時間:2023-08-27 14:54:42
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作者簡介:韓楊(1982-),男,四川成都人,電子科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院,講師。(四川 成都 611731)
基金項(xiàng)目:本文系電子科技大學(xué)中央高校基本科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:2672011ZYGX2011J093)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0057-02
“電氣工程概論”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程圍繞電氣工程領(lǐng)域的幾個主要分支——電機(jī)電器及其控制、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動、電工新技術(shù)等方面進(jìn)行全面系統(tǒng)的介紹。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生對電氣學(xué)科的發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀有全景式的了解,對進(jìn)一步深入電氣工程學(xué)科類專業(yè)學(xué)習(xí)起到導(dǎo)航作用,并逐步培養(yǎng)對電氣科學(xué)與工程的崇尚與追求的專業(yè)精神以及創(chuàng)新意識。[1,2]
實(shí)踐表明,學(xué)生總是習(xí)慣于知識的“定量”化灌輸模式,而對于這樣一門以“定性”介紹為主、沒有公式講解和詳細(xì)專業(yè)理論分析的課程,最初還有些不適應(yīng)。如何激發(fā)學(xué)生對電氣專業(yè)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索和圖書館資料查詢等手段,去主動了解和掌握一些專業(yè)知識背景,是課堂教學(xué)中需要著重思考和實(shí)踐的課題。[3-5]筆者經(jīng)過兩三年的電氣工程概論教學(xué)后,在重點(diǎn)講述電力系統(tǒng)自動化、電力電子與電力傳動等的基礎(chǔ)上,把互動式教學(xué)方法成功應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。課堂教學(xué)表明,這對于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力方面是非常有效的。
一、 采用互動式教學(xué)方法,探索改革教學(xué)模式
“電氣工程概論”課程涵蓋內(nèi)容多,采用傳統(tǒng)滿堂灌式教學(xué)方法,效果不佳。筆者通過教學(xué)實(shí)踐,摸索出一套有效的方法,教學(xué)安排按照如下順序:教師理論講解—多媒體PPT展示—視頻演示—給學(xué)生布置課后調(diào)研題目—學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分組研討、制作PPT—學(xué)生課堂專題演講—同學(xué)問答互動、教師總結(jié)—教師提出整改意見—學(xué)生課后再次收集資料、完成研究報(bào)告。這種互動式方法培養(yǎng)了學(xué)生對課程的興趣,使他們在PPT演講、書面表達(dá)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面都起到積極作用。
二、調(diào)整更新教學(xué)內(nèi)容,提升課堂教學(xué)質(zhì)量
1.課程緒論
(1)主要內(nèi)容:電氣工程在國民經(jīng)濟(jì)中的地位;電氣科學(xué)與工程的發(fā)展簡史、前景、理論基礎(chǔ)和常用計(jì)算機(jī)程序,譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。應(yīng)達(dá)要求:了解電氣科學(xué)與工程的產(chǎn)生過程;了解電氣工程及其自動化專業(yè)的二級學(xué)科分布;了解電氣工程學(xué)科的發(fā)展前景和在國民經(jīng)濟(jì)中的主要應(yīng)用和作用。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):圍繞使學(xué)生對本課程的專業(yè)背景、主要應(yīng)用前景有一個清晰的認(rèn)識和激發(fā)其對本專業(yè)的熱愛這一目標(biāo)來展開。在講授過程中,補(bǔ)充智能電網(wǎng)、新能源的開發(fā)利用技術(shù)等當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn),擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)視野。
2.電機(jī)電器及其控制技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電機(jī)的作用及其發(fā)展簡史;電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、選用與運(yùn)行控制;電機(jī)學(xué)的研究內(nèi)容概要;電器的發(fā)展歷史和分類。應(yīng)達(dá)要求:了解電機(jī)的基本作用、發(fā)展簡史、電器的發(fā)展歷史;理解電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用領(lǐng)域;掌握電機(jī)的可逆原理;理解電機(jī)學(xué)的主要研究內(nèi)容、高壓電器與低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與作用;掌握電機(jī)分類方法和不同類別的電機(jī)特點(diǎn)。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電機(jī)與電器學(xué)科的概況、發(fā)展簡史,使學(xué)生對電機(jī)學(xué)等后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程以及電機(jī)的微機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)建立初步的感性認(rèn)識。通過FLASH制作的同步電機(jī)勵磁過程和旋轉(zhuǎn)磁場模擬動畫來加強(qiáng)學(xué)生對電機(jī)學(xué)理論知識的理解。對于電器部分,通過圖片的形式向?qū)W生展示各種電器,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識;對于高壓電器部分,由于裝置體積龐大,采用視頻錄相講解的方法,拉近學(xué)生對高壓電器的感性距離。
3.電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電力系統(tǒng)發(fā)展簡史;電力系統(tǒng)簡介;發(fā)電廠、電網(wǎng)概述;電力市場簡介;電力新技術(shù)與發(fā)展趨勢。應(yīng)達(dá)要求:了解電力系統(tǒng)的發(fā)展簡史和我國電力工業(yè)的發(fā)展概況、交直流輸電技術(shù)的發(fā)展過程、各種類型的能源發(fā)電原理及其特點(diǎn);了解電力市場的概念、電力新技術(shù)的發(fā)展趨勢;理解電力系統(tǒng)的功能與作用、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和運(yùn)行過程。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要講授電力系統(tǒng)的概況、基本概念,內(nèi)容涉及發(fā)、輸、供、配、用幾大部分,按發(fā)電部分、電網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)度、電力應(yīng)用三個環(huán)節(jié)順序介紹。教學(xué)過程中首先從系統(tǒng)的角度對電力系統(tǒng)進(jìn)行介紹,使學(xué)生建立對電力系統(tǒng)整體功能及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對各個組成部分分別闡述。在講述電力系統(tǒng)發(fā)展前沿技術(shù)的時候,本著自動化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展主線,將智能電網(wǎng)的概念引入課堂。
4.電力電子技術(shù)與電力傳動
(1)主要內(nèi)容:電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡史;電力電子技術(shù)的特點(diǎn)和研究內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域;電力電子技術(shù)的地位、發(fā)展方向和電力傳動概況。應(yīng)達(dá)要求:了解電力電子技術(shù)的作用、發(fā)展歷史;了解電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和新技術(shù)的發(fā)展趨勢;了解電力傳動的主要應(yīng)用領(lǐng)域;理解電力電子技術(shù)的概念與特點(diǎn)和直流電機(jī)、交流電機(jī)傳動的基本原理。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電力電子技術(shù)的作用、歷史、主要特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢。電力電子技術(shù)是我院電氣專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。對半導(dǎo)體變流技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行講授,讓學(xué)生明確電力電子技術(shù)的本質(zhì)和重要意義;將實(shí)驗(yàn)室電力電子器件作為道具,在課堂上實(shí)物演示,讓學(xué)生建立感性認(rèn)識。在講述電力傳動部分時,結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行案例教學(xué),使學(xué)生明確電力傳動在工業(yè)中的應(yīng)用概況;結(jié)合科研課題,將典型案例通過PPT向?qū)W生展示。
5.高電壓與絕緣技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:高電壓與絕緣技術(shù)發(fā)展簡史及主要內(nèi)容;高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)達(dá)要求:了解高電壓與絕緣技術(shù)的作用;了解高電壓的產(chǎn)生原理和試驗(yàn)設(shè)備;了解高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用;理解基本的高電壓及絕緣試驗(yàn)操作。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域及其試驗(yàn)技術(shù)。本章具有很強(qiáng)的專業(yè)背景,因此在教學(xué)時,采用了PPT講授和視頻演示相結(jié)合的教學(xué)手段,突出高電壓技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程、試驗(yàn)條件和環(huán)境等,達(dá)到讓學(xué)生建立一個感性認(rèn)識的目的。
6.電工新技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電工新技術(shù)發(fā)展趨勢、超導(dǎo)電工技術(shù)、聚變電工技術(shù)、磁流體技術(shù)、可再生能源技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)、飛輪儲能技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)。應(yīng)達(dá)要求:了解電工新技術(shù)的發(fā)展趨勢、超導(dǎo)電工技術(shù)、磁聚變電工技術(shù)的基本原理及應(yīng)用,磁流體發(fā)電和推進(jìn)技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)及應(yīng)用,飛輪儲能技術(shù)及應(yīng)用和微機(jī)電系統(tǒng)的基本概念。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要以PPT講授為主。對超導(dǎo)電工、聚變電工、可再生能源發(fā)電、燃料電池技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)等前沿技術(shù)進(jìn)行專題概述。
三、改革教學(xué)方法,創(chuàng)新互動式教學(xué)模式
1.注重課堂引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
在教學(xué)過程中,借助網(wǎng)絡(luò)資源,向?qū)W生介紹電氣行業(yè)的應(yīng)用情況和相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品和市場情況,譬如給學(xué)生介紹聯(lián)合證卷行業(yè)深度分析“電力電子,我們可以看得更遠(yuǎn)”,重點(diǎn)介紹電力電子變頻器、整流設(shè)備、無功補(bǔ)償設(shè)備SVG、開關(guān)電源、直流輸電裝備等技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用,介紹相關(guān)企業(yè)和上市公司產(chǎn)品和市場概況,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.加強(qiáng)課堂互動,調(diào)動學(xué)生積極性
為了加強(qiáng)課堂互動,采用了PPT講解和視頻教學(xué)相結(jié)合的方法,進(jìn)行多個專題介紹。譬如:核裂變之歷史回顧、中廣核集團(tuán)介紹、日本核事故回顧、歐洲核聚變裝置、中國托克馬克聚變裝置、日本新干線與中國高速鐵路、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)公司宣傳片;汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)安裝視頻和三峽發(fā)電廠簡介。學(xué)生觀看完視頻后,進(jìn)行提問:裂變和聚變的區(qū)別是什么?日本核泄漏事故的原因是什么?避免核事故的方法有哪些?日本新干線和中國高鐵的技術(shù)要點(diǎn)有哪些?汽輪機(jī)和水輪機(jī)的原理是什么等等。鼓勵學(xué)生回答問題,凡是舉手回答問題的學(xué)生,在平時成績上加2分,調(diào)動了學(xué)生的積極性。隨后,教師進(jìn)行總結(jié)評論。
3.推行專題報(bào)告,活躍課堂氣氛
采用學(xué)生專題演講方法,激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣和收集整理資料的能力。學(xué)生3人一組,分工協(xié)作完成資料收集、PPT制作和課后研究報(bào)告撰寫。學(xué)生報(bào)告題目有:智能電網(wǎng)概述、電氣化鐵路接觸網(wǎng)介紹、電能存儲技術(shù)的發(fā)展概況、地?zé)岚l(fā)電的現(xiàn)狀與技術(shù)要點(diǎn)、PLC的原理與應(yīng)用、國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢、柔性太陽能電池、國內(nèi)外高壓直流輸電工程簡介、電力系統(tǒng)柔性輸配電技術(shù)、城市軌道交通供電系統(tǒng)和電動汽車電源系統(tǒng)等等。學(xué)生報(bào)告后,其他學(xué)生提3~5個問題,報(bào)告者首先作答,教師隨后總結(jié),并對相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行詳細(xì)講解。對提問的同學(xué),在平時成績上加2分。這樣課堂氣氛非?;钴S,學(xué)生爭先恐后舉手發(fā)言。
四、結(jié)束語
通過和學(xué)生的溝通發(fā)現(xiàn),學(xué)生非常喜愛這種互動式教學(xué)方法,感覺課堂不再枯燥,而是充滿活力,在知識獲取和創(chuàng)新、演講能力和書面表達(dá)方面都得到全面的鍛煉,收獲頗豐。學(xué)生的積極性被充分調(diào)動起來了,課堂氣氛活躍,學(xué)生學(xué)習(xí)中找到了快樂,對電氣工程專業(yè)提升了興趣。教學(xué)實(shí)踐表明,互動式教學(xué)方法在電氣工程概論課程的應(yīng)用是成功的。
參考文獻(xiàn):
[1]劉晉,牛印鎖,文俊.國內(nèi)外“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)研究[J].中國電力教育,2012,(6):64-65.
