電機學課程論文【精品多篇】

電機論文 篇一

一、引言

建滔集團共有生產用電機10000餘台，遍及集團公司生產裝置的各個角落，在生產過程中發揮着極其重要的作用。但由於大部分電機使用年限較長，且不少電機長年累月運行在較惡劣的環境中，電機燒燬的事故常有發生，而且呈上升趨勢，嚴重影響着生產的安全、可靠、長週期運行。現針對電機燒燬原因及相應對策做一簡要分析和介紹，希望能對從事電氣工作和安全管理工作的人員有所幫助。

二、電機繞組局部燒燬的原因及對策

1．由於電機本身密封不良，加之環境跑冒滴漏，使電機內部進水或進入其它帶有腐蝕性液體或氣體，電機繞組絕緣受到浸蝕，最嚴重部位或絕緣最薄弱點發生一點對地、相間短路或匝間短路現象，從而導致電機繞組局部燒壞。

相應對策：①儘量消除工藝和機械設備的跑冒滴漏現象；②檢修時注意搞好電機的每個部位的密封，例如在各法蘭塗少量704密封膠，在螺栓上塗抹油脂，必要時在接線盒等處加裝防滴濺盒，如電機暴漏在易侵入液體和污物的地方應做保護罩；③對在此環境中運行的電機要縮短小修和中修週期，嚴重時要及時進行中修。

2．由於軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉子磨擦（俗稱掃膛）引起鐵心温度急劇上升，燒燬槽絕緣、匝間絕緣，從面造成繞組匝間短路或對地“放炮”。嚴重時會使定子鐵心倒槽、錯位、轉軸磨損、端蓋報廢等。軸承損壞一般由下列原因造成：①軸承裝配不當，如冷裝時不均勻敲擊軸承內圈使軸受到磨損，導致軸承內圈與軸承配合失去過盈量或過盈量變小，出現跑內圈現象，裝電機端蓋時不均勻敲擊導致端蓋軸承室與軸承外圈配合過鬆出現跑外圈現象。無論跑內圈還是跑外圈均會引起軸承運行温升急劇上升以致燒燬，特別是跑內圈故障會造成轉軸嚴重磨損和彎曲。但間斷性跑外圈一般情況下不會造成軸承温度急劇上升，只要軸承完好，允許間斷性跑外圈現象存在。②軸承腔內未清洗乾淨或所加油脂不乾淨。例如軸承保持架內的微小剛性物質未徹底清理乾淨，運行時軸承滾道受損引起温升過高燒燬軸承。③軸承重新更換加工，電機端蓋嵌套後過盈量大或橢圓度超標引起軸承滾珠遊隙過小或不均勻導致軸承運行時磨擦力增加，温度急劇上升直至燒燬。④由於定、轉子鐵心軸向錯位或重新對轉軸機加工後精度不夠，致使軸承內、外圈不在一個切面上而引起軸承運行“吃別勁”後温升高直至燒燬。⑤由於電機本體運行温升過高，且軸承補充加油脂不及時造成軸承缺油甚至燒燬。⑥由於不同型號油脂混用造成軸承損壞。⑦軸承本身存在製造質量問題，例如滾道鏽斑、轉動不靈活、遊隙超標、保持架變形等。⑧備機長期不運行，油脂變質，軸承生鏽而又未進行中修。

相應對策：①卸裝軸承時，一般要對軸承加熱至80℃~100℃，如採用軸承加熱器，變壓器油煮等，只有這樣，才能保證軸承的裝配質量。②安裝軸承前必須對其進行認真仔細的清洗，軸承腔內不能留有任何雜質，填加油脂時必須保證潔淨。③儘量避免不必要的轉軸機加工及電機端蓋嵌套工作。④組裝電機時一定要保證定、轉子鐵心對中，不得錯位。⑤電機外殼潔淨見本色，通風必須有保證，冷卻裝置不能有積垢，風葉要保持完好。⑥禁止多種潤滑油脂混用。⑦安裝軸承前先要對軸承進行全面仔細的完好性檢查。⑧對於長期不用的電機，使用前必須進行必要的解體檢查，更新軸承油脂。

3．由於繞組端部較長或局部受到損傷與端蓋或其它附件相磨擦，導致繞組局部燒壞。

相應對策：電機在更新繞組時，必須按原數據嵌線。檢修電機時任何剛性物體不準碰及繞組，電機轉子抽芯時必須將轉子抬起，杜絕定、轉子鐵芯相互磨擦。動用明火時必須將繞組與明火隔離並保證有一定距離。電機回裝前要對繞組的完好性進行認真仔細的檢查確診。

