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電氣工程基本原理范文1
關鍵詞：工程教育；人才培養；系統方法論
作者簡介：劉美（1967-），女，廣東廉江人，廣東石油化工學院計算機與電子信息學院副院長，教授；廖曉文（1977-），男，廣東梅州人，廣東石油化工學院計算機與電子信息學院自動化系副主任，講師。（廣東茂名525000）
基金項目：本文系廣東省高等教育教學改革工程項目（BKZZ2011041）、廣東省高等教育教學成果獎培育項目（201139277）、2011廣東石油化工學院應用型人才培養示范項目（214121）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）09-0052-02
工程是人們綜合運用科學理論和技術手段改造客觀世界的實踐活動，是一種創造性活動。20世紀90年代中期，美國工程教育界認識到該時期美國工程本科和碩士的培養計劃多是為博士研究準備生源的。這種教育模式必須改變，大學的工程教育和工程應保持密切的關系，工程本科和碩士計劃應明確著眼于培養實際的工程師。[1]基于此目標，美國工程教育學會發表了《面對變化世界的工程教育》，麻省理工學院提出了《大工程觀與工程集成教育》，美國國家科學基金會發表了《重建工程教育：集中于變革――NSF工程教育專題討論會報告》，這些報告集中體現的思想就是工程教育改革的方向要使現在建立在學科基礎上的工程教育回歸其本來的涵義。[2]
我國教育界長期形成的以傳承知識為中心的觀念使教師注重傳授知識，忽視工程能力的培養，使學生滿足于知識的學習和記憶，注重模仿和重復，應付考試，缺乏解決實際問題的能力。與此同時，大學生就業難的問題日益凸現，已成為社會關注的焦點。究其原因，缺乏必要的工程應用能力是問題的關鍵所在。
一、專業人才培養中存在的問題
1.機械世界觀下的理論教育
在信息與控制技術出現以前，人們認識自然和改造自然的方法主要是以經典自然科學為基礎的機械方法。機械方法把自然或人工系統看作互不聯系的各個部分簡單相加的總和，把系統的運動看作是一個個孤立過程的總和。這就是機械的世界觀和方法論。
機械的世界觀決定了工程教育的內容就是工程世界的機械模型，具體體現在機械地根據教育部1998 年頒布的專業目錄[3]中專業的培養目標及課程體系，把工程教育分解成一門門孤立的課程和實踐，然后通過簡單的相加，以期獲得工程教育的目的。
而在國外教育發達國家，相關專業隨著信息和控制技術向各種傳統學科滲透，相應的傳統工程和創新工程專業的教學思想都已經完成了從機械的方法論向系統的方法論的轉變。系統的工程教育方法論決定了工程教育內容必須是以工程系統為對象。
2.實驗實踐教學欠缺系統化
檢測與控制是電氣工程及其自動化專業的核心系列課程，其中檢測的教學內容主要包括傳感器技術、檢測技術、信號分析與處理等課程內容?？刂瓢ㄗ詣涌刂圃?、現代控制工程、智能控制理論和計算機控制技術等課程內容。傳統的檢測與控制實驗都是以模擬實驗箱和數字仿真實驗等實驗為主，具體的局限性表現在：首先，實驗教學沒有明確的實驗對象，各門實驗課程聯系不夠緊密；其次，實驗偏重于演示及理論驗證，缺乏應用性的并能與實際工程對象相結合的系統化檢測與控制工程實驗，導致學生在學完相關的課程并做完相關的實驗后仍舊對工程的本質內容缺乏系統的理解，對知識缺乏融會貫通，因此，更不可能具有綜合應用檢測與控制的理論和方法去解決電氣工程實踐問題的能力。
二、使用系統方法論指導電氣工程及其自動化專業人才培養[4]
測控技術作為主宰自動化系統行為的普遍原理，必須與具體電氣測控系統相結合才能體現其作用。這也是辯證唯物主義中有關事物普遍性和特殊性關系的很好例證。普遍性與特殊性的結合總是體現在具體的系統當中。系統方法論的觀點就是將電氣工程及其自動化專業各個專業方向的專業基礎課和專業課的教學、實驗放到某個具體的、典型的電氣測控對象中進行，而不是分割教學、分割實踐，這樣通過多門課程同時實踐一個典型電氣測控對象或研究系統，有助于學生理解專業、課程之間的內在聯系、整體和部分之間的聯系，讓學生在掌握和理解單門課程知識的同時掌握系統工程的方法。
專業教育作為整個工程教育的一個子系統，應遵從工程教育的一般規律與方法，而且只有站在整個工程教育的高度來全面系統地思考電氣工程及其自動化專業的教育改革問題才能從根本上解決好電氣工程及其自動化專業教育改革的本質問題。
三、工程應用型人才培養具體措施
采用系統的方法對教學內容、方法和手段進行全面改革，使學生既能了解基本原理又能了解實際測控方法和對象，理論聯系實際，科學主導工程；提高學生的動手能力和創新能力，提升整個專業的教學水平，使學生能夠廣泛適用于電氣工程、電子信息工程、機電一體化、工業自動化等方向的就業需求。
面向大一學生的工程訓練中心進行基礎工程教育，認識電氣工程測控系統：通過簡單和典型的電氣工程測控系統的認知或拆裝，了解電氣工程測控系統的基本組成和基本原理，同時了解一些復雜的電氣工程測控系統。
