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电路设计问题范文1
Abstract: Because the electromagnetic interference not only influences the reliability andstability ofthe electronic circuit, but also causes the electronic circuit's performance drop, therefore, when we carry on the circuit design ,we must solve the electronic circuit's interference problem. This article introduces the ground connection settingsand the shield way's choice and describes how to adopt the reasonable method to solve the electronic circuit's interference problem.
关键词: 干扰;接地;屏蔽
Key words: anti-interference;ground connection;shield
中图分类号:TM1 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0179-02
0引言
目前,多种多样的电气和电子设备已广泛应用于国民经济的各个方面,而且还在继续迅速地扩大和发展。与此同时,电磁干扰现象也随之增大并日趋严重,它不仅对信号的产生、传播和接收造成了极大的影响,影响电子电路工作的可靠性和稳定性,而且会使电路的性能下降,严重的还会使电路无法正常工作。因此,在进行电路设计时必须解决好电路的抗干扰问题。
形成干扰的基本要素有三个:①干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号。②传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。③敏感器件,指容易扰的器件。
从理论上讲,无论是何种干扰源和经过何种传播途径在电路上形成的干扰信号,其作用原理都没有超出电子电工学范畴,但是由于干扰源、传播途径及敏感器件都隐藏很深,为查明形成干扰的原因常常需要耗费大量的时间和精力,而解决的措施可能非常简单,但有时却不得不修改设计或变动安装结构才能解决问题,所以在设计电路的时候先考虑干扰可能的形成原因而采取一定的措施是十分必要的。
除了在电路设计时采用提高共模抑制比、加入去耦滤波电路、选用光电耦合等措施外,合理的接地和良好的屏蔽是解决大部分干扰的重要措施。
1接地
电子电路中的“地”是指电路系统的参考零电位点,是人为设定的相对零电位点,与大地的电位并不一定相同。接地在电力和电子技术中,既简单,又复杂,但是必不可少。接地的类型按照作用可以分为安全接地、防雷接地、工作接地。对电路的抗干扰作用而言,这里仅讨论工作接地。
工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位,该基准电位可以设为电路系统中的某一点、某一段或某一块等。当该基准电位与大地连接时,基准电位视为大地的零电位,而不会随着外界电磁场的变化而变化。当该基准电位不与大地连接时,视为相对的零电位。但这种相对的零电位是不稳定的,它会随着外界电磁场的变化而变化,使系统的参数发生变化,从而导致电路系统工作不稳定。不合理的工作接地会增加电路的干扰。比如接地点不正确引起的干扰,电子设备的共同端没有正确连接而产生的干扰。
为了有效控制电路在工作中产生各种干扰,使之能符合电磁兼容原则。我们在设计电路时,根据电路的性质,可以将工作接地分以下为不同的种类,比如信号地、数字地、模拟地、功率地等。不同的接地应当分别设置,不能在一个电路里面将它们混合设在一起,例如数字地和模拟地就不能共一根地线,否则两种电路将产生非常强大的干扰,使电路陷入瘫痪。
1.1 信号地信号地是指信号电路、逻辑电路和控制电路的地,是各种物理量信号源零电位的公共基准地线。由于信号地必须通过导线连线.而任何导线都有一定的阻抗.流过各线的电流有所不同,因此,各个接地点的电位不完全相同。而且信号一般都较弱,易受干扰,不合理得接地会使电路产生干扰,因此对信号地的要求较高。信号地的连接应注意:同一设备的信号输入端地与信号输出端地不能联在一起,否则,信号可能通过地线形成反馈,引起信号的浮动。这在设备的测试中,信号地的连接尤其要引起注意。
1.2 模拟地和数字地在一些电子电路中同时有模拟信号和数字信号,模拟电路中有小信号放大电路,多级放大,整流电路,稳压电路等等,而数字电路都工作在脉冲状态,脉冲的前后沿较陡或频率较高时,电流起伏波动大,会产生大量的电磁波干扰电路。若两种信号间的耦合还采用电耦合,则在其地线间必定会互相干扰,造成模数间转换不稳定。为了消除这种干扰,最好采用两套整流电路,分别供给模拟部分和数字部分,信号间采用光耦合器进行耦合,这样即可把两套电源间的地线实现电隔离。
