上各種濾波器參數設計可以發現，對于低階的環路濾波器參數可以通過電荷泵鎖相環的系統函數對比阻尼系數Е為Ш臀拮枘嵴竦雌德濕ЕnЮ辭蟮,然而對于二階以上的環路濾波器即三階以上的電荷泵鎖相環則采用以開環增益帶寬Е鬲BWШ拖轡輝6泉ЕP為出發點的設計方法更加精確，表1為不同階數環路濾波器傳輸函數的參數，其傳輸函數為：
И
F(s)=1+sτ2C┆tots(1+sτ1)(1+sτ3)
(29)
И
那么我們把相位裕度定義為環路開環增益除以分頻比以后對應的單位增益頻率點加上180°得到的值：
И
φP=π+arctg(ωBWτ2)－arctg(ωBWτ1)－arctg(ωBWτ3)
(30)
И
時間常數Е1,τ2的設定由相位裕度φP的偏微分在頻率為環路帶寬ωBW處等于零來確定，此微分方程保證了相位裕度在環路帶寬ωBWТΦ淖畬蠡，有：
dφP dω|(ω = ωp) = τ2 1 + ω2τ22 -τ1 1 + ω2τ21 -τ3 1 + ω2τ23
(31)
表1 不同階數環路濾波器參數
對于二階環路濾波器來說,式(30)和式(31)中Е3У扔諏悖因而由上述兩方程可確定二階環路濾波器的時間常數，那么也應證了2.4節二階無源低通濾波器的參數設計過程。
3 仿 真
以2.4節二階無源低通濾波器為例，假如頻率合成器輸出頻率為600~800 MHz，并且有Kd=5 mV/rad，Ko=80 MHz/V，N=8，φP=60°，ωBW=60π kHz，代入式(24),┦(25),式(26)求得：
τ1=388 μs，τ2=228 μs，C1=168 μF，C2=82 μF，R2=28，Ы以上數據代入電路┩6中利用Spectre仿真可得到該環路濾波器的幅頻和相頻特性曲線，如圖8所示。
4 結 語
環路濾波器是電荷泵鎖相環設計的基本環節，本文從理論上對一階、二階、三階環路濾波器的參數設計進行了論述，以具體實例分析計算出二階無源低通濾波器環路參
數，并進行了仿真驗證。在具體工程應用中可以根據需要選擇合適的環路帶寬Е鬲BWб約跋轡輝6泉ЕP，Т傭有效地計算出環路參數。
圖8 環路濾波器幅頻和相頻特性曲線
參 考 文 獻
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作者簡介 張 濤 男，1967年出生，博士，副教授。研究方向為數?；旌霞呻娐吩O計以及信號處理。
電氣設計和電路設計范文5
一、數字資源建設必要性分析
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》中明確提出：“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”。常用機床電氣線路的檢修課程現狀如下。
現有的教材以學科知識系統化為課程教學邏輯主線，學問化的課程教學很難調動學生學習的興趣，調動學生學習的潛能，不適宜自主學習和項目教學?！耙跃蜆I為導向”的高等職業教育人才培養模式更加注重學生綜合職業能力的提高，所以必須對教材進行整合，根據課程教學標準和企業崗位能力的要求來開發課程項目，以任務引領引導學生完成整個學習活動。
缺乏與一體化教材相配套的數字資源，大部分仍局限于文字材料、圖片庫以及習題庫等，雖然教師可以借助于網絡，通過動畫、仿真或視頻等多種形式的數字教學資源來講解一些知識和技能點，但大多不成系列，未能形成一套與教材完全配套的數字資源，且校際資源難以互聯共享，缺少整合與合作，利用率低。
現代職業教育除了要有先進的教育理念、教學素材，還應具備豐富多樣的教學手段。當前課程教學存在僅能從課本及線路圖上進行理解和分析，輔以模擬教具來配合進行機床電氣線路檢修的教、學、做的現象，無法較好地培養學生在不確定環境下進行機床電氣設備檢修的綜合職業能力。
