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电气工程和集成电路的关系范文1
论文关键词：电气工程技术；电气学科；发展史
一、电气工程技术的发展史
电气工程（Electrical Engineering）是现代科技领域核心学科之一，传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴，如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平，因此，电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地位。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识，天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察，然而，人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国，1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器，1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等，这是人类对电的早期实验，之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
（1）库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁力总结出：两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比，与它们所带电荷量的乘积成正比，这就是著名的库仑定律。这一发现的历史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。
（2）“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流，一年后伏特发明了世界上第一个电池，自此人类对电的研究由静电扩大到了动电，开辟了电学研究的新领域。
（3）奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动，之后他经过反复实验证实了这一发现。其后安培进行了更深入的研究，提出了右手定则，发现了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律，从而奠定了电动力学的基础。
（4）法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁生电实验的人，并归纳出产生感应电流的五种情况：一是变化着的电流；二是变化着的磁场；三是运动的稳定电流；四是运动的磁场；五是在磁场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的发现使生产电成为可能，至今，发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。
（5）麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总结了前人的一系列成果，用数学方程式表示电磁场，建立了完整的电磁理论体系，揭示了光、电、磁本质上的统一，并预言了电磁波的存在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式的自然科学理论巨著。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果，德国物理学家欧姆、高斯、赫兹，美国物理学家亨利，俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献，本文不在一一类举。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础，19世纪通信技术取得了突破性成果，先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命，对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶，以瓦特发明的蒸汽机为标志，以机械化为特征，中心在英国；第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶，以工业生产电气化为主要标志，其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”，其中心在美国和德国；第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初，以社会生产、生活信息化为特点，又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
（1）直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发电机——蒸汽动力永磁发电机；1832年法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发动机；1866年西门子发明了自激式励磁直流发电机；1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机，结构可靠，电流稳定，输出功率大，被各国广泛采用作为照明灯电源。
（2）远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂。爱迪生不仅发明了灯泡，他还在1882年建立了美国第一家直流发电厂，装有6台直流发电机，通过电缆输送照明用电，不过当时的最大输送距离只有1.6km。之后爱迪生还建立了一座水电站，形成了电力工业体系的雏形。
（3）交流发电机电荷电动机的诞生。1876～1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。1885年，英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成。同年，美国人威斯汀豪率领的团队完成了交流发电、供电系统，并创建了交流配电网。1883年，美籍电气工程师特斯拉发明了世界上第一台感应电动机，5年后他又发明了两相异步电动机和交流电传输系统。1888年，俄国工程师德布罗夫斯基和德尔伏发明了三相交流制。1891年，德国安装了世界上第一台三相交流发电机，并建成了第一条三相交流输电线路。自此，三相异步电动机得到了广泛应用，电能逐步取代了蒸汽成为动力源，电力工业得到了迅速发展。
3.电工理论的建立
（1）电路理论的建立。关于电路的早期研究有：1778年伏特提出了电容的概念，给出了导体上储存电荷的计算方法Q=CU；1826年欧姆发表了欧姆定律；1831年法拉第提出了电磁感应定律；1832年亨利提出了磁通量计算公式。
1845年德国物理学家基尔霍夫提出了关于任意电路中电流、电压关系的基本定律：电流定律（任意时刻电路中任何一个节点的各条支路电流的代数和为零）；电压定律（任何时刻电路中任意一个闭合回路的各元件电压的代数和为零）。这两个定律发展了欧姆定律，奠定了电路系统分析的基础。
1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程，并得出了莱顿瓶发电过程中电流在反复震荡且不断衰减的结论，并计算出震荡频率与R、L、C参数之间的关系，奠定了动态电路分析的基础。1855年，汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。
1893年美籍电气学家施泰因梅茨提出了计算交流电路的方法——“相量法”，其实用、易懂，至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。
其间，赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。
（2）电网络理论的建立。通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年，福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理，建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。
1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法，并被广泛应用。20世界50年代美国科学家达默制成了第一批集成电路，从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下，器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。
4.新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命，以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论，这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