[2]楊鴻波,高晶敏,侯霞,等.“電路分析”課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國電力教育,2011,(2):99-100.
中圖分類號:F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用提高了企業(yè)生產(chǎn)的工作效率,同時壓縮了企業(yè)生產(chǎn)成本,對電氣工程事業(yè)的發(fā)展與完善起到相當(dāng)重要的作用,值得引起高度重視和廣泛推廣。下面,本人將分析一下電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用現(xiàn)狀,歸納電氣工程自動化技術(shù)的融合發(fā)展方向以及應(yīng)用辦法,希望對電氣工程自動化技術(shù)融合應(yīng)用事業(yè)的發(fā)展有所幫助。
1電氣自動化基本概念及特點(diǎn)
1.1電氣工程
電氣工程(Electrical Engineering簡稱EE)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的核心學(xué)科之一,更是當(dāng)今時代電氣工程高新技術(shù)領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵學(xué)科。電氣工程技術(shù)在新時代人民日常生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的地位,正是因?yàn)殡姎饧夹g(shù)的巨大發(fā)展進(jìn)步才推動了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息化時代的到來,同時也改變了現(xiàn)代人類的生活工作模式。千百年來,人們一成不變的生產(chǎn)生活模式效率很低,電氣技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一局面,從而使人類快速進(jìn)入現(xiàn)代化生產(chǎn)進(jìn)程中,為人類文明發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。在當(dāng)今全球化、信息化的時代,國家之間實(shí)力的對抗本質(zhì)上就是科學(xué)技術(shù)綜合實(shí)力的對比,電氣技術(shù)無疑是其中相當(dāng)重要的一項(xiàng)技術(shù),因此,電氣工程技術(shù)已成為全球各個國家競相發(fā)展推廣的現(xiàn)代化關(guān)鍵技術(shù)。
1.2電氣自動化技術(shù)
電氣自動化技術(shù)在學(xué)術(shù)上全稱為電氣工程及其自動化。首先,介紹一下“自動化”技術(shù)。自動化技術(shù)是一門綜合性技術(shù),它與控制論、信息論、系統(tǒng)工程理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、電子信息技術(shù)、液壓氣壓技術(shù)、自動測控技術(shù)等緊密相連,它以“控制工程理論”和“計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)”為基本理論基礎(chǔ),對當(dāng)今工廠機(jī)械化生產(chǎn)產(chǎn)生了不可忽視的影響。其次, 電氣工程及其自動化技術(shù)幾乎在各個行業(yè)都有廣泛應(yīng)用,小到一個機(jī)器小按鈕的設(shè)計(jì),大到衛(wèi)星火箭的研究,處處都有電氣工程及其自動化技術(shù)的相關(guān)使用。據(jù)估計(jì),電氣工程及其自動化技術(shù)在未來會在人們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中扮演更為重要的角色,我國各大高校將會培養(yǎng)大批優(yōu)秀電氣工程及其自動化專業(yè)人才投入現(xiàn)代化生產(chǎn)中。目前,電氣工程及其自動化發(fā)展非常迅猛,相對比較完善,已經(jīng)成為現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的組成部分,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、國防等關(guān)乎國民經(jīng)濟(jì)命脈的關(guān)鍵領(lǐng)域,在我國現(xiàn)代化進(jìn)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
2 電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用方向
2.1電氣工程自動化技術(shù)在加大遠(yuǎn)程控制技術(shù)方面的融合
所謂遠(yuǎn)程控制技術(shù)并不是指遠(yuǎn)距離控制,而是指通過一個電腦網(wǎng)絡(luò)終端實(shí)現(xiàn)控制與其相關(guān)聯(lián)的其他電腦網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。以往在電氣工程實(shí)施過程中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)服務(wù)工程師或網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理人員必須親臨故障現(xiàn)場才能解決問題,現(xiàn)在通過遠(yuǎn)程控制目標(biāo)維護(hù)計(jì)算機(jī)或所需維護(hù)管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可以輕松解決,高效便捷,同時對需維護(hù)的系統(tǒng)進(jìn)行配置、安裝、維護(hù)、監(jiān)控與管理。這一技術(shù)最大限度降低了用戶的損失,實(shí)現(xiàn)了電氣工作系統(tǒng)的高效化管理,進(jìn)而大大壓縮了電氣工程實(shí)施過程中系統(tǒng)維護(hù)管理成本。其次,遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)不受時空限制,對電氣工程操作設(shè)備的管理更加靈活多樣,大大節(jié)省了操作者的時間,同時提高了管理者的主觀能動性。此外,這種高效便捷的遠(yuǎn)程控制技術(shù)也有一定局限性,比如,有的電氣工程施工現(xiàn)場規(guī)模比較大,施工條件差,環(huán)境惡劣,通訊設(shè)施不夠完備,信號不穩(wěn)定,在這種情況下遠(yuǎn)程控制的工作可靠性不被保證,監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控質(zhì)量也不高,管理者很容易出現(xiàn)判斷失誤或者監(jiān)控差錯。因此,這種遠(yuǎn)程控制技術(shù)只適用于通訊設(shè)施完備、信號穩(wěn)定、通訊規(guī)模不大的小型電氣工程施工工廠,這樣才能保障遠(yuǎn)程控制技術(shù)的優(yōu)勢在電氣工程方面充分發(fā)揮。
2.2電氣工程自動化技術(shù)在集中式監(jiān)控技術(shù)方面的融合
監(jiān)控系統(tǒng)一般都是由多個單獨(dú)的監(jiān)控輸出設(shè)備分散輸出,這種無序性的處理方式是非常冗雜的。為了解決這一問題并保證監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行,通常需要在處理監(jiān)控內(nèi)容時設(shè)置大量的系統(tǒng)處理器,換言之,就是要配備數(shù)量充足、性能良好的電纜。然而,這一措施顯然會增加電氣施工企業(yè)的投資成本,給電氣工程企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),降低電氣企業(yè)的生產(chǎn)效益,進(jìn)而削弱企業(yè)的市場競爭力。更為嚴(yán)重的是,數(shù)目眾多、品牌雜亂、功能不一的電纜由于沒有系統(tǒng)的管理分類被集中的攪合在一起,系統(tǒng)的安全可靠性大大降低,這在電氣工程管理中是十分危險(xiǎn)的做法,會引起不可預(yù)料的安全隱患,影響電氣企業(yè)的施工安全,威脅電氣施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全,進(jìn)而給電氣工程企業(yè)帶來不必要的損失。在當(dāng)今社會,人民日常生活離不開電氣的供應(yīng),小小的電氣安全隱患可能會引起大規(guī)模的電氣事故,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重影響人民正常的生產(chǎn)生活。因此,注重電氣工程自動化技術(shù)在集中式監(jiān)控技術(shù)方面的融合應(yīng)用很有必要,通過集中式監(jiān)控方式的運(yùn)用,便于監(jiān)控布局整個電氣工程施工系統(tǒng),方便快捷、靈活高效,從而使電氣施工系統(tǒng)處于一個相對安全的、可靠性良好的、高效運(yùn)行的環(huán)境中。這一技術(shù)使企業(yè)技術(shù)人員更加明確順利的參與整個電氣系統(tǒng)的管理,及時、準(zhǔn)確、全面、深入的了解電氣施工的過程,使整個電氣施工系統(tǒng)有條不紊的高效進(jìn)行。
2.3電氣工程自動化技術(shù)在現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)方面的融合
