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電路設計問題范文1
Abstract: Because the electromagnetic interference not only influences the reliability andstability ofthe electronic circuit, but also causes the electronic circuit's performance drop, therefore, when we carry on the circuit design ,we must solve the electronic circuit's interference problem. This article introduces the ground connection settingsand the shield way's choice and describes how to adopt the reasonable method to solve the electronic circuit's interference problem.
關鍵詞: 干擾;接地;屏蔽
Key words: anti-interference;ground connection;shield
中圖分類號:TM1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)31-0179-02
0引言
目前,多種多樣的電氣和電子設備已廣泛應用于國民經濟的各個方面,而且還在繼續迅速地擴大和發展。與此同時,電磁干擾現象也隨之增大并日趨嚴重,它不僅對信號的產生、傳播和接收造成了極大的影響,影響電子電路工作的可靠性和穩定性,而且會使電路的性能下降,嚴重的還會使電路無法正常工作。因此,在進行電路設計時必須解決好電路的抗干擾問題。
形成干擾的基本要素有三個:①干擾源,指產生干擾的元件、設備或信號。②傳播路徑,指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。③敏感器件,指容易擾的器件。
從理論上講,無論是何種干擾源和經過何種傳播途徑在電路上形成的干擾信號,其作用原理都沒有超出電子電工學范疇,但是由于干擾源、傳播途徑及敏感器件都隱藏很深,為查明形成干擾的原因常常需要耗費大量的時間和精力,而解決的措施可能非常簡單,但有時卻不得不修改設計或變動安裝結構才能解決問題,所以在設計電路的時候先考慮干擾可能的形成原因而采取一定的措施是十分必要的。
除了在電路設計時采用提高共模抑制比、加入去耦濾波電路、選用光電耦合等措施外,合理的接地和良好的屏蔽是解決大部分干擾的重要措施。
1接地
電子電路中的“地”是指電路系統的參考零電位點,是人為設定的相對零電位點,與大地的電位并不一定相同。接地在電力和電子技術中,既簡單,又復雜,但是必不可少。接地的類型按照作用可以分為安全接地、防雷接地、工作接地。對電路的抗干擾作用而言,這里僅討論工作接地。
工作接地是為電路正常工作而提供的一個基準電位,該基準電位可以設為電路系統中的某一點、某一段或某一塊等。當該基準電位與大地連接時,基準電位視為大地的零電位,而不會隨著外界電磁場的變化而變化。當該基準電位不與大地連接時,視為相對的零電位。但這種相對的零電位是不穩定的,它會隨著外界電磁場的變化而變化,使系統的參數發生變化,從而導致電路系統工作不穩定。不合理的工作接地會增加電路的干擾。比如接地點不正確引起的干擾,電子設備的共同端沒有正確連接而產生的干擾。
為了有效控制電路在工作中產生各種干擾,使之能符合電磁兼容原則。我們在設計電路時,根據電路的性質,可以將工作接地分以下為不同的種類,比如信號地、數字地、模擬地、功率地等。不同的接地應當分別設置,不能在一個電路里面將它們混合設在一起,例如數字地和模擬地就不能共一根地線,否則兩種電路將產生非常強大的干擾,使電路陷入癱瘓。
1.1 信號地信號地是指信號電路、邏輯電路和控制電路的地,是各種物理量信號源零電位的公共基準地線。由于信號地必須通過導線連線.而任何導線都有一定的阻抗.流過各線的電流有所不同,因此,各個接地點的電位不完全相同。而且信號一般都較弱,易受干擾,不合理得接地會使電路產生干擾,因此對信號地的要求較高。信號地的連接應注意:同一設備的信號輸入端地與信號輸出端地不能聯在一起,否則,信號可能通過地線形成反饋,引起信號的浮動。這在設備的測試中,信號地的連接尤其要引起注意。
1.2 模擬地和數字地在一些電子電路中同時有模擬信號和數字信號,模擬電路中有小信號放大電路,多級放大,整流電路,穩壓電路等等,而數字電路都工作在脈沖狀態,脈沖的前后沿較陡或頻率較高時,電流起伏波動大,會產生大量的電磁波干擾電路。若兩種信號間的耦合還采用電耦合,則在其地線間必定會互相干擾,造成模數間轉換不穩定。為了消除這種干擾,最好采用兩套整流電路,分別供給模擬部分和數字部分,信號間采用光耦合器進行耦合,這樣即可把兩套電源間的地線實現電隔離。
