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电气工程基本原理范文1
关键词：工程教育；人才培养；系统方法论
作者简介：刘美（1967-），女，广东廉江人，广东石油化工学院计算机与电子信息学院副院长，教授；廖晓文（1977-），男，广东梅州人，广东石油化工学院计算机与电子信息学院自动化系副主任，讲师。（广东茂名525000）
基金项目：本文系广东省高等教育教学改革工程项目（BKZZ2011041）、广东省高等教育教学成果奖培育项目（201139277）、2011广东石油化工学院应用型人才培养示范项目（214121）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）09-0052-02
工程是人们综合运用科学理论和技术手段改造客观世界的实践活动，是一种创造性活动。20世纪90年代中期，美国工程教育界认识到该时期美国工程本科和硕士的培养计划多是为博士研究准备生源的。这种教育模式必须改变，大学的工程教育和工程应保持密切的关系，工程本科和硕士计划应明确着眼于培养实际的工程师。[1]基于此目标，美国工程教育学会发表了《面对变化世界的工程教育》，麻省理工学院提出了《大工程观与工程集成教育》，美国国家科学基金会发表了《重建工程教育：集中于变革――NSF工程教育专题讨论会报告》，这些报告集中体现的思想就是工程教育改革的方向要使现在建立在学科基础上的工程教育回归其本来的涵义。[2]
我国教育界长期形成的以传承知识为中心的观念使教师注重传授知识，忽视工程能力的培养，使学生满足于知识的学习和记忆，注重模仿和重复，应付考试，缺乏解决实际问题的能力。与此同时，大学生就业难的问题日益凸现，已成为社会关注的焦点。究其原因，缺乏必要的工程应用能力是问题的关键所在。
一、专业人才培养中存在的问题
1.机械世界观下的理论教育
在信息与控制技术出现以前，人们认识自然和改造自然的方法主要是以经典自然科学为基础的机械方法。机械方法把自然或人工系统看作互不联系的各个部分简单相加的总和，把系统的运动看作是一个个孤立过程的总和。这就是机械的世界观和方法论。
机械的世界观决定了工程教育的内容就是工程世界的机械模型，具体体现在机械地根据教育部1998 年颁布的专业目录[3]中专业的培养目标及课程体系，把工程教育分解成一门门孤立的课程和实践，然后通过简单的相加，以期获得工程教育的目的。
而在国外教育发达国家，相关专业随着信息和控制技术向各种传统学科渗透，相应的传统工程和创新工程专业的教学思想都已经完成了从机械的方法论向系统的方法论的转变。系统的工程教育方法论决定了工程教育内容必须是以工程系统为对象。
2.实验实践教学欠缺系统化
检测与控制是电气工程及其自动化专业的核心系列课程，其中检测的教学内容主要包括传感器技术、检测技术、信号分析与处理等课程内容。控制包括自动控制原理、现代控制工程、智能控制理论和计算机控制技术等课程内容。传统的检测与控制实验都是以模拟实验箱和数字仿真实验等实验为主，具体的局限性表现在：首先，实验教学没有明确的实验对象，各门实验课程联系不够紧密；其次，实验偏重于演示及理论验证，缺乏应用性的并能与实际工程对象相结合的系统化检测与控制工程实验，导致学生在学完相关的课程并做完相关的实验后仍旧对工程的本质内容缺乏系统的理解，对知识缺乏融会贯通，因此，更不可能具有综合应用检测与控制的理论和方法去解决电气工程实践问题的能力。
二、使用系统方法论指导电气工程及其自动化专业人才培养[4]
测控技术作为主宰自动化系统行为的普遍原理，必须与具体电气测控系统相结合才能体现其作用。这也是辩证唯物主义中有关事物普遍性和特殊性关系的很好例证。普遍性与特殊性的结合总是体现在具体的系统当中。系统方法论的观点就是将电气工程及其自动化专业各个专业方向的专业基础课和专业课的教学、实验放到某个具体的、典型的电气测控对象中进行，而不是分割教学、分割实践，这样通过多门课程同时实践一个典型电气测控对象或研究系统，有助于学生理解专业、课程之间的内在联系、整体和部分之间的联系，让学生在掌握和理解单门课程知识的同时掌握系统工程的方法。
专业教育作为整个工程教育的一个子系统，应遵从工程教育的一般规律与方法，而且只有站在整个工程教育的高度来全面系统地思考电气工程及其自动化专业的教育改革问题才能从根本上解决好电气工程及其自动化专业教育改革的本质问题。
三、工程应用型人才培养具体措施
采用系统的方法对教学内容、方法和手段进行全面改革，使学生既能了解基本原理又能了解实际测控方法和对象，理论联系实际，科学主导工程；提高学生的动手能力和创新能力，提升整个专业的教学水平，使学生能够广泛适用于电气工程、电子信息工程、机电一体化、工业自动化等方向的就业需求。
面向大一学生的工程训练中心进行基础工程教育，认识电气工程测控系统：通过简单和典型的电气工程测控系统的认知或拆装，了解电气工程测控系统的基本组成和基本原理，同时了解一些复杂的电气工程测控系统。