因此，為了構建符合素質教育要求的新的職業教育課程體系，有必要結合機床檢修課程特色，打破傳統學科知識體系，構建以工作任務為線索，整合相應知識、技能，圖文、聲像并茂，語言風格更貼近學生實際的，具有明顯特色的立體化教學平臺，實現本課程教學資源的數字化。
二、如何有效構建課程數字化資源建設
1.廣泛調研、統籌規劃、科學論證，構建資源建設框架
調研工作在長三角地區的制造業企業、不同區域的中職院校中展開，以明晰行業企業發展背景與趨勢、企業的技術需求和人才需求等。通過調研，企業和同類職業院校反饋的意見和建議，基本代表著本專業領域的最新認識，為本課程建設提出了來自生產和教學第一線的可行性依據。結合大量行業、企業調研結果，課程資源建設組最終確定了五個典型工作任務組成常用機床電氣線路的檢修，每個工作任務分解若干學習情境，建立以工作過程為導向的內容體系。如項目三任務設置如下。
項目三：X62W型萬能銑床電氣控制線路的檢修：
任務一：X62W型萬能銑床的初識；
任務二：X62W型萬能銑床主軸電動機運行故障的檢修；
任務三：X62W型萬能銑床進給電動機運行故障的檢修；
任務四：冷卻泵電動機和照明電路常見故障的檢修：
與企業深度合作分析了職業崗位能力，設計了課程資源建設框架。其中主框架由課程標準、教學實施方案、教學課件、教學視頻、學習任務設計方案、工作頁、技術手冊、項目考核、教學評價9大部分構成。
2.分工f作、對接企業、信息技術支撐，實現資源建設創新
資源體系中，教材處于核心地位，在教材開發過程中，教師要與企業專家共同研討教材編寫思路，教師執筆寫作，遇到技術問題隨時與企業技術專家探討，編寫完成并討論定稿后，請企業專家終審。在設計理念上，突出課程教學能力培養目標，內容設計完全按照當前機床設備管理所面向的崗位定位、崗位工作任務定位和任務的職業能力定位，展開項目課程的開發。教材結構以CA6140型臥式車床、M7130型平面磨床、X62W型萬能銑床、T68型臥式鏜床、Z3050型搖臂鉆床等5個具體項目為中心，從“企業真實任務”著手，通過設計完成“任務”的方法與步驟，使學生在一個個貼近生產實際的具體情境中學習并完成“任務”。培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，真正實現了“教、學、做”一體的目標。
圍繞教材開發的數字資源從本質上說是一種以數字形式將教科書相關內容呈現出來，并通過計算機等外部設備使用的課程資源。為了使數字資源能夠在資源內容、表現形式、使用方式等方面協調一致，達到更好的教學應用效果，課題組搭建了常用機床電氣線路的檢修教學資源庫和虛擬實訓平臺。采用 “腳本設計、資源制作、資源整合”三段式的開發模式，充分利用信息化技術，通過動畫、三維模型、虛擬仿真等多種可視化的方式，展示以機床電氣控制系統為載體的電路分析、調試、檢修、考核等工作過程，使本專業的一體化教學得到立體化的演示。學習者可以隨時通過網絡進行虛擬訓練，使技能得到標準化、智能化的模擬訓練，提高了經濟效益和社會效益，滿足了實際教學需求。
3.建立機制、規范管理、多元評價，促進資源時效性
利用教學資源庫和虛擬實訓平臺，堅持邊建邊用，通過建用結合促進資源的建設和資源的不斷提升與更新，并建立有效機制，鼓勵教師使用數字資源進行備課和課堂教學，實現線上教學互動、自主學習，線下實踐、鞏固、提高，以促進教學改革。
三、課程數字化資源建設研究成效
1.靈活的教學方法，實現綜合職業能力的培養
本次研究，對傳統的教育模式提出挑戰， 采用了“任務驅動”“情景體驗”“分組競賽”“仿真教學”等靈活的教學方法和手段，創設專業教學活動的情境。
情景體驗案例：模擬企業生產流程、工作環境，把學習任務視為維修工作，模擬角色扮演，重現現場勘查、維修進度分配、調度、維修調試、維修記錄等環節。
2.立體式教學框架，為教學增加新的維度和方向