現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)是迄今為止在電氣工程中運(yùn)用程度最高、最受歡迎的一項(xiàng)高科技技術(shù)。在現(xiàn)場總線監(jiān)控技術(shù)的操作中一定程度上減少了隔離設(shè)備的數(shù)量,同時有效地控制了端子柜的運(yùn)用,電氣企業(yè)使用這種技術(shù)大大減少了投資成本,而且一定程度上為現(xiàn)場監(jiān)控提供遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù),從而保障了現(xiàn)場監(jiān)控的安全性和可靠性。
3電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用辦法
3.1電氣工程自動化技術(shù)在繼電保護(hù)裝置方面的融合應(yīng)用
首先介紹一下繼電保護(hù)裝置在電氣工程實(shí)施過程中的作用,當(dāng)電氣施工系統(tǒng)發(fā)生故障或臨時停止時,繼電保護(hù)裝置會迅速向總處理站發(fā)送報(bào)警信號,同時切斷電路來保護(hù)故障線路和設(shè)備,隨后對整個電路系統(tǒng)的運(yùn)行情況和參數(shù)變量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,在遠(yuǎn)程控制技術(shù)的支持下繼電保護(hù)器裝置靈活應(yīng)變,幾乎不會出現(xiàn)誤跳的現(xiàn)象。
3.2電氣工程自動化技術(shù)在變電站方面的融合應(yīng)用
據(jù)悉,目前我國的變電站大多數(shù)都會采用變電站綜合自動化系統(tǒng)來進(jìn)行自動化設(shè)備、信號傳輸系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置的更新優(yōu)化和功能完善。綜合自動化系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、通信技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ),通過各種精密的自動化設(shè)備的輔助實(shí)現(xiàn)對變電站的操作和維護(hù)。這種高度集成化、高效化的自動化技術(shù)值得廣泛推廣應(yīng)用。
4結(jié)束語
當(dāng)今時代,電氣工程自動化技術(shù)的融合非常廣泛,成為電氣工程行業(yè)發(fā)展中相當(dāng)關(guān)鍵的一部分。融合應(yīng)用大大降低了電氣工程實(shí)施過程中應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)成本,最大限度降低了用戶的損失,實(shí)現(xiàn)電氣工作系統(tǒng)的高效化管理。通過本文對于電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用分析,啟示我們在以后的研究中應(yīng)側(cè)重電氣工程自動化技術(shù)的融合應(yīng)用,促進(jìn)我國電氣工程事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展與完善。
【參考文獻(xiàn)】
中圖分類號:G4
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:16723198(2013)17013301
1引言
工程電磁場作為電氣工程及其自動化以及相關(guān)專業(yè)的一門理論基礎(chǔ)課,對于電氣工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程有著非常重要的作用。而由于課程本身的難度和課時量的要求,使得同學(xué)們在學(xué)習(xí)工程電磁場這門課程時感到很吃力。
對于工程電磁場這門課程來講,學(xué)好這門課程需要很好的數(shù)學(xué)功底,這里面的數(shù)學(xué)知識就包括高等數(shù)學(xué)中矢量分析、微積分以及微積分方程的知識。另外,為適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生相應(yīng)的動手應(yīng)用能力的提高,這門課程的課時量又有相應(yīng)的減少,僅有32學(xué)時。而對于同學(xué)們來講,上課時需要完成一些微分和積分方面公式的推導(dǎo),推導(dǎo)過程有時很繁瑣,這也會在不同程度影響學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的積極性。這兩方面的原因?qū)е铝苏n程的難教和學(xué)生的難學(xué)。
如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性是擺在任課教師面前的一個重要課題。我結(jié)合我對于這門課程的教學(xué)情況提出了一些想法,并且在課堂上取得了較好的教學(xué)效果。這種方法就是對于教和學(xué)的深入淺出。下面我將從對這門課程如何把知識深入展開,如何使內(nèi)容通過結(jié)合實(shí)際應(yīng)用更加易懂做一些解析。希望能對工程電磁場的教學(xué)有所裨益。如果把工程電磁場復(fù)雜的公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)知識比作陽春白雪,那么如何使學(xué)生理解起來覺得簡單易懂,就是要把這些繁復(fù)的知識變成下里巴人的過程。
2工程電磁場課程內(nèi)容的“深入”
首先是工程電磁場知識的深入,所謂深入是把工程電磁場的基本理論和所需要的數(shù)學(xué)知識充分地展示給學(xué)生,讓學(xué)生知其然又知其所以然。比如,在實(shí)際教學(xué)中,可以先在最開始的一兩節(jié)課籠統(tǒng)地給同學(xué)們把相應(yīng)的基礎(chǔ)知識介紹一遍。在這最開始的時候只是讓學(xué)生對于相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識有個印象,讓他們知道這門課程需要用到那些數(shù)學(xué)知識,便于學(xué)生在課下有針對性的學(xué)習(xí)。而在開始講到相應(yīng)的課程內(nèi)容時,在結(jié)合內(nèi)容作相對詳細(xì)的分析和推導(dǎo)。
工程電磁場是在大學(xué)物理基礎(chǔ)上對其中電磁場部分的延伸和擴(kuò)展。其課程的主要內(nèi)容是以麥克斯韋方程組為中心,介紹了涉及到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的電磁場的基本概念、基本原理、不同帶電體之間的各種相互作用以及這些理論方法在工程上的應(yīng)用。而由于課程中要求學(xué)生應(yīng)理解和應(yīng)用“場”的觀念來分析和解決問題。而場是一個空間抽象的概念,所以這就要求學(xué)生首先要從思維上構(gòu)建出“場”的分布,這對學(xué)生的抽象思維能力和空間想象能力要求比較高。結(jié)合學(xué)生以后主要向電力公司或部門就業(yè)的實(shí)際,工程電磁場這門課程教學(xué)以靜電場、穩(wěn)恒電場、恒定磁場原理為主,結(jié)合一些工程技術(shù)問題來探討和學(xué)習(xí)。通過對工程電磁場的基本概念和原理等內(nèi)容的本質(zhì)理解,獲得工程電磁場的系統(tǒng)知識。
3工程電磁場課程講解的“淺出”
如何使電磁場中很多繁復(fù)的概念理解更容易,使學(xué)生對于課程知識內(nèi)容的理解更清晰和生動起來,這就要求教師在教學(xué)使用一些方法。前提一些基本的授課條件是需要的,如非常必要的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在授課時,最好是采用多媒體和黑板推導(dǎo)相結(jié)合的辦法,這樣既可以使學(xué)生一目了然了解全部過程,也對最后的結(jié)論有清晰的印象。多媒體軟件的制作和使用會使得原來很枯燥繁復(fù)的教學(xué)內(nèi)容變得更加生動活潑,這其中許多通過講解難以理解的電磁場分布就能形象地展示出來,能夠增強(qiáng)學(xué)生對于基本概念和原理的理解。此外,還可以在課堂上使用有限元分析軟件ANSYS來對電磁場分布演示,這樣使學(xué)生能夠?qū)﹄妶鼍€、磁力線等分布用一個清晰的認(rèn)識,從而加深了印象,也有利于學(xué)生對這門課程產(chǎn)生興趣。
在課堂教學(xué)時,注重與學(xué)生的互動,并通過問題驅(qū)動式教學(xué),讓同學(xué)們主動參與進(jìn)來,使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),學(xué)會提問,通過自己的思考加深理解。而這樣的課堂也會使課堂氣氛更加活躍,有利于師生交流,教學(xué)相長。在講解理論內(nèi)容是我們注重了對于應(yīng)用的偏重。也就是類似于案例性質(zhì)的課題。如針對學(xué)生主要將向電力公司就業(yè),我們一般在授課時電力公司中設(shè)備(變壓器,發(fā)電機(jī),配電線路等的問題)為切入點(diǎn)結(jié)合課程內(nèi)容分析,這樣既能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)氣氛又使他們了解到這門課程可以如何在實(shí)際當(dāng)中得到應(yīng)用。
4結(jié)語
在經(jīng)過實(shí)際工程電磁場教學(xué)中,通過采用啟發(fā)和引導(dǎo)等教學(xué)方法,并結(jié)合重慶文理學(xué)院課程改革的壓縮課程量的實(shí)際情況,通過調(diào)整課程內(nèi)容,注重讓學(xué)生對工程電磁場的基本概念和基本原理的深入理解,結(jié)合多種教學(xué)手段和方法,使得學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量,能夠達(dá)到本課程要求的教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]馮慈璋,馬西奎.工程電磁場導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,2000.