面向大二和大三学生进行专业基础教育。结合典型的电气测控系统设计，将模拟电子、数字电子、传感器技术、检测技术、电气控制、信号分析、测控电路、PLC技术及应用计算机原理及应用（微机原理、单片机系统原理及DSP技术）等课程教学融入工程训练过程中了解过的典型电气工程测控系统中，学生通过亲自设计、焊接、调试和组装系统中的典型模块（软、硬件组装）完成系统控制，全面掌握工程电气测控系统的建模、分析、控制器设计、软硬件设计和调试等方法。
面向大三、大四学生的专业教育和综合创新教育。通过给出有一定工作量的与生产实际贴合紧密的电气测控系统设计课题，使学生掌握的科技知识、人文知识、经济管理知识得以集成化，工程意识、实践技能和解决实际工程问题的能力得到系统训练，实现工程实践综合化，同时，在此过程中实现对学生非智力因素的培养。
四、实践效果
在以上前两种措施的基础上，在广东石油化工学院电气2004～2007级的部分学生中进行了相应的试点实验。让大二的学生较早接触两个较典型的电气测控系统：“基于S3C2410B的微弱信号检测与采集系统”及“基于嵌入式以太网的异步电机无速度传感控制系统”。这两个系统比较好地集成了模电、数电、计算机原理及应用、传感器与检测技术、电力电子技术、测控电路、电磁兼容及PCB设计、信号分析、计算机网络、高级语言程序设计、软件技术基础、嵌入式系统原理及应用、计算机控制技术、自动控制原理、现代控制工程等课程内容。
参与试验的学生均体现出较好的就业优势，就业一年后均成为专业技术骨干，甚至有学生在跨国企业当研发组的组长。
五、结束语
从世界各国的情况来看，培养一个工程师大体需要7～9年时间，一是工程科学知识的学习，二是工程实践的训练，三是工程经历。[5]我国高等工程教育主要进行第一阶段，其他两个阶段要放到企业中去完成。经过调查，企业大多不愿意在新员工培训上花费过多的精力与成本，学生工程经验太少，严重影响就业率。作为理论与工程结合紧密的电气工程及其自动化专业，工程教育要舍弃“科学化”的情结，建立工程教育的主体意识，理直气壮地认定工程教育就是“工程专业教育”，而不是“科学教育”，也不是“科学教育加人文教育”。要重点培养学生作为一个设计工程师的能力与自信，尤其要重视密切联合企业，培养适应社会经济发展需求的各种行业卓越后备工程师。[6，7]另外，本文所探讨的工程应用型人才培养模式虽然取得了一定的成果，但在实践过程中还要特别注意避免因注重培养工程应用型人才而偏离了厚基础、宽口径的人才培养模式。
参考文献：
[1]王正洪,陈正刚.大工程观的教育理念与工科本科院校的办学特色[J].中国高教研究,2006,(1).
[2]国家教委工程教育赴美考察团.“回归工程”和美国高等工程教育改革[J].中国高等教育,1996,(3).
[3]教育部高教司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍[M].北京:高等教育出版社,1998.
[4] 深圳市德普施科技有限公司.测控专业创新实验室体系整体解决方案[EB/OL]. 省略/xsyd/show_down.asp?id=1410.
[5]杨琳.大工程观背景下大学生科技创新与工程素质的培养[J].江苏高教,2006,(2).
[6]教育部.《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010- 2020年》(征求意见稿)[Z].
电气工程基本原理范文2
关键词 继电器；电气工程；自动低压电器
中图分类号TM 92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0171-02
1 继电器的基本原理及其作用分析
1.1继电器的基本原理
现如今，随着科学技术水平的不断提高，电气系统的自动化程度也越来越高，继电器作为电气系统中较为重要的组成部分之一，其应用也越来越广泛。就继电器而言，其常常被用于保护电气设备的运行安全性，如变压器、马达、发电机以及输电线路短路保护等等。当电力系统出现异常故障时，继电器可以向值守人员发出告警信号，而想要确保继电器能够发挥出应用的作用，其应当具备以下功能特性：其一，安全性和可靠性，这是一个合格的继电器必须具备的特性，只有这样才能避免继电器本身出现故障；其二，快速反应能力。能够以最短时间消除可以消除的所有故障；其三，选择性。继电器应当能够确保电力系统始终向无故障区域进行供电；其四，灵敏性。电力系统运行过程中的参数在正常运行和发生故障情况下的区别是非常明显的，继电器就是通过这些参数的具体变化情况，在反映和检测的基础之上对电力系统的故障性质和故障影响范围进行判断，并作出相应的反应和处理。继电器的基本工作原理如下：由取样单元负责将被保护设备运行过程中的物理量经过电气隔离并将之转换为继电保护装置中比较鉴别单元能够接收到的信号，然后根据该单元的要求进行相应处理，再按照比较环节输出量的性质、大小以及组合方式出现顺序的先后确定出继电保护装置是否需要动作。