1.3 功率地功率地是負載電路或功率驅動電路的零電位的公共基準地線。由于負載電路或功率驅動電路的電流較強、電壓較高,如果接地的地線電阻較大,會產生顯著的電壓降而產生較大的干擾,所以功率地線上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地分別設置,以保證整個系統穩定可靠的工作。
2屏蔽
屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。即用金屬屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來,使其外部電磁場強度低于允許值的一種措施;或用金屬屏蔽材料將電磁敏感電路封閉起來,使其內部電磁場強度低于允許值的一種措施。具體講,就是用屏蔽體將元器件、電路、組合件、電纜或整個系統的干擾源包圍起來,防止干擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、設備或系統包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。屏蔽按機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。
2.1 電場屏蔽當干擾源產生的干擾是以電壓形式出現時,干擾源與電子設備之間就存在容性電場耦合,以這種情況下,最有效的抗干擾辦法是采用電場屏蔽。電場屏蔽實際上是抑制寄生電容耦合的影響。它采用金屬屏蔽體包封電子元器件或設備,只要設法使金屬屏蔽體良好接地,就能將電場終止于導體表面,并通過地線中和導體表面上的感應電荷,從而防止由靜電耦合產生的相互干擾。電場屏蔽以反射為主,因此設計時要注意:屏蔽體的厚度不必過大,而以結構強度為主要考慮因素;屏蔽體以靠近受保護物為好;屏蔽體的形狀對屏蔽效能的高低有明顯影響;屏蔽體的接地必須良好。
2.2 磁場屏蔽當干擾源以電流形式出現時,此電流所產生的磁場通過互感耦合對臨近信號形成干擾。抑制這類干擾,有效辦法是進行磁場屏蔽。磁場屏蔽是把磁力線封閉在屏蔽體內,從而阻擋內部磁場向外擴散或外界磁場干擾進入。
磁場屏蔽首先應注意到干擾源的頻率高低,因為隨干擾頻率的不同,屏蔽原理也不同,它將涉及到屏蔽材料的選用以及屏蔽殼體設計、制作等諸方面的問題,若不加分析就不可能達到抑制干擾的效果。
為了抑制恒定磁場和緩變磁場的影響,可采用相對磁導率大的材料構成低磁阻通路,使大部分磁場被集中在屏蔽體內。屏蔽材料的屏蔽效能主要由吸收損耗和反射損耗兩部分構成,低頻磁場由于其頻率和波阻抗較低,故吸收損耗和反射損耗都很小。為了提高屏蔽材料的屏蔽效能,要重點考慮材料的吸收損耗和反射損耗,可在高磁導率材料的表面增加一層高電導率的材料。通常采用鐵磁性材料如鐵、硅鋼片、坡莫合金等進行磁場屏蔽。
對于高頻交變磁場多采用高電導率的非磁性金屬加以屏蔽,利用良導體在入射高頻磁場作用下產生渦流現象達到屏蔽目的。對于強磁場的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體的結構,要屏蔽外部強磁場的,則屏蔽體的外層選用不易飽和的材料,如硅鋼;而內部可選用容易達到飽和的高導磁材料。反之,如果要屏蔽內部強磁場時,則材料的排列次序要到過來。在安裝內外兩層屏蔽體時,要注意彼此間的絕緣。當沒有接地要求時,可用絕緣材料做支撐件。若需接地時,可選用非鐵磁材料(如銅、鋁)做支撐件。
2.3 電磁場屏蔽電磁場屏蔽是利用屏蔽物阻止電磁場在空間傳播的一種措施,主要用于防止在高頻下的電磁感應。一般采用電導率高的材料作屏蔽體,并將屏蔽體接地。它是利用電磁波在屏蔽體表面上的反射和在屏蔽體中傳播的急劇衰減來隔離交變電磁場的相互耦合,利用在高頻磁場的作用下產生反方向的渦流磁場與原磁場抵消而削弱高頻磁場的干擾,又因屏蔽體接地而實現電場屏蔽。
通過以上的分析,在電子電路的設計過程中設置合理的接地方式和選擇良好的屏蔽方式能夠較好的克服外界干擾所帶來的問題。
參考文獻:
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電路設計問題范文2
關鍵詞： 溫度控制； 半導體激光器； TEC； PID
中圖分類號： TN722?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）20?0153?03
0 引 言
通過對半導體激光器特性的研究，可知溫度對激光器的正常工作有著重要的影響。溫度會直接影響到半導體激光器的工作參數包括[1]：閾值電流、V?I關系、輸出波長、P?I關系等。同時高溫也會對激光器產生極大的影響，嚴重影響其使用壽命和效率。本文采用ADN8831溫度控制芯片[3]為激光器提供恒定且可調的工作溫度來保證激光器高效率工作。
1 溫度控制芯片介紹