1.3 功率地功率地是负载电路或功率驱动电路的零电位的公共基准地线。由于负载电路或功率驱动电路的电流较强、电压较高,如果接地的地线电阻较大,会产生显著的电压降而产生较大的干扰,所以功率地线上的干扰较大。因此功率地必须与其它弱电地分别设置,以保证整个系统稳定可靠的工作。
2屏蔽
屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来,使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施;或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来,使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。具体讲,就是用屏蔽体将元器件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。屏蔽按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
2.1 电场屏蔽当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时,干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合,以这种情况下,最有效的抗干扰办法是采用电场屏蔽。电场屏蔽实际上是抑制寄生电容耦合的影响。它采用金属屏蔽体包封电子元器件或设备,只要设法使金属屏蔽体良好接地,就能将电场终止于导体表面,并通过地线中和导体表面上的感应电荷,从而防止由静电耦合产生的相互干扰。电场屏蔽以反射为主,因此设计时要注意:屏蔽体的厚度不必过大,而以结构强度为主要考虑因素;屏蔽体以靠近受保护物为好;屏蔽体的形状对屏蔽效能的高低有明显影响;屏蔽体的接地必须良好。
2.2 磁场屏蔽当干扰源以电流形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对临近信号形成干扰。抑制这类干扰,有效办法是进行磁场屏蔽。磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内,从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入。
磁场屏蔽首先应注意到干扰源的频率高低,因为随干扰频率的不同,屏蔽原理也不同,它将涉及到屏蔽材料的选用以及屏蔽壳体设计、制作等诸方面的问题,若不加分析就不可能达到抑制干扰的效果。
为了抑制恒定磁场和缓变磁场的影响,可采用相对磁导率大的材料构成低磁阻通路,使大部分磁场被集中在屏蔽体内。屏蔽材料的屏蔽效能主要由吸收损耗和反射损耗两部分构成,低频磁场由于其频率和波阻抗较低,故吸收损耗和反射损耗都很小。为了提高屏蔽材料的屏蔽效能,要重点考虑材料的吸收损耗和反射损耗,可在高磁导率材料的表面增加一层高电导率的材料。通常采用铁磁性材料如铁、硅钢片、坡莫合金等进行磁场屏蔽。
对于高频交变磁场多采用高电导率的非磁性金属加以屏蔽,利用良导体在入射高频磁场作用下产生涡流现象达到屏蔽目的。对于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体的结构,要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体的外层选用不易饱和的材料,如硅钢;而内部可选用容易达到饱和的高导磁材料。反之,如果要屏蔽内部强磁场时,则材料的排列次序要到过来。在安装内外两层屏蔽体时,要注意彼此间的绝缘。当没有接地要求时,可用绝缘材料做支撑件。若需接地时,可选用非铁磁材料(如铜、铝)做支撑件。
2.3 电磁场屏蔽电磁场屏蔽是利用屏蔽物阻止电磁场在空间传播的一种措施,主要用于防止在高频下的电磁感应。一般采用电导率高的材料作屏蔽体,并将屏蔽体接地。它是利用电磁波在屏蔽体表面上的反射和在屏蔽体中传播的急剧衰减来隔离交变电磁场的相互耦合,利用在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰,又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。
通过以上的分析,在电子电路的设计过程中设置合理的接地方式和选择良好的屏蔽方式能够较好的克服外界干扰所带来的问题。
参考文献:
[1]吕俊霞.电子电路的抗干扰方法与技术[J].印制电路信息,2006,(08).
[2]蒋伟丽.浅谈电子电路的抗干扰技术[J].丽水学院学报,2007,(02).
电路设计问题范文2
关键词： 温度控制； 半导体激光器； TEC； PID
中图分类号： TN722?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）20?0153?03
0 引 言
通过对半导体激光器特性的研究，可知温度对激光器的正常工作有着重要的影响。温度会直接影响到半导体激光器的工作参数包括[1]：阈值电流、V?I关系、输出波长、P?I关系等。同时高温也会对激光器产生极大的影响，严重影响其使用寿命和效率。本文采用ADN8831温度控制芯片[3]为激光器提供恒定且可调的工作温度来保证激光器高效率工作。
1 温度控制芯片介绍