本次研究，通過多樣化的資源形式設計教學過程，以“理實一體”和“加強實訓”為目標，建立了立體式教學框架。教學在一體化教室、模擬設備、虛擬實訓平臺和真實環境四個層次進行，打造動手能力逐步提高、技能不斷完善的學習鏈節。特別是虛擬實訓項目的開發和使用，如學生可以通過系統完成X62W型萬能銑床的模擬操作、調試檢修、訓練考核和評價反饋等教學環節，為教和學增加新的維度和方向，使教學過程立體化、多通道、全方位。
3.校企合作，建立了相關校外實訓基地
本次研究，院校和企業緊密接觸，校企合作的力度被最大化。通過校企的聯動合作，建立了相關校外實訓基地，為中職院校引進企業的新技術和優秀人才，進一步推進校企合作提供了良好的平臺。
四、小結
數字化資源建設創設了一種全新的教育環境，創造了有利于培養創新人才的教育環境，有效地促進了教育教學手段的多樣化，教學模式的多元化。
電氣設計和電路設計范文6
關鍵詞：建筑電氣；設計；若干問題
中圖分類號：TB文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2012）12-0174-02
1 建筑電氣設計的概述
1.1 建筑電氣設計的基本原則
隨著現代建筑的發展以及人們生活水平的提高，在建筑電氣設計上也有了更高的要求，從最基本的保障安全，到現在追求其實際經濟效益、節能等等，發生了很大的變化，具體而言，建筑設計必須遵循以下原則：
（1）滿足建筑物的使用功能。
建筑設計應首先必須滿足建筑物在照明、照度等方面的需要；其次要滿足建筑空調的溫度和風量；再次是還要滿足建筑物的通道的通暢；最后是滿足建筑特色工藝的需求。例如保障大型會議中心的照明用電，以及高檔娛樂場所的音響等電氣設施用電等。
（2）考慮實際經濟效益。
節能就是應用技術上現實可靠、經濟上可行合理、環境和社會都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能設備或工藝的能量利用效率。我們在節能技術開發的過程中，必須按我國目前的實際情況來衡量其具體的經濟效益，防止在節能方面的過度投入而額外增加公司費用。具體操作中，我們應該結合實際，合理增加這一部分費用。
（3）節省無謂消耗的能量。
減少無謂能量的消耗，結合具體建筑的特點和實際情況，找出那些額外能量的損耗，從細節出發，探究具體的節能措施。例如小區內功率過高的探照燈、霓虹等。在具體實踐中，我們可以通過新材料和新設備降低其損耗。
1.2 設計要達到的目標
（1）在進行居民電氣設計時，要從長遠出發，將居民在未來二十到三十年內的用電負荷作為建筑用電的參考，合理設計未來電路，防止后期因為設計達不到使用要求而造成資源浪費。
（2）根據居民生活情況，使每戶住宅的供電達到410kW的水平，并保證在住宅居住期內不再改造。
（3）要保證建筑擁有合格的電能質量，保證家用電器正常工作。
（4） 不搞重復建設，為小區建筑居民的電氣設計提供參考。
2 建筑電氣設計中應該注意的問題
2.1 建筑設計配電回路過少
在建筑電氣設計中普遍出現的一個問題就是住宅內的配電回路相對過少，由于回路過少就會增加電路的負載，也就相當于減少了導線的橫截面。從具體操作實踐來看，建筑的分支回路一般由照明、空調插座、電源插座、廚房電源插座等等組成。居民在電路設計時，一般會在臥室安裝空調插座，我們應該根據空調負荷的大小，安裝兩個回路，防止電路負荷過高而發生火災。居民建筑電路設計的回路應該不少于五個，而且分支所使用的導線橫截面不小于2.5平方毫米，且應該用銅芯的導線，最好不要使用鋁制的導線。
