时间:2023-07-14 17:34:52
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气工程研究热点,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

【关键词】电气工程;自动化技术;设计;应用
一、电气工程及其自动化技术的含义及设计
1、电气工程以及电气自动化的含义。电气工程及其自动化是以电磁感应定律、基尔霍夫电路定律等电工理论为基础,研究电能的产生、传输、使用及其过程中涉及的技术和科学问题。电气工程中的自动化涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,其主要特点是强弱电结合,机电结合,软硬件结合。电气工程及其自动化技术主要以控制理论、电力网理论为基础,以电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段,同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学。它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能,以达到预期的控制目的。控制理论是在现代数学、自动控制技术、通讯技术、电子计算机、神经生理学诸学科基础上相互渗透,由维纳等科学家的精炼和提纯而形成的边缘科学。它主要研究信息的传递、加工、控制的一般规律,并将其理论用于人类活动的各个方面。将控制理论和电力网理论相结合,应用于电气工程中,有利于提高社会生产率和工作效率,节约能源和原材料消耗。
2、电气工程及其自动化技术的设计。在实际的电气工程及其自动化技术的设计中,应该从硬件和软件两个方面来进行考虑,通常情况下,都是先进行硬件的设计,根据实际的工业控制需要,针对性的选择电子元器件,首先应该设置一个中央服务器,并采用先进的计算机作为系统的核心,然后选择的辅助设备,如传感器、控制器等,通过线路的连接,组建成一个完整的系统。在实际的设计时,除了要遵循理论上的可行外,还应该注意现实中的可行性。由于生产线是已经存在的,自动化控制系统的设计,必须在不改变生产型的基础上进行,对硬件设备的安装有很高的要求,如果设备的体积较大,就可能影响正常的加工,要想使设计的控制系统能够稳定的工作,设计人员必须进行实地的考察,然后结合实际的情况,对设备的型号进行确定。在硬件设计完成之后,还要进行软件系统的设计,目前市面上有很多通用的自动化控制系统软件,但是为了最大程度的提高自动化水平,企业通常都会选择一些软件公司,根据硬件安装和企业生产的情况等,进行针对性的软件设计。
二、电气自动化在电气工程中的应用
1、电气工程及其自动化技术的应用理论。电气工程及其自动化技术是随着工业的发展,而逐渐形成的一门学科,现在的很多高校中,都开设了相关的课程,从某种意义上来说,电气工程及其自动化技术,是为了满足实际生产的需要,在传统的工业生产中,采用的主要是人工的方式,虽然机械设备出现后,人们可以操控机器来进行生产,极大的提高了生产的效率。但是经济的发展速度更快,对产品的需求量越来越大,在这种背景下,仅仅依靠操作机器的生产方式,已经无法满足市场的需要,必须进一步提高生产的效率,为了达到这个目的,很多企业都实行了二十四小时生产,通过实际的调查发现,采用这样的生产方式,机器可以不停的运转,操作人员却需要足够的时间休息,因此必须增加企业的员工,这样就提高了生产的成本,在市场竞争越来越激烈的今天,企业要想获得更多的效益,必须对生产的成本进行控制,于是有人提出了让机器自行运转的概念,这就是自动化技术。 强化电气工程及其自动化的应用措施。(1)强化数据传输接口建设。在应用电气工程自动化系统的时候,数据传输功能发挥着至关重要的作用,一定要进行高度的重视。只有提高系统数据传输的稳定性、快捷性、高效性与安全性,才可以保证系统运行的有效性。在进行数据传输强化的时候,一定要重视数据传输接口的建设,这样才可以保证数据传输的高效、安全。在建设数据传输接口的时候,一定要重视其标准化,利用现代技术处理程序接口问题,并且在实际操作中进行程序接口的完美对接,降低数据传输的时间与费用,提高数据传输的高效性与安全性,实现电气工程自动化的全面落实。(2)强化技术创新,建立统一系统平台,节约成本。电气工程自动化是一项比较综合化的技术,要想实现其快速发展,就一定要加强对技术的投入,突破技术瓶颈,确保电气工程自动化的有效实现。所以,在进行建设与发展电气工程自动化的时候,一定要加强系统平台的建设,结合不同终端用户的需求,对自身运行特点展开详细的分析与研究,在统一系统平台中展开操作,满足不同终端用户的实际需求。由此可以看出,建立统一系统平台,是建设与发展电气工程自动化的首要条件,也是必要需求。(3)加强通用型网络结构应用的研究。在电气工程自动化建设与发展过程中,通用型网络结构发挥着举足轻重的作用,占据了十分重要的地位,可以有效加强生产过程的管理与技术监控,并且对设备进行一定的控制,在统一系统平台中,可以有效提高工作效率,保证工作可以更加快捷的完成,同时增强工作安全性。除此之外,通用型网络结构也可以加强和各控制中心与管理系统的配合,实现网络资源的优化配置,这样就可以促进信息的有效传递,真正发挥网络应有的作用,达成了网络结构互通性。由此可以看出,加强对通用型网络结构应用的探索是一件非常有意义的事情,一定要加大财力、物力、人力的投入,同时对相关技术进行深入的分析与研究,强化对网络结构的分析与研究,尽可能创建一种更加理想的网络结构,促进电气工程自动化系统的高效运行。 三、电气工程自动化热点技术的运用
1、管控一体化技术。从理论上来说,在电气工程中,管控一体化主要指的是电气工程中不同的通讯环节,利用自动化技术的应用,将相关信息数据的集成性以及整个性进行充分的发挥,在对信息系统以及集成控制系统中彼此融合的过程中,把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络能够用一种集成的综合方式完整表现出来。 状态检修技术。从应用的角度来说,对于电力工程中的状态监测技术,我们可以将其定位是:利用设备资产管理系统在电气工程中的应用方式,将其在故障诊断、状态监视方向的综合功能重点发挥,并提供状态检修设备在正常运行时的状态信息和数据,并有机结合该部分数据有效预测电气工程对应设备的实际运行状态、潜在的安全隐患或故障因素。根据这种方式,还可以实现由传统的故障检修模式向状态检修新模式的转变。从电气工程的实践应用角度讲,状态检修技术在电气工程实践工作过程中的科学应用,不仅可以有效提高其对应的电气设备的安全性、稳定性,而且有效克服了传统的定期故障检修模式存在的遗漏性问题和缺陷,为电力系统的安全运行提供了有力的保障。 结束语
现阶段,在电气工程自动化建设与发展过程中,还存在着一些不足,需要进行深入的研究,采取有效的改进对策,提高自动化水平,实现电气工程自动化的高效运用,促进社会工业的可持续发展。
参考文献:
关键词:电气工程;自动化技术;应用
中图分类号:F407文献标识码: A
近年来,随着我国经济的迅猛发展,自动化技术的优势逐渐在电气工程中凸显出来,使广大使用群体感受到电气自动化技术带来的广泛运用性和宽广的专业性,这也直接加速了我国电气化工程自动化技术的运用。新时代条件下,电气自动化技术已经成为国民经济和人民生活水平提高的重要标志。
一、电气工程中自动化技术的现状
1、我国自动化技术发展现状
自动化的发展历史大致可以分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期。在我国,随着现代生产和科学技术的发展,我国的自动化技术也得到了迅猛的提高,进入20世纪70年代以后,自动化技术开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展,并广泛应用到国防、科学研究和经济等各个领域,实现更大规模的自动化。例如,大型企业的综合自动化控制系统、全国铁路自动调度系统、国家电力电网自动调控系统、空中交通管制系统、城市交通管制系统等都离不开自动化技术的广泛运用。
2、其他国家自动化技术发展现状
相比较国内而言,其他国家的自动化技术是系统化、智能化和集成化的集合体。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和整体竞争力,自动化技术与计算机、信息技术的糅合,不断创造出新的行业经济增长点。与此同时,自动控制内容也发展到对产品质量的在线监测与控制,设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护,以及厂级管理决策与控制等方面。以自动化控制技术、数据通信技术和图像显示技术为一体的综合性系统装置成为国外企业过程控制的主导产品,现场总线成为自动化技术的第一热点。总而言之,世界自动化技术产业的发展势头非常的迅猛,传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模,其中传感器的销售在20世纪90年代的美国和日本创造了100亿美元的神话。
3、新时代自动化技术发展的新要求
在21世纪自动化技术发展的现状和前提之下,自动化将来的发展趋势将会更大程度上模仿人的智能,机器人已经在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到广泛的运用。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新
技术革命的重要内容,并且也会得到迅猛的发展。
二、自动化技术在电气工程中的具体运用
1、发电厂分散测控系统的自动化技术应用