根据半导体激光器对温度的要求，选定ADN8831作为激光器的温度控制主芯片。ADN8831芯片是目前最优秀的单芯片高集成度、高输出效率和高性能的TEC驱动模块之一。ADN8831的最大温漂电压低于250 mV，能够使设定温度误差控制在±0.01 ℃左右。在工作过程中，ADN8831输入端的电压值对应一个设定好的目标温度。适当大小的电流流过TEC，使TEC加热或制冷，在这个过程中使激光器表面温度向设定温度值靠近[2]。此芯片还有过流保护功能，可编程开关频率最高可达1 MHz。
2 TEC控制原理
TEC（Thermo Electric Cooler）实际上是用两种材料不同半导体（P型和N型）组成PN结，当PN结中有直流电流通过时，由于两种材料中的电子和空穴在跨越PN结移动过程中产生吸热或放热效应（帕尔帖效应[4]），就会使PN结表现出制冷或制热的效果，改变电流方向即可实现TEC加热或制冷，调节电流大小即可控制加热或制冷量的输出[5]。利用TEC稳定激光器温度方法的系统框图[6]如图1所示。
图1中贴着激光器右侧的是温度传感器，这里使用具有负温度系数的热敏电阻。这个热敏电阻是用来测量安放在TEC表面上的激光器的温度。期望的激光器温度用一个固定的电压值来表示，与热敏电阻产生的电压值通过高精度运算放大器进行比较，比较后产生的误差电压通过高增益的放大器放大，同时补偿网络对因为激光器的冷热端引起的相位延迟进行补偿，补偿后驱动H桥输出，H桥不仅控制TEC电流的大小还能控制TEC电流的方向。当激光器的温度值低于设定点温度值时，H桥会朝TEC一个方向按一定的幅值驱动电流，此时TEC处于加热状态；当激光器的温度值高于设定点温度值时，H桥会减少TEC的电流大小甚至会改变TEC的电流方向，这时TEC就处于制冷状态。当控制环路达到平衡时，TEC的电流的大小和方向就调整好了，激光器温度就会慢慢的向设定好温度靠近。
3 温控电路设计
3.1 输入部分设计
3.2 补偿电路设计
PID（Proportion Integrator Differentiator）比例积分微分调节补偿网络是TEC温控电路中最关键的部分，它决定了TEC控制器的响应速度和温度稳定性。PID相当于放大倍数可调的放大器，用比例运算和积分运算来提高调节精度，用微分运算加速过渡过程，较好地解决了调节速度与精度的矛盾。PID的数学模型可用式（4）表示：
式中：KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
在进行修正时，一般采用调节补偿电路参数的方法来使TEC控制系统的响应时间和精度变得更优[9]。在电路设计时，把前级误差运放的输出连接到温度补偿电路的输入管脚上，这样就完成了温度补偿电路的设计，具体电路连接图如图4所示。
由于本文中测温目标为激光器，根据设计要求和计算，系统的参数通常这样选取[10]：R5=100 kΩ，RH=1 MΩ，RF=200 kΩ，C1=1 μF，C2=10 μF和一个330 pF的反馈电容。
3.3 输出部分设计
ADN8831是一个差分输出方式的TEC控制器。搭建一个H桥电路产生适当的电流来驱动TEC，使其对半导体激光器加热或制冷。如图5所示。
图中的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB分别连到ADN8831的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB引脚上。TEC控制器设在H桥中间，构成一个不对称桥。ADN8831对H桥的左支采用开关方式驱动，右支采用线性方式驱动，即当开关管N1导通、开关管P1关闭、P2常通、N2常闭时，电流从TEC的OUTB端经TEC流向OUTA端，此为制冷状态；当开关管N1关闭、开关管P1导通、P2常闭、N2常通时，电流从TEC的OUTA端经TEC流向OUTB端，此为致热状态。这种灵活又方便的外接H桥，能更好的提高电源效率，减小纹波电流，增加了散热路径。
用非对称H桥驱动TEC，其中器件的选择要考虑两个因素：
（1）TEC工作的最大电流是多少；
（2）导通电阻最小可以是多少（考虑功率耗散问题）。
本文采用的是FAIRCHILD SEMICONDUCTOR公司的FDW2520C芯片。该芯片由一对PMOS和NMOS管构成，其中PMOS管能够提供的最大电流为4.4 A，导通电阻为35 mΩ；NMOS管能够提供的最大电流为6 A，导通电阻[2]为18 mΩ。
3.4 滤波电路
为了使ADN8831有效地驱动TEC，其电压必须稳定，上述的H桥电路产生的是0～VCC的脉冲宽度调制方波。所以，这时候就需要设计一个滤波电路来实现驱动的目的。设计采用R?L?C低通滤波网络，其等效电路如图6所示。
图6中，RL表示TEC电阻，R1是C1的等效串联电阻，R2等于L1的寄生电阻加上Q1或Q2的导通电阻，并且R1和R2要远远小于RL，VX是在PVDD和PGND之间变化的脉冲宽度调制电压，这个电路构成了一个二阶的低通滤波网络[12]。
4 保护与检测电路
ADN8831内部提供了相关保护电路，这样起到保护TEC防止激光器因过热而损坏。因为有时候通过TEC的电流有可能大于额定工作电压，这样会烧坏TEC和半导体激光器，造成经济上的损失。图7为保护与检测电路。
5 结 语
通过实验及分析得到，温度控制偏差为±0.01 ℃。系统的恒温控制精度取决于温度采样值与温度设定值的特性，传感器本身的精度较高，其灵敏度取决于其本身特性。若是想得到高稳定性的电压设定值，则需要使用高稳定性、高精度、低温漂的稳压源。此外，系统电路也要使用低温漂、高稳定性的器件。