我們在進行導線鋪設時，要采用暗敷設的方式，也可以將銅芯絕緣導線用穿管的方式，且穿線管要選用符合要求的，具有阻燃性能的PVC管，禁止將導線直接埋在墻體內進行鋪設，以減少發生電路短路發生火災的可能。一般來講，應該有電話線路、有線電視線、還有從配電箱出來的回路，總計至少有七八條線路，這些線路中，除了照明線路應該至于頂板輻射外，其它的線路應該鋪設在地面墊層里面，而各線路之間彼此交叉也是在所難免。對于鋪設線路，由于考慮到最近線路輻射，且居民住宅建筑墊層又非常薄，所以線路交叉的問題很難得到很好的解決；此外照明線路一般通過頂棚燈的接線盒來進行分線，居民在鋪設地板時，經常會將敷設在地面下的線路進行打斷，很容易造成電路安全和電氣設計使用不方便的問題。在暗敷設線路時，我們可以沿著墻縫垂直、平行地面或者沿著板孔進行敷設，這樣能避免這種情況的發生。
2.2 電氣線路材料選取不一
（1）在電氣設計時，對于居民住宅電纜線最好是使用銅芯塑料線。在實際操作中，很多設計人員或者住戶為了節省一部分費用，選擇鋁線。雖然在成本上稍微節省一點成本，但是增加了日后發生火災的幾率，給日后用電帶來了巨大安全的隱患。一般來講，銅線比鋁線的韌性好，機械強度高，導電的性能也強，而且鋁線的熔點也低于銅線，表面容易氧化，一旦發生短路，很容易發生火災。
（2）在居民住宅設計時最好能選擇那些導線橫截面較大的銅線。例如按照設計要求，進戶線至少選擇10平方毫米的銅線，但是我們在操作過程中，最好選擇16平方毫米的銅線，而對于空調來講，器回路應該不小于4平方毫米，對于照明回路導線應該用2.5平方毫米的銅線。這是因為隨著日后家用電器的使用日益增多，如微波爐、洗衣機、冰箱等等，其產生的負荷會越來越大。如果導線橫截面過小，在長期的使用中，導線會發熱，機械強度、電壓損失、經濟電流密度等都是我們必須考慮的因素。導線截面過小，將引起回路阻抗增大，電壓質量受到一定的影響，這一點在高層建筑中尤為突出。例如由于導線橫截面過小，產生加劇導線發熱，加速導線老化，進而發生線路故障引發電擊傷人和火災事故，但是我國目前還沒有完成載流量標準的制定。
（3）住戶私自在墻上安裝明線，造成安全隱患，也不美觀。由于家用電氣越來越多，室內墻上插座數目太少，早期設計的電氣線路已經不能滿足住戶的要求，許多住戶不請專業電工，而是自己隨便在墻上安裝插座，不僅在電線質量、規格選取上不符合要求，而且由于私自亂接，增加了電路故障的可能性。此外室內縱橫交錯的電線也影響美觀。
2.3 電纜線路設計欠合理
在電路設計過程中，由于線路上下左右縱橫交錯，即使是小型的工程所使用的電線也不下萬米，而對于大工程來說更是不計其數，所以在線路上的損耗是相客觀的，因此在電路設計時，一定要對線路的損耗給予高度的重視。一般來講，低壓配電室應該是靠近豎井，并且由低壓配電室提供給每個豎井的干線，這樣可以有效防止支線沿著于線倒送的現象。另外一方面，我們還可以充分利用部分季節性負荷線路，當這些線路使用率很低時，可以將其調整為常期大額用電的用戶使用，緩解輸電線的輸電壓力。
2.4 低壓配電系統中導線載流量與斷路器整定電流不匹配
在電纜線中的電流量和低壓短路器的整定電流配合選擇、供電路線中收到短路器保護等等，這些都是經常會遇到的問題，同時也是我們電氣設計員應該掌握的基本技能。雖然表面上看起來很簡單，但是在實際的操作中面臨的問題遠不止是這些?？偠灾?，我們必須以《低壓配電設計規范》準繩，高要求高標準，從整體出發，全面考慮各種影響因素。
2.5 高層住宅建筑內電纜轉接箱設置的問題不合理
電纜轉接箱實質就是居民的電源總配電箱。箱體有箱身、側板、安裝板和面板組成，嵌墻式面板和門框和門組成，箱身與門框的聯結是采用焊接式內鉸鏈，在箱內右側下方側壁上焊有接地螺栓，并且還有接地標志。在諸多高層居民建筑電路設計中，電氣設計員講電纜轉接箱設置在遠離進線電的某個小房間里，卻忽視了由建筑物外引入的配電線路。雖然在《供配電系統設計規范》中已經有了明確的規定：室內靠近進線點便于操作維護的地方裝設隔離電器。但是現實生活中，這種不科學、不符合要求的設計依然還很普遍。假如一旦高層居民樓某一層發生火災事故，消防員還得專門去找到電纜轉接箱，然后再切斷電源，這樣浪費了大量寶貴時間。