根據半導體激光器對溫度的要求，選定ADN8831作為激光器的溫度控制主芯片。ADN8831芯片是目前最優秀的單芯片高集成度、高輸出效率和高性能的TEC驅動模塊之一。ADN8831的最大溫漂電壓低于250 mV，能夠使設定溫度誤差控制在±0.01 ℃左右。在工作過程中，ADN8831輸入端的電壓值對應一個設定好的目標溫度。適當大小的電流流過TEC，使TEC加熱或制冷，在這個過程中使激光器表面溫度向設定溫度值靠近[2]。此芯片還有過流保護功能，可編程開關頻率最高可達1 MHz。
2 TEC控制原理
TEC（Thermo Electric Cooler）實際上是用兩種材料不同半導體（P型和N型）組成PN結，當PN結中有直流電流通過時，由于兩種材料中的電子和空穴在跨越PN結移動過程中產生吸熱或放熱效應（帕爾帖效應[4]），就會使PN結表現出制冷或制熱的效果，改變電流方向即可實現TEC加熱或制冷，調節電流大小即可控制加熱或制冷量的輸出[5]。利用TEC穩定激光器溫度方法的系統框圖[6]如圖1所示。
圖1中貼著激光器右側的是溫度傳感器，這里使用具有負溫度系數的熱敏電阻。這個熱敏電阻是用來測量安放在TEC表面上的激光器的溫度。期望的激光器溫度用一個固定的電壓值來表示，與熱敏電阻產生的電壓值通過高精度運算放大器進行比較，比較后產生的誤差電壓通過高增益的放大器放大，同時補償網絡對因為激光器的冷熱端引起的相位延遲進行補償，補償后驅動H橋輸出，H橋不僅控制TEC電流的大小還能控制TEC電流的方向。當激光器的溫度值低于設定點溫度值時，H橋會朝TEC一個方向按一定的幅值驅動電流，此時TEC處于加熱狀態；當激光器的溫度值高于設定點溫度值時，H橋會減少TEC的電流大小甚至會改變TEC的電流方向，這時TEC就處于制冷狀態。當控制環路達到平衡時，TEC的電流的大小和方向就調整好了，激光器溫度就會慢慢的向設定好溫度靠近。
3 溫控電路設計
3.1 輸入部分設計
3.2 補償電路設計
PID（Proportion Integrator Differentiator）比例積分微分調節補償網絡是TEC溫控電路中最關鍵的部分，它決定了TEC控制器的響應速度和溫度穩定性。PID相當于放大倍數可調的放大器，用比例運算和積分運算來提高調節精度，用微分運算加速過渡過程，較好地解決了調節速度與精度的矛盾。PID的數學模型可用式（4）表示：
式中：KP為比例系數；TI為積分時間常數；TD為微分時間常數。
在進行修正時，一般采用調節補償電路參數的方法來使TEC控制系統的響應時間和精度變得更優[9]。在電路設計時，把前級誤差運放的輸出連接到溫度補償電路的輸入管腳上，這樣就完成了溫度補償電路的設計，具體電路連接圖如圖4所示。
由于本文中測溫目標為激光器，根據設計要求和計算，系統的參數通常這樣選取[10]：R5=100 kΩ，RH=1 MΩ，RF=200 kΩ，C1=1 μF，C2=10 μF和一個330 pF的反饋電容。
3.3 輸出部分設計
ADN8831是一個差分輸出方式的TEC控制器。搭建一個H橋電路產生適當的電流來驅動TEC，使其對半導體激光器加熱或制冷。如圖5所示。
圖中的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB分別連到ADN8831的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB引腳上。TEC控制器設在H橋中間，構成一個不對稱橋。ADN8831對H橋的左支采用開關方式驅動，右支采用線性方式驅動，即當開關管N1導通、開關管P1關閉、P2常通、N2常閉時，電流從TEC的OUTB端經TEC流向OUTA端，此為制冷狀態；當開關管N1關閉、開關管P1導通、P2常閉、N2常通時，電流從TEC的OUTA端經TEC流向OUTB端，此為致熱狀態。這種靈活又方便的外接H橋，能更好的提高電源效率，減小紋波電流，增加了散熱路徑。
用非對稱H橋驅動TEC，其中器件的選擇要考慮兩個因素：
（1）TEC工作的最大電流是多少；
（2）導通電阻最小可以是多少（考慮功率耗散問題）。
本文采用的是FAIRCHILD SEMICONDUCTOR公司的FDW2520C芯片。該芯片由一對PMOS和NMOS管構成，其中PMOS管能夠提供的最大電流為4.4 A，導通電阻為35 mΩ；NMOS管能夠提供的最大電流為6 A，導通電阻[2]為18 mΩ。
3.4 濾波電路
為了使ADN8831有效地驅動TEC，其電壓必須穩定，上述的H橋電路產生的是0～VCC的脈沖寬度調制方波。所以，這時候就需要設計一個濾波電路來實現驅動的目的。設計采用R?L?C低通濾波網絡，其等效電路如圖6所示。
圖6中，RL表示TEC電阻，R1是C1的等效串聯電阻，R2等于L1的寄生電阻加上Q1或Q2的導通電阻，并且R1和R2要遠遠小于RL，VX是在PVDD和PGND之間變化的脈沖寬度調制電壓，這個電路構成了一個二階的低通濾波網絡[12]。
4 保護與檢測電路
ADN8831內部提供了相關保護電路，這樣起到保護TEC防止激光器因過熱而損壞。因為有時候通過TEC的電流有可能大于額定工作電壓，這樣會燒壞TEC和半導體激光器，造成經濟上的損失。圖7為保護與檢測電路。
5 結 語