（1）计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来，经过几十年的发展，计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化，人类社会从此走进了信息时代。1952年出世的第一代计算机使用的是真空电子管，不仅体积巨大，而且耗电量惊人。1959年～1963年生产的第二代计算机用晶体管替代了真空电子管，大大提高了运算速度，减少了耗电量，减小了体积，运用在了军事和科研领域。1964年～1970年生产的第三代计算机用集成电路替代了晶体管，不仅极大地提高了运算速度而且降低了成本，计算机开始进入到了普及阶段。1971年至今生产的第四代计算机使用了超大规模集成电路，实现了计算机网络化，计算机普及到了个人。计算机的升级换代推动了控制技术的发展，形成了计算机管理生产系统，提高了生产效率和产品质量。
（2）电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展，人类社会生活也由此发生了巨大变革，人类从此进入信息时代。
1920年人们发现电离层对无线电短波有反射作用。1935年人们发现了雷达并广泛应用于军事和民用通信领域。1964年美国发射了第一颗地球同步静止轨道通信卫星，突破了大气层对无线电波的屏蔽，实现了宇宙范围的无线电通信。20世纪70年代计算机网络系统的建立使人们开始通过互联网获取信息。20世纪80年代以后寻呼机和移动电话逐步得到广泛使用，现今信息服务业已成为世界上发展最快的新兴行业之一。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理：一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现，特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步，科技是第一生产力，创新是社会发展的推动力。
二、电气学科的形成与发展
按我国高等教育学科划分，电气信息学科类属工学门类（门类编号08），其下设五个一级学科：电气工程（一级学科编号0808）、电子科学与技术（0809）、信息与通信工程（0810）、控制科学与工程（0811）和计算机科学与技术（0812）。这五个学科有着相同的学科基础，都是研究电磁现象及其应用的基础学科与技术工程的综合，电能的突出优点在于：它既是易于传输的工业动力，又是非常可靠的信息载体。电子科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术都是从电类专业派生出来的弱电学科，在19世纪末电工科学技术已形成了电力与电信两大分支。
我国电气工程一级学科下设五个二级学科：电机与电器（二级学科编号080801）、电力系统及其自动化（080802）、高电压与绝缘技术（080803）、电力电子与电力传动（080804）、电工理论与新技术（080805），电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。
19世纪末欧美大学先后设立了电气工程（Electrical Engineering）专业，100多年来，其名称虽然没变，但内涵已随着科技的飞速发展有了非常大的变化。过去欧美的电气工程专业是以电力工程为主，现在电子技术和计算机已成为该专业的核心，美国一些著名高校甚至已不开设电力工程研究方向。有些大学把计算机技术从电气工程系分离了出去，单独成立了计算机科学系。
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科，就是上海交大的前身，距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门，即我国最早的无线电专业，如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年，清华大学设置了电机系。建国后，我国建立了一大批以工科为主的多科性大学，其中大多设立了电机工程系。1977年以后，大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”，近几年来，部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同，但内涵有很大区别，我国大学一般都是强弱电分开，即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来，电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科，形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势：
（1）在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今，信息技术以指数速度进步，它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用，还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持，对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学（如耶鲁大学、麻省理工学院等）大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院，以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
（2）与其他学科不断交叉融合，拓展了研究领域，大量的研究都是在跨学科领域开展的。
（3）与企业联系密切，科技成果转换能力强，引领产业技术更新。
三、电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业，电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%，预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%，21世纪，光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源——氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源，氢能有其他能源无与伦比的优势：
（1）清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢，对环境没有污染。
（2）储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
（3）热值高。单位重量的发热量叫热值，氢的热值是汽油的3倍，煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源，但目前还处在实验室阶段，距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
（1）超导储能系统。将电能转换为电磁能，利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统，其使用将提高电网的安全性。
（2）超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性，快速限制电力系统故障短路电流，保障电网安全。
（3）超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗，提高能源效率。
灵活交流输电技术（FACTS）。用大功率电子器实现对电力系统电压、参数、功率、相位角等的实时调节控制，以实现电力系统的安全稳定性和输电过程中的能耗。
电气工程和集成电路的关系范文2
1电子电路的几种常见故障
对于一个电气设备而言，要想在实际的电气工程中发挥作用，是需要其所有的电子电路正常运作才能实现的。而一个整机中所分布和涉及的电子电路种类非常多，且布局较为复杂，会涉及到大量的电子元件与线路。一旦电气设备出现故障无法正常运行，就代表着这些复杂的电子线路中的某一部分出现了问题与故障。如何在众多的电子电路中快速准确的找到出现故障的线路是每个电气检修人员都很关注的问题。在笔者长期的实践经验中，总结了一些常见的电子电路故障，主要有以下几种：
1.1测试设备的故障这种情况下，电子电路本身并没有问题，而电气设备之所以显示有问题是因为测试设备出现了故障，或者是操作人员没有按照正确情况操作而导致故障发生，例如示波器在使用过程中，若所选择的档级不合理，就可能会使波形出现异常，显示设备有故障，但事实并非如此。
1.2元器件引起的故障电子电路本身是由较多的元器件与线路组成，若元器件本身出现问题，也会导致故障发生。一般电子元器件主要包括单电阻、电容、晶体管等等，一旦这些元器件被烧坏，则其所处在的线路就无法正常输入电流或输出电流。
1.3人为因素引起的故障使得电子电路出现故障的原因还有可能是因为操作者操作不当而引起的，例如电源连接出现错误，或者未将所有的元器件都安装起来。安装不合理都很有可能使电子电路出现故障。