1.2继电器的作用
继电器本身具有以下优点：标准化程度高、通用性好、能够使电路简化等，正是因为继电器的这些优点使其被广泛应用于工业自动化控制以及家电产品等领域当中。但是有些专家认为，在电子元器件当中，继电器是最不可靠的一种装置，并且在整机的可靠性设计当中，往往将继电器、可调电感器以及电位器等装置列为不用或是少用的元件。然而，因为继电器在控制电路中有着十分独特的电气和物理特性，其断路状态下的高绝缘电阻以及通路状态下的低导通电阻是其它任何电子器件都无法比拟的。为此，确保继电器的运行可靠性成为业界研究的重点课题之一。电子元器件的可靠性应当包括以下两个方面的内容，即固有可靠性和使用可靠性。其中前者是元器件可靠的基础，一般都是通过设计和制造厂商来进行控制，以确保制造出来的元器件能够达到要求的可靠性等级，而后者则是整机可靠性的基础，必须阐明的是，使用高可靠质量等级的元器件却并一定能够制造出高可靠性的整机，这是因为里面涉及到使用可靠性的问题。使用可靠性具体是指按照各种元器件的特性通过可靠性设计方法，最大限度地发挥出元器件固有可靠性的作用，进而达到整机的可靠性要求。与其它电子元器件相比，继电器是由机械传动和电磁两个部分构成的，这种结构更加复杂，因而继电器的可靠性就显得相对较差，若是实际使用过程中采取一定的防范措施，则能够使其达到理想中的效果。此外，继电器可靠性不高除了自身质量原因外，使用方法不当也是一个原因。因此，想要使继电器能够充分发挥出自身的作用，不但应当进一步完善自身的质量，而且还必须合理使用。
2 继电器在电气工程及其自动化低压电气中的具体应用研究
2.1电磁类继电器的应用
1）电磁继电器的特性。此类继电器的主要特性是输入-输出，也就是我们通常所说的继电特性，其特性曲线如图1所示。当继电器的输入量X由0增至X2之前，继电器输出量Y为0；当输入量X增至X2时，继电器吸合，此时输出量为Y1，如果X继续增大，Y保持不变；当X减小至X1时，继电器释放，此时输出量由Y1变为0，若是X继续减小，Y值均为0。图1中的X2是继电器的吸合值，想要使继电器完成吸合这一过程，输入量就必须≥X2；X1是继电器的释放值，想要使继电器完成释放这一过程，输入量则必须≥X1。继电器的返回系数则可以用表示，，这是继电器较为重要的一个参数，并且本身是能够调节的，这样一来即便输入量的波动变化较大也不会引起继电器误动作。通常情况下，欠电压继电器对返回系数的要求相对较高，值应当>0.6。假设某一继电器的=0.66，吸合电压为额定电压的90%，那么当电压低于额定电压的50%时，继电器便会释放，进而达到欠电压保护的目的。此外，继电器的吸合与释放时间也是比较重要的参数之一。其中吸合时间主要是指从线圈接受电信号到衔铁完成吸合过程所需要的时间，而释放时间则是指从线圈失电到衔铁完全释放所需要的时间。通常情况下，继电器的吸合与释放时间为0.05-0.15，该数值的大小对继电器的操作频率会有一定的影响。
图1 电磁继电器继电特性曲线图
2.2非电磁类继电器的应用
非电磁类继电器又被称为热继电器，即FR，这种类型的继电器常常被用于电力拖动系统当中电动机负载的过载保护。在实际运行过程中，电动机常常会出现过载的现象，一般时间较短、绝缘绕组在允许温升范围内的过载是可以经常出现的，但是若过载情况比较严重、时间较长，便会引起电动机绝缘过早老化，这样会导致电动机的使用寿命缩短，如果过载情况非常严重，还有可能造成电动机烧损的后果。为此，对电动机进行过载保护就显得非常重要。FR主要由双金属片、热元件以及触点等组成，其中热元件是由发热电阻丝制作而成，双金属片具体是由两种热膨胀系数不停的金属辗压而成，当双金属片受热时便会出现弯曲变形的情况。实际使用时，可将热元件串接到电动机的主电路上，同时将常闭触点串接在电动机的控制电路当中。当电动机处于运转的状态时，虽然热元件所产生出来的热量也会使双金属出现弯曲的情况，但是并不足以是FR的触点发生动作；而当电动机过载时，双金属片的弯曲位移便会随之不断增大，在这一过程中会推动导板是常闭触点断开，进而起到切断电动机控制电路的作用，这样便不会造成电动机因过载损坏。通常情况下，FR动作之后不会自动复位，需要等待双金属片完全冷却后手动按下复位按钮才会恢复到原位。FR动作电流的调节可通过旋转凸轮到不同的位置来实现。
3结论
总而言之，在电气工程中，继电器是不可或缺的设备之一，它的应用能够进一步降低自动化低压电器设备故障的发生几率。而想要使继电器充分发挥出自身的保护作用，应当进行合理选型，并确保继电器的运行可靠性。只有这样，才能使继电器在电气工程中的作用获得最大程度地发挥。
参考文献
[1]贺元康.赵鑫樊.江涛.变压器相间短路后备保护中负序阻抗继电器应用探讨[J].电力系统自动化，2011（15）.
[2]周骁威.陈振生.UP908型数字式SF6密度继电器原理及应用[A].第七届全国”智能化电器及应用”学术年会暨”2008年配网自动化和变电站自动化”论坛论文集[C]，2008（4）.