通過實驗及分析得到，溫度控制偏差為±0.01 ℃。系統的恒溫控制精度取決于溫度采樣值與溫度設定值的特性，傳感器本身的精度較高，其靈敏度取決于其本身特性。若是想得到高穩定性的電壓設定值，則需要使用高穩定性、高精度、低溫漂的穩壓源。此外，系統電路也要使用低溫漂、高穩定性的器件。
參考文獻
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電路設計問題范文3
關鍵詞：鐵路數字信號電纜 ZPW-2000軌道電路 車站電碼化
中圖分類號：U213文獻標識碼： A
引言
隨著高速鐵路的快速發展，鐵路數字信號電纜已經在全路范圍內大規模使用?，F場運用中發現，鐵路數字信號電纜在外力作用下易造成芯線“皮-泡-皮”絕緣層損傷，導致芯線絕緣不良[1]；在ZPW-2000A軌道電路備用芯線在倒接中容易發生相同載頻線對違反電纜使用原則，導致因電纜間出現串音干擾造成接收器錯誤吸起，造成信號升級的危險后果[2]等問題。原鐵道部運輸局和北京全路通信信號研究設計院等相關技術主管部門及設備供應廠商，分別先后印發了《關于規范鐵路數字信號電纜運用的通知》（運電信號函[2012]10號）、《ZPW-2000A軌道電路備用芯線貫通原則》（通設技術[2013]23號），規定鐵路數字信號電纜僅限于ZPW-2000系列軌道電路及電碼化等必須使用數字信號電纜的信號設備使用，同時規范了ZPW-2000軌道電路備用芯線貫通原則。結合近年在鐵路信號設計工作中的經驗，針對鐵路數字信號電纜在使用應注意的問題進行闡述。
1用于ZPW-2000軌道電路時應注意的問題
ZPW-2000軌道電路應采用鐵路數字信號電纜，電纜及芯線應符合以下規定：
a）電纜中有兩個及以上相同基準載頻的發送線對，或者有兩個及以上相同基準載頻的接收線對時，該電纜應采用內屏蔽鐵路數字信號電纜。
b）電纜中各發送線對、接收線對載頻均不同時，可采用非內屏蔽鐵路數字信號電纜，線對應按四線組對角線成對使用。
c）相同載頻的發送線對和接收線對不應使用同一根電纜。
d）相同載頻的發送線對或接收線對不應使用同一四線組。[3]
鐵路數字信號電纜分為內屏蔽鐵路數字信號電纜和非內屏蔽鐵路數字信號電纜。其中內屏蔽鐵路數字信號電纜又分為A、B兩型。B型內屏蔽電纜中除個別單獨芯線外均為屏蔽四線組；A型內屏蔽電纜中除屏蔽四線組外還有部分非屏蔽芯線，主要用于客貨共線自動閉塞區間軌道電路及通過信號機合纜的情況。根據“運電信號函[2012]10號”文要求區間通過信號機現階段已必須與ZPW-2000軌道電路分纜，ZPW-2000軌道電路采用鐵路數字信號電纜，通過信號機采用非數字信號電纜，所以A型內屏蔽電纜已很少使用。
在客運專線和高鐵線路，為了提高維修效率，將區間ZPW-2000軌道電路的備用芯線從近端貫通到遠端，電纜故障時在始端和終端快速倒接。但由于備用芯線設計不規范可能造成倒接后相同載頻的芯線混入同一個四線組造成串音干擾。在區間軌道電路的最遠端只有一個發送或接收時，若采用4芯備2芯的非內屏蔽電纜，由于備用芯線近、遠端貫通，如果把在區間中其他與遠端相同載頻的軌道區段電纜倒接到備用芯線，則最遠端軌道電路的信號延非內屏蔽電纜中的備用芯線串入倒接的備用屏蔽四線組中造成串音干擾。
為解決此類問題北京全路通信信號研究設計院在《ZPW-2000A軌道電路備用芯線貫通原則》規定了備用芯線的貫通要求，其中要求“發送電纜和接收電纜分別設置專用的內屏蔽四芯組作為備用”。根據此條要求，則在客運專線及高速鐵路區間ZPW-2000軌道電路設計中，應全部采用B型的內屏蔽鐵路數字信號電纜吉，即電纜末端的軌道電路采用8B備6芯的內屏蔽電纜。而對其他不要求備用芯線從遠端到近端一次性倒接的線路，為避免產生類似串音干擾的問題，可參照此方案ZPW-2000軌道電路全部采用B型內屏蔽鐵路數字信號電纜，或者不將備用芯線貫通連接，使用備用芯線時需分段倒接。
2車站電碼化時應注意的問題
車站電碼化電纜使用原則如下：
a）電纜中有兩個及以上同頻的發送線對，或者有兩個及以上同頻的檢測線對時，該電纜應采用內屏蔽鐵路數字信號電纜。
b）電纜中各發送線對、檢測線對不同頻時，可采用非內屏蔽鐵路數字信號電纜，線對應按四線組對角線成對使用。
c）相同載頻的發送線對和檢測線對不應使用同一根電纜。
d）相同載頻的發送線對或檢測線對不應使用同一四線組。[4]
在限制鐵路數字信號電纜使用范圍前，兩線制電碼一般不區分疊加電碼化軌道區段和非電碼化區段，四線制電碼一般不區分電碼化芯線和軌道電路芯線，均按合纜設計使用鐵路數字信號電纜。
現階段按“運電信號函[2012]10號”文要求，僅兩線制電碼化區段和四線制電碼化發碼或檢測芯線采使用鐵路數字信號電纜，其他均使用非數字信號電纜。
因此和區間ZPW-2000軌道電路電纜類似，車站電碼化一般也已不使用A型內屏蔽電纜。若車站電碼化備用芯線按客專區間軌道電路要求使用備用芯線，則電碼化電纜也應全部使用B型內屏蔽鐵路數字信號電纜，為備用芯線預留專用內屏蔽四芯組；或者備用芯線不貫通連接，倒接時分段進行，否則也可能產生區和區間ZPW-2000軌道電路類似的串音干擾問題。