发电厂分散测控系统具体是由以太网、过程控制单元、运行人员工作站、工程师工作站和高速数据通讯网等组成,在实际的应用过程中一般采取分层分布结构。这里所说的过程控制单元既可以直接运用到生产运行过程中的单元,又可以直接接受热电阻、热点偶、现场变送器等信号,并且在预算处理完成以后,对设备的运行状态和运行参数进行实时的画面显示、信号输出和打印任务,以此来直接监控执行机构,最终实现电气自动化在电气工程中应用的生产过程的检测、联锁保护与控制等方面的功能。
2、电气自动化在电气工程管理中的运用
电气工程管理充分体现出电气自动化技术的运用,并且在自动化技术的运用过程中侧重于编程上的调试,通过对仪表的电气工程管理分析,传统的仪表管理主要是对流量、温度和压力仪表显示仪上等内容的管理,引入自动化技术后,仪表管理的工作内容转向基于集中PLC 和集散DCS 控制系统自动化的管理上,可以对多个温度、流量和压力进行集中采集数据、监测控制、输出控制以及最终处理,保障仪表管理和控制的精确性和稳定性。自动化技术对电气工程中的施工资料、程序系统和随机性文件是采取至始至终的程序化管理,保证了电气工程的工作质量和工作真实性。
3、变电站电气自动化技术的运用
电气工程在变电站的传统工作模式是采用人工的方式进行电话间的操作和监控,而自动化技术的应用大大降低了人力资源成本,并且对变电站的监控有着明显的强化作用。自动化技术在变电所中的应用主要体现在对各种变电设备和机器的运行状况和状态实现全方位、多角度的监控,从而达到对变电设备有效控制的目的,与此同时,自动化信息技术的参与,减少了传统的变电站工人操作的环节,使变电站的监测控制呈现系统性状态,但是极小部分还是需要人工进行的,例如变电设备变电数据的记录和整理。
4、电气自动化技术在水电厂中的应用
在当下的水电厂技术条件支持下,为最大程度上保证整个电气工程的有效运转,就需要在水电厂自动化技术的应用过程中具备调速器装置、水轮机装置以及水轮发电机组励磁控制系统在内的相关模块。另外,按照各个自动化系统运行的差异性来说,水电厂自动化系统包括单机模式、公用设备模式、梯级综合自动化模式以及全自动化模式等几种类型。从具体的水电厂运用实践来说,将自动化技术运用于电气工程中的方式,能够确保整个水电厂在正常运行的状态下使得经济效益能够得到最大程度上的提高,这也是电气工程的供电质量的重要保障。
5、光电式电力互感器自动化技术的运用
电力互感器是电力运输过程中不可或缺的重要设备,其基本原理是按照一定的比例关系将输电线路上的高压电和大电流数值降低到仪表盘可以直接测量的数值范围之内。但是,其最大的缺点在于随着电压等级的提高,绝缘难度也会越大从而导致仪表盘的体积和数量变大,与此同时如果信号动态范围小就会导致电流互感器会出现饱和现象,或者发生信号畸变的状况,自动化光电式技术设备的运用有力改观了这些不足和缺陷。
三、电气工程中自动化技术的发展前景
电气自动化是电气工程中的核心科学技术,也是工业现代化的重要标志,自动化技术的运用对人类社会的进步依旧起着非常重要的作用,因此,我们需要对自动化技术在电气工程中的应用提出展望。
1、管理控制一体化技术的运用
电气工程中的管理控制一体化是指重点针对电气化的不同通讯环节,通过自动化技术的科学应用,充分发挥相关信息数据的整合性和集成性优势。而集成控制系统在和信息管理系统进行彼此融合的过程中,能够用一种集成的综合的方式把处于正常应用状态下的电气工程所应用的信息控制网络完整表现出来。
2、智能化的电力设备
在通常情况下,电力设备中的一次设备与二次设备间距较大,电气自动化系统的智能化系统能够在一次结构设备设计中,将二次设备的相关功能和技术进行设计和实现,与此同时对配电网中的电力信号电缆线和控制信号线进行省去。例如,自动化智能技术是主要针对配电网中的防雷击、电磁干扰等相关内容,实现输电网的自动化管理。
结语
电气化工程自动化技术的广泛运用,一方面提高了生成效率,另一方面也为人类创造了更大的经济效益和社会效益。在电气化工程不断发展的过程中,还需要对其不断进行改进,来适应高速发展的现代工业化需要,为我国的经济发展创造更加有利的发展环境。
参考文献
[1]马建华,数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].制造业自动2012,34(6):142-144。
[关键词]电气工程;自动化;应用;分析
中图分类号:TN830.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)07-0344-01
随着我国经济的发展,科技水平有了很大的提高,但是与西方发达国家相比,由于我国发展的时间较短,因此在很多领域中,技术水平还比较落后,因此近年来国家加大了对相关领域的投入,尤其是电气工程等行业,根据实际的发展情况,针对性的出台一些优惠政策,鼓励和扶持我国企业的发展。电气工程作为一门新兴的学科,是现代科技的核心,如电气工程中的电子技术,是现代信息化的基础,很多人认为,电气工程的出现,使得人们从机械时代进入到了信息时代,不但改变了人们的生活方式,也改了工作的模式,因此电气工程的发展水平,已经成为了一个国家信息化的重要标志。
一、电气自动化的基本概念
电气自动化主要是通信技术、计算机技术和运动控制技术的有效综合,通过电气自动化设备和系统,实现自动化控制,具体涉及电气工程中的系统运行、自动控制、信息处理、电力电子设备应用等多个领域。随着科技的不断进步,电气自动化得到不断发展,在电力生产和电力应用中发挥着自动检测和调节功能,可以实现电气设备和电气系统的自动保护,通过信号采集、处理、传输等保障电气工程的高效、稳定运行。
二、电气工程自动化的应用
目前,电气工程自动化在以下两个方面得到了广泛应用:智能建筑领域。建筑的发展越来越智能化,而智能化离不开电气自动化。随着人们生活水平的提高,高档智能化建筑成为了人们居住选择的大方向,同时,也是世界建筑业发展的方向之一。智能化建筑利用电气的自动化实现了资源和设备的合理利用,其内部包含了大量的电子电气设备和复杂的布线格局,并且这些设备和布线需要较高的抗干扰性和耐压性。作为一级负荷建筑,智能化建筑还需具有多层屏蔽的防雷体系。②空调净化系统。自动控制和空调净化系统能够作为单独的系统进行测量,也可以作为具备计算机控制管理功能的复合型系统使用。尤其是在控制温度时,空调净化系统对电气工程自动化的要求较高,可使用DDC控制。在回风管部位装有温度传感器,可对较监温度与设定温度进行比较,并运用微积分等数学预算进行控制操作,以输出相应的电压信号,进而控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀,将温度保持在合理的范围之内,使建筑内的温度符合要求。
三、电气工程及其自动化技术应用的发展
理论的发展要基于实际应用,而理论进步了以后,又能够指导实际应用,因此二者之间有着密切的关系,电气工程及其自动化技术是随着工业的发展,而逐渐形成的一门学科,现在的很多高校中,都开设了相关的课程,从某种意义上来说,电气工程及其自动化技术,是为了满足实际生产的需要,在传统的工业生产中,采用的主要是人工的方式,虽然机械设备出现后,人们可以操控机器来进行生产,极大的提高了生产的效率。但是经济的发展速度更快,对产品的需求量越来越大,在这种背景下,仅仅依靠操作机器的生产方式,已经无法满足市场的需要,必须进一步提高生产的效率,为了达到这个目的,很多企业都实行了二十四小时生产,通过实际的调查发现,采用这样的生产方式,机器可以不停的运转,操作人员却需要足够的时间休息,因此必须增加企业的员工,这样就提高了生产的成本,在市场竞争越来越激烈的今天,企业要想获得更多的效益,必须对生产的成本进行控制,于是有人提出了让机器自行运转的概念,这就是自动化技术。
四、电气工程及其自动化发展中的问题及建设策略
电气工程及其自动化是工业发展不可或缺的一种技术。随着社会的发展,商业间的交流越来越多,交易也越来越复杂,商业和工业的发展带动了经济的腾飞,从而促进了科学技术的进步,反过来也使电气工程及其自动化技术得到更进一步的发展。但是电气工程及其自动化技术在发展过程中仍然面临着一些困难与挑战:①现阶段的电气工程及其自动化的建设没有针对性,面对各个不同的企业的实际需要,在现有的技术成果上再逐个进行针对性的设计不但使成本增加,对于电气设备的设计、运行、调试、使用也增加了不必要的困难,加大了人力、物力的投入,最终使工程的总成本增加,没有达到企业成本控制最优化的目标,给企业造成了一定的损失。②现今社会是一个讲求效率的社会,在保证质量的前提下提高运行效率,加快社会发展的步伐是时代的迫切需求。面对不同的对象进行不同的设计,要力争做到操作方法简便易懂,更容易让人接受,使每个企业在缺乏或者没有相应的专业技术人员时也可以安全地进行操控,这样的电气工程及其自动化的设计才能体现出其自动化的成功性。③电气工程及其自动化专业的发展为人民生活带来了巨大便利,与此同时也给环境造成了巨大污染。如何发展低能耗、高效、无污染的电气设备,也是电气工程及其自动化学科的热点话题。④网络结构的多样化,对电气工程及其自动化产品造成了一定的影响,这是电气工程及其自动化发展与建设过程中不可忽视的问题。电气工程及其自动化现在普遍应用于商业中,而在商业用途中数据传输是非常重要的,既要求数据传输的准确,更要求信息传输的安全。电气工程及其自动化在数据传输方面还是存在一定问题的:在不同企业等商家制造的硬件和软件等产品在信息交换的过程中,受开发商程序接口不同的影响,给数据之间的传输和通信造成了一定的困难,从而增加了电气工程及其自动化数据通信的困难。
结束语
电气工程及其自动化技术作为现在一个热门的学科,由于其能够极大的提高生产效率,因此受到了足够的重视,要想提高工业的生产效率,必须培养大量的专业人才,通过全文的分析可以知道,受到特殊的历史因素影响,我国的经济和科技发展的时间较短,与西方发达国家存在较大的差距,在实际的工业控制中,我国很多企业还没有实现自动化,严重的影响了生产的效率,相信随着国家的重视,必然会加大对企业的扶持力度,这种现象会得到明显的改善。
参考文献
[1] 马强.分析智能化技术在电气工程自动化控制中的应[J].大科技,2013(05):89-9.