3 電氣設計中問題原因分析
在實際電氣設計中出現的這些問題較大一部分的原因是由于電氣設計人員對目前我國制定的相關標準和規范理解還不夠透徹、對施工材料缺乏有效的控制能力、對現場實際工作還缺乏深入的了解等等而造成的。為什么電氣設計問題一而再，再而三的反復出現，有待于我們深入分析，本人結合自己多年實際工作經驗認為主要原因有以下幾點。
3.1 設計各門類知識多
電氣工程設計人員必須擁有專業工程項目負責人的能力, 才能搞好設計工作。這就需要我們具有大量的相關行業的知識作為基礎和后盾。對于這部分知識的掌握和學習占用了我們很多的時間，消耗了大量的精力。
（1） 負荷分級及計算, 電源及供配電系統, 應急電源, 變電所所址選擇及布置, 短路電流計算。
（2）電氣設備材料選型,電氣設備和材料的特點是品種、規格、技術指標多、技術更新快。
（3）變電所控制、測量、繼電保護、自動裝置、信號。
（4）變電所操作電源。
（5） 防雷及過電壓保護。
（6）靜電、接地。
（7）電纜線路、室內外布線。
（8） 電動機。
（9） 照明。
（10） 用電節能。
（11） 用電安全。
（12） 熟悉 40 本以上常用電氣設計規范（另外還需要了解相關施工驗收規范）。
（13） 熟悉工廠特性對設計的基本要求。
（14） 防電磁干擾。
（15） 熟悉 5 本以上設計手冊。
（16） 我國幅員遼闊, 要了解環境特征對電氣設備的影響等其他許多知識。
從上面的相關知識點的總結我們可以看出，如果要掌握這些知識需要投入大量的精力和時間，不是一蹴而就的，同時也要求我們要不斷去更新和鞏固自己是專業知識和技能。
3.2 需要有工程設計實際經驗
如果僅僅是簡單的掌握了書本上的知識，是很難把電氣設計做好的，需要由實際經驗和解決問題較強的設計人員，通過自己實踐經驗克服設計中遇到的各種問題。工程設計過程中, 由于工程設計千差萬別, 工況千變萬化, 所以總會遇到各種困難，總會有總會有不利的設計因素，這也就是為什么很多設計人員對設計結構總是感到不滿意的重要原因。我們以石化行業為例，石化行業的特點是裝置高度集中、全年連續生產、設操作程序復雜、備管道密集、嚴密, 爆炸火災危險介質多、高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、易腐蝕、等等。對于石化企業來講，雷電和靜電直接關系到企業生產的安全額人身安全。其對電氣工程的可靠性和安全性要求非常的高。因此，電氣工程設計員必須精通變壓和配電器，精通企業的供電的可靠性、安全性等等。而這些工程設計的相關的知識需要我們在實際的工作中去獲得。在我國目前普遍存在的現象是：工程前期要減投資、后期又搶進度, 工程交工時，又要求高標準和高質量, 這樣搞標準高要求，設計人員很難適應。在工程設計時，忽視總結、不去思考、不相互交流寶貴的經驗和技術, 沒有時間做更深入細致的工作，所以會出現年青的設計人員工作干了好多年，但卻只懂皮毛，遇到實際問題還是無法解決。
3.3 需要合理的資料管理體系
在不少設計單位，普遍存在這樣一種現象，設計人員身邊資料堆積如山，但是一旦用到實際情況，就茫然不知所措。這樣不僅浪費了很多時間，而且設計出來的電路漏洞百出。大量的資料使用率低下，還需要花大量時間去不斷整理和保存。
4 結語
雖然電氣設計是建筑工程的一項重要內容，但是在我國目前還沒有制定出有關建筑電氣設計相關標準，仍然還沒有引起行業也重視，比如家庭住宅電氣設計不規范、考慮不夠周全，同時電氣設計人員整體經驗還不足、知識掌握還不豐富等，以上這些問題都有待于我們去解決。
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