面向大二和大三學生進行專業基礎教育。結合典型的電氣測控系統設計，將模擬電子、數字電子、傳感器技術、檢測技術、電氣控制、信號分析、測控電路、PLC技術及應用計算機原理及應用（微機原理、單片機系統原理及DSP技術）等課程教學融入工程訓練過程中了解過的典型電氣工程測控系統中，學生通過親自設計、焊接、調試和組裝系統中的典型模塊（軟、硬件組裝）完成系統控制，全面掌握工程電氣測控系統的建模、分析、控制器設計、軟硬件設計和調試等方法。
面向大三、大四學生的專業教育和綜合創新教育。通過給出有一定工作量的與生產實際貼合緊密的電氣測控系統設計課題，使學生掌握的科技知識、人文知識、經濟管理知識得以集成化，工程意識、實踐技能和解決實際工程問題的能力得到系統訓練，實現工程實踐綜合化，同時，在此過程中實現對學生非智力因素的培養。
四、實踐效果
在以上前兩種措施的基礎上，在廣東石油化工學院電氣2004～2007級的部分學生中進行了相應的試點實驗。讓大二的學生較早接觸兩個較典型的電氣測控系統：“基于S3C2410B的微弱信號檢測與采集系統”及“基于嵌入式以太網的異步電機無速度傳感控制系統”。這兩個系統比較好地集成了模電、數電、計算機原理及應用、傳感器與檢測技術、電力電子技術、測控電路、電磁兼容及PCB設計、信號分析、計算機網絡、高級語言程序設計、軟件技術基礎、嵌入式系統原理及應用、計算機控制技術、自動控制原理、現代控制工程等課程內容。
參與試驗的學生均體現出較好的就業優勢，就業一年后均成為專業技術骨干，甚至有學生在跨國企業當研發組的組長。
五、結束語
從世界各國的情況來看，培養一個工程師大體需要7～9年時間，一是工程科學知識的學習，二是工程實踐的訓練，三是工程經歷。[5]我國高等工程教育主要進行第一階段，其他兩個階段要放到企業中去完成。經過調查，企業大多不愿意在新員工培訓上花費過多的精力與成本，學生工程經驗太少，嚴重影響就業率。作為理論與工程結合緊密的電氣工程及其自動化專業，工程教育要舍棄“科學化”的情結，建立工程教育的主體意識，理直氣壯地認定工程教育就是“工程專業教育”，而不是“科學教育”，也不是“科學教育加人文教育”。要重點培養學生作為一個設計工程師的能力與自信，尤其要重視密切聯合企業，培養適應社會經濟發展需求的各種行業卓越后備工程師。[6，7]另外，本文所探討的工程應用型人才培養模式雖然取得了一定的成果，但在實踐過程中還要特別注意避免因注重培養工程應用型人才而偏離了厚基礎、寬口徑的人才培養模式。
參考文獻：
[1]王正洪,陳正剛.大工程觀的教育理念與工科本科院校的辦學特色[J].中國高教研究,2006,(1).
[2]國家教委工程教育赴美考察團.“回歸工程”和美國高等工程教育改革[J].中國高等教育,1996,(3).
[3]教育部高教司.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹[M].北京:高等教育出版社,1998.
[4] 深圳市德普施科技有限公司.測控專業創新實驗室體系整體解決方案[EB/OL]. 省略/xsyd/show_down.asp?id=1410.
[5]楊琳.大工程觀背景下大學生科技創新與工程素質的培養[J].江蘇高教,2006,(2).
[6]教育部.《國家中長期教育改革和發展規劃綱要2010- 2020年》(征求意見稿)[Z].
電氣工程基本原理范文2
關鍵詞 繼電器；電氣工程；自動低壓電器
中圖分類號TM 92 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）91-0171-02
1 繼電器的基本原理及其作用分析
1.1繼電器的基本原理
現如今，隨著科學技術水平的不斷提高，電氣系統的自動化程度也越來越高，繼電器作為電氣系統中較為重要的組成部分之一，其應用也越來越廣泛。就繼電器而言，其常常被用于保護電氣設備的運行安全性，如變壓器、馬達、發電機以及輸電線路短路保護等等。當電力系統出現異常故障時，繼電器可以向值守人員發出告警信號，而想要確保繼電器能夠發揮出應用的作用，其應當具備以下功能特性：其一，安全性和可靠性，這是一個合格的繼電器必須具備的特性，只有這樣才能避免繼電器本身出現故障；其二，快速反應能力。能夠以最短時間消除可以消除的所有故障；其三，選擇性。繼電器應當能夠確保電力系統始終向無故障區域進行供電；其四，靈敏性。電力系統運行過程中的參數在正常運行和發生故障情況下的區別是非常明顯的，繼電器就是通過這些參數的具體變化情況，在反映和檢測的基礎之上對電力系統的故障性質和故障影響范圍進行判斷，并作出相應的反應和處理。繼電器的基本工作原理如下：由取樣單元負責將被保護設備運行過程中的物理量經過電氣隔離并將之轉換為繼電保護裝置中比較鑒別單元能夠接收到的信號，然后根據該單元的要求進行相應處理，再按照比較環節輸出量的性質、大小以及組合方式出現順序的先后確定出繼電保護裝置是否需要動作。