當(dāng)今社會,城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)讓人們生活質(zhì)量得到了大幅度提高。在這種大環(huán)境下,智能化技術(shù)也逐步成為社會未來發(fā)展的主體趨勢和方向。醫(yī)院電氣工程及自動化在現(xiàn)階段也已展開智能化技術(shù)的各項(xiàng)具體應(yīng)用,這種情況不但能夠確保醫(yī)院資源優(yōu)勢的各項(xiàng)優(yōu)化以及調(diào)整,還可以有效推動醫(yī)院電氣工程的前進(jìn)步伐,全面促進(jìn)醫(yī)院事業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。
一、解讀智能化技術(shù)的基本概念
隨著科技迅速發(fā)展,現(xiàn)階段我國的電氣工程行業(yè)在智能化以及自動化等方面獲得了更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍??陀^而言,電氣工程行業(yè)領(lǐng)域中,自動化與智能化控制是科技時代下發(fā)展的兩大必要項(xiàng)目。自動化與智能化重點(diǎn)涉及到的具體領(lǐng)域包含了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)以及電子技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)。據(jù)筆者調(diào)研,當(dāng)前的電氣自動化技術(shù)已在智能化方向上打破了傳統(tǒng)技術(shù)的許多局限性。現(xiàn)階段的電氣自動化相關(guān)專業(yè)技術(shù)已完全覆蓋了幾乎所有的光學(xué)、電學(xué)等等相關(guān)工程[1]。但實(shí)事求是的講,電氣自動化技術(shù)在現(xiàn)階段并沒有得到最大程度上的完善,信息化技術(shù)與物理化技術(shù)的發(fā)展還是在某種程度上對自動化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生著諸多影響。
二、現(xiàn)階段醫(yī)院電氣工程及自動化的智能化技術(shù)的重要性
(一)大幅度簡化電氣工程系統(tǒng)操作流程一般來說,智能化技術(shù)手段合理化、科學(xué)化的應(yīng)用到醫(yī)院電氣工程及自動化日常工作中,能夠充分達(dá)到電氣工程運(yùn)行系統(tǒng)流程有效簡化的首要目的。除此之外還能夠充分借助魯棒性變化等條件來對醫(yī)院電氣工程的日常運(yùn)行實(shí)施有效、合理的控制。智能化技術(shù)手段的合理化應(yīng)用,不僅可以促使整個醫(yī)院電氣工程運(yùn)行系統(tǒng)的改善以及調(diào)整更為順利,還能夠有效提升電氣工程系統(tǒng)的各種實(shí)際功能。平心而論,當(dāng)前階段以智能化技術(shù)為核心理念的醫(yī)院電氣工程及自動化運(yùn)行系統(tǒng)和傳統(tǒng)的電氣工程系統(tǒng)相對比,前者無疑更具有實(shí)用性優(yōu)勢以及各項(xiàng)實(shí)際操作方面的優(yōu)勢,能夠全面性推動現(xiàn)階段醫(yī)院電氣各項(xiàng)具體工作的落實(shí),對整個電氣行業(yè)的未來發(fā)展極為有利。
(二)可有效提高電氣工程系統(tǒng)控制性能客觀而言,在先進(jìn)的智能化技術(shù)具體應(yīng)用期間,相關(guān)人員能夠?qū)︶t(yī)院電氣工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息以及機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)化、嚴(yán)格化、合理化的監(jiān)督管理,繼而讓醫(yī)院電氣工程可以一直處于一個較為安全穩(wěn)定的工作環(huán)境之下。與此同時,相關(guān)工作人員在醫(yī)院電氣工程運(yùn)行期間對相應(yīng)的各項(xiàng)電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)控時,必須要針對現(xiàn)階段醫(yī)院電氣工程系統(tǒng)中可能存在的各項(xiàng)安全隱患做好應(yīng)急防范工作,倘若發(fā)現(xiàn)問題,必須要在第一時間找出安全隱患產(chǎn)生的具體原因,并做出相應(yīng)判斷和解決方案,力爭全面提升醫(yī)院電氣工程的實(shí)際運(yùn)行水平。此間相關(guān)工作人員仍需注意的是:工作人員在日常工作中完全可以通過智能化技術(shù)手段來對電氣工程以及自動化工作全面實(shí)施各項(xiàng)遠(yuǎn)程控制操作,能夠有效提高醫(yī)院電氣工程整體控制性能。
(三)能夠確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性當(dāng)前階段,醫(yī)院電氣工程及自動化日常工作中已經(jīng)開始逐漸引入許多有關(guān)數(shù)據(jù)方面各項(xiàng)信息。但據(jù)相關(guān)調(diào)查資料顯示:傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理技巧和處理手段往往不夠精準(zhǔn),經(jīng)常性會出現(xiàn)各種隱患以及問題。智能化控制設(shè)備的全面應(yīng)用,可以讓大數(shù)據(jù)處理變得異常方便、簡潔,并且還可以在第一時間迅速的針對數(shù)據(jù)處理期間所存在各種問題進(jìn)行合理且準(zhǔn)確的判斷,促使數(shù)據(jù)處理工作更加準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)處理效率得到極大提升。
三、智能化技術(shù)在現(xiàn)階段醫(yī)院電氣工程自動化控制中的三大應(yīng)用
(一)智能化技術(shù)在PLC技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用從概念上講,PLC技術(shù)又被稱作:編程邏輯控制器。PLC技術(shù)具有非常強(qiáng)的安全性和可靠性,并且具有較高的抗干擾性優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)階段的醫(yī)院電氣工程及自動化系統(tǒng)日常運(yùn)行中,這種技術(shù)不僅可以全面實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院電力生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和控制,還能夠全面提高電力運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。此外,PLC技術(shù)還可以有針對性的對電氣工程及自動化展開更加高效、合理的控制。毫無疑問,PLC的出現(xiàn)和應(yīng)用為現(xiàn)階段的醫(yī)院電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了最佳保障[2]。
(二)智能化技術(shù)在故障診斷技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用客觀而言,醫(yī)院電氣工程的日常實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)中,經(jīng)常會受到機(jī)械設(shè)備整體工作負(fù)荷重且時間長等客觀因素影響,致使整個醫(yī)院電氣工程經(jīng)常受到各種安全故障隱患的威脅和干擾?,F(xiàn)階段的大多數(shù)電氣機(jī)械設(shè)備存在諸多的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性,導(dǎo)致工作人員一旦展開故障排查工作的準(zhǔn)確率較低,這種狀況在智能化技術(shù)全面推廣和應(yīng)用之后得到了明顯的改善的解決,毫不夸張的說,智能化技術(shù)在客觀上全面提升醫(yī)院電氣工程故障診斷安全系數(shù)和準(zhǔn)確度。
電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)50年代末、60年代初,主要研究電力領(lǐng)域中使用電力電子器件對電能進(jìn)行高效的變換和控制,是電力、電子、控制三大學(xué)科的交叉學(xué)科。目前,“電力電子技術(shù)”課程已成為我國高等院校電氣工程與自動化類本科專業(yè)最為重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一,教學(xué)內(nèi)容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術(shù)以及電力電子新技術(shù)等多方面知識,理論性和實(shí)用性都非常強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果,該課程要求教師能結(jié)合各自學(xué)校的實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)課程,均衡理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例,針對具體不同的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的基本概念、基本分析方法等理論知識并提高他們理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問題的實(shí)踐能力。
浙江工業(yè)大學(xué)(以下簡稱“我?!保半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程是全校電氣工程與自動化類本科專業(yè)教學(xué)鏈中一個承上啟下的重要環(huán)節(jié)。它的前續(xù)課程有“電路原理與實(shí)驗(yàn)”、“模擬電子技術(shù)”、“電機(jī)學(xué)”、“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”、“電氣工程基礎(chǔ)等”,后續(xù)課程有“開關(guān)電源設(shè)計(jì)”、“控制電機(jī)及應(yīng)用”、“現(xiàn)代電氣傳動控制技術(shù)”、“DSP原理及應(yīng)用”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等。多年來,我校在不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時不斷實(shí)踐,豐富自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),積極改革創(chuàng)新,追求高質(zhì)量和高水平的教學(xué)。
本文將主要介紹我校多年來在電力電子技術(shù)本科生教學(xué)方面所取得的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及關(guān)于今后如何繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量和水平的一些設(shè)想。
一、注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師
在整個教學(xué)過程中,教師不但是知識的教授者、教學(xué)活動的組織者,同時還是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評估者。優(yōu)秀的教師是保證教學(xué)高質(zhì)量和高水平的關(guān)鍵,他們?yōu)槿藥煴?、具有豐富的知識和經(jīng)驗(yàn)、富有愛心,能夠激發(fā)學(xué)生求知的熱情,既教會學(xué)生學(xué)習(xí)方法,又讓學(xué)生掌握科學(xué)知識。
經(jīng)過多年的積累,目前我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)已初具規(guī)模,核心成員主要有教授1人、副教授2人、講師2人、實(shí)驗(yàn)員1人。其中具有博士學(xué)位2人,碩士學(xué)位3人。該團(tuán)隊(duì)每年都會承擔(dān)全校3個電氣工程與自動化類本科專業(yè)(電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)和電氣工程及其自動化教育專業(yè))約6~8個班的電力電子技術(shù)教學(xué)工作。為保證全校范圍內(nèi)該課程教學(xué)內(nèi)容與質(zhì)量的一致性,各授課教師按統(tǒng)一的教學(xué)大綱分專業(yè)分班級進(jìn)行教學(xué),期末所有選課的學(xué)生參加全校統(tǒng)一的考試。不同專業(yè)、不同班級的學(xué)生呈現(xiàn)出來的特點(diǎn)也各不相同。在學(xué)內(nèi)容的前提下,各教師遵循以學(xué)生為本的原則采取靈活恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法進(jìn)行針對性授課,確保達(dá)到良好的教學(xué)效果。
我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)自組建以來一直定期召開會議討論并解決教學(xué)中遇到的問題,交流并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),共同開展教學(xué)和科研課題項(xiàng)目,促進(jìn)各成員教師特別是青年教師在業(yè)務(wù)上的進(jìn)步。在培養(yǎng)教學(xué)新生力量上,該教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入青年教師導(dǎo)師制度,由多位(副)教授級的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師,對經(jīng)驗(yàn)尚淺的青年教師進(jìn)行全程、全方位的培訓(xùn),包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、批改作業(yè)、學(xué)生答疑、擬考試卷、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)等。每個階段,指導(dǎo)教師都會對青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評價(jià),幫助他們盡快熟悉業(yè)務(wù)、提高水平。在整個團(tuán)隊(duì)的關(guān)心下,青年教師成長很快,在由學(xué)院組織的學(xué)評教和教學(xué)技能比賽中都取得了良好的成績。
二、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)
“電力電子技術(shù)”是一門理論性、實(shí)用性都很強(qiáng)的課程,課程內(nèi)容量多且面廣,合理分配理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例就顯得非常重要。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況,我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)為電氣工程與自動化類相關(guān)的3個本科專業(yè)制訂了統(tǒng)一的教學(xué)大綱?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程總共安排了64學(xué)時,其中,理論教學(xué)48學(xué)時、實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時,在注重教授學(xué)生基本概念和基本分析方法等理論知識的同時也同樣注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問題的實(shí)踐能力。與大多數(shù)國內(nèi)高校接軌,教材主要選用普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規(guī)劃教材——機(jī)械工業(yè)出版社出版的《電力電子技術(shù)》最新版本和學(xué)校自編的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用書》,實(shí)驗(yàn)裝置采用求是公司生產(chǎn)的MCL型電力電子及電力傳動教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺。所選教材《電力電子技術(shù)》第5版本一共有10個章節(jié),僅48學(xué)時的理論課不可能也沒必要面面俱到講授教材中的所有內(nèi)容。因此,教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對這10章的教學(xué)內(nèi)容劃分了主次,對電力電子器件、電力電子器件應(yīng)用的共性問題、整流電路、直流-直流變流電路這4個章節(jié)做重點(diǎn)教學(xué),對其余的6個章節(jié)做次重點(diǎn)教學(xué)。16學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課要求完成5個實(shí)驗(yàn)的教學(xué),內(nèi)容涉及各主要電力電子器件及其驅(qū)動電路、晶閘管可控整流電路、PWM直流斬波電路分析及測試和開關(guān)電源分析及測試,進(jìn)度與理論課的相關(guān)內(nèi)容同步,確保學(xué)生能在第一時間把所學(xué)的理論知識和實(shí)際聯(lián)系起來。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)效果考評兩方面同時做到了對理論與實(shí)踐的兼顧,規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)該課程所得總成績由以下三部分組成,即期末理論考試成績占70%、平時實(shí)驗(yàn)成績占10%、課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)成績占20%。