参考文献
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电路设计问题范文3
关键词：铁路数字信号电缆 ZPW-2000轨道电路 车站电码化
中图分类号：U213文献标识码： A
引言
随着高速铁路的快速发展，铁路数字信号电缆已经在全路范围内大规模使用。现场运用中发现，铁路数字信号电缆在外力作用下易造成芯线“皮-泡-皮”绝缘层损伤，导致芯线绝缘不良[1]；在ZPW-2000A轨道电路备用芯线在倒接中容易发生相同载频线对违反电缆使用原则，导致因电缆间出现串音干扰造成接收器错误吸起，造成信号升级的危险后果[2]等问题。原铁道部运输局和北京全路通信信号研究设计院等相关技术主管部门及设备供应厂商，分别先后印发了《关于规范铁路数字信号电缆运用的通知》（运电信号函[2012]10号）、《ZPW-2000A轨道电路备用芯线贯通原则》（通设技术[2013]23号），规定铁路数字信号电缆仅限于ZPW-2000系列轨道电路及电码化等必须使用数字信号电缆的信号设备使用，同时规范了ZPW-2000轨道电路备用芯线贯通原则。结合近年在铁路信号设计工作中的经验，针对铁路数字信号电缆在使用应注意的问题进行阐述。
1用于ZPW-2000轨道电路时应注意的问题
ZPW-2000轨道电路应采用铁路数字信号电缆，电缆及芯线应符合以下规定：
a）电缆中有两个及以上相同基准载频的发送线对，或者有两个及以上相同基准载频的接收线对时，该电缆应采用内屏蔽铁路数字信号电缆。
b）电缆中各发送线对、接收线对载频均不同时，可采用非内屏蔽铁路数字信号电缆，线对应按四线组对角线成对使用。
c）相同载频的发送线对和接收线对不应使用同一根电缆。
d）相同载频的发送线对或接收线对不应使用同一四线组。[3]
铁路数字信号电缆分为内屏蔽铁路数字信号电缆和非内屏蔽铁路数字信号电缆。其中内屏蔽铁路数字信号电缆又分为A、B两型。B型内屏蔽电缆中除个别单独芯线外均为屏蔽四线组；A型内屏蔽电缆中除屏蔽四线组外还有部分非屏蔽芯线，主要用于客货共线自动闭塞区间轨道电路及通过信号机合缆的情况。根据“运电信号函[2012]10号”文要求区间通过信号机现阶段已必须与ZPW-2000轨道电路分缆，ZPW-2000轨道电路采用铁路数字信号电缆，通过信号机采用非数字信号电缆，所以A型内屏蔽电缆已很少使用。
在客运专线和高铁线路，为了提高维修效率，将区间ZPW-2000轨道电路的备用芯线从近端贯通到远端，电缆故障时在始端和终端快速倒接。但由于备用芯线设计不规范可能造成倒接后相同载频的芯线混入同一个四线组造成串音干扰。在区间轨道电路的最远端只有一个发送或接收时，若采用4芯备2芯的非内屏蔽电缆，由于备用芯线近、远端贯通，如果把在区间中其他与远端相同载频的轨道区段电缆倒接到备用芯线，则最远端轨道电路的信号延非内屏蔽电缆中的备用芯线串入倒接的备用屏蔽四线组中造成串音干扰。
为解决此类问题北京全路通信信号研究设计院在《ZPW-2000A轨道电路备用芯线贯通原则》规定了备用芯线的贯通要求，其中要求“发送电缆和接收电缆分别设置专用的内屏蔽四芯组作为备用”。根据此条要求，则在客运专线及高速铁路区间ZPW-2000轨道电路设计中，应全部采用B型的内屏蔽铁路数字信号电缆吉，即电缆末端的轨道电路采用8B备6芯的内屏蔽电缆。而对其他不要求备用芯线从远端到近端一次性倒接的线路，为避免产生类似串音干扰的问题，可参照此方案ZPW-2000轨道电路全部采用B型内屏蔽铁路数字信号电缆，或者不将备用芯线贯通连接，使用备用芯线时需分段倒接。
2车站电码化时应注意的问题
车站电码化电缆使用原则如下：
a）电缆中有两个及以上同频的发送线对，或者有两个及以上同频的检测线对时，该电缆应采用内屏蔽铁路数字信号电缆。
b）电缆中各发送线对、检测线对不同频时，可采用非内屏蔽铁路数字信号电缆，线对应按四线组对角线成对使用。
c）相同载频的发送线对和检测线对不应使用同一根电缆。
d）相同载频的发送线对或检测线对不应使用同一四线组。[4]
在限制铁路数字信号电缆使用范围前，两线制电码一般不区分叠加电码化轨道区段和非电码化区段，四线制电码一般不区分电码化芯线和轨道电路芯线，均按合缆设计使用铁路数字信号电缆。
现阶段按“运电信号函[2012]10号”文要求，仅两线制电码化区段和四线制电码化发码或检测芯线采使用铁路数字信号电缆，其他均使用非数字信号电缆。
因此和区间ZPW-2000轨道电路电缆类似，车站电码化一般也已不使用A型内屏蔽电缆。若车站电码化备用芯线按客专区间轨道电路要求使用备用芯线，则电码化电缆也应全部使用B型内屏蔽铁路数字信号电缆，为备用芯线预留专用内屏蔽四芯组；或者备用芯线不贯通连接，倒接时分段进行，否则也可能产生区和区间ZPW-2000轨道电路类似的串音干扰问题。
另一方面在对“相同载频的发送线对或检测线对不应使用同一四线组”这一要求的认识，在实际工程设计中存在差异。区间ZPW-2000无绝缘轨道电路每个区段均设有一个发送器，而车站电码化不同，接车进路或发车进路一般只设置一台发送器，进路上的轨道区段按预叠加方式分段发码，同一进路上的轨道区段电码化的码序是相同的。在实际工程设计中，往往认为同频但相同发送器的电码化电缆可以使用同一个四线组，即使产生干扰，由于码序相同也不会对列车接收到的机车信号产生影响，按此种方法设计同一发送器的两个发送线对可以合用一个内屏蔽线组，减少对内屏蔽四线组数量的需求，从而降低工程造价。