1.2繼電器的作用
繼電器本身具有以下優點：標準化程度高、通用性好、能夠使電路簡化等，正是因為繼電器的這些優點使其被廣泛應用于工業自動化控制以及家電產品等領域當中。但是有些專家認為，在電子元器件當中，繼電器是最不可靠的一種裝置，并且在整機的可靠性設計當中，往往將繼電器、可調電感器以及電位器等裝置列為不用或是少用的元件。然而，因為繼電器在控制電路中有著十分獨特的電氣和物理特性，其斷路狀態下的高絕緣電阻以及通路狀態下的低導通電阻是其它任何電子器件都無法比擬的。為此，確保繼電器的運行可靠性成為業界研究的重點課題之一。電子元器件的可靠性應當包括以下兩個方面的內容，即固有可靠性和使用可靠性。其中前者是元器件可靠的基礎，一般都是通過設計和制造廠商來進行控制，以確保制造出來的元器件能夠達到要求的可靠性等級，而后者則是整機可靠性的基礎，必須闡明的是，使用高可靠質量等級的元器件卻并一定能夠制造出高可靠性的整機，這是因為里面涉及到使用可靠性的問題。使用可靠性具體是指按照各種元器件的特性通過可靠性設計方法，最大限度地發揮出元器件固有可靠性的作用，進而達到整機的可靠性要求。與其它電子元器件相比，繼電器是由機械傳動和電磁兩個部分構成的，這種結構更加復雜，因而繼電器的可靠性就顯得相對較差，若是實際使用過程中采取一定的防范措施，則能夠使其達到理想中的效果。此外，繼電器可靠性不高除了自身質量原因外，使用方法不當也是一個原因。因此，想要使繼電器能夠充分發揮出自身的作用，不但應當進一步完善自身的質量，而且還必須合理使用。
2 繼電器在電氣工程及其自動化低壓電氣中的具體應用研究
2.1電磁類繼電器的應用
1）電磁繼電器的特性。此類繼電器的主要特性是輸入-輸出，也就是我們通常所說的繼電特性，其特性曲線如圖1所示。當繼電器的輸入量X由0增至X2之前，繼電器輸出量Y為0；當輸入量X增至X2時，繼電器吸合，此時輸出量為Y1，如果X繼續增大，Y保持不變；當X減小至X1時，繼電器釋放，此時輸出量由Y1變為0，若是X繼續減小，Y值均為0。圖1中的X2是繼電器的吸合值，想要使繼電器完成吸合這一過程，輸入量就必須≥X2；X1是繼電器的釋放值，想要使繼電器完成釋放這一過程，輸入量則必須≥X1。繼電器的返回系數則可以用表示，，這是繼電器較為重要的一個參數，并且本身是能夠調節的，這樣一來即便輸入量的波動變化較大也不會引起繼電器誤動作。通常情況下，欠電壓繼電器對返回系數的要求相對較高，值應當>0.6。假設某一繼電器的=0.66，吸合電壓為額定電壓的90%，那么當電壓低于額定電壓的50%時，繼電器便會釋放，進而達到欠電壓保護的目的。此外，繼電器的吸合與釋放時間也是比較重要的參數之一。其中吸合時間主要是指從線圈接受電信號到銜鐵完成吸合過程所需要的時間，而釋放時間則是指從線圈失電到銜鐵完全釋放所需要的時間。通常情況下，繼電器的吸合與釋放時間為0.05-0.15，該數值的大小對繼電器的操作頻率會有一定的影響。
圖1 電磁繼電器繼電特性曲線圖
2.2非電磁類繼電器的應用
非電磁類繼電器又被稱為熱繼電器，即FR，這種類型的繼電器常常被用于電力拖動系統當中電動機負載的過載保護。在實際運行過程中，電動機常常會出現過載的現象，一般時間較短、絕緣繞組在允許溫升范圍內的過載是可以經常出現的，但是若過載情況比較嚴重、時間較長，便會引起電動機絕緣過早老化，這樣會導致電動機的使用壽命縮短，如果過載情況非常嚴重，還有可能造成電動機燒損的后果。為此，對電動機進行過載保護就顯得非常重要。FR主要由雙金屬片、熱元件以及觸點等組成，其中熱元件是由發熱電阻絲制作而成，雙金屬片具體是由兩種熱膨脹系數不停的金屬輾壓而成，當雙金屬片受熱時便會出現彎曲變形的情況。實際使用時，可將熱元件串接到電動機的主電路上，同時將常閉觸點串接在電動機的控制電路當中。當電動機處于運轉的狀態時，雖然熱元件所產生出來的熱量也會使雙金屬出現彎曲的情況，但是并不足以是FR的觸點發生動作；而當電動機過載時，雙金屬片的彎曲位移便會隨之不斷增大，在這一過程中會推動導板是常閉觸點斷開，進而起到切斷電動機控制電路的作用，這樣便不會造成電動機因過載損壞。通常情況下，FR動作之后不會自動復位，需要等待雙金屬片完全冷卻后手動按下復位按鈕才會恢復到原位。FR動作電流的調節可通過旋轉凸輪到不同的位置來實現。
3結論
總而言之，在電氣工程中，繼電器是不可或缺的設備之一，它的應用能夠進一步降低自動化低壓電器設備故障的發生幾率。而想要使繼電器充分發揮出自身的保護作用，應當進行合理選型，并確保繼電器的運行可靠性。只有這樣，才能使繼電器在電氣工程中的作用獲得最大程度地發揮。
參考文獻
[1]賀元康.趙鑫樊.江濤.變壓器相間短路后備保護中負序阻抗繼電器應用探討[J].電力系統自動化，2011（15）.
[2]周驍威.陳振生.UP908型數字式SF6密度繼電器原理及應用[A].第七屆全國”智能化電器及應用”學術年會暨”2008年配網自動化和變電站自動化”論壇論文集[C]，2008（4）.