1.4电路接触不良很多情况下电子电路出现的故障都是间歇式通电，或者是线路忽好忽坏，这种故障一般多是由电路接触不良而引起的，例如插接点的连接不牢靠等。
2检查电子电路的故障排除方法
2.1使用电阻方法进行故障测试在进行故障测试中在精确查找故障的时候可以使用万用表量测电路或元件电阻进行故障的查找。但是在断电的情况下一般采用电阻的方法进行故障查找。在断电情况下使用电阻法进行测试的时候主要是采用通断法和对电阻值进行测量的方法进行查找。通断法主要是检查电路中的短路现象和电路中的连接是不是连接不实，以及电路汇总是否存在悬空问题。使用电阻值方式测试主要是检验电路中的电阻是否正常在正常值范围内，或者是看电路中是否有断线的故障或者是否存在一定的电路漏洞，通过电阻值检测这些问题都能检测出来。万用表量测主要是用于对二极管或者三极管中的测量。在进行电阻值测量的时候，如果是在线进行测试的话要考虑到被测量的元件和其他电器之间是否存在并联的关系。在开展精准测量的时候要保证所有的电器电路之间是断开的，不进行连接。
2.2进行测试时运用电压发和示波法在故障检测时采用的电压法主要是指通过电压表对直流电源中、静态电压、集成电路中的电压进行电压值的测试，通过电压值是否存在正常的电压范围内来判断是否出现了故障。但是在采用电压法进行电路故障测试时要注意电路中的电气内阻和电容的影响。示波法是动态验证的方式对电路中的信号进行检查。示波法主要是对电路中的各个分点的信号进行检查的，对电路中的各个分段中工作状态和传输情况是否正常进行检测，从而能够分析出电路中的故障存在的具体方位。但是要注意的是这需要在电路的静态点位进行示波法的检测。
2.3在进行电路故障时运用电流法、元器件替代方式或者是分隔法进行测试可采用万用表测试晶体管以及系统集成电路具体的电流，各个位置分支电流与总体负载电流，进而明确电路与原件有否处在正常工作状态。针对存在潜在故障的各类元器件，可更换新的元器件。如果更换后电路处于正常工作状态，那么代表原先元器件以及插件板包含故障问题，可通过深入的测试检验进一步明确。针对集成电路，可利用相同芯片之中的同一电路替换存在风险隐患、有可能出现故障问题的电路系统。由于包含多个同输入端进行集成的器件，倘若实践应用过程中包含多余输入端，则可更换其他输入端实施验证，进而评判元输入端有否存在问题。为精准的核查引发故障方位，可将一些插件拔除，并可通过切断电路联系降低故障范畴，将故障位置分离出来。例如发觉电源复杂出现短路可分部位切断负载，验证短路负载位置。还可进行关键点位的验证测试，将故障范畴划分成几个部分，利用排除法缩减故障范畴。还应确保去除以及断开位置不会导致关联工作出现异常状况或形成损坏。
3结束语
电气工程和集成电路的关系范文3
【关键词】数控机床 电力控制系统 电力行业
1 数控机床电气控制系统概论
通常情况下，数控机床的系统一般由三种系统构成，分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统[2]。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看，其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响[3]。所以，位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性，不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数，还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外，由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备，它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率，但是如果这个系统出现问题和重大故障，那么其所带来的损失也是不可估量的。因此，数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。
2 数控机床电气控制系统出现的问题
数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种，具体如下所述。
2.1 弱电故障
弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下，其内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题，一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。
2.2 强电故障
强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单，但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下，所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障，因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。
3 解决方法
3.1 调节法
在解决数控机床电气控制系统的众多办法中，调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整，以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整，并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单，可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整，促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征，但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外，在现场如果没有示波器的情况下，相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验，调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节，一直调节到消除振荡状态为止。
3.2 复位法
如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况，那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压，而造成系统出现混乱的现象，那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除，但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝，以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除，那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。
3.3 更正法
所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改，程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据，如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下，系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查，来对于用户的程序中出现的错误进行搜索，在搜索完成之后依次改正，这样才能在发现错误之后进行改正，系统才能恢复运行。
数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的优点，将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中，数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路，精度方面也会得到一定的发展。另外，数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度，其在计算机领域的发展也在不断深入，数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流，走向智能化的发展道路。
4 结语
电气行业在我国国民经济发展中十分重要，电气行业涉及到的众多科技水平也是关系到电气行业发展的重要方面。我国在数控机床的生产和管理方面都已经达到了一定的水平，随着国家经济和技术的发展，数控机床已经走向了数字化和自动化的领域。数控机床电气控制系统对于整个数控机床的生产是至关重要的。笔者在文中主要讨论了数控机床电器控制系统的概论并提出了解决数控机床电气系统故障的方法，希望为促进数控机床的发展提供建议。
参考文献
[1]陶建芬，刘孝忠.基于PLC的数控机床电气控制研究[J].现代商贸工业，2009（15）.