关键词:电气工程专业;现状分析;浙江省属高校;发展策略
作者简介:翁国庆(1977-),男,浙江衢州人,浙江工业大学信息学院电气与自动化系副主任,副教授;黄飞腾(1984-),男,浙江温州人,浙江工业大学信息工程学院,实验师。(浙江 杭州 310023)
基金项目:本文系浙江工业大学优秀课程建设项目(项目编号:YX1206)、院教改项目“以科研优势为依托的特色新兴专业建设”的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)20-0035-02
由于与国民经济发展的紧密关联性,电气工程专业的教育和科研在我国高校中一直占据十分重要的地位。一方面,电气学科和行业发展迅猛,信息化、智能化和新能源的广泛应用已成为未来电气工程领域的发展趋势;另一方面,未来高等教育的核心任务是培养适应社会需求、综合能力强的高层次专业人才。据统计,全国大约共有320多所本科院校开设电气工程相关专业,其发展层次和水平、服务行业和区域各异,如何进行科学合理的专业规划、量身定制其专业发展和人才培养目标成为具有重要意义和迫在眉睫的问题。
一、专业人才培养目标和成长规律
电气工程是一门综合性较强的学科,其主要特点是强弱电结合、机电结合、软硬件结合。本专业培养的人才是具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识,受过电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练,具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力,学生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是宽口径“复合型”高级工程技术人才。本专业良好的就业和发展前景对高考考生有很强的吸引力,属于热门专业。目前,电气工程领域面临两大新的发展趋势:信息化、智能化将成为未来电气工程专业发展趋势;[1]新能源的广泛应用将成为未来电气工程领域的热点。这两个领域对高水平人才的需求很大,未来人才缺口将更加凸显。
但是,事实证明并非每个学生都可以很好成才。随着新的科学技术不断涌现以及社会需求不断变化,经济社会发展、产业转型升级对电气专业人才培养带来了新的影响与要求。要想成为专业精英人才,需要在以下几个方面进行提升:[2]
(1)全面的综合素质。需要具有扎实的数学、物理基础、较强的外语综合能力,为今后能够掌握并且灵活运用专业知识做准备。
(2)良好的动手实践能力。非常重视实验、课外科技竞赛、项目研究、生产实习、专业实习等各种实践环节,培养利用所学知识解决实际问题的动手能力。
(3)强烈的创新欲望。积极参与学校各种相关课外创新活动、学科老师的课题研究,培养自己的创新思维,积累解决问题的创新能力。
(4)开阔、前沿的知识视野。积极关注本领域科技前沿新技术、新设备、新机制,选修和自修相关特色选修课以及交叉课程,开阔自己的视野,了解当今科技前沿。
(5)充分考虑自己的兴趣,找到最适合自己发展的方向和方式。
二、国内外专业发展现状及趋势
1.国外高校专业发展现状
根据调研,一般而言国外名校(如剑桥大学、麻省理工大学、普林斯顿大学、悉尼大学等)电气工程相关专业具有以下特点:[3,4]
(1)学院、专业和学位设置:研究方向很宽泛, 与信息工程、计算机科学间交叉渗透程度很高。
(2)宽口径的基础平台教育。
(3)人才培养模式多样化。
(4)培养目标以教学、科研与社会服务并重,更务实。
(5)专业课程教学具有以下特点:课程分类细、学时少;实验学时多, 重视实践能力的培养;规定教辅材料, 强调学生自学能力的培养;注重课堂练习和辅导, 根据课堂练习或实验情况确定平时成绩;强调实验规范和各种能力的培养;具有网络支持, 每门课设置课程辅导员通过网络上载与课程有关材料;强调计算机操作和计算机应用能力,强调使用CAD工具。
2.国内高校本专业发展现状
根据教育部提供的资料,全国1100余所本科高校中开设有4年制全日制本科电气工程相关专业的本科学校有320多所。根据不同的发展水平和定位,各学校对专业人才的培养目标基本可概括为3个层次:具有国际视野的高素质创新人才和未来行业领导者;宽口径“复合型”高级工程技术人才和管理人才;高级应用型工程技术人才。
自2008年开始,教育部、财政部分批(1~6批)在全国高等学校中立项总共有51所电气工程特色专业建设点。专业排名靠前或得到教育部重点建设的学校中,主要可分几种类型:
(1)专业整体实力超强型。具有国家重点实验室、一级重点学科、一级学科博士学位授予权等高水平学科平台;覆盖电机与电器、电力系统及其自动化、电力电子与电力传动、电工理论与新技术、高电压与绝缘技术等全系列学科方向;列入国家 “211”和“985”工程重点建设项目;其目标是培养具有创新精神和国际视野的高素质创新人才和行业未来领导者;以高层次的教学建设项目和教学成果为支撑,具有很高的教学质量;非常重视学生的研究和创新实践能力,着力培养精英人才,开设系列研究型和创新实践课程,设立国家级人才培养模式创新实验区,参与卓越工程师教育培养计划。
(2)行业或地区背景型。如有些高校本身与电力行业、与某行业密切相关。它们将学科建设、专业教育与地方紧缺、优势行业紧密结合,重点发展,在科研项目、人才培养、学生就业等诸多方面均有较大的偏向性。
(3)具有明显特色方向型。如西安交通大学的高压绝缘方向、西南交通大学的电气化铁路方向、合肥工业大学的太阳能应用方向等在课程设置、专业教育、人才培养等多方面紧密结合其特色方向,形成独特的特色和优势方向。
三、浙江省属高校电气专业发展策略探索
1.省属高校专业发展现状
经调查统计,除浙江大学外,目前设置有电气工程及其自动化(或电气工程与自动化)专业的浙江省内高校共有10余所。根据2009年公布的《浙江省已有本科重点专业及国家特色专业学科专业分布情况表》及《浙江省本科重点专业建设项目立项名单》,截至2009年浙江省属高校中电气工程相关专业为浙江省重点(建设)专业的共有4所,分别是宁波大学、杭州电子科技大学、嘉兴学院和浙江海洋学院。其中,宁波大学、嘉兴学院和海洋学院重点方向基本为电气传动控制、工业自动化、电气装备及其自动化、检测和智能仪器等,基本不涉及电力系统领域,尚无强势学科和科研项目支撑。杭州电子科技大学设有电气工程与自动化、电气信息工程两个相关专业,专业课程设置覆盖面较全,包括一般电气自动化、电力系统及其自动化、新能源技术等多领域。
笔者任职的浙江工业大学是浙江省首个获批省部共建的省属重点高校,虽然电气专业发展较晚(始建于2000年),但由于学校大力支持、教师团队发奋图强及突出的生源质量,近年来取得了快速的发展。目前,已成功获批“电力电子与电力传动”浙江省重点学科,并成为全校具有“三位一体”自主招生资格的少数专业之一,已在浙江省属院校同类专业中处于领先地位,得到社会的广泛认可和良好评价。
2.专业发展存在问题和差距
通过与国内外电气相关专业名牌高校多方面详细调研分析,可以发现浙江省省属高校电气专业存在的一些问题和差距:
(1)除浙江大学外,浙江省省属高校电气专业的整体实力与国外内超强型学校对比,在师资力量、学科支撑、教学平台、就业质量等多方面均有很大的差距。
(2)大部分高校电气专业成立时间较晚,在很多方面均处于较落后位置,亟待学校在专业建设、学科建设,特别是平台建设上进一步进行大力建设。
(3)即使是已获批省重点(建设)专业的几所院校,也大部分归因于建设较早、学校重点发展、行业特点等因素,整体实际实力并不高。
(4)近年,国家电网等优质用人单位对招聘对象进行了严格限制,规定原则上只招收985、211工程院校电工类专业毕业生,对省属高校(即使省部共建)优秀学生的就业选择带来一定影响。
3.专业未来发展策略
浙江省是电气行业传统强省,具有庞大、完善的产业链,拥有众多知名电气企业。随着国家向七大新兴产业转型,新能源以及智能电网技术得到了国家的大力扶持,被人们高度重视并得到快速发展,是电气行业和产业领域今后重点发展的方向。浙江省在信息化、新能源、海洋经济等产业领域具有得天独厚的优势和扎实的基础。
《浙江省教育厅关于“十二五”期间全面提高本科高校教育教学质量的实施意见》明确提出要根据浙江省产业集群发展需要,对于战略性新兴产业相关的急需紧缺专业要大力培育和建设300个省级新兴特色专业,新能源产业名列其中。因此,浙江省属高校电气专业未来发展策略应该是在巩固原有传统电气控制领域教育的基础上积极响应电气行业在新能源、智能电网等新的发展趋势,紧密联系浙江省的经济特色和产业集群,根据各学校本专业的发展情况和历史传承,调整和规划专业内涵,凝练并努力建设特色新兴方向。
4.示例:浙江工业大学
作为浙江省省部共建的排头兵,浙江工业大学电气工程及其自动化专业密切结合行业发展趋势和社会重大需求,瞄准新能源应用、智能电网等非常具有产业前景的新兴技术,大力培育和建设“新能源与智能电网”这一新形势下的新兴特色方向,并将以此作为我校本专业进一步快速发展的突破口和发展策略。
目前,学校已经从学科支撑、教师培养、课程设置、实验室建设、就业引导等多个方面展开了方向培育和建设,并已经在以下几个方面形成明显的优势:
(1)课程设置:专业课程结构体系中已构建适应新能源与智能电网方向的丰富的课程群体系。
(2)突出的学科支撑:专业已成功获批“电力电子与电力传动”浙江省重点学科,并继续依托信息处理和自动化技术省“重中之重”强势学科,拥有强大的师资力量,非常有利于智能电网对电气工程、信息工程、计算机科学等多学科之间紧密交叉渗透的内在需求。
(3)特色方向教师队伍:新能源及智能电网是本专业教师的强势研究领域,并且组建了“智能电网”创新团队。目前已在太阳能应用理论及产品开发、智能微电网、电动汽车V2G技术、电能质量智能监测、新能源发电系统及节能控制设备研制等方向形成了具有鲜明特色的教研梯队。近年来,专业教师已在新能源与智能电网领域取得了突出的学术成果。
(4)实验室建设:目前,学校在原有整套电力系统自动化实验室基础上另投资100多万元建设较大规模的含多种分布式发电电源,集测量、分析、控制、保护为一体的智能微电网实验室,兼顾该方向的研究和教学实验。
四、结论
为适应电气学科和行业中信息化、新能源广泛应用的未来发展趋势,培养出适应社会需求、综合能力强的高层次专业人才,各高校需根据其发展层次和水平、服务行业和区域各异进行科学合理的专业规划,量身定制发展策略。本文首先对电气工程专业概况、学科发展趋势及专业人才的成长规律进行分析,接着对国外高校电气工程相关专业的主要特点进行总结,并将国内电气专业发展水平较高的高校归纳为3大类:专业整体实力超强型、行业或地区背景型、具有明显特色方向型。以此为基础,进一步对浙江省属高校电气相关专业发展进行了认真的现状分析,找出其问题和差距,提出“巩固原有传统优势,明确学科未来发展趋势,紧密结合浙江经济特色,积极调整和规划专业内涵,凝练并努力建设特色新兴方向”的发展策略,并以浙江工业大学为例进行该策略的具体阐述。
参考文献:
[1]周渝慧,王立德,朱洁琳.电气信息化将成为未来电气工程专业发展趋势[A].第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集《下册》[C].2009:930-932.
[2]薛毓强.电气工程及其自动化专业建设与人才培养模式探索[J].中国电力教育,2012,(9):54-58.