电气工程基本原理范文3
关键词：继电器；电气工程；自动低压电器；应用
中图分类号：TM585
前 言
在电气工程中，继电器是不可或缺的设备之一，它的应用能够进一步降低自动化低压电器设备故障的发生几率。而想要使继电器充分发挥出自身的保护作用，应当进行合理选型，并确保继电器的运行可靠性。只有这样，才能使继电器在电气工程中的作用获得最大程度地发挥。
1 继电器的基本原理与作用
1.1 继电器的基本原理
现如今，随着科学技术水平的不断提高，电气系统的自动化程度也越来越高，继电器作为电气系统中较为重要的组成部分之一，其应用也越来越广泛。就继电器而言，其常常被用于
保护电气设备的运行安全性，如变压器、马达、发电机以及输电线路短路保护等等。当电力系统出现异常故障时，继电器可以向值守人员发出告警信号，而想要确保继电器能够发挥出应用的作用，其应当具备以下功能特性：其一，安全性和可靠性，这是一个合格的继电器必须具备的特性，只有这样才能避免继电器本身出现故障；其二，快速反应能力。能够以最短时间消除可以消除的所有故障；其三，选择性。继电器应当能够确保电力系统始终向无故障区域进行供电；其四，灵敏性。电力系统运行过程中的参数在正常运行和发生故障情况下的区别是非常明显的，继电器就是通过这些参数的具体变化情况，在反映和检测的基础之上对电力系统的故障性质和故障影响范围进行判断，并作出相应的反应和处理。
继电器的基本工作原理如下：由取样单元负责将被保护设备运行过程中的物理量经过电气隔离并将之转换为继电保护装置中比较鉴别单元能够接收到的信号，然后根据该单元的要求进行相应处理，再按照比较环节输出量的性质、大小以及组合方式出现顺序的先后确定出继电保护装置是否需要动作。
1.2 继电器的作用
继电器本身具有以下优点：标准化程度高、通用性好、能够使电路简化等，正是因为继电器的这些优点使其被广泛应用于工业自动化控制以及家电产品等领域当中。但是有些专家认为，在电子元器件当中，继电器是最不可靠的一种装置，并且在整机的可靠性设计当中，往往将继电器、可调电感器以及电位器等装置列为不用或是少用的元件。然而，因为继电器在控制电路中有着十分独特的电气和物理特性，其断路状态下的高绝缘电阻以及通路状态下的低导通电阻是其它任何电子器件都无法比拟的。为此，确保继电器的运行可靠性成为业界研究的重点课题之一。电子元器件的可靠性应当包括以下两个方面的内容，即固有可靠性和使用可靠性。其中前者是元器件可靠的基础，一般都是通过设计和制造厂商来进行控制，以确保制造出来的元器件能够达到要求的可靠性等级，而后者则是整机可靠性的基础，必须阐明的是，使用高可靠质量等级的元器件却并一定能够制造出高可靠性的整机，这是因为里面涉及到使用可靠性的问题。使用可靠性具体是指按照各种元器件的特性通过可靠性设计方法，最大限度地发挥出元器件固有可靠性的作用，进而达到整机的可靠性要求。与其它电子元器件相比，继电器是由机械传动和电磁两个部分构成的，这种结构更加复杂，因而继电器的可靠性就显得相对较差，若是实际使用过程中采取一定的防范措施，则能够使其达到理想中的效果。此外，继电器可靠性不高除了自身质量原因外，使用方法不当也是一个原因。因此，想要使继电器能够充分发挥出自身的作用，不但应当进一步完善自身的质量，而且还必须合理使用。
2 继电器在电气工程中的应用
2.1 电磁类继电器的应用
1）电磁继电器的特性。此类继电器的主要特性是输入-输出，也就是我们通常所说的继电特性，其特性曲线如图1 所示。当继电器的输入量X 由0 增至X2 之前，继电器输出量Y 为0 ；当输入量X 增至X2 时，继电器吸合，此时输出量为Y1，如果X 继续增大，Y 保持不变；当X 减小至X1 时，继电器释放，此时输出量由Y1 变为0，若是X 继续减小，Y 值均为0。图1 中的X2 是继电器的吸合值，想要使继电器完成吸合这一过程，输入量就必须≥ X2 ；X1 是继电器的释放值，想要使继电器完成释放这一过程，输入量则必须≥ X1。继电器的返回系数则可以用f K 表示， 1 2 K X / X f = ，这是继电器较为重要的一个参数，并且f K 本身是能够调节的，这样一来即便输入量的波动变化较大也不会引起继电器误动作。通常情况下，欠电压继电器对返回系数的要求相对较高， f K 值应当> 0.6。假设某一继电器的f K =0.66，吸合电压为额定电压的90%，那么当电压低于额定电压的50% 时，继电器便会释放，
进而达到欠电压保护的目的。此外，继电器的吸合与释放时间也是比较重要的参数之一。其中吸合时间主要是指从线圈接受电信号到衔铁完成吸合过程所需要的时间，而释放时间则是指从线圈失电到衔铁完全释放所需要的时间。通常情况下，继电器的吸合与释放时间为0.05-0.15，该数值的大小对继电器的操作频率会有一定的影响。
2.2 非电磁类继电器的应用
非电磁类继电器又被称为热继电器，即FR，这种类型的继电器常常被用于电力拖动系统当中电动机负载的过载保护。在实际运行过程中，电动机常常会出现过载的现象，一般时间