[2]李国萍.基于PLC的数控机床电气控制问题[J].科技创新导报，2009（33）.
[3]李兵.数控车床简易故障及排除方法[J].轻工科技，2013（12）.
作者简介
张昊，（1983-），男，黑龙江省齐齐哈尔市人。现为纽威数控装备（苏州）有限公司电气工程师。研究方向为PLC电气控制。
电气工程和集成电路的关系范文4
关键词：电气工程；改造；自动化；趋势研究
发展是推动社会进步的根本要素，制定科学发展观是促进我国国民经济效益增收的最佳方式。工业经济是三大产业的核心，决定了未来国民经济的改革发展趋势，搞好工业产业的内部结构模型是极为关键的。电气工程是工业经济的重点项目，对企业生产加工、系统供电、人机操作等均有较大的决定作用。经济全球化发展以来，中国企业参与国际竞争成为了必不可少的趋势，只有充分发挥本国经济等方面的优势，才能争取创造更多的经济收益。从社会主义科学发展观角度思考，工业经济改革也应朝着更加先进的方向迈进。实施电气工程改造既可以提升电力行业的科技实力，也能为广大用户创造更加有力的条件。本文主要分析了电气工程自动化改造的相关问题。
一、电气工程及其自动化
电气工程是现代科技领域中的核心学科之一，更是当 今高新技术领域中不可或缺的关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活工作模式等等。从某种意义上讲，电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此，电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括以下内容。
1.信息技术
信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统，以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来，信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。
2.操控系统
由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展，固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键，并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统（MEMS）。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异，使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。
二、电气工程的实际运用情况
1.智能建筑
智能化建筑的发展必然离不开电气自动化，随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展，高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备，在资源方面，人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低，防干扰要求高，是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷，应该设计为一级防雷建筑物，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。
2.净化系统
净化空调系统控制自动监控装置，可以设计成单个系统的测量、控制系统，也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面，净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100，与设定点比较，用比例加积分、微分运算进行控制，输出相应电压信号，控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作，控制回风温度应保持在18度-16度之间，从而使得洁净室温度符合GMP要求。
3 电气自动化控制系统的设计
最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行原件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其他如：启动，转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑；在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单，经济；妥善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好二者的关系；正确合理地选用电器元件；确保使用安全、可靠；制造美观、使用维护方便。