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三、以學(xué)生為本的教學(xué)活動實(shí)踐
在具體實(shí)施電力電子教學(xué)的過程中,教師激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造良好的互動教學(xué)氛圍是非常重要的。這就需要教師以學(xué)生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。
我?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”是“電路原理與實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程,理論性很強(qiáng)。在教授該課程新知識點(diǎn)時,若涉及到相關(guān)前續(xù)課程重要的舊知識點(diǎn),教師會采用先溫故后知新的教學(xué)方法,通過學(xué)生回答問題的方式復(fù)習(xí)舊知識點(diǎn),由淺入深幫助學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)以便教授新知識點(diǎn)。比如,在講述變壓器漏感對整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開始,先溫習(xí)理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型,再把簡化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學(xué)的整流電路中,然后進(jìn)入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時,會一再強(qiáng)調(diào)電力電子器件的開關(guān)工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個貫穿整個課程始終的基本概念和基本方法,并現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成一部分電路的分析工作,通過加強(qiáng)學(xué)生的參與感來促使他們更積極地把外在的基本知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。
在傳統(tǒng)的口頭講授過程中,教師會適當(dāng)?shù)亟柚办o動相宜”的PPT課件、具體的實(shí)物教具和靈活的板書等來提高“電力電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)效果。此外,教師還會適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充一些教科書以外的電力電子技術(shù)內(nèi)容,如仿真技術(shù)等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實(shí)時演示電路更真實(shí)的工作過程,既拓展了學(xué)生的視野又能很形象地解說課程中的知識難點(diǎn),如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓問題。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣,性能也不盡相同。為了讓學(xué)生更真實(shí)、更立體地認(rèn)識電力電子器件,教師除了展示器件照片外還會提供一些器件的樣品讓學(xué)生親身接觸。關(guān)于教材中重要公式的推導(dǎo),教師會采用PPT課件與板書相結(jié)合的方式幫助學(xué)生更容易理解和掌握。
“電力電子技術(shù)”課程包含很多基本概念,在講述時教師會根據(jù)聽課學(xué)生的實(shí)際英語能力,有意識地就專業(yè)術(shù)語部分進(jìn)行中英文雙語教學(xué)。這不但能增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)英語水平,而且還可以提高學(xué)生使用中英文關(guān)鍵詞檢索科技文獻(xiàn)的能力,為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。
在“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)過程中,強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)對國計(jì)民生的重要性是非常必要的。比如,在舉例說明電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用時,教師會盡量多舉些與學(xué)生日常生活以及當(dāng)前社會熱點(diǎn)相關(guān)的例子(如手機(jī)電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動汽車等)。先拋磚引玉讓學(xué)生有些感性的認(rèn)識,再通過啟發(fā)性的提問鼓勵學(xué)生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學(xué)技術(shù)。在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時,提高學(xué)生對該課程的重視程度。
“電力電子技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。為了更好地銜接理論知識和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖,還會提供一些電力電子電路的實(shí)際波形圖,讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問激發(fā)起學(xué)生的強(qiáng)烈求知欲,令他們更主動地去預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如,反激式電路在電流斷續(xù)工作模式下,由教科書提供的開關(guān)管S兩端電壓的理想波形和在實(shí)驗(yàn)中用示波器觀察到的S兩端電壓的實(shí)際波形在S關(guān)斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上,當(dāng)教師同時給出理論和實(shí)驗(yàn)波形圖加以對照時,學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣,躍躍欲試地去尋找實(shí)際電路中S兩端電壓在S關(guān)斷時刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時,教師正好因勢利導(dǎo),鼓勵他們認(rèn)真地去完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)再結(jié)合已學(xué)理論知識自主地找出答案。實(shí)踐結(jié)果表明該教學(xué)效果很好。
四、關(guān)于今后教學(xué)的一些設(shè)想
電力電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,關(guān)于“電力電子技術(shù)”的教學(xué)也需要與時俱進(jìn),緊跟潮流,與社會接軌。目前,在我校采用全英文教學(xué)電力電子技術(shù)的條件還不夠成熟。但是,教師可采用循序漸進(jìn)的方法,從目前以中文為主的雙語授課,到中英文各半的雙語授課,再到以英文為主的雙語授課,最后過渡到全英文授課。目前,最適合我校的辦法是課程的重要章節(jié)主要采用中文教學(xué),務(wù)必讓學(xué)生掌握必要的基本知識;而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學(xué),這對擴(kuò)展學(xué)生視野很有利。
2電工電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程體系的改進(jìn)
針對電氣工程教學(xué)中存在的問題及基本要求,需要在教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步整合教學(xué)資源,合理安排電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容。在實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)讓學(xué)生對參與到電氣產(chǎn)品的研制、組裝及調(diào)試等過程中,充分將理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合,及時最前沿電工電子科學(xué)技術(shù),保證教學(xué)內(nèi)容符合生產(chǎn)實(shí)踐的情況。
3加強(qiáng)電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)教學(xué)的措施
通過改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,推動電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的有效落實(shí),應(yīng)打造新型的教學(xué)體系。在新的教學(xué)體系中,應(yīng)將獨(dú)特性及差異性作為教學(xué)工作的基本準(zhǔn)則,以學(xué)生為本,開展教學(xué)任務(wù)。
3.1因材施教,充分提高學(xué)生綜合能力
在實(shí)踐教學(xué)中,因?qū)W習(xí)基礎(chǔ)等,學(xué)生與學(xué)生之間的動手實(shí)踐操作的能力存在著不同程度的差異,為此,在教學(xué)活動中,應(yīng)堅(jiān)持因材施教的原則,整體提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。通過因材施教,對理解能力低,實(shí)踐操作水平較差的學(xué)生給予重點(diǎn)支持與鼓勵,通過科學(xué)引導(dǎo),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。要求學(xué)生根據(jù)自身實(shí)際情況,制定出將要達(dá)到的目標(biāo)。在理論教學(xué)中,應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)踐操作,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,并提高學(xué)習(xí)效率。因材施教還可以緩解師生關(guān)系,打造和諧課堂,提高教學(xué)效果。
3.2完善教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量
電工電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容主要包括三個方面,第一,電路基礎(chǔ)知識與其分析方法,包括單向交流電路、直流電路、電路瞬態(tài)過程等;第二,電機(jī)與控制部分知識,如磁路知識、變壓器結(jié)構(gòu)、異步電動機(jī)等知識,第三為電子技術(shù)部分,主要包括數(shù)字電子技術(shù)、組合邏輯電路、半導(dǎo)體器件等知識。其課程內(nèi)容的確定,應(yīng)綜合考慮對學(xué)生的專業(yè)技能、實(shí)踐技能的培養(yǎng)。電氣工程教學(xué)主要分為基礎(chǔ)性、綜合性及創(chuàng)新性三個層次。在完善教學(xué)內(nèi)容的同時,應(yīng)加強(qiáng)對基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量,需要重視技術(shù)應(yīng)用及設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng),鼓勵實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新性教學(xué),可以帶領(lǐng)學(xué)生參與電子設(shè)計(jì)大賽等。在教學(xué)方式上,可以通過多媒體教學(xué)、演示教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種形式相結(jié)合的教學(xué)方法,通過豐富教學(xué)形式,改善教學(xué)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力及分析能力。應(yīng)盡量多的安排合作項(xiàng)目,對學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神進(jìn)行培養(yǎng)。
3.3調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
為達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的,完成教學(xué)任務(wù),應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,通過調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生主動參與及創(chuàng)新能力。為此,需要做到教學(xué)靈活性,在教學(xué)過程中,將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合,利用多種方式的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量。建立不同的考核標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行電氣工程實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)考慮到學(xué)生基礎(chǔ)及水平的差別,對實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,合理安排不同達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn),避免統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下挫傷部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及信心。不同考核標(biāo)準(zhǔn)可以讓不同程度的學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成就感,從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。可以建立獎勵制度,如在實(shí)踐教學(xué)中,將所有學(xué)生分為幾個組,并安排組與組之間進(jìn)行比賽,通過分組比賽的形式,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識,對表現(xiàn)優(yōu)秀的小組給予獎勵,通過獎勵制度的建立,調(diào)度學(xué)生學(xué)習(xí)及實(shí)踐的興趣。
3.4提高學(xué)生動手能力,充分實(shí)現(xiàn)理論結(jié)合實(shí)際
從教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),學(xué)生對一些電路能進(jìn)行分析,電路圖也能讀懂,但一遇到實(shí)際問題就懵了,不知從哪兒著手。更有甚者,他們對一些最基本的元器件都不認(rèn)識,存在著嚴(yán)重的理論與實(shí)際相脫離的現(xiàn)象!為此,筆者認(rèn)為,實(shí)際的動手勢在必行。對于一些電子電路,可讓學(xué)生動手制作。從印刷電路板的設(shè)計(jì)、元件的選取、安裝焊接都由學(xué)生自己動手。經(jīng)檢查安裝無誤后,由老師指導(dǎo)調(diào)試。實(shí)踐證明,通過一系列的動手操作,可以有效地克服理論與實(shí)踐相脫離的痼疾,讓學(xué)生掌握真正的知識!