另一方面在對“相同載頻的發送線對或檢測線對不應使用同一四線組”這一要求的認識，在實際工程設計中存在差異。區間ZPW-2000無絕緣軌道電路每個區段均設有一個發送器，而車站電碼化不同，接車進路或發車進路一般只設置一臺發送器，進路上的軌道區段按預疊加方式分段發碼，同一進路上的軌道區段電碼化的碼序是相同的。在實際工程設計中，往往認為同頻但相同發送器的電碼化電纜可以使用同一個四線組，即使產生干擾，由于碼序相同也不會對列車接收到的機車信號產生影響，按此種方法設計同一發送器的兩個發送線對可以合用一個內屏蔽線組，減少對內屏蔽四線組數量的需求，從而降低工程造價。
但按上面方法進行設計在特殊情況下會對造成電碼化碼序升級，影響運輸安全。當如圖1所示，車站IG設有接車進路信號機XIL，車站信號樓在XIL右側，IG1受電端發碼芯線與下行正線接車進路的所有區段受電端發碼芯線共纜接至信號樓，若IG1受電發碼芯線與IAG受電發碼芯線在同一四線組，IG1有列車占用發HU碼，IAG應不發碼，但由于這兩個區段共用一個四線組，IG1所HU碼會串入IAG。這時區間一列列車辦理了在X進站外方停車作業，其在接近區段應收到HU碼，若列車因其他原因在X進站信號機前沒有停車、冒進信號，按正常情況，IAG此時應無碼，列車運行控制記錄裝置（LKJ）在收到HU碼后突然轉為無碼時會自動判斷列車已經冒進信號，進行緊急制動，而IAG此時受IG1干擾也發HU碼，LKJ不能判斷出列車已經冒進信號，不會進行緊急制動，這樣實際上使LKJ防冒進的功能失效，對運輸安全造成影響。
圖1股道發碼干擾接車進路區段示意圖
以上這種可能性還可能在正線股道有分割或者車信號樓位置與站中心嚴重偏離超出股道范圍等情況出現。這些情況的共同點是接車進路的道岔區段發碼芯線可能和股道的發碼芯線合纜回信號樓，股道發碼可能干擾接車進路區段。在實際工程設計中應避免這種情況，嚴格按照“相同載頻的發送線對或檢測線對不應使用同一四線組”這一要求進行設計。
結束語
在歸納了近年在鐵路工程領域設計、使用鐵路數字信號電纜時遇到的問題，結合近年相關部門印發的技術文件，提出了鐵路數字信號電纜在具體信號工程設計中應注意的問題，并提出了相關解決方案。
參考文獻:
[1] 《關于規范鐵路數字信號電纜運用的通知》運電信號函[2012]10號
[2]《ZPW-2000A軌道電路備用芯線貫通原則》通設技術[2013]23號
電路設計問題范文4
關鍵詞：輸電線路；線路設計；監測；防雷保護
中圖分類號：U452.2 文獻標識碼：A
1 線路設計過程注意問題
1.1 路徑選擇
輸電線路路徑選擇是整個線路設計工作中的關鍵，方案的合理性對線路的經濟、技術指標和施工、運行條件起著重要作用。在這個過程中，首先要了解當地的氣象、水文、地質條件。根據當地地形特點，合理選擇路徑。在此基礎上，對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設施，尤其是線路通過地區對路徑有影響的地上、地下障礙物的有關資料及所屬單位對路徑方案的意見，進行充分的收集和調研。并應用衛星圖片選線技術，進行多方案路徑比選，選出最優路徑。
1.2 導線截面的優化選擇
架空電力線路導線截面的大小，關系著運行中的安全性、經濟性和供電電能質量等，是建設設計中一項最重要的內容。通常，輸電導線截面是根據經濟電流密度來選擇， 然后按不同情況對發熱條件、機械強度進行校驗，最后確定導線截面積及相應的導線型號。但是，有時按照經濟電流密度并經校驗后選擇出的導線截面，其有功功率損耗可能無法滿足線路保證輸出功率及經濟合理性的要求。因此，需要根據實際設計環境，結合一些其他指標，如線損率等，來優化選擇導線截面。
1.3 桿塔選型
不同的桿塔型式在造價、占地、施工、運輸和運行安全等方面均不相同，桿塔工程的費用約占整個工程的30%～40%，合理選擇桿塔型式是關鍵。
對于新建工程若投資允許一般只選用1～2種直線桿塔，跨越、耐張和轉角盡量根據地形地況選用鋼管塔、角鋼塔，材料準備簡單明了，施工作業方便且提高了線路的安全水平。對于同塔多回且沿規劃路建設的線路，桿塔一般采用占地少的鋼管塔，但大的轉角塔若采用鋼管塔，由于結構上的原因極易造成桿頂撓度變形，基礎施工費用也會比角鋼塔增加一倍，直線塔采用鋼管塔，轉角塔采用角鋼塔的方案比較合理，能夠滿足環境、投資和安全要求。
1.4 基礎設計
桿塔基礎作為輸電線路結構的重要組成部分，它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個工期一半時間，運輸量約占整個工程的60%，費用約占整個工程的20%～35%，基礎選型、設計及施工的優劣直接影響著線路工程的建設。由于地質的特殊性和埋深的局限性，當前的基礎型式只有采取淺埋式，通過適當加大基礎地板尺寸，增加基礎自重來滿足上拔穩定才是比較安全經濟的。直線塔埋深控制在2m左右，承力塔埋深控制在3～4m左右可減少地下水對施工的影響。根據工程實際地質情況每基塔的受力情況逐地段逐基進行優化設計比較重要，特別對于影響造價較大的承力塔，由四腿等大細化為兩拉兩壓或三拉一壓才是經濟合理的。