電氣工程基本原理范文3
關鍵詞：繼電器；電氣工程；自動低壓電器；應用
中圖分類號：TM585
前 言
在電氣工程中，繼電器是不可或缺的設備之一，它的應用能夠進一步降低自動化低壓電器設備故障的發生幾率。而想要使繼電器充分發揮出自身的保護作用，應當進行合理選型，并確保繼電器的運行可靠性。只有這樣，才能使繼電器在電氣工程中的作用獲得最大程度地發揮。
1 繼電器的基本原理與作用
1.1 繼電器的基本原理
現如今，隨著科學技術水平的不斷提高，電氣系統的自動化程度也越來越高，繼電器作為電氣系統中較為重要的組成部分之一，其應用也越來越廣泛。就繼電器而言，其常常被用于
保護電氣設備的運行安全性，如變壓器、馬達、發電機以及輸電線路短路保護等等。當電力系統出現異常故障時，繼電器可以向值守人員發出告警信號，而想要確保繼電器能夠發揮出應用的作用，其應當具備以下功能特性：其一，安全性和可靠性，這是一個合格的繼電器必須具備的特性，只有這樣才能避免繼電器本身出現故障；其二，快速反應能力。能夠以最短時間消除可以消除的所有故障；其三，選擇性。繼電器應當能夠確保電力系統始終向無故障區域進行供電；其四，靈敏性。電力系統運行過程中的參數在正常運行和發生故障情況下的區別是非常明顯的，繼電器就是通過這些參數的具體變化情況，在反映和檢測的基礎之上對電力系統的故障性質和故障影響范圍進行判斷，并作出相應的反應和處理。
繼電器的基本工作原理如下：由取樣單元負責將被保護設備運行過程中的物理量經過電氣隔離并將之轉換為繼電保護裝置中比較鑒別單元能夠接收到的信號，然后根據該單元的要求進行相應處理，再按照比較環節輸出量的性質、大小以及組合方式出現順序的先后確定出繼電保護裝置是否需要動作。
1.2 繼電器的作用
繼電器本身具有以下優點：標準化程度高、通用性好、能夠使電路簡化等，正是因為繼電器的這些優點使其被廣泛應用于工業自動化控制以及家電產品等領域當中。但是有些專家認為，在電子元器件當中，繼電器是最不可靠的一種裝置，并且在整機的可靠性設計當中，往往將繼電器、可調電感器以及電位器等裝置列為不用或是少用的元件。然而，因為繼電器在控制電路中有著十分獨特的電氣和物理特性，其斷路狀態下的高絕緣電阻以及通路狀態下的低導通電阻是其它任何電子器件都無法比擬的。為此，確保繼電器的運行可靠性成為業界研究的重點課題之一。電子元器件的可靠性應當包括以下兩個方面的內容，即固有可靠性和使用可靠性。其中前者是元器件可靠的基礎，一般都是通過設計和制造廠商來進行控制，以確保制造出來的元器件能夠達到要求的可靠性等級，而后者則是整機可靠性的基礎，必須闡明的是，使用高可靠質量等級的元器件卻并一定能夠制造出高可靠性的整機，這是因為里面涉及到使用可靠性的問題。使用可靠性具體是指按照各種元器件的特性通過可靠性設計方法，最大限度地發揮出元器件固有可靠性的作用，進而達到整機的可靠性要求。與其它電子元器件相比，繼電器是由機械傳動和電磁兩個部分構成的，這種結構更加復雜，因而繼電器的可靠性就顯得相對較差，若是實際使用過程中采取一定的防范措施，則能夠使其達到理想中的效果。此外，繼電器可靠性不高除了自身質量原因外，使用方法不當也是一個原因。因此，想要使繼電器能夠充分發揮出自身的作用，不但應當進一步完善自身的質量，而且還必須合理使用。
2 繼電器在電氣工程中的應用
2.1 電磁類繼電器的應用
1）電磁繼電器的特性。此類繼電器的主要特性是輸入-輸出，也就是我們通常所說的繼電特性，其特性曲線如圖1 所示。當繼電器的輸入量X 由0 增至X2 之前，繼電器輸出量Y 為0 ；當輸入量X 增至X2 時，繼電器吸合，此時輸出量為Y1，如果X 繼續增大，Y 保持不變；當X 減小至X1 時，繼電器釋放，此時輸出量由Y1 變為0，若是X 繼續減小，Y 值均為0。圖1 中的X2 是繼電器的吸合值，想要使繼電器完成吸合這一過程，輸入量就必須≥ X2 ；X1 是繼電器的釋放值，想要使繼電器完成釋放這一過程，輸入量則必須≥ X1。繼電器的返回系數則可以用f K 表示， 1 2 K X / X f = ，這是繼電器較為重要的一個參數，并且f K 本身是能夠調節的，這樣一來即便輸入量的波動變化較大也不會引起繼電器誤動作。通常情況下，欠電壓繼電器對返回系數的要求相對較高， f K 值應當> 0.6。假設某一繼電器的f K =0.66，吸合電壓為額定電壓的90%，那么當電壓低于額定電壓的50% 時，繼電器便會釋放，
進而達到欠電壓保護的目的。此外，繼電器的吸合與釋放時間也是比較重要的參數之一。其中吸合時間主要是指從線圈接受電信號到銜鐵完成吸合過程所需要的時間，而釋放時間則是指從線圈失電到銜鐵完全釋放所需要的時間。通常情況下，繼電器的吸合與釋放時間為0.05-0.15，該數值的大小對繼電器的操作頻率會有一定的影響。
2.2 非電磁類繼電器的應用
非電磁類繼電器又被稱為熱繼電器，即FR，這種類型的繼電器常常被用于電力拖動系統當中電動機負載的過載保護。在實際運行過程中，電動機常常會出現過載的現象，一般時間