较短、绝缘绕组在允许温升范围内的过载是可以经常出现的，但是若过载情况比较严重、时间较长，便会引起电动机绝缘过早老化，这样会导致电动机的使用寿命缩短，如果过载情况非常严重，还有可能造成电动机烧损的后果。为此，对电动机进行过载保护就显得非常重要。FR 主要由双金属片、热元件以及触点等组成，其中热元件是由发热电阻丝制作而成，双金属片具体是由两种热膨胀系数不停的金属辗压而成，当双金属片受热时便会出现弯曲变形的情况。实际使用时，可将热元件串接到电动机的主电路上，同时将常闭触点串接在电动机的控制电路当中。当电动机处于运转的状态时，虽然热元件所产生出来的热量也会使双金属出现弯曲的情况，但是并不足以是FR的触点发生动作；而当电动机过载时，双金属片的弯曲位移便会随之不断增大，在这一过程中会推动导板是常闭触点断开，进而起到切断电动机控制电路的作用，这样便不会造成电动机因过载损坏。通常情况下，FR 动作之后不会自动复位，需要等待双金属片完全冷却后手动按下复位按钮才会恢复到原位。FR 动作电流的调节可通过旋转凸轮到不同的位置来实现。
参考文献：
电气工程基本原理范文4
关键词：无功补偿；产学研；实践环节；电气专业
作者简介：仉志华（1977-），男，山东夏津人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系，副教授；冯兴田（1978-），男，山东广饶人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院电气工程系，讲师。（山东 青岛 266580）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0111-02
无功功率的基本概念以及无功补偿的基本原理是电气专业学生必须掌握的知识点，在相关课程中都有所涉及，但许多学生对此没有系统性认识。本文紧密围绕中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）电气专业学生的培养目标，将油田配电网无功补偿技术与专业实践教学内容相结合，实现了理论教学与实际应用的紧密结合；将专业教师的科研成果与体会带入课堂教学，实现了产、学、研三者的有机结合；将原有课程中讲述的零散知识点融汇成知识面，实现了知识点之间的内在融合。该方法经两届学生的暑期实践证明效果非常明显，不仅系统地补充和完善了我校电气专业综合实践教学内容，更为电气专业乃至其他学科进一步探索“产学研相结合”的教学模式积累了宝贵经验。
一、实践环节设计的立足点
1.体现学生培养的目标
我校作为石油、石化高层次人才培养的重要基地，专业课程设置均围绕石油石化行业背景展开，无功补偿技术在工业现场及石油石化生产实际中应用广泛，而且伴随着国家“节能减排”政策的大力推广，该技术在石油石化生产中的应用前景更为广阔。无功补偿基本原理是电气工程专业学生必须掌握的知识点，但该内容较为抽象，将此作为实践内容不仅能促进学生对该知识点的理解，也便于学生了解油田现场的生产实际。
2.兼顾电气专业两个方向
我校电气专业主要有供电和拖动两个方向，专业课程设置及培养侧重点有所不同，而无功补偿相关知识作为重要的基础内容，两个专业方向学生都必须掌握，因此将此作为实践内容能够结合两个方向专业课程知识的交叉点，兼顾电气专业两个方向的所有学生，避免了部分传统实践环节设计内容的片面性，从根本上保证了实践教学效果。
3.良好的产学研基础
我校电气专业教师已结合油田生产实际从事无功补偿方面的研究多年，承担过多项相关科研项目，发表相关研究论文多篇，对油田无功补偿技术的现状、存在问题及解决方案具有系统认识与深入体会，通过设置实践环节将科研体会带入课堂教学，将理论与实际有机结合，不仅激发学生的学习兴趣，也将教师的科研成果融入教学，体现了产学研相结合的思想。
4.无功补偿技术的特点
经过多年的发展，无功补偿技术已形成专门的理论体系，涉及内容较多。无功补偿的相关知识在多门理论课程中均有所涉及，但往往仅涉及部分知识点，缺乏系统性。通过设置实践教学环节，将无功补偿零散的知识点融汇成系统的知识面，便于学生深入理解和掌握。[1-3]而且无功补偿技术理论与实际应用结合紧密，强弱电相结合、软硬件兼顾，将其作为实践环节能够加强对学生实际动手能力、分析及解决实际问题能力的培养，真正达到实践环节的锻炼效果。
二、电气专业综合实践环节的设计
为保证该实践环节的实施效果，主要针对两个方面进行了研究：无功补偿综合实践平台的设计和无功补偿综合实践内容的设计。前者是结合油田生产实际，以现场广泛采用的游梁式抽油机为原始模型，设计了综合实践平台，作为开展实践教学环节的基础；后者结合相关课程中无功补偿技术的教学内容，将零散的知识点进行系统融合并科学划分，以“模块化实践教学思想”为基本出发点优化设计了综合实践内容。
1.无功补偿综合实践平台的设计
基于实验室现有设备条件，以油田广泛采用的不同功率的游梁式抽油机电机为基础模型，结合无功补偿相关知识点的内在联系，设计出无功补偿综合实践平台。该平台总体结构如图1所示，主要由以下四个环节组成：
（1）系统阻抗模拟环节。在实际的电力系统中，大量无功功率流动是造成电压偏移的主要因素之一，严重时会带来电压稳定问题，这是电力系统电压无功控制的理论依据。该知识点在“电力工程基础”、“电力系统分析”、“电力电子技术在电力系统中的应用”等课程中均作为重点内容讲解。该知识点由串联电抗器模拟实现，主要用于测量、分析无功功率流动引起电压偏移量，能够直观对比无功补偿前后系统的电压变化情况，并利用实测数据验证电压偏移公式。
（2）功率测量环节。该环节用于理解三表法与两表法测量有功功率与无功功率的理论依据及实现方法，通过理论推导，重点采用两表法即采用90度接线方法直接测量无功功率的方法，该环节由有功功率表、电压表、电流表、功率因数表等组成。同时为实现功率的微机测量，设计了电压、电流变换与调理模块，实现了强弱电信号隔离。