关键词:电气工程与自动化;毕业设计;过程管理
作者简介:吕艳萍(1955-),女,湖北英山人,武汉大学电气工程学院,教授;查晓明(1967-),男,安徽怀宁人,武汉大学电气工程学院副院长,教授。(湖北?武汉?430072)
基金项目:本文系湖北省教改项目“电气工程专业本科生毕业设计模式的创新与实践”(项目编号:JG2009007)的研究成果。
中图分类号:G642.477?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)22-0107-01
本科毕业设计是实现人才培养目标的重要教学实践环节,对于增强学生自身的实践能力、创造能力与就业能力有着其他环节不可替代的作用。电气工程与自动化是一个应用性极强的工科专业,具有强弱电结合、软硬件结合、元件与系统结合、运行与制造结合的特点,因此毕业设计在该专业的培养体系中具有举足轻重的作用。
然而随着我国高等教育由精英教育向大众化教育转变,毕业设计的质量受到了较大程度的影响,传统的毕业设计模式越来越不能满足社会对高素质人才培养的需求。主要问题表现为:一是毕业设计选题内容过于陈旧,与工程实际或科研课题结合不紧密,多人一题等;二是指导教师思想上重视不够,对学生放任自流;三是毕业设计时间与考研、找工作的冲突,导致学生无法将充分的精力投入到毕业设计中;四是缺乏过程管理的有效措施,制度执行不到位。
针对上述问题,武汉大学电气工程学院结合专业教学特点与培养目标,深入分析,敢于碰硬,提出了一系列改革措施,并认真落实执行。
一、严把选题关
毕业设计选题的好坏直接关系到毕业设计质量的高低。学院非常重视毕业设计的选题工作,从毕业设计开始起前一年左右就酝酿毕业设计的选题,强调毕业设计选题要突出可行性、实用性与创新性,应注重培养学生的专业综合能力及创新能力。为此,学院采取了以下措施。
1.及时更新毕业设计选题内容
选题多以实际工程、科研项目、新兴热点为基础,鼓励教师将自己科研课题中的部分专题作为毕业设计选题,淘汰往年内容陈旧的选题;同时增加反映本学科最新发展动态、电力系统最新成果并有广泛应用前景的新题目。
2.强化毕业设计选题审批工作
对指导教师提交的毕业设计选题申报表,经所内审批后,由学院设立的毕业设计指导委员会根据“专业性、综合性、实践性、创新性、可行性”原则,对其难度和工作量进行进一步审查筛选,通过层层把关,及时剔除或更改不符合要求的选题。
3.选题实行双向选择,坚持一人一题
学院将通过审批的课题名称、指导教师、设计内容、所需人数等信息向学生公布,学生根据各自的兴趣和情况填写选择表,经毕业设计指导委员会汇总整理后返给指导教师,严格执行一人一题、每个教师指导的学生不能超过5人的规定。对于选题过分集中或较少的情况,在充分尊重学生意愿的前提下,进行统筹调整安排。学院在选题过程中对学生加以引导,对读研学生,鼓励由导师直接指导其毕业设计,以便于学生较早的进入指导教师的研究领域;对参加武汉大学与新加坡南洋理工大学“3.5+1.5”联合培养项目的学生,则由新加坡南洋理工大学研究生导师指导毕业设计,利用国外优质的教育资源拓宽学生的国际视野;对已确定工作单位的学生,允许他们到就业单位完成毕业设计,使他们能够更快适应用人单位的要求。
实施以上措施以来,武汉大学电气工程学院毕业设计选题质量明显提高,结合生产和科研单位需求的实用型课题所占比例大大增加,其中不少涉及到新能源、智能电网、电动汽车等新兴领域,在毕业设计总题目数量明显增多的同时保证了较高的更新率,这就大大扩充了学生的可选范围,拓宽了他们的知识面。
二、引进项目管理体系以强化过程管理
针对以往毕业设计过程中出现的指导教师与学生的懈怠问题,武汉大学电气工程学院将本次改革的重点放在强化过程管理上,学院引进项目管理体系来监控毕业设计全过程,即结合电气工程与自动化专业的特点将毕业设计过程按阶段细化为多个环节,每个环节均对教师和学生提出明确要求,学院实施“选题可行性研究需求分析开题总体设计详细设计开发、编程实验、验证毕业论文撰写”和“每周例会中期检查论文形式审查预答辩答辩”的工作流程,跟踪毕业设计全过程,保证毕业设计工作能收到切实的成效。
1.开题答辩制度
第七学期选题结束后,指导教师马上下达任务书,要求学生利用课余时间和寒假进行资料的收集和准备,了解所做课题的现状、目标,考虑拟采用的方法或技术路线,提出完成毕业设计的初步计划,撰写《毕业设计开题报告》,第八学期开学两周后进行开题答辩。答辩小组由研究方向相近的指导教师组成,重点审查毕业设计方案的可行性、工作量是否饱满、预期质量等,并提出修改意见。若开题答辩未获通过,则要求学生认真修改后再进行答辩,及时避免了毕业设计中可能走的弯路。
2.周志制度
武汉大学电气工程学院从2011年开始,每个参加毕业设计的学生都发一本周志,由学生填写,指导教师签字。周志内容包括:本周所完成的主要工作、取得的成绩、遇到的困难及存在的问题,敦促学生日有所学;指导教师每周至少要检查一次学生的周志,掌握每个学生的进度,有针对性地提出解决问题的建议,及时帮助学生解决面临的困难。这一制度有效地调动了学生和教师的责任感,提高了师生保质保量完成毕业设计任务的自觉性。
【江苏大学】5月10日-11日,全国能源动力类专业教学改革研讨会在江苏大学举行。全国120多所高校院所、400多名教师参加会议。会议总结了近年来能源动力类本科教学改革的热点和难点问题,能源动力类本科教学人才培养、课程体系的改革经验与存在的问题,聚焦“卓越工程师”和“2011”计划对能源动力类本科教学改革的新需求、能源动力类本科专业教学质量国家标准制订、能源动力类专业本科教育国际化等,以主题报告、分组报告和论文交流的形式展开深入研讨。会上,上海交通大学和西安交通大学的2位全国优秀教师作了题为《如何提高课堂教学质量》的讲座,4位全国能动类专业优秀中青年教师讲授了流体力学、工程热力学、传热学等专业主干课程示范课。
【国家电网公司】5月16日,特高压奖学基金成立仪式在京举行。基金采取开放式方式,接受捐赠人、电力企业、相关行业组织的联合捐赠,初次募集资金人民币2300万元。目前共有国家电网公司等19家电力行业企业和组织共同参与,每年面向清华大学、山东大学、上海交通大学、浙江大学、华北电力大学等17所高校的160名电力专业的优秀本科生颁发“特高压奖学金”。基金委托国家电网公益基金会负责业务运作与日常管理。
【北京建筑大学】5月19日,北京建筑大学与中国兴业太阳能技术控股公司联合成立分布式能源及微电网联合研究中心。根据双方签署的战略合作协议,双方将就分布式发电及微电网领域的新技术以及其在建筑上的应用开展广泛而深入的研究,在产学研方面深度合作;兴业太阳能将在北京建筑大学设立专项奖学金,每年资助在该领域取得一定成就的学生。
【南京工程学院】5月22日,南京工程学院与南瑞继保合作共建电气工程领域研究生工作站揭牌仪式举行。南京工程学院电气工程领域研究生已进驻该工作站,并已开展两届研究生工程实践。研究生工作站的成立将进一步增强双方在研究生培养、技术研发等方面的合作。
【东南大学】5月22日,教育部高等学校电气类专业教学指导委员会2014年度第一次工作会议在南京举行。会上,教育部高等学校电气类专业教学指导委员会主任、东南大学常务副校长胡敏强报告了教指委2014年上半年的工作情况,并就下半年工作作了部署。与会委员围绕电气类本科专业设置、培养目标、培养规格、师资队伍建设、教学条件、教学质量保证等主题进行了深入讨论。与会专家就本专业教学质量国家标准达成了初步共识。
【清华大学】5月28日,清华大学与中国电力建设集团公司校企合作共建联合智能装备研究所仪式举行。通过在上海共建“联合智能装备研究所”,双方建立校企长期合作的机制,将企业能力与高校的动力结合起来,有效促进企业的人才培养与储备,形成新的创新能力。
【湖南大学】近日,湖南大学与高邮市联合共建的储能材料联合研发中心挂牌成立。同时还达成了联合培养在职工程硕士的协议。通过成立联合研发中心和联合办学等方式,不仅将促进高邮地方经济的发展和人才的培养,也必将进一步扩大湖南大学的社会影响力,并推动校企、校地合作的可持续发展。
关键词:电气专业;教学团队建设;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0029-02
一、电气工程及其自动化教学团队的建设目标
结合高等教育的发展要求和我校教学改革的自身特点,电气工程及其自动化教学团队建设的目标主要是更新高等教育理念,建立高素质的师资队伍,改革专业人才培养模式,构建完善的专业核心课程体系,为学生营造良好的成才氛围,为其成功奠定基础,满足培养高素质复合型应用型人才的需要。
二、电气工程及其自动化教学团队建设的基本思路
(一)以专业核心课程构建为平台,搭建教学团队的框架结构
1.实施电气专业核心课程制度。在原有的培养方案中,电气专业基础课、专业限选课和专业选修课的门数超过25门,目前急切需要构建的专业核心课程是要对原有课程知识体系进行重组。电气专业的核心课程应满足关联性、整体性和独立性原则。在电气专业众多主干课程中,电路原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字电子技术、电磁场、电力电子技术、电机学、电力系统分析之间承启关系清晰,内在联系紧密,同时又各自形成相对独立的知识体系,比较适宜作为电气专业核心课程建设。
确定电气专业核心课程门数及课程名称之后,教学团队建设的一个重要内容是挑选具有高级职称或具有博士研究生学历且教学经验丰富、师德高尚的教师担任专业核心课程负责人。同时,加强专业核心课程的网络化建设,提高课程教学的现代化水平。本教学团队的成员承担的电气工程及其自动化专业核心课程均须建设网上教学平台,丰富核心课程的网络教学资源,建立优质的网上试题库和教研成果共享资料库,采用多媒体课件和板书相结合的方式进行课堂讲授。为了能更好地解决学生答疑困难,实践以学生为中心的教学理念,教师不但每周进行定时定点答疑,均会使用E-mail、QQ、博客等网络平台答疑方式,加强对学生学习的指导。
2.电气工程及其自动化专业教学团队的构架。建设好专业核心课程,关键在于建设优秀的教学团队,而优秀的教学团队又必须具备稳定的构架。电气工程及其自动化教学团队建设的总体构架是“所在二级学院主管、团队负责人总管、团队责任教师具体负责”的三级管理体制,三级之间分工明确,有机协调。
二级学院负责从体制与机制上为教学团队建设提供保障,是教学团队的指导者、支持者和服务者,而不是发号令者。
教学团队负责人统管团队的各项事务,在教学模式改革、团队工作计划制订、团队成员组成、内部经费使用、考核与评价成员等方面均应有相当的自。在团队领导上,选择合适的团队负责人对建设好团队十分重要。团队负责人应善于开拓创新,具备丰富的教学经验和较高的学术水平,具有较强的号召力和组织管理能力,以便在沟通、协调与尊重的基础上为团队建设提供组织与服务。
根据电气专业核心课程建设的需要,教学团队对各门核心课程均应设置一个责任教师岗位,下设2~3个中青年主讲教师岗位,责任教师和主讲教师可兼任。教学团队的建设应形成以研究生(硕士、博士)学历为主力、中青年教师为重心、中高级职称教师为主体的团队结构。
在教学团队的建设过程中,应积极引进电气类企业有知名度的高级工程师加入到团队中来,作为团队和企业沟通的桥梁,为践行为地方发展提供支撑的办学理念夯实基础;成立由专兼职教师共同组成的专业建设指导委员会,共同研讨、设计人才培养方案,设计开发教学项目和项目课程,将企业的人才需求引入到培养方案中。
(二)以实行教学实施大纲为契机,提高教学团队的教学水平
以前实行的教学大纲主要是根据教学计划以纲要的形式编写的教学内容指导性文件,被视为一种教学辅助文件。大多数情况下,学生无法看到教师编写的教学大纲,不能充分理解所学课程的概貌,不能充分了解教师讲课的重点和进度,这导致教学大纲与教师教学脱节、与学生学习脱节。