較短、絕緣繞組在允許溫升范圍內的過載是可以經常出現的，但是若過載情況比較嚴重、時間較長，便會引起電動機絕緣過早老化，這樣會導致電動機的使用壽命縮短，如果過載情況非常嚴重，還有可能造成電動機燒損的后果。為此，對電動機進行過載保護就顯得非常重要。FR 主要由雙金屬片、熱元件以及觸點等組成，其中熱元件是由發熱電阻絲制作而成，雙金屬片具體是由兩種熱膨脹系數不停的金屬輾壓而成，當雙金屬片受熱時便會出現彎曲變形的情況。實際使用時，可將熱元件串接到電動機的主電路上，同時將常閉觸點串接在電動機的控制電路當中。當電動機處于運轉的狀態時，雖然熱元件所產生出來的熱量也會使雙金屬出現彎曲的情況，但是并不足以是FR的觸點發生動作；而當電動機過載時，雙金屬片的彎曲位移便會隨之不斷增大，在這一過程中會推動導板是常閉觸點斷開，進而起到切斷電動機控制電路的作用，這樣便不會造成電動機因過載損壞。通常情況下，FR 動作之后不會自動復位，需要等待雙金屬片完全冷卻后手動按下復位按鈕才會恢復到原位。FR 動作電流的調節可通過旋轉凸輪到不同的位置來實現。
參考文獻：
電氣工程基本原理范文4
關鍵詞：無功補償；產學研；實踐環節；電氣專業
作者簡介：仉志華（1977-），男，山東夏津人，中國石油大學（華東）信息與控制工程學院電氣工程系，副教授；馮興田（1978-），男，山東廣饒人，中國石油大學（華東）信息與控制工程學院電氣工程系，講師。（山東 青島 266580）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）36-0111-02
無功功率的基本概念以及無功補償的基本原理是電氣專業學生必須掌握的知識點，在相關課程中都有所涉及，但許多學生對此沒有系統性認識。本文緊密圍繞中國石油大學（華東）（以下簡稱“我?！保╇姎鈱I學生的培養目標，將油田配電網無功補償技術與專業實踐教學內容相結合，實現了理論教學與實際應用的緊密結合；將專業教師的科研成果與體會帶入課堂教學，實現了產、學、研三者的有機結合；將原有課程中講述的零散知識點融匯成知識面，實現了知識點之間的內在融合。該方法經兩屆學生的暑期實踐證明效果非常明顯，不僅系統地補充和完善了我校電氣專業綜合實踐教學內容，更為電氣專業乃至其他學科進一步探索“產學研相結合”的教學模式積累了寶貴經驗。
一、實踐環節設計的立足點
1.體現學生培養的目標
我校作為石油、石化高層次人才培養的重要基地，專業課程設置均圍繞石油石化行業背景展開，無功補償技術在工業現場及石油石化生產實際中應用廣泛，而且伴隨著國家“節能減排”政策的大力推廣，該技術在石油石化生產中的應用前景更為廣闊。無功補償基本原理是電氣工程專業學生必須掌握的知識點，但該內容較為抽象，將此作為實踐內容不僅能促進學生對該知識點的理解，也便于學生了解油田現場的生產實際。
2.兼顧電氣專業兩個方向
我校電氣專業主要有供電和拖動兩個方向，專業課程設置及培養側重點有所不同，而無功補償相關知識作為重要的基礎內容，兩個專業方向學生都必須掌握，因此將此作為實踐內容能夠結合兩個方向專業課程知識的交叉點，兼顧電氣專業兩個方向的所有學生，避免了部分傳統實踐環節設計內容的片面性，從根本上保證了實踐教學效果。
3.良好的產學研基礎
我校電氣專業教師已結合油田生產實際從事無功補償方面的研究多年，承擔過多項相關科研項目，發表相關研究論文多篇，對油田無功補償技術的現狀、存在問題及解決方案具有系統認識與深入體會，通過設置實踐環節將科研體會帶入課堂教學，將理論與實際有機結合，不僅激發學生的學習興趣，也將教師的科研成果融入教學，體現了產學研相結合的思想。
4.無功補償技術的特點
經過多年的發展，無功補償技術已形成專門的理論體系，涉及內容較多。無功補償的相關知識在多門理論課程中均有所涉及，但往往僅涉及部分知識點，缺乏系統性。通過設置實踐教學環節，將無功補償零散的知識點融匯成系統的知識面，便于學生深入理解和掌握。[1-3]而且無功補償技術理論與實際應用結合緊密，強弱電相結合、軟硬件兼顧，將其作為實踐環節能夠加強對學生實際動手能力、分析及解決實際問題能力的培養，真正達到實踐環節的鍛煉效果。
二、電氣專業綜合實踐環節的設計
為保證該實踐環節的實施效果，主要針對兩個方面進行了研究：無功補償綜合實踐平臺的設計和無功補償綜合實踐內容的設計。前者是結合油田生產實際，以現場廣泛采用的游梁式抽油機為原始模型，設計了綜合實踐平臺，作為開展實踐教學環節的基礎；后者結合相關課程中無功補償技術的教學內容，將零散的知識點進行系統融合并科學劃分，以“模塊化實踐教學思想”為基本出發點優化設計了綜合實踐內容。
1.無功補償綜合實踐平臺的設計
基于實驗室現有設備條件，以油田廣泛采用的不同功率的游梁式抽油機電機為基礎模型，結合無功補償相關知識點的內在聯系，設計出無功補償綜合實踐平臺。該平臺總體結構如圖1所示，主要由以下四個環節組成：
（1）系統阻抗模擬環節。在實際的電力系統中，大量無功功率流動是造成電壓偏移的主要因素之一，嚴重時會帶來電壓穩定問題，這是電力系統電壓無功控制的理論依據。該知識點在“電力工程基礎”、“電力系統分析”、“電力電子技術在電力系統中的應用”等課程中均作為重點內容講解。該知識點由串聯電抗器模擬實現，主要用于測量、分析無功功率流動引起電壓偏移量，能夠直觀對比無功補償前后系統的電壓變化情況，并利用實測數據驗證電壓偏移公式。
（2）功率測量環節。該環節用于理解三表法與兩表法測量有功功率與無功功率的理論依據及實現方法，通過理論推導，重點采用兩表法即采用90度接線方法直接測量無功功率的方法，該環節由有功功率表、電壓表、電流表、功率因數表等組成。同時為實現功率的微機測量，設計了電壓、電流變換與調理模塊，實現了強弱電信號隔離。