4．由於長時間過載或過熱運行，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱點碳化引起匝間短路、相間短路或對地短路等現象使繞組局部燒燬。

相應對策：①儘量避免電動機過載運行。②保證電動機潔淨並通風散熱良好。③避免電動機頻繁啟動，必要時需對電機轉子做動平衡試驗。

5．電機繞組絕緣受機械振動（如啟動時大電流衝擊，所拖動設備振動，電機轉子不平衡等）作用，使繞組出現匝間鬆馳、絕緣裂紋等不良現象，破壞效應不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速了絕緣老化，最終導致最先碳化的絕緣破壞直至燒燬繞組。

相應對策：①儘可能避免頻繁啟動，特別是高壓電機。②保證被拖動設備和電機的振動值在規定範圍內。

三、三相異步電動機一相或兩相繞組燒燬（或過熱）的原因及對策

如果出現電動機一相或兩相繞組燒壞（或過熱），一般都是因為缺相運行所致。在這裏不作深刻的理論分析，僅作簡要説明。

當電機不論何種原因缺相後，電動機雖然尚能繼續運行，但轉速下降，滑差變大，其中B、C兩相變為串聯關係後與A相併聯，在負荷不變的情況下，A相電流過大，長時間運行，該相繞組必然過熱而燒燬。

為三相異步電動機繞組為Y接法的情況：電源缺相後，電動機尚可繼續運行，但同樣轉速明顯下降，轉差變大，磁場切割導體的速率加大，這時B相繞組被開路，A、C兩相繞組變為串聯關係且通過電流過大，長時間運行，將導致兩相繞組同時燒壞。

這裏需要特別指出，如果停止的電動機缺一相電源合閘時，一般只會發生嗡嗡聲而不能啟動，這是因為電動機通入對稱的三相交流電會在定子鐵心中產生圓形旋轉磁場，但當缺一相電源後，定子鐵心中產生的是單相脈動磁場，它不能使電動機產生啟動轉矩。因此，電源缺相時電動機不能啟動。但在運行中，電動機氣隙中產生的是三相諧波成分較高的橢圓形旋轉磁場，所以，正在運行中的電動機缺相後仍能運轉，只是磁場發生畸變，有害電流成分急劇增大，最終導致繞組燒壞。

相應對策：無論電動機是在靜態還是動態，缺相運行帶來的直接危害就是電機一相或兩相繞組過熱甚至燒壞。與此同時，由於動力電纜的過流運行加速了絕緣老化。特別是在靜態時，缺相會在電機繞組中產生幾倍於額定電流的堵轉電流。其繞組燒壞的速度比運行中突然缺相更快更嚴重。所以在我們對電機進行日常維護和檢修的同時，必須對電機相應的MCC功能單元進行全面的檢修和試驗。尤其是要認真檢查負荷開關、動力線路、靜動觸點的可靠性。杜絕缺相運行。

四、常見問題彙總，詳見附表。

五、為規範電機檢修及保證檢修質量，制定如下電機工藝卡

低壓交流異步電動機檢修工藝卡

四、結論

建滔集團公司從1987年試生產至2002年3月15年間，累計燒燬電機達1300餘台次，平均每年達80餘台次，僅修理費用支出達200餘萬元。其中77%屬於維護不良（如電機進水、軸承缺油、通風不暢等）、檢修不當（如軸承拆裝不當、缺陷消除不徹底、附件不全等）、機加工精度不符合要求（如對轉軸堆焊後加工精度不夠、端蓋嵌套過盈量大等）、運行環境惡劣（如現場跑冒滴漏嚴重、水衝電機等）等原因所致。希望以上分析能夠對從事電工工作的人員有所幫助和借鑑。