而课程实施大纲详细地描述相关课程的目的、任务、要求、进度安排、评分标准等。在教学团队建设过程中,要求团队教师必须撰写所上课程的教学实施大纲,在撰写过程中对课程整体进行一次再把握,对整个教学流程做到心中有数,对相关重难点能思虑透彻。为了学生在选课时可以用作参考和做上课准备,教师需要将电子课程实施大纲,上传到教学资料共享平台,与学生共享。在教学中严格按照课程实施大纲组织教学,每一轮授课结束以后,教师要进行教学反思,及时发现问题,不断修订更新,从而提高课程的教学水平。在组织教学过程中,团队教师要以学生为中心,充分发挥主观能动性引导学生主动学习,善于发现问题,敢于质疑,善于综合,正确思辨,勤于实践。
(三)大力培养青年教师
在教学方面,团队应大力加强对青年教师的培养,指定经验丰富、治学严谨的老教师作为青年教师的指导教师,对青年教师“传、帮、带”,实行一对一的指导,指导青年教师的课程教学和科研工作,着力夯实青年教师的理论基础,掌握教学艺术,提高教学水平。
教学团队把青年教师培养与管理纳入团队工作的议事日程,围绕学院青年教师培养计划,落实青年教师在教学方面的培养措施。让青年教师进实验室,协助指导课程实验、课程设计和毕业设计等实践工作,要求青年教师与学生一样完成实验和课程设计的全部实践内容,增加实践指导能力,为以后的工作做好准备。
要求青年教师听老教师全程授课,在经过集体备课、逐章试讲、严格评议后才能独立授课。对青年教师的授课情况定期旁听和评议,了解他们的课堂授课情况,对教学过程中存在的问题进行研讨,研究改进教学方法的途径,提出建议和意见。
在科研方面,教学团队要努力为青年教师创造更好的科研环境,在申报、争取各类科研课题时及时提供信息,并给予具体指导和帮助。组织有丰富科研经历的教授、副教授从各方面,如科研选题、项目申报和论文指导等,负责对青年教师的科研指导。
(四)坚持“工学一体化”,为培养复合型的应用型人才做贡献
电气工程及其自动化专业具有强弱电相结合、电工与电子技术相结合、系统工程与控制技术相结合的特点。电气工程及其自动化教学团队的建设,应遵循专业特点,根据地区国民经济和社会发展对电气工程高级人才的需求,坚持工程应用与理论教学一体化的理念,培养复合型的应用型人才。
培养复合型、应用型人才,必须加强与生产实践一线的结合,更加重视实验教学、生产实习等实践性教学环节。为此,在学校多项措施与政策的帮助下,教学团队教师应积极展开与企业的合作,加强实验教学与科研、工程应用相结合,积极联系企业共建校内实践基地。团队教师与企业工程师一起,根据企业生产的最新需求,设计和引进包括供电、测量、微机保护屏、无线温湿度监控系统等一系列实验装置,建设和完善校内电工实习和专业综合实验基地。学生可在这个实验平台上充分动手实践,模拟工业现场运行,选做自己感兴趣的实验。这种模式可以做到教学实验与工业现场的高度逼真,弥补生产现场不能进行运行操作和安装接线的缺陷,使学生达到解决教学实验问题如同处理工程问题一样的效果。
(五)加强教学团队科研和教改能力,促进教改和科研项目与教学的结合
充分利用自身的科研优势,依托硕士点、省重点实验室,积极申报教学、科研课题,撰写教学、科研论文,以科研促教学。围绕课程教学目标、教学内容、教学方法与手段、教学评价、教学环境等内容开展相关教学项目改革研究,促进教学研究成果转化。通过科研项目和成果进课堂、进教材、进实验室等,积极促进科研成果向教学的转化,结合本课程的教学工作,不断丰富教学内容,提高教学、科研水平。
以申报国家级、省级、院级教改项目为契机,围绕专业核心课程建设、课程实施大纲撰写及课改热点、难点问题,引导教师积极申报和承担各级教改科研课题、质量工程等科研项目,让教师边实践、边研究、边改进,以科研形式开展教学工作,促进教学质量及教学效率的提高。
(六)建立团队建设的制度和机制,保障团队建设的可持续发展
1.制订教师培养计划。根据教学和课程建设需要,为各位教师量体裁衣,制订教师培养计划。同时,将教师培养计划和激励措施联系起来,积极努力工作、表现突出的教师有机会获得去国内外培训的学习机会,在课堂教学竞赛中获奖的教师,将获得团队经费奖励等,有效调动团队教师参与专业建设及课程改革、努力提高自身各方面能力的积极性。
2.建立团队定期教学活动制度。为了加强团队教师间的教学经验交流,提高教学质量,教学团队应按照教学活动制度定期积极开展各项教学活动,要求团队教师积极参加。
3.建立团队教师集体备课制度。两位以上教师教授同一课程要求必须进行集体备课,由各备课组长负责。集体备课的形式多样,每门课程都应有集体备课教案,各授课教师根据各班级的实际情况修改成个人备课教案。
4.完善兼职教师管理规定,制度上确保兼职教师参与专业建设及课程改革工作的积极性和有效性。
三、结语
教学团队的建设是提高电气专业教学质量的重要举措。团队建设要依据电气专业的特点,紧紧围绕电气专业培养目标,从团队的框架结构、教育理念、专业核心课程构建、课程实施大纲撰写与执行以及运作管理模式等方面对电气专业教学团队建设提出构想和建议。
关键词:汽车电子;电力电子;教学改革
作者简介:吴晓刚(1981-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,副教授;周美兰(1962-),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150080)
基金项目:本文系黑龙江省高等教育教学改革项目(项目编号:JG2201201107)、哈尔滨理工大学高等教育研究重点项目(项目编号:A201200004)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0098-02
随着汽车产业的发展,电子技术在汽车上的应用已成为汽车设计研究部门考虑汽车结构革新的重要原因。在国外,平均每辆汽车上的电子装置在整车成本中占20%~25%,一些豪华轿车上装有40多个微处理器,有的汽车电子产品甚至占整车成本的50%以上。许多汽车制造商都认为,增加汽车电子装备的数量,促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的有效手段。[1]
在对汽车电子技术的教学研究中,文献[2]提出优化“汽车电子与控制”配置课程的内容、改革结构体系、改革教学方法和手段、加强实验建设和课程设计环节等改革思路。文献[3]分析了“汽车电子控制技术”课程在理论教学和实践教学方面的问题,提出了灵活多样的理论教学改革方案和采用项目教学法等加强实践环节教学的建议。文献[4]介绍了汽车电子控制技术课程精品实验项目的设计思想、主要环节及具体实践。文献[5]将虚拟仪器LabVIEW软件应用于汽车电子技术综合性和设计性虚拟实验中,并进行了实验教学的实践。文献[6]开发了汽车电子控制系统实验教学所需要的嵌入式系统,完成了实验箱硬件及教学实验所需的支撑软件,并在此基础上开展了教学实践。文献[7]介绍了在电子信息工程专业开设汽车电子系列特色课程的研究。
在汽车电子中,涉及到电力电子技术的内容通常称为汽车电力电子技术,并且成为了电力电子技术的重要分支。哈尔滨理工大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业下的电力电子方向,在汽车电子研究上已有了十几年的基础。在依托汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程研究中心和黑龙江汽车电子技术研究中心科研基地的基础上,形成了以新能源汽车动力系统控制和汽车电子驱动控制为特色的研究方向,并培养了大量的硕士研究生和博士。因此,为了在本科教学中体现我校电气工程及其自动化专业的办学特色,结合在汽车电子方向上的研究成果,在2010年制定的电气工程及其自动化专业电力电子方向本科生培养方案中,特别增设了“汽车电子技术”专业方向选修课。本文以“汽车电子技术”课程作为研究和实践对象,通过课程结构优化设置和考核方式改革,结合现场教学和研究性教学的教学方法,实现具有特色的专业选修课教学。
一、“汽车电子技术”课程结构
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期,为专业选修课程,2学分,共32学时。其中理论教学22学时,实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置,结合汽车电子技术的主要特点,“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块,如图1所示。
在“汽车电子技术”课的理论教学环节中,第一部分,先介绍汽车电子的基本概念,回顾汽车电子技术的发展历史,通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响,结合电气工程及其自动化专业的相关知识,讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分,介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器,常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据,汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介绍的基础上,着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法,主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法,特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分,结合新能源汽车的热点问题,充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于,省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分,强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外,还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分,介绍汽车电器系统,包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分,介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。
在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中,主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段,学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解,并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上,主要分为5个部分,如图2所示。
课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段,它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解,而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来,提高了知识的应用能力。[8]“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程,课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识,以电动汽车控制系统作为设计目标,让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说,涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的,而通过传统的板书教学方式,也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式,通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理,使教学的内容直观清晰,易于理解。