（1）集中监控方式
集中监控方式不但运行维护方便，控制站的防护要求也不高，而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，所以处理器的任务相当繁重，处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控，致使主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂，查线也不方便，而大大增加了维护量，还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
（2）远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高，使得电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式大都用于小系统监控，而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。
（3）现场总线监控方式
目前，对于以太网（Ethernet）、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，而且已经拥有了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了坚实的基础。现场总线监控方式使系统设计更加具有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样就可根据间隔的情况进行设计。这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，节省了大量控制电缆，节约了很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。此外，各装置的功能相对独立，组态灵活，使整个系统具有可靠性而不会导致系统瘫痪。因此，现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
三、结束语
总之，电气工程是社会现代化发展的重点工程，关系着我国工业经济及科学技术水平的进步情况。深入研究电气工程改造及其自动化趋势，是企业未来发展的必然要求。面对电气工程自动化改造活动，企业应加强多方面的调控管理，确保改造工程达到预期的成效，提升电气工程的运行水平。
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电气工程和集成电路的关系范文5
高等学校的教学内容应该与时俱进，注意更新与丰富。目前在实际中应用较多的是各种规模的集成电路，然而在传统的“模拟电子技术”课程里，半导体器件内部的载流子运动，分立元件构成的共射、共基、共集放大电路等内容均为教学重点，因此我校对此部分教学内容的学时进行了压缩，内容精炼，注重实用。例如略讲了三极管内部载流子的运动过程，而增加了实际应用中三极管类型的判别方法等内容，在减少对分立元件构成的放大电路内容讲解的同时加强了对集成电路外特性及应用的介绍。我校新编的教材在注重基础的同时，吸收了很多新教材中的新思想、新理论和新技术，较好地处理了实用性和先进性之间的关系，可满足“应用型本科学生”的培养目标。该教材已被机械工业出版社于2013年出版，并被列入普通高等教育“十二五”规划教材。
二、改革“模拟电子技术”教学方法与手段
1.重视语言的艺术性
苏霍姆林斯基曾言：“教师的语言素养在极大程度上决定着学生在课堂上脑力劳动的效率。”在传统的教学过程中，教师往往作为课堂上的主体，用严谨且逻辑性很强的语言将知识传授给学生，而学生只能被动接受，结果使很多学生认为“模拟电子技术”课程内容枯燥难懂，逐渐失去了学习这门课程的兴趣。笔者认为教师的语言不仅应准确、精练且逻辑性强，还应风趣幽默，这样可以缩短师生之间的距离，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。例如在三极管放大电路中既有直流信号又有交流信号，很多同学对此不理解，教师则可以用“直流搭台，交流唱戏”八个字总结，语言诙谐幽默又起到了画龙点睛的作用。对于硅二极管两端加0.5V电压时的状态则可用“小荷才露尖尖角”这句诗来描述，枯燥的课堂顿时变成生动的、有吸引力的课堂。此外，教师作为主导，学生作为课堂上的主体，积极采用启发式和讨论式教学模式可以启迪学生的智慧、挖掘学生的创新意识，同时也对学生学习以后的专业课程有着潜移默化的影响。
2.丰富多媒体教学的多样性