（3）无功补偿控制环节。该环节分为两部分：其一为手动控制环节，主要采用实验室现有的电气控制实验平台，搭建基于常规继电器的交流接触器控制回路，根据模拟仪表测量结果实现电容器的手动投切控制。另一环节为自动测量与控制环节，为保证实践实施进度，课题组专门基于51单片机开发了无功补偿智能控制硬件电路，只需接入调理后的电压电流信号，软件编程即可实现。为保证动手能力强、学有余力的学生进一步了解硬件电路知识，也可基于实验室现有的51单片机实验箱，根据参考电路图重新搭建硬件驱动电路，并软件编程实现无功自动测量与补偿控制。此环节在有效控制实施进度的基础上有利于因材施教。
（4）可调负载模拟环节。此环节主要由调压器、异步电动机、发电机及灯箱负载组成，模拟可变的有功与无功负载：通过调压器改变电动机的端电压，调节其主磁通，从而改变无功功率的大小；通过改变励磁电压或者灯箱负载的大小可改变系统有功功率的大小。该环节通过灵活连续调整有功功率大小，模拟现场抽油机上下冲程电机的输出有功功率变化；通过调整电机端电压，模拟不同功率电机所需的无功功率变化情况。二者结合即可完整模拟不同型号抽油机工作过程中的有功功率、无功功率以及功率因数变化规律，为实施无功补偿奠定基础。
2.无功补偿模块化实践内容的设计
将无功补偿技术所涉及的知识点进行融合，结合理论教学与实际应用关键技术点，把零散的知识点贯穿在一起形成系统的知识面，并基于“模块化实践教学”的设计思想，结合实践环节大纲规定时间，对实践内容进行了模块化综合优化设计。实践内容主要采取集中讲解与分散操作相结合的方式进行，按照两周时间安排，内容分为七个部分，[4]如图2所示。
3.实践效果
在2008年、2009年两次暑假实习中已进行了改革尝试，学生普遍反映效果良好，通过强弱电调试、软硬件编程锻炼了综合分析问题及实际动手能力，对于无功补偿原理及相关技术有了全面而深入的理解，并对无功补偿技术的现场应用有了全新的认识。
三、无功补偿综合实践环节特点
与国内同类院校电气专业实践环节涉及内容对比分析可知，无功补偿综合实践环节主要特色如下：
将无功补偿理论体系、油田生产实际应用、教师的科研体会三者有机结合，主动融入实践平台设计与实践内容设置，充分体现了产学研相结合的思想，为日后电气专业乃至全校开展产学研教学模式进行了有益尝试，积累了宝贵经验。
紧密结合我校学生的培养目标，立足油田生产实际需要，将广泛应用的无功补偿理论体系有机分解，结合相关课程讲述内容与学生原有的知识结构体系，模块化设置实践环节内容。并通过集中讲解、分组操作、交流反馈等多种手段保证了实践效果。
电气专业多门课程涉及到无功补偿的相关基础知识，但只是零散的知识点，均不够系统。该成果将多门专业课程讲述内容进行融合，把无功功率基本概念、测量方法、补偿原理、效果评价等分散的知识点融汇成系统的知识面，并根据各知识点之间的内在联系，合理安排实践内容；同时兼顾微机控制、单片机、电气控制等软、硬件设计内容，强弱电结合、软硬件兼顾，有利于对学生综合分析能力与实际动手能力的培养。
为充分发挥部分优秀学生的主观能动性，灵活优化调整实践内容，在保证实践进度的前提下，适当增加深层次内容，在实践过程中有利于因材施教。而且该实践环节在一定程度上能够兼顾电类和部分非电类专业学生的实践要求，具有一定的推广价值。
四、总结
本文基于产学研相结合模式下的电气专业学生的综合实践环节进行了系统研究。紧密结合我校学生培养目标，从无功补偿理论体系、油田生产实际需要、产学研基础等多方面论证了将该内容作为实践环节的合理性；紧密结合理论体系、现场应用与科研体会，优化设计了无功补偿综合实践平台与模块化实践内容，不仅系统地补充和完善了我校电气专业实践教学内容，更为重要的是将专业教师的科研成果、体会进行凝练与总结，主动融入到实践课堂教学中，实现了产、学、研三者的有机结合，为电气专业乃至全校进一步探索“产学研相结合”的教学模式积累了宝贵经验。该成果获得2010年校级教学成果二等奖。
参考文献：
[1]陈衍.电力系统稳态分析[M].第二版.北京：中国电力出版社，
2000.
[2]黄纯华.工厂供电[M].第二版.天津：天津大学出版社，2005.
电气工程基本原理范文5
关键词：电气工程与自动化；人才培养体系
中图分类号：TU976+.1 文献标识码： A 文章编号：
一、电气工程与自动化专业人才培养目标
根据电气工程与自动化专业的特点，要实现以下人才培养目标：
首先，务实型人才，这类人才通常是设置于企业一线的专业技术岗位工程师，由于在基层一线需要更加实用的技术，因此强调人才的务实性，并具备良好的职业道德与团队合作精神。其次为应用型人才，针对这类人才，培养重点放在知识与技术的应用方面，要求其可以利用知识对技术进行二次开发与创新，培养目标更加侧重于人才综合素质的提升，要求其具备良好的应用能力，树立较强的应用意识。再次，适用型人才，这类人才要求其具备扎实的知识基础，而且要拓宽知识面，与通识型人才相比，他们在就业过程中，融入岗位角色的时间更短，与技能型人才相比，其潜力更大，具有更强的适应性。最后，创新型人才，因为电气工程与自动化专业人才多服务于基层一线，实务性更强，因此要求其不能局限于单纯的应用，还要勇于创新、突破自我，从而实现更进一步的发展。
二、电气工程与自动化专业教学计划的制定
要实现上述人才目标，必须制定一个科学、有效、实用的专业教学计划，具体而言可以遵循以下几个原则：