在“汽车电子技术”课程的教学过程中,除了正常的多媒体课堂教学外,还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台,使学生到工程中心参观现场演示,并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外,教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时,可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象,从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证,到中间环节的样机开发、功能验证,再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授,学生对汽车电子的感性知识加深,在理论学习中的目的就会变得明确,清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学,突出“汽车电子技术”课程的实践性,改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生,选课人数基本维持在40~60人范围内,这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导,因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于,其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩,而作为专业选修课,本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%,作业成绩占10%,实验成绩占10%,课程设计占30%,专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是,不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点,并且可以充分激发学生的学习兴趣,培养学生的团队合作精神。
专业小论文作为考核的主要部分,在撰写过程中,授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训,而后引导学生充分利用学校图书馆的资源,根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索;学生分成了3至4名成员一组,选择关于汽车电子的主题项目,可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等,学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后,学生提交科技论文,并以学术会议的形式在课堂上进行交流,老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问,并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出,这样做的好处是激发学生的积极性,所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果,令所有同学信服。
四、结论
根据“汽车电子技术”理论与实际紧密结合的特点,结合所开设课程在电气工程及其自动化专业的实际情况,提出了教学中课程内容优化配置,现场教学结合研究性教学的授课方法;考核上提出了平时、作业、实验、课程设计与科技论文撰写相结合的方式。通过这些教学改革,提高学生学习的积极性和主动性,真正能够在有限的学时内获得最实用的知识,增强学生的实践能力。
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关键词:电气工程 毕业设计 教改
毕业设计是高校实现人才培养目标的综合性实践教学环节,是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节,也是对学生在学期间综合运用所学的基本知识、基本理论、基本技能和获得的分析问题、解决问题的能力,独立进行理论与实际结合的基本训练。通过毕业设计能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的技术及基本能力的训练,因此毕业设计教学环节,尤其是工科,对培养学生的综合素质、工程实践能力和创新意识具有十分重要的意义和作用。
近年来,由于各方面的原因,全国高校普遍存在毕业设计质量下滑的趋势,学生独立思考能力和创造性能力培养不足,实际动手能力较弱,无法适应新形势下综合性人才培养目标等问题。
电气工程是一个理论与实践结合十分紧密的学科,以培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才为培养目标,要求学生具备系统的基本理论知识和较高的工程实践技能,而毕业设计工作则是实现这一培养目标的重要手段,毕业设计质量的高低将直接影响专业人才的培养质量。
因此,结合专业特点,电气工程学科在毕业教学环节可着重关注两点:(1)如何有效利用学生在校最后一个教学环节培养学生工程能力和创新意识以强化电气工程学科专业特色、提升学科品牌意识;(2)以就业多样性为导向,在面向电气行业的基础上,满足传统领域转向新领域(如新能源、工业自动化领域)对人才的需求。
一、普通高校毕业设计现状与趋势
毕业设计是学生即将完成学业的最后一个教学环节,也是最重要的实践环节,是大学生衔接学校和社会的一个重要阶段。随着高校的扩招和毕业生就业压力的不断增大, 传统的毕业设计模式越来越不能适用社会对高素质人才培养的需求。目前在毕业设计环节依然存在以下问题:
1.选题面窄且缺乏新意。部分指导老师没有参加过工程实践,缺乏对课题深难度的把握,题目范畴也比较单一,创新性不强,学生毕业设计内容必然大同小异。选题简单化、形式化现象较为普遍,不少选题过于陈旧,缺乏前沿性;有的题目范围很窄,相当于课题设计,工作量明显不足;有的题目非常大,不可能完成,也无实用价值。
2.与行业实践脱钩。毕业设计教学内容的安排存在缺陷,利用毕业实习、毕业设计环节对学生进行工程训练的综合性不足,有的缺乏阅读技术资料能力的训练,有的没有安排利用计算机进行设计的环节。此外结合用人单位实际需要的选题不多,使毕业设计失去了让学生进行岗前锻炼的功能。
3.指导方式单一化。本科专业的逐年增加,对师资队伍的数量和专业结构都提出了新的挑战,目前大部分院系均存在着指导教师数量不足和专业结构不合理的问题,同一老师往往指导多名学生,根本没有足够的精力去指导每一个学生和辅导每一个学生在毕业设计过程中所遇到的问题,结果必然导致毕业设计质量下滑,学生的能力也得不到锻炼和提高。因此,如果仍然采用传统单一的毕业设计指导模式还将无法满足毕业设计指导要求。
4.对该环节的重要性认识不够。目前对毕业环节的重要性认识不够是一种普遍现象,大多数学生因找工作而无心认真对待毕业设计,教师也忙于科研和其它教学环节而无法顾及毕业设计的指导。在论文撰写阶段,部分学生对相关资料不进行分析、消化和
5.毕业设计报告撰写质量不高。毕业设计报告不仅能反映学生专业素质与科学态度,也能在一定程度上反映完成的整体质量。部分同学从网上下载文章进行拼凑,同时论文中现了大量书写,错漏摘要、关键字不规范,参考文献格式不清楚,文字处理不够规范等现象。
6.毕业设计教学质量的过程控制把关不严。虽然目前已制定了毕业设计工作规范,规定了检查和评价标准,但执行起来往往难度较大。尤其是对部分已到校外实习、就业的毕业生,由于实习单位比较分散,无法实现统一管理,更有学生答辩前才与指导老师见面的情况。
二、毕业设计教改方法探讨
根据以上存在的问题,可采用以下方法进行解决。
1.调研当前毕业设计教学环节存在的问题。主要从当前电气学科毕业设计教学环节普遍存在的问题入手,抓住主要问题如选题结构不合理,毕业设计质量下滑的原因,为改革毕业设计教学提供理论支撑。
2.结合电气工程学科特点,对毕业设计教学环节进行理论分析,探讨合适的分析方法,在此基础上建立相应的反馈体系,研究毕业设计教学环节有效改革方法。
3.结合以下要点,实施有电气工程学科特色的教学改革模式。
(1)优化选题结构,实行双向选择。毕业设计选题应以项目为导向,从生产实际、科研项目、电气工程学科最新科技成果和热点需求中选题,兼顾新兴交叉行业的发展与需求,与社会需求、生产实际结合紧密,选题应具有前瞻性和实用性,真正将理论与实际结合,克服传统毕业设计与社会、与现场实际脱节的问题。在立题方面可鼓励教师结合科研课题、工程实践、实验室建设等实际工作进行立题,注重综合素质和创新能力的培养,大力拓宽题目类型,既有覆盖多门专业课程的传统设计题目,又有与教师科研课题紧密结合、反映时代需要的理论与工程研究,还有致力于专业实验室建设的专题制作。其次,在毕业设计题目满足要求的前提下,充分认识学生在毕业设计工作中的主体地位,全院范围内进行师生双向选择。
(2)充分利用课外科研小组。毕业设计工作中,可充分利用校内课外科研小组,让一部分学生提前进入工程实践训练阶段,尽早接触工程实际,培养学生的创新能力。在毕业设计选题前可提前让学生接触专业的教学和研科项目,引导学生选择感兴趣的研究方向,并指派专门指导教师对各个科研小组进行指导,使一部分学生在毕业设计前夕就掌握设计过程所必需的基本技能和系统调试能力。这部分同学进入毕业设计阶段后,就能够很快进入状态,从而能在规定时间内完成毕业设计内容。将毕业设计与其他教学环节有机结合起来,是培养学生创新能力十分有效的措施。
(3)结合实验室建设,构造开放式专业实验室。为进一步加强实验室建设,可利用毕业设计自行研制开发实验仪器,如信号发生器、示波器、仿真开发平台等,扩充实验室资源,也是一种比较有效的方法。
(4)产学研相结合指导毕业设计。产学研结合是培养学生优良素质、综合能力和就业竞争能力的重要环节。产学研结合指导毕业设计,使学生学到先进的技术,接触到最新的电气产品,同时接受现代管理理念熏陶,综合能力得到提高,同时增进了学校和企业,企业和学生之间的了解,增强了合作,为学生就业拓宽了渠道。
毕业设计指导教师可根据毕业实习情况来拟定毕业设计题目,开创毕业实习和毕业设计一体化新模式,可以使学生在毕业实习过程为毕业设计积累实际的经验和技能,提前进入毕业设计,有针对性的进行知识和技能储备,为高质量完成毕业设计提供时间保障。在指导教师数量不足的情况下,也可以通过聘请企业的管理人员或工程技术人员担任现场兼职教师来弥补毕业设计教学环节的不足。
(5)建立现代远程教育平台,加强对网络技术的运用。由于目前部分学生由于找工作、毕业实习等情况不能按时在校进行毕业设计,也就无法正常接受指导对课题的指导,因此指导老师应根据实际情况调整指导方式。以互联网络技术为核心的现代教育技术符合学生的认知规律,同时也有利于教师自身素质的提高,减轻教师的教学负担。
三、结束语
本科毕业设计是作为培养大学生实践能力和创新能力,提升本科教学质量的一个重要环节。结合科研和生产实际的题目、校企共同指导等方式可以保证了毕业设计质量的同时,提高学生走向社会的竞争能力。因此,毕业设计教学环节改革的实施是一项亟待解决的艰巨任务。
参考文献:
[1]华小梅,丁坚勇,饶凌平.电气工程与自动化专业毕业设计改革的探索与实践[j].中国电力教,2008.12.