附表：三相異步電動機常見故障及處理方法

序號故障現象故障原因[td=1,1,252]處理方法1通電後電動機不能轉動，但無異響，也無異味和冒煙。

1．電源未通（至少兩相未通）；

2．熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；

3．控制設備接線錯誤；

4．電機已經損壞。

1．檢查電源迴路開關，熔絲、接線盒處是否有斷點，修復；

2．檢查熔絲型號、熔斷原因，更換熔絲；

3．檢查電機，修復。

2通電後電動機不轉，然後熔絲燒斷。

1．缺一相電源，或定子線圈一相反接；

2．定子繞組相間短路；

3．定子繞組接地；

4．定子繞組接線錯誤；

5．熔絲截面過小；

6．電源線短路或接地。

1．檢查刀閘是否有一相未合好，或電源迴路有一相斷線；消除反接故障；

2．查處短路點，予以修復；

3．消除接地；

4．查出誤接，予以更正；

5．更換熔絲；

6．消除接地點。

3通電後電動機不轉，有嗡嗡聲。

1．定子、轉子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；

2．繞組引出線始末端接錯或繞組內部接反；

3．電源迴路接點鬆動，接觸電阻大；

4．電動機負載過大或轉子卡住；

5．電源電壓過低；

6．小型電動機裝配太緊或軸承內油脂過硬，軸承卡住。

1．查明斷點，予以修復；

2．檢查繞組極性；判斷繞組首末端是否正確；

3．緊固鬆動的接線螺栓，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復；

4．減載或查出並消除機械故障；

5．檢查是否把規定的接法誤接為Y接法；是否由於電源導線過細使壓降過大，予以糾正；

6．重新裝配使之靈活；更換合格油脂，修復軸承。

4電動機起動困難，帶額定負載時，電動機轉速低於額定轉速叫多。

1．電源電壓過低；

2．接法誤接為Y接法；

3．籠形轉子開焊或斷裂；

4．定子、轉子局部線圈錯接、接反；

5．電機過載。

1．測量電源電壓，設法改善；

2．糾正接法；

3．檢查開焊和斷點並修復；

4．查出誤接處，予以改正；

5．減載。

5電動機空載電流不平衡，三相相差大。

1．繞組首尾端接錯；

2．電源電壓不平衡；

3．繞組有匝間短路、線圈反接等故障。

1、檢查並糾正；

2、測量電源電壓，設法消除不平衡；

3、消除繞組故障。

6電動機空載電流平衡，但數值大。

1．電源電壓過高；

2．Y接電動機誤接為接；

3．氣隙過大或不均勻。

1．檢查電源，設法恢復額定電壓；

2．改接為Y接；

3．更換新轉子或調整氣隙。

7電動機運行時響聲不正常，有異響。

1．轉子與定子絕緣低或槽楔相擦；

2．軸承磨損或油內有砂粒等異物；

3．定子、轉子鐵心鬆動；

4．軸承缺油；

5．風道填塞或風扇擦風罩；

6．定子、轉子鐵心相擦；

7．電源電壓過高或不平衡；

8．定子繞組錯接或短路。

1．修剪絕緣，削低槽楔；

2．更換軸承或清洗軸承；

3．檢查定子、轉子鐵心；

4．加油；

5．清理風道，重新安裝風罩；

6．消除擦痕，必要時車小轉子；

7．檢查並調整電源電壓；

8．消除定子繞組故障。

8運行中電動機振動叫大。

1．由於磨損，軸承間隙過大；

2．氣隙不均勻；

3．轉子不平衡；

4．轉軸彎曲；

5．鐵心變形或鬆動；

6．聯軸器（皮帶輪）中心未校正；

7．風扇不平衡；

8．機殼或基礎強度不夠；

9．電動機地腳螺絲鬆動；

10．籠形轉子開焊、斷路、繞組轉子斷路；

11．定子繞組故障。

1．檢查軸承，必要時更換；

2．調整氣隙，使之均勻；

3．校正轉子動平衡；

4．校直轉軸；

5．校正重疊鐵心；

6．重新校正，使之符合規定；

7．檢修風扇，校正平衡，糾正其幾何形狀；

8．進行加固；

9．緊固地腳螺栓；

10．修復轉子繞組；

11．修復定子繞組。

9軸承過熱。

1．潤滑脂過多或過少；

2．油質不好含有雜質；

3．軸承與軸頸或端蓋配合不當；

4．軸承蓋內孔偏心，與軸相擦；

5．電動機與負載間聯軸器未校正，或皮帶過緊；

6．軸承間隙過大或過小；

7．電動機軸彎曲。

1．按規定加潤滑油脂（容積的三分之一至三分之二）；

2．更換為清潔的潤滑油脂；

3．過鬆可用粘結劑修復；

4．修理軸承蓋，消除擦點；

5．重新裝配；