（3）無功補償控制環節。該環節分為兩部分：其一為手動控制環節，主要采用實驗室現有的電氣控制實驗平臺，搭建基于常規繼電器的交流接觸器控制回路，根據模擬儀表測量結果實現電容器的手動投切控制。另一環節為自動測量與控制環節，為保證實踐實施進度，課題組專門基于51單片機開發了無功補償智能控制硬件電路，只需接入調理后的電壓電流信號，軟件編程即可實現。為保證動手能力強、學有余力的學生進一步了解硬件電路知識，也可基于實驗室現有的51單片機實驗箱，根據參考電路圖重新搭建硬件驅動電路，并軟件編程實現無功自動測量與補償控制。此環節在有效控制實施進度的基礎上有利于因材施教。
（4）可調負載模擬環節。此環節主要由調壓器、異步電動機、發電機及燈箱負載組成，模擬可變的有功與無功負載：通過調壓器改變電動機的端電壓，調節其主磁通，從而改變無功功率的大小；通過改變勵磁電壓或者燈箱負載的大小可改變系統有功功率的大小。該環節通過靈活連續調整有功功率大小，模擬現場抽油機上下沖程電機的輸出有功功率變化；通過調整電機端電壓，模擬不同功率電機所需的無功功率變化情況。二者結合即可完整模擬不同型號抽油機工作過程中的有功功率、無功功率以及功率因數變化規律，為實施無功補償奠定基礎。
2.無功補償模塊化實踐內容的設計
將無功補償技術所涉及的知識點進行融合，結合理論教學與實際應用關鍵技術點，把零散的知識點貫穿在一起形成系統的知識面，并基于“模塊化實踐教學”的設計思想，結合實踐環節大綱規定時間，對實踐內容進行了模塊化綜合優化設計。實踐內容主要采取集中講解與分散操作相結合的方式進行，按照兩周時間安排，內容分為七個部分，[4]如圖2所示。
3.實踐效果
在2008年、2009年兩次暑假實習中已進行了改革嘗試，學生普遍反映效果良好，通過強弱電調試、軟硬件編程鍛煉了綜合分析問題及實際動手能力，對于無功補償原理及相關技術有了全面而深入的理解，并對無功補償技術的現場應用有了全新的認識。
三、無功補償綜合實踐環節特點
與國內同類院校電氣專業實踐環節涉及內容對比分析可知，無功補償綜合實踐環節主要特色如下：
將無功補償理論體系、油田生產實際應用、教師的科研體會三者有機結合，主動融入實踐平臺設計與實踐內容設置，充分體現了產學研相結合的思想，為日后電氣專業乃至全校開展產學研教學模式進行了有益嘗試，積累了寶貴經驗。
緊密結合我校學生的培養目標，立足油田生產實際需要，將廣泛應用的無功補償理論體系有機分解，結合相關課程講述內容與學生原有的知識結構體系，模塊化設置實踐環節內容。并通過集中講解、分組操作、交流反饋等多種手段保證了實踐效果。
電氣專業多門課程涉及到無功補償的相關基礎知識，但只是零散的知識點，均不夠系統。該成果將多門專業課程講述內容進行融合，把無功功率基本概念、測量方法、補償原理、效果評價等分散的知識點融匯成系統的知識面，并根據各知識點之間的內在聯系，合理安排實踐內容；同時兼顧微機控制、單片機、電氣控制等軟、硬件設計內容，強弱電結合、軟硬件兼顧，有利于對學生綜合分析能力與實際動手能力的培養。
為充分發揮部分優秀學生的主觀能動性，靈活優化調整實踐內容，在保證實踐進度的前提下，適當增加深層次內容，在實踐過程中有利于因材施教。而且該實踐環節在一定程度上能夠兼顧電類和部分非電類專業學生的實踐要求，具有一定的推廣價值。
四、總結
本文基于產學研相結合模式下的電氣專業學生的綜合實踐環節進行了系統研究。緊密結合我校學生培養目標，從無功補償理論體系、油田生產實際需要、產學研基礎等多方面論證了將該內容作為實踐環節的合理性；緊密結合理論體系、現場應用與科研體會，優化設計了無功補償綜合實踐平臺與模塊化實踐內容，不僅系統地補充和完善了我校電氣專業實踐教學內容，更為重要的是將專業教師的科研成果、體會進行凝練與總結，主動融入到實踐課堂教學中，實現了產、學、研三者的有機結合，為電氣專業乃至全校進一步探索“產學研相結合”的教學模式積累了寶貴經驗。該成果獲得2010年校級教學成果二等獎。
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電氣工程基本原理范文5
關鍵詞：電氣工程與自動化；人才培養體系
中圖分類號：TU976+.1 文獻標識碼： A 文章編號：
一、電氣工程與自動化專業人才培養目標
根據電氣工程與自動化專業的特點，要實現以下人才培養目標：
首先，務實型人才，這類人才通常是設置于企業一線的專業技術崗位工程師，由于在基層一線需要更加實用的技術，因此強調人才的務實性，并具備良好的職業道德與團隊合作精神。其次為應用型人才，針對這類人才，培養重點放在知識與技術的應用方面，要求其可以利用知識對技術進行二次開發與創新，培養目標更加側重于人才綜合素質的提升，要求其具備良好的應用能力，樹立較強的應用意識。再次，適用型人才，這類人才要求其具備扎實的知識基礎，而且要拓寬知識面，與通識型人才相比，他們在就業過程中，融入崗位角色的時間更短，與技能型人才相比，其潛力更大，具有更強的適應性。最后，創新型人才，因為電氣工程與自動化專業人才多服務于基層一線，實務性更強，因此要求其不能局限于單純的應用，還要勇于創新、突破自我，從而實現更進一步的發展。
二、電氣工程與自動化專業教學計劃的制定
要實現上述人才目標，必須制定一個科學、有效、實用的專業教學計劃，具體而言可以遵循以下幾個原則：