2 在線監測系統問題
2.1 氣象監測。由于輸電線路都是暴露于自然之中，正常使用狀態下會受到不同環境因素的影響，使得線路的運行狀態受到影響，不利于電力系統的長期運行。氣象監測系統的運用能對外界環境的變化進行監控，防止受到風偏、雷擊、污穢等多方面的影響，對于在線傳輸數據也能起到很好的控制作用。
2.2 視頻監測。這是最近幾年電力系統施工采用的先進技術，能夠滿足110～220 kV 輸電線正常監控的需要。在市場經濟不斷發展的同時，我們需要重視對電力行業線路設計的調整，避免在線路使用時受到其他因素的干擾。設計人員應積極編制有效的監控、監測手段，以合理調整輸電線路的設計模式與結構。
2.3 覆冰監測。覆冰是輸電線路在冬季常見的問題，對整個線路安全運行有著較大的影響。設計輸電線路的在線監測中，應該對覆冰區域加以關注，對線路上的覆冰情況進行24h監測。設計時可創建一個實用的數字模型，包括導線自重、風壓系數、絕緣子傾斜角等，可及時預告線路的覆冰情況。
2.4 桿塔監測。因受到建筑施工的影響，桿塔在建造過程中常會受到多方面因素的限制而造成傾斜問題。對桿塔創建監測系統，主要是針對塔身的垂直度監控，這樣在桿塔發生異常狀況后可及時調整。設計時對桿塔傾斜儀相關設備進行有效控制，把握好程序設計傳輸時間的控制，當異常狀況發生后可及時整理。
2.5 線路污穢監測。線路通道經常大氣中灰塵較多的情況，絕緣子上面布滿灰塵，很容易引起絕緣擊穿。因此，定期清掃絕緣子污穢是電力部門的日常維護的工作之一。傳統的判斷污穢的常用方法有：等值附鹽密度法；整體表面電導率法；泄漏電流脈沖計數法；泄漏電流等值法等；但隨著新技術的不斷產生，我們可考慮采用傳感器測量鹽密技術，實現對現場輸電線路絕緣子污穢程度的實時監測。運行部門可用來監測輸變電設備動態變化的實時鹽密情況，為輸變電設備的清掃、評價外絕緣耐污能力、適時調爬提供依據。
3 防雷保護設計問題
實施針對性的防雷結構設計，從根本上解決雷擊問題。防雷技術的引進要借助于各類防雷裝置，這就需要把握好不同裝置之間的搭配運行。
3.1 屏蔽保護?，F代化電力模式的運行需要借助于計算機裝置性能的發揮，在設計維護方案時需要做好不同方面的檢測處理。對于一些外來的干擾信息可以重點屏蔽處理，以此來達到對電力系統設備的保護作用。如：對信號線、電源線結合屏蔽電纜或穿金屬管屏蔽，且保證線路的有效鏈接。
3.2 設備保護。防雷技術發揮作用要依賴于各個設備的運用，尤其是先進的計算機裝置結構。電力系統工作人員需定期對各設備進行檢查，一般周期在半個月左右。對于一些常見的裝置問題要及時處理，若有需要則更換裝置，如避雷器、計算機設備等，通過這些更換能增強防雷效果。
3.3 接地保護。接地保護是防雷技術的常見方式，通過接地可以把電力系統上的強電流、電壓引入地下以達到防雷效果。維護自動化電力系統時需要借助于不同的施工技術，將相應的防雷器安裝在適當的位置，各傳感器設備與防雷地網之間要保證良好的搭配，對防雷結構實施必要的劃分處理。
3.4 線路保護。線路是電網正常運行的保證，在設計過程中要考慮到線網自身承受的載荷大小。對線路實施保護最終是為了避免雷電波從信號線、電源線傳輸到自動電力系統室內，由此會給電力系統設備帶來巨大的損壞。設計人員應該合理選擇線路結構，布置好有效的線路安排。
3.5 裝置保護。對于防雷結構設計中運用到的各種裝置，設計人員要加強保護處理，如避雷器、避雷裝置等，采取綜合性的裝置保護方案，這樣才能達到理想的輸電線路保護需要。正常使用情況下，還需要定期實施裝置結構保護，對防雷體系進行及時優化改進。
結語
總之，電網輸電線路線路設計是一項技術含量較高，勞動強度較大，時效性要求很高的野外工作，而且受天氣、環境、地理狀況等的影響較大。因此，在電網建設中，充分考慮各個方面的問題，優化設計、合理施工，最大限度降低工程成本，并做到保質保量，對于設計者來說，是必須的，也是面臨的直接挑戰。
參考文獻
[1]江濤.220 kV輸電線路工程設計與施工的探討[J].廣東科技，2008（24）.
電路設計問題范文5
【關鍵詞】城市道路；交通設計；問題；改進對策
近幾年來，我國的經濟發展逐漸的升溫，城市道路和發展都成為了炙手可熱的話題，大中小城市的道路規劃也應該被提到日程上來，所以這也就是說明了，我國對城市之中道路設計要求也越來越高，城市的經濟條件發展，城市的道路條件也就發展，在人們日常出行的情況下，所面臨的出行環境也就變得越來越好，所以城市的經濟發展直接帶動了城市的交通發展。城市道路的合理規劃，可以促進一個城市政治、經濟的快速發展，改善人民群眾的日常生活，因此，學會處理好人、車、環境、交通之間的關系至關重要。
1. 目前城市道路交通設計中的主要問題
1.1城市道路設計的隨意性
一個城市的經濟條件與人文文化的體現往往都是需要一個窗口的，通過這個窗口，城市來展現自己城市的優點，而這個最好的窗口就是道路的規劃，一個優秀的道路設計方案會在各個交通路線來展現自己城市的景點，CBD，經濟會所，以及城市的標志性建筑。所以，一個城市的道路交通設計是一個完整的作品，需要大量的人力來設計這個作品，可是在目前的各個城市之中，沒有一個城市可以拿出一個完整的優秀的道路設計方案，往往都是隨意為之，想建造那一條路就建造那一條路，可能隨著城市的發展，時間證明這天路不適合城市的發展，所以不得已停止，浪費了大量的的人力財力。城市的建造過程中，各個機構的首要原則就是利益的趨勢，這種心態來發展城市往往是不能來規劃出一個好的方案的。