首先培养提高学生的综合素质，此处所讨论的综合素质包括思想道德、业务能力、心理素质、文化修养甚至身体素质等方面。其中针对业务能力的提升的教学计划，可以从学科基础课程、专业核心课程、专业方向课程以及专业任选等课程的设置来实现。在兼顾到业务能力的同时，也不能忽略学生其它方面的提升，比如人文社科、管理科学以及外语综合能力等。其次，加强实践训练。因为电气工程及自动化专业表现出非常强的实践性，因此要通过大量的实践训练提高学生的实际工作能力。具体而言，实践类型包括课程实验、技能训练、课程设计、工程实践、课外实践以及毕业设计等。最后，要进一步丰富学生的知识结构与能力结构。其中对学生知识结构的要求如下：掌握专业课程的基本理论与知识；对电气自动化的前沿发展动态进行系统的了解；熟练掌握典型电气自动化系统的基本原理、系统组成以及常用工具。针对学生的能力结构要求如下：可以自主进行编程设计，具备相应的计算机应用能力；可以设计开发一些小型控制系统与信息系统；掌握电气自动化专业必要的实践能力与工程技能。
三、电气工程与自动化专业课程体系建设实践
（一）建设精品课程，加强教材建设
在电气工程与自动化专业中，电气工是整个学习过程的重点内容，具体包括电机、发电设备以及输配电系统等。而学生通过自动化专业的学习，可以把“控制”与“自动化”作为后续工作中解决各类问题的手段与工具。所以在设置专业课程时，要根据上述专业教学计划中对学生知识结构、能力结构的要求，构建专业精品课程。参照国家级、省级对精品课程的建设模式及要求，结合学校自身的实际情况，探索全新的教学模式，基于模块化的角度建立系列课程组，保证课程组内各个课程之间互相联系、互相支撑，从而形成一个有机的结构体系，提高系列课程的协调性。具体而言，组建系列课程组的主要内容包括以下几个方面：
（1）电子电路系列课程，包括电路知识、模拟电子技术与数字电子技术、信号与系统、电子设计基础以及电磁场基础等；（2）计算机与微处理器系列课程，主要包括DSP技术、嵌入式系统设计、单片机与微的原理及应用知识、C语言程序设计以及软件技术基础等；（3）电机与电气技术系列课程，主要包括电机学、电气控制技术、PLC、电子电力技术以及电气工程基础等；（4）控制理论与控制技术系列课程，主要包括自动控制原理、运动控制以及信息控制技术等；（5）建筑电气与智能化系列课程，主要包括电气CAD、建筑电气工程设计与安全以及建筑通信网络技术等；（6）电力系统系列课程，主要包括电力系统分析基础、继电保护技术、高压技术基础、电力自动化技术以及仿真技术等。
由上述系列课程组的设置内容可知，通过系列课程的建设可以改善现有电气工程与自动化专业课程的脱节现象，在课程组内，各科知识互相支撑、有机结合，形成一个完整的、高效的结构体系，不仅对教材的选择十分有利，而且有助于编写教学大纲，防止出现课程重复，及时淘汰陈旧知识，因此保证了学生学习专业课程的有效性，提高学生所学知识的实用性。
（二）建立实践课程体系
由于电气工程与自动化专业体现出较强的实践性，因此仅靠上述精品课程体系的建设还不足以实现专业教学目标，必须建立配套的实践课程体系。具体而言，包括以下几个方面：
首先，建立校企合作的长效机制。学生经过几个学期的理论知识学习后，必须经过实习过程，以实现理论知识与实践能力的有机结合。学生通过实习可以更加深入的了解社会，将自己的知识应用于实践操作中，提高其劳动观念与责任心；此外，还可以对自己所掌握的理论知识做进一步的巩固。因此要加强校企合作，为学生选择更加适合的实习基地，建立长效的校企合作机制。在选择实习基地过程中，要注意两个方面，一方面要求企业能够为学生提供实践操作平台，全面提升其实际动手能力以及解决问题的能力；另一方面，还要有助于学生了解行业现状以及技术发展趋势。因此学校要与企业建立全方位的、多角度的长效合作机制，为其提供更多参与生产实践的机会。
其次，组织各类实践比赛。通过各种实践比赛可以促使学生更深入、更系统的了解知识，并提高学生对知识的实践应用能力。并且比赛这种方式还可以激发学生的好胜心，提高其学习主动性。通过比赛这种良性竞争的方式，可以反映出学生对知识的理解程度及应用能力。学校可以为学生提供更完善的条件，鼓励其参加各种级别的比赛，例如全国大学生机器人大赛、全国普通高校信息技术创新与实践活动、飞思卡尔电子设计大赛等等。实践比赛是提高学生创新能力的有效载体，不仅可以培养学生的科研兴趣，而且对其工程意识与协作意识、科学精神与团队精神、组织能力与竞争能力等素质的提升，也起到良好的促进作用。
最后，鼓励学生参与实际的科研项目。老师在学生中进行科学的培养与拔，针对一些具备参加基础专业科研活动能力的学生，可以推荐其参与到校内老师的科研项目中，以丰富其专业知识，提高其专业能力，帮助老师设计一些基础性的实验，操作实验过程，并进行研究数据整理等。
四、结语
总之，在电气工程与自动化专业课程体系建设过程中，要以培养适用型、务实型、应用型及创新型人才为目标，促进学生专业能力与专业素质的提升。相应的广大任课老师也要不断探索、研究，在日常工作中积累更多的实践经验，从而培养出更多的、与时展相适应的、具有创新能力的应用型人才。
参考文献
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电气工程基本原理范文6
关键词：电气工程；电气自动化；融合
二十世纪是一个科学技术引领时展的时代，随着各种尖端技术的不断应用，各个企业的发展现阶段都有尖端的技术团队。同时，由于电气自动化技术优势的特点，如果能够把握好应用手段，在实际生产过程中，一定会取得好的结果。但在电气工程实践发展的过程中，我国的电气自动化技术的应用时间还比较短，很多人员没有经验，使融合程度不是很高，在融合过程中仍存在着许多问题。因此，本文研究电气自动化如何融入电气工程中是具有明显的现实意义的。