但按上面方法进行设计在特殊情况下会对造成电码化码序升级，影响运输安全。当如图1所示，车站IG设有接车进路信号机XIL，车站信号楼在XIL右侧，IG1受电端发码芯线与下行正线接车进路的所有区段受电端发码芯线共缆接至信号楼，若IG1受电发码芯线与IAG受电发码芯线在同一四线组，IG1有列车占用发HU码，IAG应不发码，但由于这两个区段共用一个四线组，IG1所HU码会串入IAG。这时区间一列列车办理了在X进站外方停车作业，其在接近区段应收到HU码，若列车因其他原因在X进站信号机前没有停车、冒进信号，按正常情况，IAG此时应无码，列车运行控制记录装置（LKJ）在收到HU码后突然转为无码时会自动判断列车已经冒进信号，进行紧急制动，而IAG此时受IG1干扰也发HU码，LKJ不能判断出列车已经冒进信号，不会进行紧急制动，这样实际上使LKJ防冒进的功能失效，对运输安全造成影响。
图1股道发码干扰接车进路区段示意图
以上这种可能性还可能在正线股道有分割或者车信号楼位置与站中心严重偏离超出股道范围等情况出现。这些情况的共同点是接车进路的道岔区段发码芯线可能和股道的发码芯线合缆回信号楼，股道发码可能干扰接车进路区段。在实际工程设计中应避免这种情况，严格按照“相同载频的发送线对或检测线对不应使用同一四线组”这一要求进行设计。
结束语
在归纳了近年在铁路工程领域设计、使用铁路数字信号电缆时遇到的问题，结合近年相关部门印发的技术文件，提出了铁路数字信号电缆在具体信号工程设计中应注意的问题，并提出了相关解决方案。
参考文献:
[1] 《关于规范铁路数字信号电缆运用的通知》运电信号函[2012]10号
[2]《ZPW-2000A轨道电路备用芯线贯通原则》通设技术[2013]23号
电路设计问题范文4
关键词：输电线路；线路设计；监测；防雷保护
中图分类号：U452.2 文献标识码：A
1 线路设计过程注意问题
1.1 路径选择
输电线路路径选择是整个线路设计工作中的关键，方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。在这个过程中，首先要了解当地的气象、水文、地质条件。根据当地地形特点，合理选择路径。在此基础上，对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施，尤其是线路通过地区对路径有影响的地上、地下障碍物的有关资料及所属单位对路径方案的意见，进行充分的收集和调研。并应用卫星图片选线技术，进行多方案路径比选，选出最优路径。
1.2 导线截面的优化选择
架空电力线路导线截面的大小，关系着运行中的安全性、经济性和供电电能质量等，是建设设计中一项最重要的内容。通常，输电导线截面是根据经济电流密度来选择， 然后按不同情况对发热条件、机械强度进行校验，最后确定导线截面积及相应的导线型号。但是，有时按照经济电流密度并经校验后选择出的导线截面，其有功功率损耗可能无法满足线路保证输出功率及经济合理性的要求。因此，需要根据实际设计环境，结合一些其他指标，如线损率等，来优化选择导线截面。
1.3 杆塔选型
不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同，杆塔工程的费用约占整个工程的30%～40%，合理选择杆塔型式是关键。
对于新建工程若投资允许一般只选用1～2种直线杆塔，跨越、耐张和转角尽量根据地形地况选用钢管塔、角钢塔，材料准备简单明了，施工作业方便且提高了线路的安全水平。对于同塔多回且沿规划路建设的线路，杆塔一般采用占地少的钢管塔，但大的转角塔若采用钢管塔，由于结构上的原因极易造成杆顶挠度变形，基础施工费用也会比角钢塔增加一倍，直线塔采用钢管塔，转角塔采用角钢塔的方案比较合理，能够满足环境、投资和安全要求。
1.4 基础设计
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间，运输量约占整个工程的60%，费用约占整个工程的20%～35%，基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。由于地质的特殊性和埋深的局限性，当前的基础型式只有采取浅埋式，通过适当加大基础地板尺寸，增加基础自重来满足上拔稳定才是比较安全经济的。直线塔埋深控制在2m左右，承力塔埋深控制在3～4m左右可减少地下水对施工的影响。根据工程实际地质情况每基塔的受力情况逐地段逐基进行优化设计比较重要，特别对于影响造价较大的承力塔，由四腿等大细化为两拉两压或三拉一压才是经济合理的。
2 在线监测系统问题
2.1 气象监测。由于输电线路都是暴露于自然之中，正常使用状态下会受到不同环境因素的影响，使得线路的运行状态受到影响，不利于电力系统的长期运行。气象监测系统的运用能对外界环境的变化进行监控，防止受到风偏、雷击、污秽等多方面的影响，对于在线传输数据也能起到很好的控制作用。
2.2 视频监测。这是最近几年电力系统施工采用的先进技术，能够满足110～220 kV 输电线正常监控的需要。在市场经济不断发展的同时，我们需要重视对电力行业线路设计的调整，避免在线路使用时受到其他因素的干扰。设计人员应积极编制有效的监控、监测手段，以合理调整输电线路的设计模式与结构。