6．重新校正，調整皮帶張力；

7．更換新軸承；

8．矯正電機軸或更換轉子。

10電動機過熱甚至冒煙。

1．電源電壓過高，使鐵心發熱大大增加；

2．電源電壓過低，電動機又帶額定負載運行，電流過大使繞組發熱；

3．定子、轉子鐵心相擦，電動機過載或頻繁起動；

4．籠形轉子斷條；

5．電動機缺相，兩相運行；

6．環境温度高，電動機表面污垢多，或通風道堵塞；

7．電動機風扇故障，通風不良；

8．定子繞組故障（相間、匝間短路；定子繞組內部連接錯誤）。

1．降低電源電壓（如調整供電變壓器分接頭），若是電機Y、接法錯誤引起，則應改正接法。

2．提高電源電壓或換相供電導線；

3．消除擦點（調整氣隙或銼、車轉子），減載，按規定次數控制起動；

4．檢查並消除轉子繞組故障；

5．恢復三相運行；

6．清洗電動機，改善環境温度，採用降温措施；

7．檢查並修復風扇，必要時更換；

電機學課程論文 篇二

論文摘要：通過對中美技術應用型院校數學課程教學方面的比較研究，就上海電機學院數學課程教學內容設置、教學方法及考核方式改革等方面如何借鑑國外院校先進教學理念進行了闡述。本項目的研究將為全面落實上海電機學院的辦學定位，培養高素質技術應用型人才提供有力的基礎支撐。

數學課程作為技術應用型院校工程類、經管類專業一門重要的基礎課程，對於培養學生科學的思維素質以及後繼課程的學習具有重要的作用。當前在國外很多技術應用型的院校，特別是美國的一些技術應用型院校，數學課程的教學改革倍受關注，一直是學校教學改革中很活躍的領域，其在教學內容的設置及在教學方法及考核方式等方面的改革已越來越引起數學教育工作者的重視。中國雖然與美國在教育、科技、經濟等領域的體制方面有較大的不同，但美國技術應用型院校在數學課程教學方面的不少改革思路和理念，很值得國內技術應用型院校參考和借鑑。下面筆者圍繞上海市教育科學研究項目和上海電機學院重點教研教改項目，就上海電機學院數學課程教學內容設置、教學方法及考核方式改革等方面如何借鑑和學習國外院校先進教學理念進行分析闡述。

一、改革的意義

上海電機學院（以下簡稱“我校”）是以技術應用教育作為學校發展定位的一所新升本科院校，貫徹技術本科教育指導方針，提高技術本科人才綜合素質，是目前學校教學工作中的一項重點內容。如何將這一指導方針融入到學校數學課程教學內容及教學實踐當中，是當前學校數學課程教師需要認真思考、研究和探索的問題。自2004年學校升本以來，數學課程教學改革一直是學校在不斷探索和研究的一項教改工作。2006年至2009年經過三年的上海市教委“高等數學”重點課程建設過程，目前學校的數學課程已經在教學內容體系、教學模式、教學方法等方面取得了階段性的成果。基於開放性的國際化視野，以具有技術應用型特色的上海電機學院作為研究對象，通過與美國一些具有代表性的技術應用型院校數學課程教學方面的比較分析，可以在學校數學課程教學內容設置（特別是在不同專業的教學內容設置上）、教材的選用、教學學時、教學手段與新技術應用結合以及課程考核方式等方面，借鑑和學習國外院校先進的教學改革理念和思想，以完善和改進目前學校數學課程在上述方面存在的一些不足，使學校的數學課程教學更加符合技術應用型人才培養的學校辦學定位，同時也可以為國內同類型院校數學課程教學改革提供一個參考依據。

二、改革的內容

本項目研究的基本內容就是通過對中美技術應用型院校數學課程教學方面的比較研究，擬對我校目前數學課程教學方面存在的不足進行完善和改進。主要研究內容包括以下幾方面。

1.教學內容設置方面

以往我校的數學課程教學內容只注重理論知識的傳授及邏輯推理能力的培養，過於追求理論的嚴謹性與內容的完整性，缺乏與實際問題的聯繫，這既是優勢也是不足，一方面雖然使一些優秀學生具備了較紮實的理論基礎，但另一方面也使很多學生認為數學課程抽象、枯燥和無用，漸漸失去對數學學習的興趣，影響了課堂教學效果。另外，課程教學內容忽視了與學校所設置專業的相關聯繫，不是按各專業需要來安排課程教學內容，從而造成了教學內容的專業針對性和實用性較差，缺乏為專業服務的力度。相比之下，美國的技術應用型院校在數學課程教學內容選取上明顯體現出了貼近實際和為專業服務的理念，特別注重應用，在從教學內容的引出到得出相關結論再到實際應用的整個教學過程中，把很多脱離學生現有水平和繁雜的推理證明捨棄掉，更多的是引進了貼近實際和專業的應用知識，注重培養學生學會將實際問題抽象為數學問題的建模能力，介紹和加強離散數學和近似的思想，滲透了將數學知識應用於實際的意識。