关键词:电气自动化;节能理念;节能设计技术
引言:
我国在电气自动化研究方面做出了不懈努力,希望通过实现电气自动化来提高工作效率,减少投资量,优化生产环境。而近些年,随着我国能源资源不断匮乏、环境污染日益严重,使得我国可持续发展战略的实现越来越难。对此,相关人士认为应当将节能与自动化结合在一起,促使电气自动化的实施,不仅可以提高工作效率,还可以节约资源,改善生态环境。这一思想得到了业界人士的一致认同,加强电气自动化节能技术研究。本文笔者将基于当前电气自动化技术研究资料之上,探究如何在节能理念下进行电气自动技术设计。
一、电气工程设计注意事项
1、提升配电设计水平,使电能充分利用
起重机制造业内部需要充分的电气资源来带动各种设备运行,因此在建设其工程电气设施时要注重实用。除了满足设备用电外也要满足为起重机制造业内部工作人员的生活用电。在选用电气设施时要注意该设施是否有能负荷起重机制造业全体设施的用电,更要保证电气设备输电安全、高质;电气设备必须要符合起重机制造业内部的管理需求,以便在严格的控制下充分发挥设备的作用。供电系统务必稳定、快速、灵动、多样化、便于控制、易控、多样、便捷、畅通;电气系统应具有安全性,线路的绝缘距离以及强度必须合格,线路的负荷量以及热、动稳定的裕度一定要符合标准;供、配电技术符合安全标准;安装防雷设施;起重机制造业防雷方法;起重机制造业内具有特别功能的地方要注意对静电以及浪潮的危害防治;按照各建筑的火灾危害大小,使用不同的防火技术。
2、提升电力设施的运行能力,降低各种损耗
起重机制造业电力设施的设计原则是在最低的成本投入条件下满足起重机制造业内部所有的用电,因此需尽可能减少能耗,以及资源浪费。为了减少能源浪费,需提升设施的运行功效。
3、选用合适的负荷量以便设计系数合理,提升电气设施负荷以及利用效率。
起重机制造业的电力设施需在安全的条件下满足内部设备用电需求,设计系数的选定需做到负荷合适,电力得到最大限度的利用。将节能措施切实应用在有独特用电的地方,合理选择负荷率在节约能源的条件下让设备得到充分利用。
4、使用高新科技发掘新能源
电气工程设计中注意使用高新科技来发掘新能源是非常有意义的,这对于提高电气工程使用性有很大程度的提高。但是,目前利用高新技术来挖掘新能源存在诸多缺陷,促使新能源开发难度较大,并且容易造成大量资金损失。所以,为了避免新能源发掘和使用效果不佳,在电气工程设计中,一定要注意加强高新科技和新能源开发可靠性的分析,尽量保证高新科技可以有效应用,实现新能源有效开发,以便合理利用新能源。
二、节能理念下的电气自动技术设计
1、降低电力资源损耗
电力设施降低资源浪费最直接的节能方式设计便是减少运输线路的电阻,这样也能提高电网是使用时间,电阻越小其运输过程中的功率损耗就越小。减少电阻的方式一般是将电阻率较大的线路材料换为较小的;布置线路时要尽量走直线,避免导线盘旋情况出现,因为越短的导线在运输时损耗的电能就越小,因为电流的量是一定的;减少电阻的方式还有增大导线直径,从而达到节约电力资源的目的。节省电能的方式除了改变导线以外还可以在了解供电原理的情况下,尽量的缩短供电距离。
2.选择合适的无功补偿设施
无功功率补偿是整个电力系统中很重要的一个构件,也称为无功补偿。其作为减少变压器能耗的主力军,对提升整个电力系统的供电效率有着很重要的作用,同时也对节能有着很大的影响。所以必须谨慎的选择无功补偿设备,防止供电系统因此出现浪费电力资源的情况。
选用无功补偿设备的标准:
(1)参考设备参数。无功补偿设备要依据自己的需求详细对比设备参数,选用最合适的,具体的参数有电力负荷以及容量等;
(2)参照电网运行数据。选用无功补偿设备的主要目的是在线路负荷不足时进行补偿,因此必须将电网的具体负荷搞清楚,将各个线路的负荷量了解透彻。在负荷大的线路处使用动态补偿方法,反之安装静态补偿设施。如电动机所在线路安装动态补偿设施,将会在很大程度上降低能源损耗;
(3)投切方法符合实际。为了取得更好的补偿效果,选用投切方法时不能仅依据老模板,要选用目前适用面最广的方式进行投切,而且该方式的准确率必须要保持在较高水平;
(4)在施工现场安装设施。无功补偿设施最好在施工现场就进行安装,这样可以更好的节约电能。
3、使用高效率的照明设施
其实,照明设备也会消耗一定能源。所以,在电气自动化节能设计中需要对照明设施予以合理设计,尽量提高照明设施的节能效果。基于节能理念来进行照明设施节能设计,应秉承着节能和经济及使用等原则,选择节能效果好、应用性强、实用性高的节能照明设施,保证其比一般照明光源更加节能、经济、高效。
4、光伏设备发展带动电气自动化节能技术发展
光伏技术近年来在我国取得了长久的发展,甚至已迈入世界前列位置,由于我国的光伏制造业秉承创新的原则,所以发展的前景非常美好,在无数次的制造与设计中我们有着各种各样的自我飞跃。节能环保是当前光伏技术的热点话题,我国技术人员创造性的将光伏制造的自动化技术与节能理念结合在一起更是取得了重大的的进步。目前,我国制造的光伏已经在品牌效应和技术研发以及生产规模上有了大的突破,国内生产设施在性能上也能比肩国际水平。
结束语:
在我国能源日益匮乏、环境污染日益严峻的情况下,从节能理念出发来进行电气自动化技术设计,可以使电气自动化具有节能、环保的性能,为促进我国持续发展创造条件。综合本文的分析,笔者认为电气自动化节能设计技术,就是注意降低电力资源损耗、选用合适的变压器、使用高效率的照明设施、光伏设备合理运用等,希望对于电力自动化节能运行有所作用。总之,加强电气自动化节能设计技术研究与应用是非常有意义的。
参考文献:
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[4]张宏,邹凤华.PLC在电气自动化中的应用现状与发展前景[A].低碳经济与科学发展――吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C].2010.
关键词:建筑电气;节能设计;技术
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
建筑能耗是一个国家总能耗的重要组成部分。就建筑运行能耗而言,电力消耗已成为建筑物的主要能耗,而民用建筑的电力能耗问题也日益突出。因此,降低建筑电气设计的能源消耗是大势所趋。在电气工程方面也应有它的节能设计,此文简要分析电气工程节能设计,供大家参考。
一、建筑的电气节能设计应遵循以下3个原则。
(1)首先应满足建筑物的电气功能,即照明系统要满足照明的照度、色温、显色指数要求;通风空调系统要能提供舒适的温度及恰当的新风量;电梯系统要使上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊要求,如娱乐场所中一些电气设施的用电、展厅的工艺照明及电力用电等。
(2)应考虑实际经济效益,出于综合性建筑运行的长期性考虑,减少运行期间的维修费用,使增加的投资能在几年或较短的时问内用节能措施节省的运行费用相抵扣。
(3)综合性建筑电气设计的内容复杂,要求高,节能要从长远着手,贯彻经济、合理、技术和材料先进的原则,精心考虑,仔细斟酌具体的设计细节。总之,基于节能的电气设计,就是要通过详细的计算做好设计分析,选用合理的电气设备,尽量采用已经推广的新材料、新技术等。
二、电气节能设计相关标准、规范
目前,国内与电气节能设计有关的主要标准、规范有:
(1)GB 50353-2005《民用建筑设计通则》;
(2)GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》;
(3)GB 50052-2009《供配电系统设计规范》;
(4)GB 50053-1994《10 kV及以下变电所设计规范》;
(5)GB 50054-2011《低压配电设计规范》;
(6)GB 50055-2011《通用用电设备配电设计规范》;
(7)GB 50034-2004《建筑照明设计标准》;
(8)JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》;
(9)GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》;
(10)GB 50368-2005《住宅建筑规范》;
(11)GB 50096-2011《住宅设计规范》;
(12)GB/T 50314-2006《智能建筑设计标准》;
(13)GB/T 14549-1993《电能质量公共电网谐波》;
(14)DG/TJ 08-1104-2005《公共建筑电磁兼容设计规范》;
(15)全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇(电气分册)
(16)钢铁企业电力设计手册;
(17)照明设计手册(第二版)。
三、电气工程节能设计技术
1、建筑的照明节能
(1)选择合理的光源:其最基本的原则就是应根据不同的场所选择不同的光源。例如一般层高4.5m以下的房间应优先采用高效发光的(如T5、T8管)、紧凑型荧光灯(H型、U型、螺旋型),荧光灯应以直管荧光灯为主,直管荧光灯应选用细管径型(d
(2)所配灯具的效率不应低于国家有关规定。开敞式为75% ,格栅或透光罩为55% ~65% 。
(3)气体放电灯应采用节能电感镇流器或电子镇流器取代传统的高耗能电感镇流器,且电感性负载的荧光灯和气体放电灯必须安装电容器,补偿无功损耗。镇流器要符合该产品的国家能效标准。
(4)推广并采用发光均匀、波长一致、平均寿命长、光效更高的节能型LED光源。
(5)充分利用自然光,这是照明节能的重要途径之一,在设计中应充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合,从而大大节约了人工照明电能。
(6)选择恰当的照明方式或装置:根据照明部位的灯光布置形式和环境条件选择合适的照明控制方式或适当增加照明开关点。房间有多列灯具时,按与侧窗平行控制。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关,高级客房采用节电钥匙开关,公共场所及室外照明可采用光电、声控开关,走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
2、建筑电气工程中机电设备的节能
在选择合适的节能设备的时候,应按照国家的环保和节能的要求,以及本地经济条件和技术发展水平为根据,以达到节能的目的。在这里选择设备时,尽量选择大规模厂商的生产设备,该设备必须拥有合格证明和质量保证书,并提供详细的能源消耗指标。此外,已达到其使用寿命的设备应及时更换,并对其进行合理的配置。在建筑电气工程中,存在着许多高耗能的机电设备,所以要实现电能的节约,必须解决各种类型机电设施的高能耗问题,改进机电设备的节能技术。具体的节能技术措施是采用变频技术,随时调整机电运行时的功率,以降低空调、电梯、冰箱等的输出功率,从而实现节能的功效;及时淘汰旧机电设备,换用低能耗的节能设备;保证建筑的机电设施有干燥通风的运行环境,合理的控制方式,完善的运行管理和操作技术,以减少运行过程中的损耗。
空调系统是建筑电气能耗大户,约占总能耗的30%~50%左右,所以空调系统的节能设计是建筑电气节能设计的重中之重。要减少空调系统的能耗,主要是通过建筑结构的方法实现。在建筑设计时,建筑的外形尽量设计成圆形或者方形,这样就可以有效地减少外表与太阳光的接触面,同时在保证室内有充足的阳光的条件下,要尽可能减小窗户面积,从而减低建筑的制冷负荷。另外,在建筑外墙选料上也可以选用一些特殊材料来降低墙壁的传热性,减少外界的热量传导到室内,从而增加空调系统的制冷负荷。当然,我们可以适当地调高空调的温度来降低空调系统的能耗。
3、配电节能设计
(1)设计最短的供电线路。