3.5改變傳統(tǒng)觀念,建立實(shí)際需求的理念
在傳統(tǒng)電子工程教學(xué)中,其教學(xué)的安排多是在理論框架內(nèi)進(jìn)行的,雖然這種教學(xué)方式可以全面的介紹各種理論知識,但其缺乏明顯的重點(diǎn),僅僅將知識的完整性體現(xiàn),卻忽視了教學(xué)的實(shí)踐性。為此,應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,建立以實(shí)際需求為基礎(chǔ)的教學(xué)理念。及時關(guān)注最新電工電子等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,合理安排實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生教學(xué)實(shí)用性。
2電工電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程體系的改進(jìn)
針對電氣工程教學(xué)中存在的問題及基本要求,需要在教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步整合教學(xué)資源,合理安排電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容。在實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)讓學(xué)生對參與到電氣產(chǎn)品的研制、組裝及調(diào)試等過程中,充分將理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合,及時最前沿電工電子科學(xué)技術(shù),保證教學(xué)內(nèi)容符合生產(chǎn)實(shí)踐的情況。
3加強(qiáng)電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)
教學(xué)的措施通過改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,推動電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的有效落實(shí),應(yīng)打造新型的教學(xué)體系。在新的教學(xué)體系中,應(yīng)將獨(dú)特性及差異性作為教學(xué)工作的基本準(zhǔn)則,以學(xué)生為本,開展教學(xué)任務(wù)。
3.1因材施教,充分提高學(xué)生綜合能力
在實(shí)踐教學(xué)中,因?qū)W習(xí)基礎(chǔ)等,學(xué)生與學(xué)生之間的動手實(shí)踐操作的能力存在著不同程度的差異,為此,在教學(xué)活動中,應(yīng)堅(jiān)持因材施教的原則,整體提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。通過因材施教,對理解能力低,實(shí)踐操作水平較差的學(xué)生給予重點(diǎn)支持與鼓勵,通過科學(xué)引導(dǎo),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。要求學(xué)生根據(jù)自身實(shí)際情況,制定出將要達(dá)到的目標(biāo)。在理論教學(xué)中,應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)踐操作,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,并提高學(xué)習(xí)效率。因材施教還可以緩解師生關(guān)系,打造和諧課堂,提高教學(xué)效果。
3.2完善教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量
電工電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容主要包括三個方面,第一,電路基礎(chǔ)知識與其分析方法,包括單向交流電路、直流電路、電路瞬態(tài)過程等;第二,電機(jī)與控制部分知識,如磁路知識、變壓器結(jié)構(gòu)、異步電動機(jī)等知識,第三為電子技術(shù)部分,主要包括數(shù)字電子技術(shù)、組合邏輯電路、半導(dǎo)體器件等知識。其課程內(nèi)容的確定,應(yīng)綜合考慮對學(xué)生的專業(yè)技能、實(shí)踐技能的培養(yǎng)。電氣工程教學(xué)主要分為基礎(chǔ)性、綜合性及創(chuàng)新性三個層次。在完善教學(xué)內(nèi)容的同時,應(yīng)加強(qiáng)對基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量,需要重視技術(shù)應(yīng)用及設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng),鼓勵實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新性教學(xué),可以帶領(lǐng)學(xué)生參與電子設(shè)計(jì)大賽等。在教學(xué)方式上,可以通過多媒體教學(xué)、演示教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種形式相結(jié)合的教學(xué)方法,通過豐富教學(xué)形式,改善教學(xué)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力及分析能力。應(yīng)盡量多的安排合作項(xiàng)目,對學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神進(jìn)行培養(yǎng)。
3.3調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
為達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的,完成教學(xué)任務(wù),應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,通過調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生主動參與及創(chuàng)新能力。為此,需要做到教學(xué)靈活性,在教學(xué)過程中,將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合,利用多種方式的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量。建立不同的考核標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行電氣工程實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)考慮到學(xué)生基礎(chǔ)及水平的差別,對實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,合理安排不同達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn),避免統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下挫傷部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及信心。不同考核標(biāo)準(zhǔn)可以讓不同程度的學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成就感,從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。可以建立獎勵制度,如在實(shí)踐教學(xué)中,將所有學(xué)生分為幾個組,并安排組與組之間進(jìn)行比賽,通過分組比賽的形式,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識,對表現(xiàn)優(yōu)秀的小組給予獎勵,通過獎勵制度的建立,調(diào)度學(xué)生學(xué)習(xí)及實(shí)踐的興趣。
3.4提高學(xué)生動手能力,充分實(shí)現(xiàn)理論
結(jié)合實(shí)際從教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),學(xué)生對一些電路能進(jìn)行分析,電路圖也能讀懂,但一遇到實(shí)際問題就懵了,不知從哪兒著手。更有甚者,他們對一些最基本的元器件都不認(rèn)識,存在著嚴(yán)重的理論與實(shí)際相脫離的現(xiàn)象!為此,筆者認(rèn)為,實(shí)際的動手勢在必行。對于一些電子電路,可讓學(xué)生動手制作。從印刷電路板的設(shè)計(jì)、元件的選取、安裝焊接都由學(xué)生自己動手。經(jīng)檢查安裝無誤后,由老師指導(dǎo)調(diào)試。實(shí)踐證明,通過一系列的動手操作,可以有效地克服理論與實(shí)踐相脫離的痼疾,讓學(xué)生掌握真正的知識!