2.3 覆冰监测。覆冰是输电线路在冬季常见的问题，对整个线路安全运行有着较大的影响。设计输电线路的在线监测中，应该对覆冰区域加以关注，对线路上的覆冰情况进行24h监测。设计时可创建一个实用的数字模型，包括导线自重、风压系数、绝缘子倾斜角等，可及时预告线路的覆冰情况。
2.4 杆塔监测。因受到建筑施工的影响，杆塔在建造过程中常会受到多方面因素的限制而造成倾斜问题。对杆塔创建监测系统，主要是针对塔身的垂直度监控，这样在杆塔发生异常状况后可及时调整。设计时对杆塔倾斜仪相关设备进行有效控制，把握好程序设计传输时间的控制，当异常状况发生后可及时整理。
2.5 线路污秽监测。线路通道经常大气中灰尘较多的情况，绝缘子上面布满灰尘，很容易引起绝缘击穿。因此，定期清扫绝缘子污秽是电力部门的日常维护的工作之一。传统的判断污秽的常用方法有：等值附盐密度法；整体表面电导率法；泄漏电流脉冲计数法；泄漏电流等值法等；但随着新技术的不断产生，我们可考虑采用传感器测量盐密技术，实现对现场输电线路绝缘子污秽程度的实时监测。运行部门可用来监测输变电设备动态变化的实时盐密情况，为输变电设备的清扫、评价外绝缘耐污能力、适时调爬提供依据。
3 防雷保护设计问题
实施针对性的防雷结构设计，从根本上解决雷击问题。防雷技术的引进要借助于各类防雷装置，这就需要把握好不同装置之间的搭配运行。
3.1 屏蔽保护。现代化电力模式的运行需要借助于计算机装置性能的发挥，在设计维护方案时需要做好不同方面的检测处理。对于一些外来的干扰信息可以重点屏蔽处理，以此来达到对电力系统设备的保护作用。如：对信号线、电源线结合屏蔽电缆或穿金属管屏蔽，且保证线路的有效链接。
3.2 设备保护。防雷技术发挥作用要依赖于各个设备的运用，尤其是先进的计算机装置结构。电力系统工作人员需定期对各设备进行检查，一般周期在半个月左右。对于一些常见的装置问题要及时处理，若有需要则更换装置，如避雷器、计算机设备等，通过这些更换能增强防雷效果。
3.3 接地保护。接地保护是防雷技术的常见方式，通过接地可以把电力系统上的强电流、电压引入地下以达到防雷效果。维护自动化电力系统时需要借助于不同的施工技术，将相应的防雷器安装在适当的位置，各传感器设备与防雷地网之间要保证良好的搭配，对防雷结构实施必要的划分处理。
3.4 线路保护。线路是电网正常运行的保证，在设计过程中要考虑到线网自身承受的载荷大小。对线路实施保护最终是为了避免雷电波从信号线、电源线传输到自动电力系统室内，由此会给电力系统设备带来巨大的损坏。设计人员应该合理选择线路结构，布置好有效的线路安排。
3.5 装置保护。对于防雷结构设计中运用到的各种装置，设计人员要加强保护处理，如避雷器、避雷装置等，采取综合性的装置保护方案，这样才能达到理想的输电线路保护需要。正常使用情况下，还需要定期实施装置结构保护，对防雷体系进行及时优化改进。
结语
总之，电网输电线路线路设计是一项技术含量较高，劳动强度较大，时效性要求很高的野外工作，而且受天气、环境、地理状况等的影响较大。因此，在电网建设中，充分考虑各个方面的问题，优化设计、合理施工，最大限度降低工程成本，并做到保质保量，对于设计者来说，是必须的，也是面临的直接挑战。
参考文献
[1]江涛.220 kV输电线路工程设计与施工的探讨[J].广东科技，2008（24）.
电路设计问题范文5
【关键词】城市道路；交通设计；问题；改进对策
近几年来，我国的经济发展逐渐的升温，城市道路和发展都成为了炙手可热的话题，大中小城市的道路规划也应该被提到日程上来，所以这也就是说明了，我国对城市之中道路设计要求也越来越高，城市的经济条件发展，城市的道路条件也就发展，在人们日常出行的情况下，所面临的出行环境也就变得越来越好，所以城市的经济发展直接带动了城市的交通发展。城市道路的合理规划，可以促进一个城市政治、经济的快速发展，改善人民群众的日常生活，因此，学会处理好人、车、环境、交通之间的关系至关重要。
1. 目前城市道路交通设计中的主要问题
1.1城市道路设计的随意性
一个城市的经济条件与人文文化的体现往往都是需要一个窗口的，通过这个窗口，城市来展现自己城市的优点，而这个最好的窗口就是道路的规划，一个优秀的道路设计方案会在各个交通路线来展现自己城市的景点，CBD，经济会所，以及城市的标志性建筑。所以，一个城市的道路交通设计是一个完整的作品，需要大量的人力来设计这个作品，可是在目前的各个城市之中，没有一个城市可以拿出一个完整的优秀的道路设计方案，往往都是随意为之，想建造那一条路就建造那一条路，可能随着城市的发展，时间证明这天路不适合城市的发展，所以不得已停止，浪费了大量的的人力财力。城市的建造过程中，各个机构的首要原则就是利益的趋势，这种心态来发展城市往往是不能来规划出一个好的方案的。
1.2城市路网的不合理配置
在实际工作中，不少规划在选择筹备过程缺乏规范性和科学性，建筑者往往不要求设计单位做科研报告，或者是先进行施工图设计然后再补充科研报告。即使是城市主要道路也不例外，缺乏必要的交通分析。这样做，不仅使得道路规划没有妥善解决，而且增加了后期施工的成本，同时道路施工，增加了其他段道路的交通压力，让交通更加堵塞。城市道路的不合理的路网配置，导致市政道路的交通功能没有达到预期的效果。城市交通集中在几条贯通性干路，干路的承载能力有限，主干道与支路系统之间的连接缺乏过渡，这样就不能很好地对不同的路线距离进行分流，也对发挥出不同类别道路系统的交通功能不利。传统市政道路的设计往往缺乏交通工程理论的指导，路段上的车道数、交叉口红线与实际不符，从而导致的道路路口通路不畅和整个路网运行效率低下。相对而言产生的道路网资源的严重浪费，也更加促进了许多大城市老城区中心区环境经济、自然人文等因素的停滞不前，因为地形狭小，不适宜对其进行道路高度密集化。