1.2城市路網的不合理配置
在實際工作中，不少規劃在選擇籌備過程缺乏規范性和科學性，建筑者往往不要求設計單位做科研報告，或者是先進行施工圖設計然后再補充科研報告。即使是城市主要道路也不例外，缺乏必要的交通分析。這樣做，不僅使得道路規劃沒有妥善解決，而且增加了后期施工的成本，同時道路施工，增加了其他段道路的交通壓力，讓交通更加堵塞。城市道路的不合理的路網配置，導致市政道路的交通功能沒有達到預期的效果。城市交通集中在幾條貫通性干路，干路的承載能力有限，主干道與支路系統之間的連接缺乏過渡，這樣就不能很好地對不同的路線距離進行分流，也對發揮出不同類別道路系統的交通功能不利。傳統市政道路的設計往往缺乏交通工程理論的指導，路段上的車道數、交叉口紅線與實際不符，從而導致的道路路口通路不暢和整個路網運行效率低下。相對而言產生的道路網資源的嚴重浪費，也更加促進了許多大城市老城區中心區環境經濟、自然人文等因素的停滯不前，因為地形狹小，不適宜對其進行道路高度密集化。
1.3忽略城市道路自然文化建設
城市作為人們日常生活的主要活動場所，要有自己的獨特性。城市的建設，道路規劃先行。道路的規劃在建設中的地位很重要，城市建設依附與道路的規劃。道路綠化是城市道路的重要組成部分，作為城市設計中重要的一環，它不僅有助于創造優美的城市環境，提供舒適的通行條件，同時還能改善城市的小氣候環境，并直接關系到城市的形象。城市道路中的各種架空電線、地下各種電纜、熱力、煤氣、雨污水管道等管線設施造成行道樹綠帶的立地條件在城市中是最差的，而且綠帶寬度往往也很窄，一般在1-2m 左右，再加上土質差、人為因素等導致了道路綠化生長環境較差。
2.城市道路交通設計的改進措施
2.1加強設計方案的監督性
監督工作也是保證城市道路發展順利的一個保險，在城市道路設計逐漸實施的過程中，管理者更需要做好監督工作。首先要做好土地的審批，使用，建設工作。其次，更要時常注意承包商的施工過程，隨時隨地抽查，不給他們鉆縫子的機會。
2.2做好城市道路規劃設計布局
在規劃城市道路布局工作中，不僅要滿足城市發展的交通需求，還要結合規劃地區的改造成本，其涉及范圍廣，是一個系統工程。所以，其方案選擇就要斟酌各方利弊，找到最優辦法。現代化進程中，城市擴張的速度正日益加劇，為了加強我國道路交通的科學性、有序性，切實提升人民生活水平，推動城市發展，就要積極學習世界上先進的城市建設布局經驗，結合我國自身發展特點與以往經驗總結來進行設計布局，也只有如此，才能真正實現可持續發展的目標。
2.3做好城市道路景觀設計
市民娛樂休閑的需求也是除了上下班交通、商業交通外，城市現代化所應當重視的，所以，為了有效提升市民生活質量，使城市環境更加優質，城市風貌得到提升，道路沿線的綠化景觀至關重要。行車道路綠化不僅使行車的舒適性提升，還使市民的生活休閑度提升。為
了有效服務于步行市民，其設計選用兩幅路布置，并要求有四成以上的綠化率，綠化效果要更加自然，同時拓寬人行道，選擇開放式綠地廣場形式設計。除此之外，港灣式車站與地鐵口設計也是方便人群乘坐公交的必要設計。
2.4加強對歷史文化和生態環境保護
每一個城市都是人們賴以生存的地方，也就有一個城市的精神建筑物，城市要保證人們可以舒適的生存，要通過人為盡力避免城市的缺陷，通過建造城市讓城市發展，所以在這之前我們的首要任務就是調查與實地考察，來保證我們的道路設計不會破壞城市的生態文明與精神文明，道路設計的基本原則就是能繞則繞，盡量在最短的距離建造出最優秀的工程，滿足人們的日常出行。霧霾已經成為了城市的代名詞，在人們高密度集中的地區我們不能保證空氣的純凈，不能保證人們的自由呼吸，這就是失敗所以原則性的問題要完全避免。所以，我們要時刻牢記我們是在建造城市而不是在迫害城市。
3.結語
城市的綜合競爭力通過城市道路而體現。城市交通環境的優化、市民出行的便捷，都與道路科學規劃息息相關。這是城市的軟實力，是促進當地居民與外地人口更愛當地城市的重要因素。所以，城市道路的設計規劃工作不僅要科學合理，還要結合城市特有文化來進行，保障城市道路適應城市風貌，達到美化城市的效果。
參考文獻
電路設計問題范文6
關鍵詞:城市路燈線纜 敷設施工 常見故障 原因及排除
城市的路燈照明給予了城市以勃勃生機,是城市經濟狀況、文化底蘊和藝術特色的反映,是城市建設、管理水平的重要體現,是城市團結穩定、時代氣息的充分展示。而要保證城市路燈照明的正常運行,其線路的敷設、管理水平對亮燈率產生直接的影響。因此,探討城市路燈線纜的敷設和管理具有一定的現實意義。
1、路燈電纜的敷設施工
隨著城市現代化建設的發展,路燈架空線路逐漸轉為地埋電纜線路,而一般的地埋電纜線路分為地下直埋電纜和在管、溝內敷設電纜。
1.1 路燈地下直埋電纜線路的施工