首先，制作高质量的幻灯片。多媒体课件作为易于展示图片和动画效果的教学工具，应该充分利用它的优势，弥补板书授课方式的不足，提高课堂教学质量。例如，在讲解PN结形成的过程及晶体管内部载流子运动规律的内容时，单一用板书授课会让学生普遍感觉听起来很累，不便于学生理解，并且增加了此部分内容的授课时间。用多媒体动画的方式让PN结及晶体管内部载流子真正“运动起来”，学生观看起来感觉轻松、直观、生动，提高教学效果的同时又节省了此部分内容的授课时间。其次，合理利用视频播放。在课堂上用适当的时间播放一些电子新技术的视频，可以满足学生的好奇心，拓宽学生的视野，也有益于学生创新能力的培养。此外，我校将教师做过的一些科研项目以及一些学生做过的优秀作品制作成视频，在讲授到相关内容的时候进行播放，大大提高了学生动手实践的积极性，改变了过去学生学完理论知识不知道有什么用以及怎样用的状况。再次，将仿真技术引入课堂。Multisim仿真软件具有操作界面简单，元器件资源丰富，运行速度快等优点，利用Multisim仿真软件进行课堂教学是对传统教学手段有益的补充。一方面，可以利用软件提供的各种分析方法增强学生对教学内容的理解。例如，用Multisim仿真软件演示晶体管放大电路的工作波形与静态工作点位置之间的关系，只需要调节相应电阻的阻值，便可以实时观察输出信号波形出现了顶部削平或者底部削平的现象，然后结合理论对现象进行分析，学生会很容易理解。另一方面，具有丰富资源的实验环境是培养创新能力和创新意识的重要保障。电子技术日新月异，然而由于条件限制，各高等学校的实验条件却不可能随时更新。充分利用Multisim仿真软件对单元电路和设计电路进行仿真，打破了传统实验教学中时间和空间对学生的限制，是培养学生创新能力和创新意识的有效途径。
3.提高实物展示的实效性
实物展示是学生非常感兴趣的一个环节，是对理论知识最好的总结，也是鼓励学生创新的好方法。展示的实物既可以是元器件，也可以是一个相对复杂的系统。例如，在讲二极管和三极管内容的时候，可以将各种类型的二极管和三极管进行展示，同时对实际应用中常常遇到的问题进行介绍。在讲解反馈这部分的时候，我校将学生自己制作的一个温度控制系统进行了演示，在讲直流稳压电源时展示了由往届学生制作的手机充电器等等。利用适当的时间，选择适合展示的实物，有益于学生对理论知识的理解及实践能力的培养，进一步提高了教学质量。
三、创新“模拟电子技术”实验与实践教学
模拟电子技术实验教学与实践教学是课程体系中不可缺少的一个重要教学环节。我校的实验教学环节采取开放式教学，电子技术实验室从每天早上八点半到晚上十点开放，学生可根据每个人的具体情况选择做实验的时间。在开放的时间内，学生既可以选择实验计划中的实验内容，也可以按照个人的兴趣自行选择实验项目，经教师审核通过后便可实施，教师可根据实验的完成情况及是否有创新进行评分。在实验过程中教师真正起到导向的作用，从而提高了学生动手实践的能力。模拟电子技术课程实践环节以我校的国家级精品课——电气工程实践基地为依托，进一步提高了学生理论联系实际的能力。在电子工程实践教学基地，学生可以利用我校自行开发的电子工程实验箱进行电子电路的设计，增强了学生调试电子电路的能力；通过在电子工艺实践教学基地的学习，学生增强了进行手工焊接和贴片焊接的能力；在EDA工程实践教学基地的学习可以使学生熟练进行电路原理图的设计及实现印制电路板的版面设计；在应用电子工程实践教学基地，学生可以锻炼对复杂电子线路系统（如电视机等）的故障分析的能力；学生必须在每一个实践教学基地学习并通过考试，这也加强了学生对实践教学的重视，在培养学生的创新意识和提高综合能力方面取得了良好效果。
四、结语
电气工程和集成电路的关系范文6
关键词：继电保护；状态检修；二次设备；监测
前言
对于在运行中或正打算投入运行的继电保护装置，要按照《继电保护及电网安全自动装置检验条例》和有关微机继电保护装置检验规程进行定期检验和其他各种规定的检验工作，检验的工作要和被保护的一次设备同时进行。安排好年、季、月的装置检验计划。要求各调度部门配合统筹安排，并应保证检验质量。掌握进度，及时完成，从而能减少对系统安全运行的影响。
1 状态检修概述
状态检修阶段第三阶段是以设备状态监测和故障诊断为基础的状态检修(CBM，Condition Based Maintenance)或者预知性维修(PDM，Predictive Diagnostic Maintenance)。状态检修是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。它根据对设备的日常检查、定期重点检查、在线状态监测和故障诊断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的状态与发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许的极限前有计划地安排检修。这种检修方式的目的是实现按需检修，更具有针对性，因而，在提高设备的可用率的同时，可以减少不必要的检修费用。但是这种检修也有一定的缺点，首先是安装检测设备价格昂贵，同时对故障诊断技术要求较高。20世纪80年代在美国开始引入一种新的检修策略――以可靠性为中心的维修(RCM，Reliability-CenteredMaintenance)。其维修思想源于美国航空业对飞机维修方式的反思和探索。早在20世纪60年代，由于波音747的产生，这种技术先进的飞机给维修体制提出了严峻的考验。如果还是依照传统的维修体制，高额的维修费用将使用户没有利润可言。这就促使航空公司努力尝试新的检修策略，并在20世纪70年代末形成了以可靠性为中心的维修策略。这种策略一改传统定期维修的只凭经验和推断以及上级规定来确定维修计划的模式，而是根据可靠性评价的结果和保持设备功能的需要来确定维修计划，较好地避免了维修不足和维修过度的问题。不仅控制了维修费用，而且还有效地提高了设备的可用率和可靠性，使传统的只考虑“要做哪些维修工作”的思想拓展成为进一步考虑“为什么和是否需要做这些维修工作”。