1.3忽略城市道路自然文化建设
城市作为人们日常生活的主要活动场所，要有自己的独特性。城市的建设，道路规划先行。道路的规划在建设中的地位很重要，城市建设依附与道路的规划。道路绿化是城市道路的重要组成部分，作为城市设计中重要的一环，它不仅有助于创造优美的城市环境，提供舒适的通行条件，同时还能改善城市的小气候环境，并直接关系到城市的形象。城市道路中的各种架空电线、地下各种电缆、热力、煤气、雨污水管道等管线设施造成行道树绿带的立地条件在城市中是最差的，而且绿带宽度往往也很窄，一般在1-2m 左右，再加上土质差、人为因素等导致了道路绿化生长环境较差。
2.城市道路交通设计的改进措施
2.1加强设计方案的监督性
监督工作也是保证城市道路发展顺利的一个保险，在城市道路设计逐渐实施的过程中，管理者更需要做好监督工作。首先要做好土地的审批，使用，建设工作。其次，更要时常注意承包商的施工过程，随时随地抽查，不给他们钻缝子的机会。
2.2做好城市道路规划设计布局
在规划城市道路布局工作中，不仅要满足城市发展的交通需求，还要结合规划地区的改造成本，其涉及范围广，是一个系统工程。所以，其方案选择就要斟酌各方利弊，找到最优办法。现代化进程中，城市扩张的速度正日益加剧，为了加强我国道路交通的科学性、有序性，切实提升人民生活水平，推动城市发展，就要积极学习世界上先进的城市建设布局经验，结合我国自身发展特点与以往经验总结来进行设计布局，也只有如此，才能真正实现可持续发展的目标。
2.3做好城市道路景观设计
市民娱乐休闲的需求也是除了上下班交通、商业交通外，城市现代化所应当重视的，所以，为了有效提升市民生活质量，使城市环境更加优质，城市风貌得到提升，道路沿线的绿化景观至关重要。行车道路绿化不仅使行车的舒适性提升，还使市民的生活休闲度提升。为
了有效服务于步行市民，其设计选用两幅路布置，并要求有四成以上的绿化率，绿化效果要更加自然，同时拓宽人行道，选择开放式绿地广场形式设计。除此之外，港湾式车站与地铁口设计也是方便人群乘坐公交的必要设计。
2.4加强对历史文化和生态环境保护
每一个城市都是人们赖以生存的地方，也就有一个城市的精神建筑物，城市要保证人们可以舒适的生存，要通过人为尽力避免城市的缺陷，通过建造城市让城市发展，所以在这之前我们的首要任务就是调查与实地考察，来保证我们的道路设计不会破坏城市的生态文明与精神文明，道路设计的基本原则就是能绕则绕，尽量在最短的距离建造出最优秀的工程，满足人们的日常出行。雾霾已经成为了城市的代名词，在人们高密度集中的地区我们不能保证空气的纯净，不能保证人们的自由呼吸，这就是失败所以原则性的问题要完全避免。所以，我们要时刻牢记我们是在建造城市而不是在迫害城市。
3.结语
城市的综合竞争力通过城市道路而体现。城市交通环境的优化、市民出行的便捷，都与道路科学规划息息相关。这是城市的软实力，是促进当地居民与外地人口更爱当地城市的重要因素。所以，城市道路的设计规划工作不仅要科学合理，还要结合城市特有文化来进行，保障城市道路适应城市风貌，达到美化城市的效果。
参考文献
电路设计问题范文6
【关键词】高压输电线路设计；路径优化
引言
在高压输电线路设计的过程中，不断遇到新的问题，如开发线路路径选择困难，施工占地的民事工作难以协调，线路改造停电时间短。如何应对新形势，最大限度地满足电网建设需要已成为电力建设者共同关注的热点和难点问题。
1.路径优化选择
输电线路路径选择是整个线路设计工作中的关键，方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。在这个过程中，首先要了解当地的气象、水文、地质条件。根据当地地形特点，合理选择路径。在此基础上，对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施，尤其是采矿区的资料，进行充分的收集和调研。并应用卫片选线技术，进行多方案路径比选。应用全寿命周期成本（LCC）管理方法，比选出最优路径。
路径应避开不良地质、水文及气象地段，提高工程抵御自然灾害和突发事故的能力和水平；避让了危及线路安全可靠运行的设施，减少了线路建设对地方规划及其它设施的负面影响；尤其是最大程度地避让了采矿区，提高线路的安全运行条件。在各方面条件允许的情况下，本次工程线路尽可能与已有及拟建电力线并行，减少交叉跨越，降低建设成本。做好输电线路对环境影响的各项评价工作，对涉及外部条件的环境影响评价、压覆矿产评估、地质灾害评估、文物调查及评估、地震安全性评价等工程前期工作都需得到相关行政管理部门的许可批准后，工程才能实施。
2.杆塔设计
2.1杆塔选型
不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同，杆塔工程的费用约占整个工程的30～40%，合理选择杆塔型式是关键。目前，高压线路设计过程中杆塔选型，一般是从技术、施工及运输、运营和投资等方面考虑，应该遵循以下几方面的要求：