3.5改變傳統(tǒng)觀念,建立實(shí)際需求的理念
在傳統(tǒng)電子工程教學(xué)中,其教學(xué)的安排多是在理論框架內(nèi)進(jìn)行的,雖然這種教學(xué)方式可以全面的介紹各種理論知識,但其缺乏明顯的重點(diǎn),僅僅將知識的完整性體現(xiàn),卻忽視了教學(xué)的實(shí)踐性。為此,應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,建立以實(shí)際需求為基礎(chǔ)的教學(xué)理念。及時關(guān)注最新電工電子等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,合理安排實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生教學(xué)實(shí)用性。
中圖分類號:TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)18-0364-01
一、電氣自動化的基本概念
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中,自動化是指在無人直接參與的情況下,利用控制裝置根據(jù)給定值或給定信號變化規(guī)律去變化的過程。自動控制系統(tǒng)的開環(huán)控制是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制過程,一般只能用于對控制性能要求較低的場合。閉環(huán)控制控制裝置是通過給定值與反饋量的偏差來實(shí)現(xiàn)控制作用的,具有減小或消除作用震蕩的作用。復(fù)合控制其控制作用難以及時影響被控量,形成快速有效的反饋控制,補(bǔ)償控制與反饋控制相結(jié)合,就構(gòu)成了復(fù)合控制。復(fù)合控制有兩種基本形式:按輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制和按擾動前饋補(bǔ)償控制的復(fù)合控制。自動控制系統(tǒng)分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),定常系統(tǒng)和系統(tǒng),連續(xù)系統(tǒng)和采樣系統(tǒng),恒值系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。
二、電氣自動化設(shè)計(jì)原則
1、優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的適應(yīng)性是應(yīng)滿足各項(xiàng)電力的符合和供應(yīng)要求,電氣設(shè)備要保證運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。電氣線路的絕緣強(qiáng)度、熱穩(wěn)定要保證供電和配電的安全運(yùn)行。
2、提高設(shè)備運(yùn)行效率。在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)首先滿足對運(yùn)行要求的維護(hù),最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對電氣控制的要求,設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單,采用機(jī)電結(jié)合控制方式來實(shí)現(xiàn)控制要求的,要從工藝要求和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等方面協(xié)調(diào)處理好二者的關(guān)系。需要合理地選用電器元件,確保使用可靠和使用維護(hù)方便盡力減少成本和各種消耗。
3、合理調(diào)整負(fù)荷。設(shè)備效率要在在提高電能質(zhì)量、合理調(diào)整負(fù)荷的設(shè)計(jì)系數(shù)的情況下選擇。選擇合理的節(jié)能措施可以提高設(shè)備利用率節(jié)約電能。選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷,盡量減少線路損耗與維護(hù)費(fèi)用,電力設(shè)備在利用時要減少電能的直接或間接損耗。
4、電氣自動化系統(tǒng)性能要求。在設(shè)計(jì)中過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,會使系統(tǒng)的震蕩加劇,通過能動地采集施加控制作用,使系統(tǒng)在正常運(yùn)行并具有預(yù)定功能。
1)穩(wěn)定性。系統(tǒng)受到外作用后,若系統(tǒng)的給定值為一定值,系統(tǒng)給定值在其調(diào)節(jié)過程中應(yīng)始終使被控量等于給定值,防止運(yùn)動部件的加速度受到限制,自動化的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)瞬時變化,必須經(jīng)過一個過渡過程來實(shí)現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,會使系統(tǒng)的震蕩加劇,通過能動地采集施加控制作用,使系統(tǒng)在正常運(yùn)行并具有預(yù)定功能。
2)簡單性。對于發(fā)動機(jī),原輸入380V交流電壓,通過變壓器轉(zhuǎn)換輸出給驅(qū)動器電源,連接到電機(jī)輸出380V交流電壓。改進(jìn)后的自動系統(tǒng)外部接線十分簡單明了,同時也增加了存儲功能。干擾產(chǎn)生更少,抗干擾能力也更強(qiáng)。電氣自動化系統(tǒng)對輸入響應(yīng)越快說明系統(tǒng)的輸出復(fù)現(xiàn)輸入信號的能力越強(qiáng)。
3)準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定精度。若系統(tǒng)的最終誤差為零,則稱為無差系統(tǒng),否則稱為有差系統(tǒng)。
三、自動化系統(tǒng)的發(fā)展策略
電氣自動化技術(shù)可以與新銳的科學(xué)技術(shù)成果相結(jié)合,并且投入到電氣自動化技術(shù)的創(chuàng)新中去。優(yōu)化電氣自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),實(shí)行電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用化,有效提高對電氣自動化技術(shù)的利用率。在工業(yè)生產(chǎn)中,應(yīng)加大電氣自動化的利用力度,讓更多的企業(yè)及行業(yè)受益于該項(xiàng)技術(shù)。
1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的架設(shè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建?,F(xiàn)場總線監(jiān)控方式?,F(xiàn)場總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中,而且智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展,為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于電氣系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。此外,各裝置的功能的獨(dú)立性可以保障使整個系統(tǒng)不會癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以保證現(xiàn)場與企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞,暢通無阻。企業(yè)上級管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)辦公自動化,可以節(jié)約有效的資源降低成本費(fèi)用。
2、電氣自動化檢測技術(shù)。自動檢測技術(shù)的主要內(nèi)容;測量原理、測量系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理。測量系統(tǒng)從信息的傳輸形式上有模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式測量系統(tǒng)由顯示、記錄裝置和輸出裝置組成。數(shù)字式測量系統(tǒng)是帶微機(jī)的測量系統(tǒng),是由傳感器、中央處理器組件和顯示記錄等設(shè)備組成。電氣自動化檢測技術(shù)是自動化技術(shù)主要支柱之一,檢測技術(shù)任務(wù)尋找與自然信息具有對應(yīng)形式的信號,把所提取出的有用信息進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換,在排除干擾的情況下把信息進(jìn)行遠(yuǎn)、近距離的傳遞。自動檢測技術(shù)必將成為我國最重要的熱門技術(shù)之一。
四、自動化技術(shù)在電力工程中的發(fā)展
發(fā)電控制技術(shù)自動化:自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用,主要是對機(jī)械設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,監(jiān)測設(shè)備狀態(tài),發(fā)出預(yù)警信號以及進(jìn)行故障檢測等等。計(jì)算機(jī)來對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程實(shí)時控制,自動化啟動設(shè)備運(yùn)行全過程,如點(diǎn)火、并網(wǎng)等等,來自動增加或者減小無功率,控制母線電壓。
電力調(diào)度技術(shù)自動化:計(jì)算機(jī)是電力調(diào)度自動化控制系統(tǒng)的核心,主要是搜集整理相關(guān)的數(shù)據(jù),這樣電力管理人員借助于電力調(diào)度技術(shù)的自動化,就可以全面了解和把握整個電網(wǎng)的運(yùn)行情況,采取一系列的措施來應(yīng)對運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種突況,促使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定的運(yùn)行。
變電站技術(shù)自動化:變電站在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上,將先進(jìn)的通信技術(shù)充分利用了起來,有效處理和應(yīng)用搜集的相關(guān)信息,這樣可以重新組合變電站中的電力系統(tǒng),有效優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,促使系統(tǒng)更好的搜集和處理相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)等等,從而實(shí)時監(jiān)控和管理電力系統(tǒng)運(yùn)行全過程。
配電技術(shù)自動化:具體來講,配電網(wǎng)自動化主要是改造和優(yōu)化城鄉(xiāng)配電網(wǎng)系統(tǒng),來提高電網(wǎng)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)化程度,更好的發(fā)展配電網(wǎng),促使電力系統(tǒng)更加安全和穩(wěn)定的運(yùn)行,提高供電質(zhì)量,更好的服務(wù)于居民群眾。
五、電氣工程中電氣自動化的發(fā)展趨勢
電氣自動化的發(fā)展同IT技術(shù)是緊密相關(guān)的,其發(fā)展方向也是很多的,目前主要有分布式、信息化和開放化三個發(fā)展趨勢。分布式的發(fā)展能夠保證整個自動化系統(tǒng)的每一個智能子系統(tǒng)都能夠獨(dú)立完成工作,降低整個系統(tǒng)的危險(xiǎn);信息化則是與最新的電子技術(shù)相結(jié)合,使電氣自動化的管理和控制更加方便快捷;開放化是將電氣自動化系統(tǒng)增加外接接口,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制與外界網(wǎng)絡(luò)的連接。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號:G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)19-0045-02
“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”是電氣工程及其自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng),內(nèi)容多,而教學(xué)學(xué)時少;課程概念深,計(jì)算煩瑣且抽象化,學(xué)生也感到難度較大。特別是實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)部分,因?yàn)槭軐?shí)驗(yàn)條件的限制,重慶科技學(xué)院(以下簡稱“我?!保╇娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)只開設(shè)了繼電器特性試驗(yàn)、功率方向繼電器實(shí)驗(yàn)、差動繼電器實(shí)驗(yàn)和自動重合閘4個實(shí)驗(yàn),學(xué)生只是簡單地學(xué)習(xí)了繼電器的基本概念,對電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算還停留在電力系統(tǒng)分析課程中簡單的2機(jī)或3機(jī)系統(tǒng)階段,難以建立起現(xiàn)代電力系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò)、大互聯(lián)的知識。
為了適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的新發(fā)展,我校電氣工程及其自動化專業(yè)整合了相關(guān)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的課程,引入了電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)軟件,增設(shè)了為時兩周的繼電保護(hù)綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。本文將探討如何面向電力系統(tǒng)實(shí)際,尋找理論和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的最佳結(jié)合方式,改革和建設(shè)繼電保護(hù)實(shí)踐教學(xué)體系,來增強(qiáng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新意識。
一、繼電保護(hù)綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)體系