2 继电保护状态检修若干问题
传统的继电保护，是依据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，对继电保护、安全自动装置及二次回路接线进行定期检验，以确保装置元件完好、功能正常，确保回路接线及定值正确的，若保护装置在两次校验之间出现故障，只有等保护装置功能失效或等下一次校验才能发现。如果两次检验期间电力系统发生故障，保护将不能正确动作。保护装置异常是电力系统非常严重的问题，因此，电气二次设备同样需要状态监测，实行状态检修模式，和一次设备保持同步，以适应电力系统发展需要。继电保护状态检修若干问题主要包括以下方面：
2.1 电气二次回路监测问题
电气二次设备从结构上可分为电气二次回路和保护(或自动)装置两部分。目前，保护装置的微机化，使之已经较容易实现状态监测。而电气二次回路是由若干继电器和连接各个设备的电缆所组成，点多、分散，要通过在线监测继电器触点的状况、回路接线的正确性等则很难，也不经济。所以，对于电气二次回路，应重点从设备管理的方面着手，如设备的验收管理、离线检修资料管理，结合在线监测，来诊断其状态。
2.2 电力系统二次设备的电磁抗干扰监测问题
由于大量微电子器件、高集成电路在电气二次设备中的广泛应用，故电气二次设备对电磁干扰越来越敏感，极易受到电磁干扰。电磁波对二次设备的干扰会造成采样信号失真、自动装置异常、保护误动或拒动，甚至元件损坏。虽然国际电工委员会(1EC)及国内有关部门对继电保护制定了相关的电磁兼容(EMC)标准，但目前，对现场电磁环境的监测和管理没有纳入检修范围，也没有合适的监测手段。对二次设备进行电磁兼容性考核试验是二次设备状态检修的一项很重要的工作。对不同发电厂、变电站的干扰源、耦合途径、敏感器件要进行监测和管理，如对二次设备屏蔽接地状况检查，对微机保护装置附近使用移动通信设备(如手机)的管理等。
2.3 二次设备状态检修与一次设备状态检修的关系
一次设备的检修与二次设备检修不是相互完全独立的。许多情况下，二次设备检修要在一次设备停电检修时才能进行。在作出二次设备状态检修决策时要考虑一次设备的情况，做好状态检修技术经济分析，既要减少停电检修时间，减少停发(供)电造成的经济损失，减少检修次数，降低检修成本，又要保证二次设备可靠正确的工作状况。3 继电保护状态检修的改进措施
3.1 严格继电保护装置及其二次回路的巡检
巡视检查设备是及时发现隐患，避免事故的重要途径。对继电保护巡视检查的内容有：保护压板、自动装置均按调度要求投入：开关、压板位置正确：各回路接线正常，无松脱、发热现象及焦臭味存在；熔断器接触良好：继电器触点完好，带电的触点无大的抖动及烧损，线圈及附加电阻无过热；TA、TV回路分别无开路、短路：指示灯、运行监视灯指示正常：表计参数符合要求：光字牌、警铃、事故声响情况完好：等等。微机保护动作后应检查报告的时间及参数，当发现报告异常时，及时通知继保人员处理。
3.2 搞好保护动作分析
保护动作跳闸后，严禁运行人员随即将掉牌信号复归，而应检查动作情况并判明原因，做好记录，在恢复送电前，才可将所有掉牌信号全部复归，并尽快恢复电气设备运行。事后应做好保护动作分析记录及运行分析记录，内容包括专业分析及评价、结论等，凡属不正确动作的保护装置，及时组织现场检查和分析处理，找出原因，提出防范措施，避免重复性事故的发生。
3.3 加强技术改造工作
在技术改造中，针对直流系统不稳定引起的微机保护等装置的工作发生不正常的现象，可将原硅整流装置改造为整流输出交流分量小、可靠性高的集成电路硅整流充电装置。针对雨季及潮湿天气经常发生直流失电现象，可首先将其户外端子箱中的易老化端子排更换为陶瓷端子，提高二次绝缘水平，然后核对整改二次回路，使控制、保护、信号、合闸及热工回路逐步分开。另外，还可考虑在开关室加装熔断器分路开关箱，便于直流失电的查找与处理，也避免直流失电时引起的保护误动作。有条件时，加大整体更换力度，可以有效地提高继电保护运行质量，从根本上解决运行不稳定的情况。
4 结语
根据设备运行时的情况，进行制定符合时机的预知性检修就是状态检修，状态检修的精髓就是“应修必修”。状态检修不是说想什么时候去检修就去检修，也不是出了什么问题才去检修。实施状态检修一定要要贯彻“预防为主”的指导方针，适时检修，既可以提高继电保护装置的正确动作率，还能提高保护装置的运行安全可靠性。
[参考文献]