1）杆塔的型式直接影响到线路的施工运行、维护和经济等各个方面，所以在选型时应综合考虑运行安全、维护方便和节约投资，同时注意当地施工、运输和制造条件。在平地、丘陵及便于施工的地区，应首先采用预应力混凝土电杆。在运输和施工困难的地区，宜采用拉线铁塔；不适于打拉线处，可采用铁塔。目前，钢筋混凝土电杆在 35～220kV 线路上得到了广泛运用，在220kV线路上使用的也不少。220kV 及以上线路使用铁塔较多。110kV 及以上线路双回线路也多采用铁塔。
2）设计冰厚15mm及以上地区，不宜采用导线非对称排列的单柱拉线杆塔或无拉线单杆。
3）转动横担和变形横担不应用在检修困难的山区，重冰区以及两侧档距或标高相差过大易发生误动作的地方。
4）为了减少对农业耕作的影响、少占农田，110kV 及以上的送电线路应尽量少用带拉线的直线型杆塔；60kV及以下的送电线路宜采用无拉线的直线杆塔。
5）在一条线路中，应尽量减少杆塔的种类和规格型号。
2.2杆塔基础设计
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间，运输量约占整个工程的60%，费用约占整个工程的20%～35%。目前我国高压输电线路所采用的普通基础（不包括桩基础）均属于浅基础类型，分回填土和原状土两大类。分别按土重法和剪切法计算。输电线路杆塔基础在受力上与其它建筑物基础有所不同，主要是输电线路杆塔基础除了受下压力作用外，还要受大小基本相等的上拔力作用，同时还有水平力作用。而一般的建筑物结构的自重大，基础只受下压力，不出现上拔力。因此在输电线路基础设计时都要既能满足上拔力又能满足下压力的要求。既要利用土的地耐力承受压力，又要利用土的重力抵抗拔力。
2.3钢材选择
钢材材质为现行国家标准Q235系列和Q345系列。按实际使用条件确定钢材级别，L63×5及以上角钢规格可以采用Q345钢材。螺栓和螺母的材质及其特性应分别符合现行规范《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》和《紧固件机械性能螺母》的规定。关于导线型号。常规330kV线路采用2XLGJ-300/40导线，相应每相总铝截面面积为600.18mm2，330kV线路杆塔与基础的连接采用地脚螺栓方式。
3.送电线路的绝缘防雷和接地
3.1防雷设计，应根据线路的电压、负荷的性质和系统运行方式。对于平原地带的杆塔来说，任何一根杆塔都要配备接地装置，并且要与避雷线连接，来提高输电线路防雷的可靠性和实用性。送电线路的绝缘配合，应使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数，不应少于8片。耐张绝缘子串的绝缘子片数应在8的基础上增加。雷电过电压最小间隙也应相应增大，并结合当地已有线路的运行经验，地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，计算耐雷水平，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。
3.2送电线路应沿全线架设地线。在年平均雷暴日数不超过15或运行经验证明雷电活动轻微的地区，送电线路可不架设地线，但应在变电所或发电厂的进线段架设1～2km地线。杆塔上地线对边导线的保护角，山区单地线送电线路应采用20°左右。杆塔上两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。
3.3对绝缘地线长期通电的接地引线和接地装置，应限制地线上的电磁感应电压和电流，并选用可靠的地线间隙，校验其热稳定和人身安全的防护措施，以保证绝缘地线的安全运行。有地线的杆塔应接地，在雷季干燥时，每基杆塔不连地线的工频接地电阻，不宜大于15Ω。中性点非直接接地系统在居民区的无地线钢筋混凝土杆和铁塔应接地，其接地电阻不宜超过30Ω。通过耕地的送电线路，其接地体应埋设在耕作深度以下；位于居民区和水田的接地体应敷设成环形。采用绝缘地线时，利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母、铁横担或地线支架之间应有可靠的电气连接。外敷的接地引下线可采用镀锌园钢或镀锌扁铁，其截面应按热稳定要求选取，且不应小于Φ12或40×40mm，引出线表面应进行有效的防腐处理，如热镀锌。
4.新型节能金具
输电线路中的金具节能问题已经引起极大关注。通过大量实验证明，铝合金金具线夹节能效果明显，在发达国家已普遍采用，在我国也已引起有关部门的高度重视，在部分供电部门开始应用，在技术上已经过关。节能金具结构先进，减少营运维修频率，大幅度节约了线路维修费用，但金具价格为传统金具的数倍，如果将其节能效果计算进去，一般2年左右就可以收回全部投资，而且长此以往将会产生巨大的经济效益。
5.结语：
高压输电线路线路设计是一项技术含量较高，劳动强度较大，时效性要求很高的野外工作，而且受天气、环境、地理状况等的影响较大，因此，在设计过程中要做好线路勘测，杆塔型选择等，避免在线路设计中脱离工程实际，一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网需要的。只有结合实际，因地制宜，通过优化方案，攻关，不断探索与创新，才能满足建设坚强电网的要求。
参考文献：