通過比較，我校數學課程在教學內容改革上應注重突出應用性和技術實用性的特色，根據不同專業，分析研究如何將數學理論方法與相關的專業內容相融合，研究教學內容應用性的不同側重性，加強為後繼專業知識服務的理念。為此，要專門組織數學教師、專業課教師和工程技術人員對各專業數學課程進行描述，以形成各專業數學課程教學標準和教學大綱。在課程教學中應儘可能重視教會學生用數學的意識和觀點去觀察、解釋和表述和本專業相關的工程實際問題，從不同角度進行選題訓練，以突出數學課程與專業課之間的密切聯繫，提高學生“用數學”的意識和能力，學會把實際問題轉換成簡單數學問題，並用數學知識建立相應的數學模型，使得數學課程學習呈現出“問題—建模—應用—驗證”的基本模式，使學生能真正體會到數學知識在解決實際問題時的應用價值，增強對數學課程重要性的認識。

2.教學方式和手段方面

當前我校的數學課程教學方式大都還是採用灌輸式教學方法，不少教師仍是粉筆加黑板的傳統老套的教學手段，課堂上缺乏與學生的互動性，教學過程中又過於偏重符號演算和解題技巧的訓練，忽視了從直觀和問題背景方面的引導。相比之下，美國的技術應用型院校在課堂教學中很注重教師的導學和精講相結合，最大限度地挖掘學生主動學習的潛在能力，在引入數學概念、公式、定理時，往往通過多媒體課件先給出近似結果，儘量給出幾何直觀圖，做到數學理論與計算機應用的有機結合，提高學生學習效果，實現教學手段的現代化；另外，還特別注重教學內容與數學實驗相結合，有的院校甚至整個數學課程都使用matlab、mathematics軟件進行教學，讓學生通過使用先進的軟件包和信息傳遞，探索解決實際問題的思路，使其具備利用計算機工具解決問題和可行方案的綜合素質。

通過對比中美技術應用型院校數學課堂教學方式上的異同點可以看出，如何在數學課程教學中加強與學生的互動性，提高課堂教學質量和效率，充分利用現代計算機技術，開展數學實驗，以培養學生學習的主動性和創新能力是當前我校數學課程教學方法改革的重要內容。在課堂教學中，應注意調動學生注意力，使其主動積極思考，充分發揮學生的主體作用，對於學生可以自學的內容部分，應主要講解其實際背景、基本思想及在所學專業中的應用，對學生自學有難度的內容要細講、講透，對計算性的教學內容應適當淡化計算技巧的訓練，採取筆算和數學軟件計算相結合，重點放在對方法的掌握及對式子含義與結果的解釋上。另外，可通過建立數學實驗室，在教學內容中增設數學實驗內容，使學生藉助於數學軟件，通過生動具體的例子加深對講授知識的理解和掌握，迅速提高學生利用計算機等科技手段解決各種問題的能力，達到提高技術應用型人才素質的辦學定位。

3.教材使用方面

目前我校數學課程使用《高等數學》（同濟大學六版）和《微積分》（高等教育出版社出版）優秀教材，這些教材經過國內很多院校多年教學實踐的檢驗，在內容、體系及習題等方面日趨成熟和完善，已形成獨特的系統和風格。從數學理論的角度來看，雖然這些教材與美國技術應用型院數學教材內容體系基本相同，但從教材習題的選擇和分佈上看，國內教材中的應用題大都僅限於數學知識在物理、幾何上的傳統應用，缺乏現代信息。相比而言，國外教材的應用題內容豐富，覆蓋面廣，緊密結合了最新的實際問題，包括物理、生物、醫學、幾何、經濟、金融、軍事等各方面的問題都有，真實感很強，反映了當代科技發展的新成果。特別是國外教材通過精選一些只涉及較為初等的數學又能體現數學建模思想的案例，培養學生將實際問題轉換成簡單數學問題，並建立相應數學模型的能力。為了彌補我校現用教材在應用習題方面的不足，學校數學教研室上半年專門組織教師自編了數學習題冊，其中習題數量大、類型多、編排層次分明，收集了很多不同專業之間的交叉題及與計算機技術相結合的題目，有利於拓寬學生的思路，提高了學生學習的興趣。