首先,地下直埋電纜線路應采用鎧狀電纜。電纜的埋設深度應由地面至電纜外皮不得小于0.7m;電纜外皮至地下建筑物的基礎0.6m,不應小于0.3m;電纜相互間距:水平接近時最小為0.1m;電纜互相交叉時最小凈距0.5m;電纜與熱力管道、煤氣、石油管道接近時的凈距應保持在2m以上,相互交叉時凈距最少應為0.5m;電纜與樹木主干的距離不小于0.7m。
其次,要避免直埋電纜溝內存在石塊等硬物雜質,否則應鋪以100mm厚的軟土或沙層,電纜敷設后上面再鋪以100mm厚的軟土或沙層,然后蓋以混凝土保護板或磚,覆蓋的寬度應超出電纜兩側各50mm以上。
最后,直埋電纜在進入手孔井、人孔井、控制箱和配電室時應穿在保護管中,且管口應做防水堵頭。與城市道路、橋梁等交叉時應增加保護管,保護管的頂部到路面的深度不小于0.7m,保護管兩端伸出車道不小于0.5m。電纜從地下引出地面時,地面上應加一段2.5m的保護管,管根部應伸入地下0.2m,保護管須固定牢靠。
1.2 電纜線路在管、溝內敷設的要求
首先,電纜溝的砌筑必須要考慮排水問題。溝底應具有良好的散水坡度,蓋板則宜采用鋼筋混凝土蓋板,對于室內常需開啟的電纜溝可采用鋼蓋板。敷設電纜使用的電纜溝均應裝設連續接地線,并確保接地線的兩頭與接地極相連通。金屬電纜支架必須與接地線相連,接地線可采用40×4扁鋼（最小截面不應小于80mm2）,溝內金屬構件均應經全部熱浸鋅。電纜在支架上水平敷設時,終端、轉彎以及電纜接頭的兩側都須加以固定,電纜支架應保證水平間距在0.8m以上,垂直間距在1m以上。
其次,路燈架設在橋上時,敷設電纜應加墊彈性材料制成的襯墊,橋兩端和伸縮縫處要保留有電纜松弛部分,以防電纜由于結構脹縮而受到損壞。
再次,當電纜穿保護管長度在30m以下時,直線段保護管內徑不應小于電纜外徑的1.5倍;有一個彎曲時不小于2倍;有兩個彎曲時不小于2.5倍。電纜穿保護管長度在30m以上時,直線段保護管內徑不小于電纜外徑的2.5倍,過長時應設手孔井或人孔井。
最后,在線纜預埋時,各類保護管的管口應用木塞堵住,以避免雜物進入管內。導線在管內不準有接頭或傷痕,導線穿管后應用絕緣布包扎或用塑料套管,嚴禁兩種不同規格材料的導線穿在同一根管中。
2、路燈電纜的常見故障原因及加強管理措施
2.1 路燈電纜常見的故障
路燈電纜按埋設方式可分為開放性故障（對土壤有泄漏）和封閉性故障（對土壤無泄漏）;按故障點位置可分為電纜本體故障、燈桿內、燈桿下、檢查井中、接頭處故障等。而按電纜故障性質則可分為:(1)斷路:屬長時間大電流燒斷或外力挖斷所致,相線、零線斷路,有時可正常送電但部分路燈不亮。此種故障屬路燈電纜故障中最常見的一種,在解決上也比較容易;(2)短路:常表現為零線與相線或相線與相線之間短路。屬瞬間大電流燒結所致,此時不能正常送電。短路故障若外皮破損則比較好解決,而外皮沒有破損的故障則比較難解決;(3)絕緣不良:能短時送電,但線路中電流異常,經過一段時間,斷路器保護動作,這大多是由于電纜外皮破損或絕緣老化而導致的,此類故障是管理的難點所在。
2.2 路燈電纜產生故障的常見原因
(1)外力破壞。由于道路施工和其他管線施工的不規范性和隨意性,經常發生將路燈電纜挖斷、損壞的情況,而且,大多施工單位在挖出路燈電纜后,不通知路燈管理部門,私自重新填埋,而由此造成的電纜損傷,經過一段時間運行后便會造成此處電纜的徹底損毀;(2)電纜長期過負荷運行。由于設計的欠缺、電纜質量問題、三相負荷不平衡、隨意增加負載等原因,造成部分電纜長期過負荷運行,這時電纜的溫度會隨之升高,尤其在炎熱的夏季,電纜的溫升常常導致電纜的較薄弱處和接頭處首先被擊穿,這也是夏季電纜故障率較高的原因;(3)電纜施工質量欠佳。野蠻施工,違章拖拽電纜,會造成電纜外皮受損,在幾個月甚至幾年后潮氣浸入,絕緣程度降低而導致損傷部位徹底崩潰形成故障。此外,電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環節,施工人員在制作電纜接頭過程中,如果接頭有壓接不緊、包扎不嚴、熱縮質量不佳等原因,都會導致電纜頭絕緣降低,引發故障的發生。
2.3 路燈電纜故障的檢測
傳統的路燈線纜故障多采用兆歐表或鉗形電流表進行檢測,但實踐表明,此類簡單的設備已無法滿足城市發展的需求了。因此,應采用先進的路燈電纜專用故障測試儀進行故障檢測,這樣才能盡快發現故障點,及時予以處理。
2.4 加強路燈電纜的管理措施
加強巡查。路燈管理部門應對負責區域內路燈線路進行定期的巡查,對發現私自開口開挖,私自進行管線施工的行為,應及時予以制止和處理;嚴格保護檢查路燈地下線路。對施工地帶的路燈線路進行認真的排查,發現問題的以路燈線路安全運行處理標準為依據進行處理,確保路燈地下線路的安全運行;配備先進的路燈地下電纜故障檢測設備。路燈地下線路的損傷需要先進的檢測設備,靠目前的電阻表檢測不能確定準確的位置,會給路燈地下線路的路由造成不必要的開挖,浪費大量的人力物力。
3、結語
目前,我國城市路燈線路增長很大,且多采用地下敷設的形式。要想確保路燈亮燈率,就必須加強路燈電纜的敷設、管理等環節的工作,這樣才能切實保證路燈能夠更好地為城市發展貢獻力量。