根据负荷容量,供电距离及分布,用电设备特点等因素合理设计供配电系统,做到系统尽量简单可靠,操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,低压线路的供电半径不宜超过200m;负荷密集地区不宜超过100m;负荷中等密集地区不宜超过150m;少负荷地区不宜超过250m。这样可以减少电缆(线)长度,实现供电距离最短。以缩短配电半经减少线路损耗。在设计及施工中,低压柜出线回路及配电箱出线回路尽量走直线,少走弯路,不走或少走回头线。
(2)变压器的选择
1) 变压器的类型选择:变压器的类型选择对于建筑的日常用电节能非常关键。变压器的空载损耗(铁损)主要发生在变压器铁心叠片内,它是因交变的磁力线通过铁心产生磁滞及涡流而带来的损耗。近年来,变压器的铁心材料已采用最新的非晶态磁性节能材料,非晶合金铁心变压器便应运而生。另外,S11、S13等型号变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构,大大减少了磁阻,空载电流减少了60% ~80% ,提高了功率因数,降低了电网线损,改善了电网的供电质量,使空载损耗降低20 % ~35 % 。
2)变压器容量的选择:为了使变压器负载率接近最佳值,一般变压器的负荷率在0.5~0.6左右时效率最高。随着变压器负荷率的增加,变压器的效率逐渐降低。因此,变压器的负荷率过高,也会增加电能损耗。由于现在综合性建筑物中的
非线性负载日益增多,电力系统中的高次谐波分量增加,也就增加了变压器的负荷,而由谐波电流增加的这部分谐波负荷在负荷计算时是无法准确计算的。另外,设计中又要考虑长期发展预留的一定余量,这些因素都不允许将变压器的负荷率
取得过高。通常变压器负荷率在65% ~8O% 比较合适。
当变压器长期在轻载下运行,使空载损耗的比重增加和功率因数降低(低于0.5),这将会造成电力系统的电能损耗增加。但是,若变压器的负荷率过高(高于0.85),则变压器的寿命将缩短,效率变低。
节能型变压器与传统的老式变压器相比,大约可以节能百分之十左右,但却反而可以增容百分之五十至百分之一百二十左右。可别小看这区区的百分之十,如果所有的变压器都更换成节能型,每年就可以节省数以亿计的电量。
4、功率因数管理控制
电气设备在正常运行的过程当中,功率因数是最直观,同时也是最常用的评价标准之一。相关研究人员指出:在对电力系统无功功率水平进行提升的过程当中,提高功率因数是最有效与稳定的措施之一,这对于提高配电网电能转化效率也是至关重要的。而为了能够达到对功率因数进行合理管理与控制的目的,主要要求关注以下几个方面的问题:
(1)提高设备的自然功率因数,以减少对超前无功的需求,可采用功率因数较高的电动机如同步电动机等,电感镇流器的气体放电灯加装电容器。
(2)用静电电容器做无功补偿,电容器可产生超前的电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数、减少整体无功电流。具体可采用分散就地补偿和高低压柜集中就地补偿等方式。
(3)线路谐波较严重时,应串联电抗器对电容进行保护。
5、电力电缆节能技术
线路上的电流是不能改变的,要减少线路损耗,只有减小线路电阻。线路电阻R=P×L/s,即线路电阻与电导P成正比,与线路截面s成反比,与线路长度L成正比,因此减少线路的损耗应从以下几方面人手。
(1)应选用电导率较小的材质作导线,一般选择铜芯线。
(2)减小导线的长度,要求:
1)线路尽可能不走弯路,尽量走直线;
2)低压线路应不走或少走回头路,以减少电能损失;
3)电气用房及设备所在的位置应尽量接近负荷中心,以减少供电距离;
(3)增大导线截面积。对于较长的线路,在满足载流量热稳定,保护配合及电压降要求的前提下,可适当加大一级导线截面。尽管增加了线路费用,但由于节约了电能,因而也减少了年运行费用。
6、减少高次谐波,降低系统的无功损耗
(1)加装串联电抗器,在用户进线处加串联电抗器,以增大和系统的电气距离,减小谐波对地区电网的影响。
(2)改善三相不平衡度,从电源电压、线路阻抗、负荷特性等找出三相不平衡原因,加以消除。
(3)加装静止无功补偿装置,采用TCR、TCT或SR型静补偿装置时,其容性部分设置成滤波器。
(4)增加系统承受谐波能力,将谐波源改由较大容量的供电点或由高一级电压电网供电。
(5)避免电力电容器组对谐波的放大,改变电容器组串联电抗器的参数,或将电容器组的某些支路改为滤波器,或限制电容器组的投入容量。
(6)提高设备或装置抗谐波干扰能力,改善谐波保护的性能,改进设备或装置性能,对谐波敏感设备或装置采用灵敏的保护装置。
(7)采用有源滤波器、无源滤波器等新型抑制谐波的措施。
(8)配电系统设计时应在多个环节考虑谐波产生的影响。如保护接地采用TN-S制,可防止谐波引起的中性点电位升高;变压器绕组采用Dynl1可抑制3次谐波;选择中性线及相同截面的相线是为了解决谐波引起的中性线电流的增大;计算变压器负荷率时应考虑谐波引起的变压器降容等问题。
(9)根据实际情况,合理选择滤波设备(有源、无源),并将其设置在恰当的部位(主干线或干扰源处)。
结束语
建筑电气节能设计潜力很大,同时节能具有重大意义。建筑工程设计时应精心考虑设计方案,选择高效节能设备,更换改造低效率、高电耗的设备,应用先进的设计技术,按照节能标准合理设计。在为人类提供健康、舒适、安全的居住、工作和生活空间的同时,又能行之有效的节约能源。
参考文献
[1]吴哲.建筑电气工程供配电系统节能设计探讨[J].建筑与发展,2011年.
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[4]赵青娟,建筑电气设计中的节能措施[J],山西建筑,2011年.
论文摘要:“发电厂电气部分课程是一门实践性很强的课程,与实际联系紧密,但是传统的教学方式很难让学生把书本知识与实际应用联系起来。因此,改革“发电厂电气部分”课程教学模式迫在眉睫。本文从新的课程体系的创建,课堂教学方法、课程实践教学和课程设计的改革与探索四个方面详细阐述了该课程教学模式的一系列改革与探索。
“发电厂电气部分”是河南理工大学电气工程及其自动化专业和热能与动力工程专业的重要专业课之一,是一门理论与实际紧密结合并对学生进行工程训练的专业课,该课程在供电系统中应用广泛,实践性强。通过本课程的教学,学生应掌握发电J广=变电站的电气主系统设计与运行的基本理论与方法,具备分析解决工程实际问题的初步能力。由于这门课程是学生较早接触的专业课程之一,在整个电气工程及其自动化专业的教学体系中起承上启下的作用,因此这门课程掌握的好坏直接影响到后续专业课程,如“继电保护”、“高电压技术”、“电力监控与调度自动化”等课程的学习。“发电厂电气部分”教学内容涉及典型电气主接线的基本接线形式、电气设备选择、电气设备布置主要电气设备性能原理等,其特点是课程内容繁杂、连贯性差,整个课程的系统性不强。而学生正处于由系统性强、条理清晰的专业基础课转向专业课学习的过渡期,在学习方法上感到不适应,另外,学生对发电_广=变电站的各个环节和各种电气设备没有感性认识。采用板书、挂图、模型等传统教学方式,同学们很难将书本知识与实际设备和供电系统联系在一起来理解和掌握,建立工程的概念,特别是如何应用所学的知识去分析和解决实际问题的能力十分薄弱。因此,创新“发电厂电气部分”课程的教学模式很有必要。
一、创建新的课程体系
“发电厂电气部分”存在教学内容多、繁、杂与教学时数偏少以及专业技术发展快与教材更新慢的矛盾,采用“同类合并、相对集中、教学内容与当前专业最新技术相结合”的原则,将原分散在各个章节属同一类或相关的教学内容进行优化重组,删除过时的旧内容,增加学科专业当前的最新技术、发展动态、研究热点等内容,整合课程知识点,在教学内容编排上按照“基本原理与方法——应用技能——当前研究动态”的层层诱导递进式顺序来编写,构建了创新课程教学体系,使课程教学内容与知识结构更加具有系统性、整体性,便于学生接受。
二、课堂教学方法改革与探索
采用现代化的教学手段和全程实例贯穿式教学方法以提高课程学习趣味性和课程的系统性。多媒体技术可以将文本、图形、图像、音频、动画和视频等多种传播信息媒体组合起来,极大地提高教学效果;以工程实例贯穿于教学过程的方式,容易引起学生的学习兴趣,提高学习积极性和主动性,从学习开始到结束,学完课程就像完成了一件工程那样有成就感,而且在工程实例教学中完全以学生为主体,注重学生学习、实践能力的统一结合,真正能体现“学以致用”的教育精髓。
“发电厂电气部分”的主要特点是教学内容与实际联系紧密,教学内容所涉及的各类图形,如电气主接线图、配电装置的平面图和断面图、断路器控制与信号图以及中央信号图等很多,并涉及各种电气设备。传统的教学方式一般采用黑板画图或挂图方式讲解,由于学生缺乏对供电系统的感性认识,很难将书本知识与实际联系起来。我们在课件制作过程中,努力做到优化课程结构,精选教学内容,注重理论与实际的紧密结合,以大量的动画、图片、视频与课程内容中原本抽象的理论和设备对应起来,向学生展示各种电气设备的图形图片,演示装置或设备的工作过程,教学过程中尽量将工程图纸与实物对应起来,如使用动画表现开关的跳合闸操作过程、倒闸操作过程,断路器控制与信号回路的工作过程等;将各种电气主接线方式与实际变电站、发电厂对应起来以图片或视频的方式呈现在学生面前。这样不仅加强了同学对教学内容的理解,更极大地提高了同学们对供电系统的感性认识,激发了学生的学习兴趣,活跃了课堂气氛,教学效果大为改善,并且在学习过程中加人本地区电厂或变电站作为实例,贯穿于整个教学活动中。如选取一个典型的、有实用价值的工程实例,以此实例引导学生进入课程,随着课程的展开,一步步深入到此实例中,课程结束,此实例中的相关向题也一一得到解决。
三、课程实践教学改革与探索
采用多媒体教学和将工程实例与课堂教学活动相结合的教学方法,使学生与实际工程接近了一步,为了使学生与实际工程零距离接触,我们还坚持在授课过程中,组织学生到实习基地参观,进行发电厂或变电站现场参观教学,培养学生从实际中获取知识的能力。为了使参观能达到预期的效果,在参观前后都认真做好以下几方面的工作:(1)请实习基地的工程技术人员进行现场教学。(2)在参观发电,广=变电站之前,主讲教师向学生介绍该厂(站)的情况,并结合该厂(站)具体接线和布局,提出应该注意观察的一些问题,避免学生参观时走马观花,收获甚微。(3)要求学生在参观后,绘制该厂(站)电气主接线图,并评价该厂(站)主接线方式的优缺点,以及参观过程中的问题与心得。实践表明,有计划有目的进行现场教学,是“发电厂电气部分”课程理论联系实际的重要环节,是提高学生分析和解决工程实际问题能力的好方法。
四、课程设计改革与探索
“发电厂电气部分课程设计”是一个老课题了,然而随着电力技术的不断进步,以及市场对人才需求观念的更新,它又永远是一个新课题。发电厂电气部分设计包含原始资料的收集与分析、发展远景的规划、与系统联接的方式、现实的方案设计、过渡方案的考虑、运行方式的预安排、电气设备的选择校验等,是一个完整认识过程,是结合实际的一项系统工程。过去设计的题目是模拟的,原始条件是理想的,学生遇到的工程矛盾较少,分析解决问题的能力得不到充分的锻炼。在“全程实例贯穿式”教学改革思路下,把实习基地比较典型的发电厂和变电站工程作为训练题目,并结合学科前沿技术发展编写课程设计手册。根据实习基地的发电厂(变电站)资料,让学生自己进行课程设计,遇到难点自己查找相关资料,进行一定的辅导,然后和发电厂(变电站)原设计进行比较,找出自己的缺陷和不足,使学生获得更深入的认知,同时也提高了学生的自学能力和分析解决问题的能力;与发电厂(发电站)综合自动化联系起来,使设计内容有所创新,让学生综合运用平时所学的各相关课程内容,实现课程设计内容的多样化、实际化,以提高学生对该环节的兴趣。