4.考核方式方面

目前我校數學課程考核採用的是以閉卷形式來核定學生成績的傳統考核方式，相比而言，美國技術應用型院校對學生的課程考核評價更多的是側重於考查學生的創新能力和數學應用能力，比如通過課後完成研究性課題作業或小論文等方式，綜合評價學生獨立分析問題和解決問題的能力。借鑑國外院校在學生成績評定方面的先進理念，應研究和改進我校現有的數學課程考核體系和評價體系，做到基礎考核和實驗考核相結合，其中基礎考核是以考核學生最基本的數學基礎理論和基礎運算為主，將其作為學生學業考核的一個重要方面；而實驗考核主要考核學生通過建立數學模型並運用數學軟件進行數學計算的能力，比如可對幾人為一組的學生進行一次大型作業或數學建模的考核，最終以上述兩項考核的加權分數作為學生的綜合成績。

三、結語

本文基於上海市教育科學研究項目和上海電機學院重點教研教改項目，以具有技術應用型特色的上海電機學院作為研究對象，通過比較學校與美國類似的技術應用型院校在數學課程教學改革方面的異同點，旨在進一步完善和改進目前學校的數學課程教學內容和教學方式，建立一個具有較強應用性的技術應用型院校數學課程教學體系。通過本課題研究，可以將國外的先進教研理念同學校的辦學定位相融合，以培養面向生產、建設和服務一線，創新能力強、具有良好崗位適應性的應用型專門人才為課程建設目標，為全面落實學校的辦學定位，培養高素質技術應用型人才提供有力的基礎支撐。

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電機設計論文 篇三

關鍵詞：嵌入式；墨色控制系統

1 墨色調整原理

墨色控制系統是針對以往印刷機直接循環供墨結構設計的墨色預置、墨量控制系統。採用先進的信息採樣和數據處理方式，通過改變墨刀與轉動的墨斗錕之間的間隙大小達到精確控制墨量的目的，為印刷機提供了集中和自動化的墨色管理。

2 墨色控制原理

墨色控制系統是一套建立在CIP3標準上的為印刷機配套的精確數字化墨色控制系統。該系統將每個墨輥分為若干個等份，對應着若干個控制墨刀，每個墨刀由一個電機控制，通過改變墨刀與轉動的墨輥之間間隙得大小來達到精確控制墨量的目的。每個電機由一個微處理器來驅動，微處理器負責將中央主控台和電機控制按鍵送來的信號轉化為脈衝信號控制電機轉動，電機推動墨刀前進或後退。

3 調色總體方案設計

墨色控制系統總體結構分為上位機和下位機兩部分進行設計。上位機部分實現對印刷文件的處理、設備運行狀態顯示等人機交互功能；下位機主要完成設備功能控制，電機位置檢測、電機狀態收集以及與上位機的數據交換功能。由於墨色控制系統的安裝空間有限，所以對產品的體積設計又提出了一個更高的要求，所以由於時間和篇幅的原因本論文針對墨色控制系統的下位機部分進行具體討論。

根據墨色控制系統的功能要求，墨色控制系統的下位機採用分離式控制方式。整個控制系統分為2級結構：

第一級為信息轉發主控制單元，實現上位機與控制系統的數據交換，控制枱操作對下一級單元的轉發等功能。由於上位機用户界面對於實時性要求不高，但又考慮到數據量交互比較大的特點，第一級主控制單元與上位機之間考慮使用以太網進行數據交換。

第二級為各個執行部分的數據分發節點，即具體的執行機構的控制單元，實現電機的位置控制。這部分設計主要從生產成本和安裝尺寸兩方面考慮。本產品主要針對四色印刷機設計，每個色組單元設計32個墨色控制單元，所以整套產品需要製作128個電機以及控制單元。控制單元根據安裝尺寸考慮採用微動直流電機，位置採集部分常見有編碼採集和模擬量採集兩種元件，從成本和控制板的設計尺寸考慮採用模擬量採集方式，採集芯片使用ADI7171。該部分設計完成後整體安裝尺寸需要滿足30mm*40mm。通訊方式仍然採用工業級485通訊，通訊協議使用工業控制中常用的MODBUS協議。