首先培養提高學生的綜合素質，此處所討論的綜合素質包括思想道德、業務能力、心理素質、文化修養甚至身體素質等方面。其中針對業務能力的提升的教學計劃，可以從學科基礎課程、專業核心課程、專業方向課程以及專業任選等課程的設置來實現。在兼顧到業務能力的同時，也不能忽略學生其它方面的提升，比如人文社科、管理科學以及外語綜合能力等。其次，加強實踐訓練。因為電氣工程及自動化專業表現出非常強的實踐性，因此要通過大量的實踐訓練提高學生的實際工作能力。具體而言，實踐類型包括課程實驗、技能訓練、課程設計、工程實踐、課外實踐以及畢業設計等。最后，要進一步豐富學生的知識結構與能力結構。其中對學生知識結構的要求如下：掌握專業課程的基本理論與知識；對電氣自動化的前沿發展動態進行系統的了解；熟練掌握典型電氣自動化系統的基本原理、系統組成以及常用工具。針對學生的能力結構要求如下：可以自主進行編程設計，具備相應的計算機應用能力；可以設計開發一些小型控制系統與信息系統；掌握電氣自動化專業必要的實踐能力與工程技能。
三、電氣工程與自動化專業課程體系建設實踐
（一）建設精品課程，加強教材建設
在電氣工程與自動化專業中，電氣工是整個學習過程的重點內容，具體包括電機、發電設備以及輸配電系統等。而學生通過自動化專業的學習，可以把“控制”與“自動化”作為后續工作中解決各類問題的手段與工具。所以在設置專業課程時，要根據上述專業教學計劃中對學生知識結構、能力結構的要求，構建專業精品課程。參照國家級、省級對精品課程的建設模式及要求，結合學校自身的實際情況，探索全新的教學模式，基于模塊化的角度建立系列課程組，保證課程組內各個課程之間互相聯系、互相支撐，從而形成一個有機的結構體系，提高系列課程的協調性。具體而言，組建系列課程組的主要內容包括以下幾個方面：
（1）電子電路系列課程，包括電路知識、模擬電子技術與數字電子技術、信號與系統、電子設計基礎以及電磁場基礎等；（2）計算機與微處理器系列課程，主要包括DSP技術、嵌入式系統設計、單片機與微的原理及應用知識、C語言程序設計以及軟件技術基礎等；（3）電機與電氣技術系列課程，主要包括電機學、電氣控制技術、PLC、電子電力技術以及電氣工程基礎等；（4）控制理論與控制技術系列課程，主要包括自動控制原理、運動控制以及信息控制技術等；（5）建筑電氣與智能化系列課程，主要包括電氣CAD、建筑電氣工程設計與安全以及建筑通信網絡技術等；（6）電力系統系列課程，主要包括電力系統分析基礎、繼電保護技術、高壓技術基礎、電力自動化技術以及仿真技術等。
由上述系列課程組的設置內容可知，通過系列課程的建設可以改善現有電氣工程與自動化專業課程的脫節現象，在課程組內，各科知識互相支撐、有機結合，形成一個完整的、高效的結構體系，不僅對教材的選擇十分有利，而且有助于編寫教學大綱，防止出現課程重復，及時淘汰陳舊知識，因此保證了學生學習專業課程的有效性，提高學生所學知識的實用性。
（二）建立實踐課程體系
由于電氣工程與自動化專業體現出較強的實踐性，因此僅靠上述精品課程體系的建設還不足以實現專業教學目標，必須建立配套的實踐課程體系。具體而言，包括以下幾個方面：
首先，建立校企合作的長效機制。學生經過幾個學期的理論知識學習后，必須經過實習過程，以實現理論知識與實踐能力的有機結合。學生通過實習可以更加深入的了解社會，將自己的知識應用于實踐操作中，提高其勞動觀念與責任心；此外，還可以對自己所掌握的理論知識做進一步的鞏固。因此要加強校企合作，為學生選擇更加適合的實習基地，建立長效的校企合作機制。在選擇實習基地過程中，要注意兩個方面，一方面要求企業能夠為學生提供實踐操作平臺，全面提升其實際動手能力以及解決問題的能力；另一方面，還要有助于學生了解行業現狀以及技術發展趨勢。因此學校要與企業建立全方位的、多角度的長效合作機制，為其提供更多參與生產實踐的機會。
其次，組織各類實踐比賽。通過各種實踐比賽可以促使學生更深入、更系統的了解知識，并提高學生對知識的實踐應用能力。并且比賽這種方式還可以激發學生的好勝心，提高其學習主動性。通過比賽這種良性競爭的方式，可以反映出學生對知識的理解程度及應用能力。學校可以為學生提供更完善的條件，鼓勵其參加各種級別的比賽，例如全國大學生機器人大賽、全國普通高校信息技術創新與實踐活動、飛思卡爾電子設計大賽等等。實踐比賽是提高學生創新能力的有效載體，不僅可以培養學生的科研興趣，而且對其工程意識與協作意識、科學精神與團隊精神、組織能力與競爭能力等素質的提升，也起到良好的促進作用。
最后，鼓勵學生參與實際的科研項目。老師在學生中進行科學的培養與拔，針對一些具備參加基礎專業科研活動能力的學生，可以推薦其參與到校內老師的科研項目中，以豐富其專業知識，提高其專業能力，幫助老師設計一些基礎性的實驗，操作實驗過程，并進行研究數據整理等。
四、結語
總之，在電氣工程與自動化專業課程體系建設過程中，要以培養適用型、務實型、應用型及創新型人才為目標，促進學生專業能力與專業素質的提升。相應的廣大任課老師也要不斷探索、研究，在日常工作中積累更多的實踐經驗，從而培養出更多的、與時展相適應的、具有創新能力的應用型人才。
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電氣工程基本原理范文6
關鍵詞：電氣工程；電氣自動化；融合
二十世紀是一個科學技術引領時展的時代，隨著各種尖端技術的不斷應用，各個企業的發展現階段都有尖端的技術團隊。同時，由于電氣自動化技術優勢的特點，如果能夠把握好應用手段，在實際生產過程中，一定會取得好的結果。但在電氣工程實踐發展的過程中，我國的電氣自動化技術的應用時間還比較短，很多人員沒有經驗，使融合程度不是很高，在融合過程中仍存在著許多問題。因此，本文研究電氣自動化如何融入電氣工程中是具有明顯的現實意義的。
1 我國電氣自動化發展現狀及融合不足之處