1 我国电气自动化发展现状及融合不足之处
作为目前全球最大发展中国家的中国，与西方先进国家相比较，由于科学研究领域相对落后，导致电气工程及其自动化技术的研究也有一些不足之处，使其在电气工程中的融合进程受到了不小的影响，这样一定程度上制约了我国电气工程的发展。与此同时，目前我国所掌握的电气自动化技术可应用效率较低，往往是研究出一个很好的设备，但是没有相关技术进行支持，许多电力企业在这样的技术环境以及竞争体系中，不能完全按照自己的发展意愿而进行企业规划，受技术制约的因素影响，最终导致电气自动化技术不能完全满足自身发展的需要。
本文所研究的设备都是基于电气自动化技术的，因此与传统设备相比具有很强的优越性，这种优越性主要体现在使用性能以及使用寿命两个方面。除此之外，电气自动化技术下的设备能够将工作信息实时、快速、准确的传送到相关工作岗位上去，因此将电气自动化融入到设备中是势在必行的，然而根据作者调查研究得知，目前在电气自动化融入电气工程过程中，仍存在许多问题需要引起相关研究者的重视：首先，电气自动化技术在电气工程中的应用还不成熟，不是很全面。其次，电气自动化技术在应用过程中对外部电压要求较高，这使得电网建设投资成本压力增大。此外，电气自动化设备在防雷和电磁干扰等方面需要发展和完善。这就要求我们不断探索电气自动化设备功能的研究工作，以充分发挥自动化装置的功能。
2 电气工程中电气自动化的设计理念
2.1 集中化设计理念
针对本文所研究的电气工程来说，自动化技术的融入主要有两方面的作用，第一就是对于电气工程系统进行信息集中处理，由于随着电气工程的规模的不断扩大，传统的处理系统压力越来越大，自动化信息系统可以使复杂的信息处理过程变得便利起来，减轻电气工程系统主机运行负担；第二就是能够承担一部分监控作用，特别是对系统稳定性以及安全性方面的监控，电子自动化可以达到很好的效果。
2.2 远程化设计理念
由于电缆在电气工程中需要大量接入，才能保持整个电力系统的正常运行。然而，许多电缆应用在很大程度上会增加系统的负担，降低系统运行的稳定性和安全性。通过远程设计的应用可以解决电气工程电缆的系统依赖性。但这种设计思想的用虽然在很大程度上减少了电缆的应用，但直接增加了信息设备的数量。因此对于这种情况，电气自动化技术一般只用于较小的电气工程之中。
2.3 现场总线式设计理念
现场总线式设计是一种网络技术，随着我国近年来网络技术的不断发展，基于网络技术的设计方法逐渐变得更有针对性。我们可以使用不同的技术运用于不同的阶段，使其功能更加稳定，这种设计理念，不仅具有远程设计的优点，并且已经成为了电气工程领域公认的一种方法。相信随着电气自动化技术的不断发展，其也成为了未来发展的基本趋势之一。
3 电气自动化在电气工程中的融合运用
通过上述分析，对于电气自动化融入电气工程的发展现状以及存在的问题有了清晰的了解，同时对于电气工程中电气自动化的设计理念也有了初步认识，那么接下来作者就谈一下自己对电气自动化在电气工程中的融合运用问题的一些思考与建议。
3.1 电气自动化和继电保护装置的融合
电气自动化技术在继电保护装置中的应用，主要是检测安全保护装置，简单地说，当系统出现故障时，故障信息将通过系统直接送到控制中心发送，然后立即切断电源装置系统并进行报警。针对这种技术来说，电气自动化可以使之更加有效，在电气工程实际中，继电保护装置在自动化技术的应用下可以实现对电路的监控，并为远程控制提供技术支持，有效地解决了传统继电保护装置应用的最大分辨率慢、误差跳变等问题。
3.2 变电站综合自动化在电气工程中的运用
变电站综合自动化系统是一种高精度、高效率的自动化控制系统，它将建立在技术的自计算基础上，将电气自动化技术与相关通信技术相结合，并在实际工程中加以应用，电气工程自动化系统可以进一步优化继电保护装置的设备。例如变电站综合自动化与计算机技术、通信技术等多种前沿技术的应用形式进行结合改进，最终可以将这些技术直接应用于变电站中，使整个变电综合系统具备了智能化、集约化、高效化、自动化的特点。
3.3 管理工作中的融合应用
在现阶段，随着自动化技术的发展，电气自动化技术逐步应用到电气工程管理工作中。通过电气自动化技术，对电力系统中的所有设备进行监控和管理，以保证设备在正常情况下的正常运转，并及时发现设备中存在的问题，延长设备的使用寿命。同时，设备的管理人员，经常会受到诸多因素的影响所产生的各种问题，通过使用电子化技术并对电气自动化技术的使用，以避免此类问题的出现，从而提高电气工程的质量管理工作，使其更好地发挥应有作用。
3.4 调度网中的融合应用
在电力网络中应用融合调度的过程，一般有许多设备应用其中，如打印设备、中心服务器设备等，通过这些设备的应用，达到了自动控制的目的。电气自动化技术将自动为客户用电测量，根据检测结果确定电力用户需求，为用户提供更好的电能，从而可以将电能消耗值降到最低。而且，通过监控设备，还可以第一时间得知整个网络的调度问题，并对工作人员进行提示，从而提高电力系统的安全性。
4 结束语
综上所述，随着电气自动化技术应用价值的不断提高，如何将电气自动化技术逐步融入电气工程当中已经成为了电气行业的一个热门研究课题，然而我国现阶段在电气自动化技术应用中方面仍存在许多问题。本文对电气自动化技术的设计理念作了简要分析，指出其在电气工程中存在的不足和融合技术应该发展的方向。希望本文的研究能促进我国电气工程事业的进一步发展。
参考文献
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