其原理為通過主控制單元（ARM內核的控制芯片）結合μCOS-II操作系統的框架結構，TCP/IP協議棧實現了與上位機通訊的功能，使用MODBUS協議棧的實現了下位機主控單元與其他執行單元之間通訊的功能。使用這種分散式的組織結構可以很好的滿足印刷機色組分離的結構，而且對於設備程序組織設計以及後續的產品升級提供了更大的空間。

本文的主要工作包括：⑴研究嵌入式實時操作系統μC/OS-II在彩色印刷機上的應用，分析了μC/OS-II的任務管理，中斷管理，任務間通訊，內存管理等模塊結構，實現了μC/OS-II在ARM LPC2378上的移植，分析了LPC2378的中斷處理機制和μC/OS-II下中斷處理程序的編寫規則，為開發高速印刷機提供一個穩定的軟件平台。⑵通過ARM的特點和結構的分析，確定其作為墨色控制系統的主控制單元，而各級執行部分的數據分發節點通過與ARM的通訊，來控制印刷機油墨。再次，是對ARM進行設計。⑶用32位ARM RISC處理器代替8位單片機做系統控制核心，提高系統的處理能力，提供更加友好的人機界面，使操作更加直觀。⑷利用485總線構成分佈式控制系統，由下位機實時控制各電機完成主軸驅動和墨色控制功能，取消套色誤差修正輥，實現套色誤差調整和墨色的全自動化，設計了用於同步的總線高層協議。⑸完成了系統硬件和軟件的設計調試工作。

4 總結

嵌入式系統具有可移植性、可固化性、可裁剪性、確定性、穩定性和可靠性等特點，符合工業控制系統對可靠性、靈活性和實時性有較高要求。墨色控制系統在實際的印刷機制造企業以及印刷企業中的應用並不廣泛，其中大部分的產品仍然使用循環供墨的系統，無法滿足不同印品對墨量的需求。本論文是將嵌入式系統引入到墨色控制系統的一次實際研究。本文通過一個實際的項目設計過程分析，討論了墨色控制系統下位機控制單元的芯片選型以及軟件設計的方法。該系統將每個墨輥分為若干個等份，對應着若干個控制墨刀，每個墨刀由一個電機控制，通過改變墨刀與轉動的墨輥之間間隙得大小來達到精確控制墨量的目的。每個電機由一個微處理器來驅動，微處理器負責將中央主控台和電機控制按鍵送來的信號轉化為脈衝信號控制電機轉動，電機推動墨刀前進或後退。最終實現墨色預置與墨量控制的功能。

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電機學課程論文 篇四

關鍵詞：電機學；教學改革；課程建設；教學實踐

作者簡介：翟慶志（1960-），男，山東淄博人，中國農業大學信息與電氣工程學院，副教授；張筱慧（1962-），女，天津人，中國農業大學信息與電氣工程學院，副教授。（北京 100083）

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）01-0042-02

“電機學”課程是電氣工程專業的一門專業基礎課。課程主要內容包括：變壓器，交流電機繞組理論，異步電機和同步電機以及直流電機，共五篇。課程的特點是理論性強、概念多，與工程實際聯繫密切。學生通過本課程的學習，將獲得電機的基本理論知識、基本分析方法和基本實驗技能，為進一步學習專業課和從事相關專業工作打下堅實基礎。

一、中國農業大學（以下簡稱“我校”）電氣工程專業學習特點

在基於我校信息與電氣工程學院部級重點學科“農業電氣化與自動化”的基礎上，着眼於地方電網，從控制與運行的角度進行講授。本專業培養能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、實驗分析、研製開發、經濟管理、工程設計與施工以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑複合型高級工程技術人才。課程設置偏重於電力系統及其自動化，主要學習電力系統的運行分析、系統規劃、自動化技術應用等方面的知識。知識結構上體現了強電與弱電相結合，電工技術與電子技術相結合，軟件與硬件相結合，工程與科技開發相結合的特點。

“電機學”課程在我校本科專業電氣工程的培養計劃中，是必修課程，目前按64學時課堂講授，另有32學時的關聯課程“電機學實驗”，課程在大三上學期開設，屬在前期修學普通物理、高等數學、電路原理等的基礎上，為後續專業課作承上啟下的專業基礎課。