作為目前全球最大發展中國家的中國，與西方先進國家相比較，由于科學研究領域相對落后，導致電氣工程及其自動化技術的研究也有一些不足之處，使其在電氣工程中的融合進程受到了不小的影響，這樣一定程度上制約了我國電氣工程的發展。與此同時，目前我國所掌握的電氣自動化技術可應用效率較低，往往是研究出一個很好的設備，但是沒有相關技術進行支持，許多電力企業在這樣的技術環境以及競爭體系中，不能完全按照自己的發展意愿而進行企業規劃，受技術制約的因素影響，最終導致電氣自動化技術不能完全滿足自身發展的需要。
本文所研究的設備都是基于電氣自動化技術的，因此與傳統設備相比具有很強的優越性，這種優越性主要體現在使用性能以及使用壽命兩個方面。除此之外，電氣自動化技術下的設備能夠將工作信息實時、快速、準確的傳送到相關工作崗位上去，因此將電氣自動化融入到設備中是勢在必行的，然而根據作者調查研究得知，目前在電氣自動化融入電氣工程過程中，仍存在許多問題需要引起相關研究者的重視：首先，電氣自動化技術在電氣工程中的應用還不成熟，不是很全面。其次，電氣自動化技術在應用過程中對外部電壓要求較高，這使得電網建設投資成本壓力增大。此外，電氣自動化設備在防雷和電磁干擾等方面需要發展和完善。這就要求我們不斷探索電氣自動化設備功能的研究工作，以充分發揮自動化裝置的功能。
2 電氣工程中電氣自動化的設計理念
2.1 集中化設計理念
針對本文所研究的電氣工程來說，自動化技術的融入主要有兩方面的作用，第一就是對于電氣工程系統進行信息集中處理，由于隨著電氣工程的規模的不斷擴大，傳統的處理系統壓力越來越大，自動化信息系統可以使復雜的信息處理過程變得便利起來，減輕電氣工程系統主機運行負擔；第二就是能夠承擔一部分監控作用，特別是對系統穩定性以及安全性方面的監控，電子自動化可以達到很好的效果。
2.2 遠程化設計理念
由于電纜在電氣工程中需要大量接入，才能保持整個電力系統的正常運行。然而，許多電纜應用在很大程度上會增加系統的負擔，降低系統運行的穩定性和安全性。通過遠程設計的應用可以解決電氣工程電纜的系統依賴性。但這種設計思想的用雖然在很大程度上減少了電纜的應用，但直接增加了信息設備的數量。因此對于這種情況，電氣自動化技術一般只用于較小的電氣工程之中。
2.3 現場總線式設計理念
現場總線式設計是一種網絡技術，隨著我國近年來網絡技術的不斷發展，基于網絡技術的設計方法逐漸變得更有針對性。我們可以使用不同的技術運用于不同的階段，使其功能更加穩定，這種設計理念，不僅具有遠程設計的優點，并且已經成為了電氣工程領域公認的一種方法。相信隨著電氣自動化技術的不斷發展，其也成為了未來發展的基本趨勢之一。
3 電氣自動化在電氣工程中的融合運用
通過上述分析，對于電氣自動化融入電氣工程的發展現狀以及存在的問題有了清晰的了解，同時對于電氣工程中電氣自動化的設計理念也有了初步認識，那么接下來作者就談一下自己對電氣自動化在電氣工程中的融合運用問題的一些思考與建議。
3.1 電氣自動化和繼電保護裝置的融合
電氣自動化技術在繼電保護裝置中的應用，主要是檢測安全保護裝置，簡單地說，當系統出現故障時，故障信息將通過系統直接送到控制中心發送，然后立即切斷電源裝置系統并進行報警。針對這種技術來說，電氣自動化可以使之更加有效，在電氣工程實際中，繼電保護裝置在自動化技術的應用下可以實現對電路的監控，并為遠程控制提供技術支持，有效地解決了傳統繼電保護裝置應用的最大分辨率慢、誤差跳變等問題。
3.2 變電站綜合自動化在電氣工程中的運用
變電站綜合自動化系統是一種高精度、高效率的自動化控制系統，它將建立在技術的自計算基礎上，將電氣自動化技術與相關通信技術相結合，并在實際工程中加以應用，電氣工程自動化系統可以進一步優化繼電保護裝置的設備。例如變電站綜合自動化與計算機技術、通信技術等多種前沿技術的應用形式進行結合改進，最終可以將這些技術直接應用于變電站中，使整個變電綜合系統具備了智能化、集約化、高效化、自動化的特點。
3.3 管理工作中的融合應用
在現階段，隨著自動化技術的發展，電氣自動化技術逐步應用到電氣工程管理工作中。通過電氣自動化技術，對電力系統中的所有設備進行監控和管理，以保證設備在正常情況下的正常運轉，并及時發現設備中存在的問題，延長設備的使用壽命。同時，設備的管理人員，經常會受到諸多因素的影響所產生的各種問題，通過使用電子化技術并對電氣自動化技術的使用，以避免此類問題的出現，從而提高電氣工程的質量管理工作，使其更好地發揮應有作用。
3.4 調度網中的融合應用
在電力網絡中應用融合調度的過程，一般有許多設備應用其中，如打印設備、中心服務器設備等，通過這些設備的應用，達到了自動控制的目的。電氣自動化技術將自動為客戶用電測量，根據檢測結果確定電力用戶需求，為用戶提供更好的電能，從而可以將電能消耗值降到最低。而且，通過監控設備，還可以第一時間得知整個網絡的調度問題，并對工作人員進行提示，從而提高電力系統的安全性。
4 結束語
綜上所述，隨著電氣自動化技術應用價值的不斷提高，如何將電氣自動化技術逐步融入電氣工程當中已經成為了電氣行業的一個熱門研究課題，然而我國現階段在電氣自動化技術應用中方面仍存在許多問題。本文對電氣自動化技術的設計理念作了簡要分析，指出其在電氣工程中存在的不足和融合技術應該發展的方向。希望本文的研究能促進我國電氣工程事業的進一步發展。
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