為了增強(qiáng)電氣工程專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)效果,國內(nèi)有的高校開設(shè)了電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì),有的高校開設(shè)了繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì),但是以往的設(shè)計(jì)大都是人工計(jì)算的方法,系統(tǒng)簡單但計(jì)算煩瑣,還不易掌握。將PSASP引入到了電力系統(tǒng)分析的教學(xué)中,開設(shè)了簡單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算和短路電流計(jì)算等實(shí)驗(yàn),取得了一定的效果。[1-2]重慶科技學(xué)院(以下簡稱“我?!保?010開始,就把PSASP軟件引入到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)中,將“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計(jì)和“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程設(shè)計(jì)整合成一門繼電保護(hù)綜合課程設(shè)計(jì),利用PSASP進(jìn)行較復(fù)雜電網(wǎng)的潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)的整定和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算。通過一個完整的電網(wǎng)計(jì)算綜合實(shí)訓(xùn),把前后的知識體系連貫起來,讓學(xué)生對以往抽象、煩瑣的分析和計(jì)算有一個完整清晰的概念,取得了較好的效果。
圖1是“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)體系,學(xué)生先完成電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)的整定計(jì)算,再通過PSASP軟件進(jìn)行同一個系統(tǒng)的潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)的整定計(jì)算,最后進(jìn)行系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析。這樣一個完整的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,可以讓學(xué)生建立起大電力系統(tǒng)的初步概念,并且二者可以互相檢驗(yàn),從而驗(yàn)證學(xué)生的計(jì)算過程是否正確,所學(xué)的知識運(yùn)用是否正確和熟練,達(dá)到學(xué)以致用的目的。
二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介
1.建立電力網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算元件參數(shù)
設(shè)計(jì)任務(wù)書由教師下達(dá),給出電力網(wǎng)絡(luò)接線以及元件初始參數(shù)。鑒于只有兩周的設(shè)計(jì)時間和人工計(jì)算的要求,網(wǎng)絡(luò)接線不宜過于復(fù)雜。所以選擇了一個三機(jī)10節(jié)點(diǎn)的110KV/10KV電壓等級電力網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示,學(xué)生首先對110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行分析,然后通過《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》查得電網(wǎng)中各元件的電氣參數(shù),再計(jì)算元件參數(shù)。圖中的參數(shù)是計(jì)算出來以后的結(jié)果,為計(jì)算方便,忽略了各元件的電阻。電網(wǎng)中的變壓器均為YN,D11連接,發(fā)電廠升壓變中性點(diǎn)接地,其他變壓器不接地;發(fā)電廠容量為G1=50MW,G2=G3=25MW,功率因數(shù)cosΦ=0.8;輸電線路的X1=0.4Ω/km,X0=3X1。
2.人工進(jìn)行短路電流計(jì)算
由于短路電流計(jì)算是電網(wǎng)繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此需要分別考慮最大運(yùn)行方式(三臺發(fā)電機(jī)全部投入,系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)取開網(wǎng)運(yùn)行)時各線路未端短路的情況,最小運(yùn)行方下(三臺中最大的一臺退出運(yùn)行,系統(tǒng)按環(huán)網(wǎng)計(jì)算)時各線路未端短路的情況。要求學(xué)生畫出系統(tǒng)等效電路圖,化簡電路,再分別計(jì)算各條線路末端短路的最大和最小短路電流。電網(wǎng)等效電路圖如圖3所示。如果學(xué)生人數(shù)較多,為防止抄襲現(xiàn)象,可以采用學(xué)生分組的方式,比如某些組計(jì)算G、H母線的短路電流,某些組計(jì)算I、J母線的短路電流等。
學(xué)生需要計(jì)算最大運(yùn)行方式三相短路的短路電流、最小運(yùn)行方式兩相短路的短路電流以及單相接地短路的短路電流,通過計(jì)算學(xué)生既復(fù)習(xí)了電力系統(tǒng)故障分析中對稱和不對稱故障的計(jì)算方法,又為下一步的整定計(jì)算打下了基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),采用人工計(jì)算的方法計(jì)算短路電流在工程實(shí)踐中雖然已經(jīng)被PSASP這樣的軟件所代替,但教學(xué)上仍然十分重要,對于很多基本概念的掌握仍然必不可少。
3.人工進(jìn)行繼電保護(hù)的整定
需要整定繼電保護(hù)包括輸電線路110kV三段式相間距離保護(hù),三段式零序電流接地保護(hù)以及10kV側(cè)的三段式電流保護(hù),還有變壓器的差動保護(hù)、過電流保護(hù)等。這部分內(nèi)容計(jì)算量較大,限于學(xué)時,也可以采用分組的方式,只要求對部分?jǐn)嗦菲鞯谋Wo(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。
作者簡介:程江洲(1979-),男,湖北宜昌人,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,講師;肖建修(1965-),男,湖南漣源人,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,講師。(湖北?宜昌?443002)
中圖分類號:G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)27-0074-02
“電機(jī)學(xué)”課程是電氣工程及自動化類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在人才培養(yǎng)的知識結(jié)構(gòu)和課程體系中具有重要地位和作用,由于本課程不僅涉及各種電機(jī)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu),還涉及電流和磁場在空間的分布,以及鐵磁材料的非線性等問題,一直是一門典型的難教難學(xué)的課程,而且該課程對前期課程的要求高,對后續(xù)課程的影響大,所以它成為學(xué)生大學(xué)期間重要、艱難的一個學(xué)習(xí)關(guān)口。如何提高該課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,值得我們從多方面入手研究和解決。[1]
一、“電機(jī)學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀
目前“電機(jī)學(xué)”課程是三峽大學(xué)(以下簡稱“我?!保╇姎夤こ碳白詣踊悓I(yè)一門非常重要的學(xué)位課程,占6個學(xué)分,總學(xué)時96學(xué)時,其中理論課84學(xué)時,實(shí)驗(yàn)12學(xué)時。授課內(nèi)容包括磁路的基本概述、變壓器、交流繞組的共同理論、同步電機(jī)、異步電機(jī)、直流電機(jī),共6個部分的內(nèi)容,學(xué)生需要在1個學(xué)期內(nèi)學(xué)習(xí)變壓器、同步電機(jī)、異步電機(jī)及直流電機(jī)4大類型的電機(jī),而這4類電機(jī)又各自具備不同的結(jié)構(gòu)和分析方法,同時我們的授課學(xué)時為每周6個學(xué)時,這些實(shí)際情況是學(xué)生理解和吸收電機(jī)學(xué)內(nèi)容的最大障礙。初步統(tǒng)計(jì)了近幾個學(xué)期電機(jī)學(xué)考試的成績,2009年平均分為61.22分,2010年平均分為62.04分,2011年平均分為52.78分,雖然這幾個學(xué)期我們經(jīng)過了諸多努力,但本課程的教學(xué)效果仍然沒有明顯改善,因此“電機(jī)學(xué)”課程的改革迫在眉睫。
二、“電機(jī)學(xué)”課程改革措施
在參考了華北電力大學(xué)、華中科技大學(xué)等國內(nèi)多個知名高校的“電機(jī)學(xué)”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,我?!半姍C(jī)學(xué)”課程組提出了在總學(xué)時不變的情況下,將“電機(jī)學(xué)”課程安排在兩個學(xué)期授課,同時對其內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)手段等進(jìn)行了規(guī)劃和改革。
1.教學(xué)內(nèi)容的規(guī)劃與改革
根據(jù)我校的電氣工程及自動化類專業(yè)的課程安排,電機(jī)學(xué)的學(xué)習(xí)需要先修“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“電路原理”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”等課程,“高等數(shù)學(xué)”分兩個學(xué)期授課,分別安排在第一、二學(xué)期;“大學(xué)物理”分兩個學(xué)期授課,分別安排在第二、三學(xué)期;“電路原理”一個學(xué)期授課,安排在第二學(xué)期;“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程也進(jìn)行了改革,分在兩個學(xué)期授課,分別安排在第三、四學(xué)期;針對以上的課程安排,“電機(jī)學(xué)”由原先第五學(xué)期授課改為第四學(xué)期和第五學(xué)期分別授課,“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程在第三學(xué)期講授模擬電子技術(shù),到了第四學(xué)期講授數(shù)字電子技術(shù),這樣“電機(jī)學(xué)”在第四學(xué)期講授時,學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“電路原理”及“模擬電子技術(shù)”,具備了相應(yīng)的基礎(chǔ),不影響“電機(jī)學(xué)”的學(xué)習(xí),此外由于“電機(jī)學(xué)”為專業(yè)基礎(chǔ)課,后續(xù)專業(yè)課為“電力系統(tǒng)分析”,我們在課程群的改革中,對“電力系統(tǒng)分析”也進(jìn)行了改革,分在第五、六兩個學(xué)期授課,因此,根據(jù)課程群及專業(yè)課的要求,我們對“電機(jī)學(xué)”(上)和“電機(jī)學(xué)”(下)的授課課時和內(nèi)容做了如下安排:
(1)“電機(jī)學(xué)”(上)的授課課時及內(nèi)容:
1)緒論(4學(xué)時)。了解本課程的性質(zhì)和任務(wù);了解電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位、作用和國內(nèi)外的發(fā)展概況;熟悉和鞏固電機(jī)中常用的基本電磁定律和鐵磁材料特性;掌握簡單磁路的計(jì)算方法。
2)變壓器(20學(xué)時)。了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)及用途,熟練掌握變壓器的基本電磁關(guān)系及分析方法;熟練掌握變壓器的基本方程式、相量圖和等效電路;掌握變壓器的磁路特點(diǎn)、繞組連接方法和連接組;掌握變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件,熟悉并聯(lián)運(yùn)行時的負(fù)載分配;掌握三相變壓器不對稱運(yùn)行的分析方法;了解變壓器過電流瞬變過程的物理概念;了解各類特殊變壓器的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
3)交流電機(jī)繞組的共同理論(10學(xué)時)。掌握旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本工作原理;了解三相交流繞組的構(gòu)成原則和連接方法,以三相雙層繞組為主;掌握交流繞組電動勢的分析和計(jì)算方法,理解繞組的諧波電動勢,了解其削弱方法;掌握交流繞組磁動勢的性質(zhì)及其表示和分析方法;分清脈振磁動勢、圓形磁動勢和橢圓形磁動勢的區(qū)別及相互關(guān)系;了解諧波磁動勢概念和漏磁通的基本概念。
4)同步電機(jī)(22學(xué)時)。了解汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu);熟練掌握同步電機(jī)的電樞反應(yīng),著重理解同步電機(jī)氣隙磁場的形成、電樞反應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)的關(guān)系及其對電機(jī)運(yùn)行的影響;熟練掌握同步發(fā)電機(jī)的電壓方程式和電勢相量圖;著重掌握同步電抗、繞組漏抗和短路比的物理概念和測定方法;掌握同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性、電壓變化率及額定勵磁電流的磁勢法分析計(jì)算方法;掌握同步發(fā)電機(jī)與大電網(wǎng)并列運(yùn)行的條件和方法;熟練掌握同步電機(jī)的功角特性、V型曲線、并聯(lián)運(yùn)行時有功和無功功率的調(diào)節(jié);了解靜態(tài)穩(wěn)定的物理概念;掌握同步電機(jī)各序阻抗的物理概念;學(xué)會運(yùn)用對稱分量法分析三相同步發(fā)電機(jī)的不對稱運(yùn)行;理解三相突然短路的瞬態(tài)過程,理解瞬變和超瞬變電抗及各種時間常數(shù)的意義。