二、課程特點

本課程基於在電力系統中運行的各種電機進行分析與研究，因此電機的“功率”特徵十分明顯；着重於穩態分析，與先期課程銜接緊密，如普通物理、電路原理等；因普遍涉及鐵磁材料，故非線性（飽和）問題是必須面對的；一方面，課程在遵循經典電工與電磁理論的基礎上，推導嚴密，教學嚴謹，邏輯性強，另一方面，許多結論是在合理的忽略次要因素後得出的，因此工程意義上的允許偏差與數學意義上的精確，在學生課程學習中面臨衝突；實驗中，學生開始接觸更加真實的電機控制、運行與測量，結合實際緊密，是鍛鍊綜合動手能力的很好機會。特別是在電力系統中運行的各種電機，彼此既相對獨立又相互關聯，這些在增加了學生課程學習難度的同時，也打開了一扇幫助學生了解電機、電器以及電力系統知識的窗户。較好的課程教學成果，不僅能夠擴大學生的知識面，而且還能培養學生掌握基礎理論知識的能力、系統的分析方法以及綜合運用所學知識解決具體問題的能力。另外，課程的實踐性教學環節對理論聯繫實際、培養學生的動手能力、分析解決工程中的實際問題和科學研究能力的培養尤為重要，是課程教學不可缺少的重要組成部分。

三、教學實踐

多年來的本科“電機學”課程教學實踐，基本形成了較為完整的教學思路與做法，主要體現出如下幾點：

（1）課程內容講授中，體現了加強基礎，重點突出，注重啟發，強調實踐，綜合評價。加強基礎就是力求使學生掌握本課程要求的基本理論和分析方法，以及發展前沿、技術焦點等問題；重點突出是指課程中的最重要的一些概念與結論，必須講好、講透，比如“T”型等效電路、磁勢平衡、電樞反應等；注重啟發包括課堂講授中的啟發互動做法，以及實驗、討論中的語言與角色把握；強調實踐是指注重實驗教學與課程講授之間互動以及相輔相成的有機聯繫；綜合評價是全面評價學生課程學習的整體表現，多年來，一直堅持平時成績與期末考試成績按比例計入總評成績。

（2）課程內容組織上，注意結合本專業需求，在“基礎與精髓不漏”的前提下，對一些涉及設計、製造及在少學時情況下較難理解的內容，如交、直流電機繞組、時-空向量分析等，進行刪減，適當精簡或簡化電機電磁理論的闡述及推導，注重結論的理解與應用。在每一篇的最後，講授一些典型應用，比如變壓器之後，介紹互感器；異步電機之後，介紹單相異步電動機以及變頻驅動；同步電機之後，介紹永磁同步風力發電機；直流電機之後，介紹無刷直流電動機等。這樣，既鞏固了學生對本篇主要結論的印象，又避免了“通篇學完電機學，只知四種電機”的尷尬局面。

（3）注重語言表達和多媒體的合理應用。課堂上，介紹概念需要表達準確，推導過程需要嚴謹，但好的課堂講授效果，與表達方式有很大關係，這裏不僅有語言表達和口齒的問題，更有良好的語言運用、知識積累和直觀形象展示的問題。如，介紹到變壓器勵磁電流性質時，會涉及到在鐵芯磁路飽和時，正弦分佈的基波勵磁電流，會產生平頂形態的磁通波形，反之，欲獲得正弦分佈的磁通波形，則需配合適當非正弦分佈的勵磁電流供給。這樣的內容，學生第一次接觸，難理解，不易記憶，用一句成語，“魚翅與熊掌不可兼得”去概括，收效很好；在講授交流電機三相合成旋轉磁勢時，自制的Flash動畫，直觀、形象地演示出了駐波、行波以及合成等曲線圖形，有助於學生理解和記憶。再比如，在用電磁轉矩物理公式，解釋異步電動機起動電流大的現象時，需説明主磁通大幅減小，且轉子迴路功率因數很低，從而造成轉子電流幅值很大的局面，用一句成語，“屋漏偏逢連陰雨”去描述，就很形象。在多媒體課件設計上，着重兩個思路：循序漸進層層深入的思維過程的啟發式引導，形象直觀的物理過程可視化展示。顯然在課件中，大量的文字堆砌，無助於脱稿講授，大量公式的粘貼，替代不了連貫的現場推導與演繹。多年的教學過程證明，良好的授課表達方式可有效地提高教學效果和學生的學習興趣。

（4）努力使實驗教學與課堂教學相得益彰。主要做法包括：以驗證性實驗，作為“規定動作”，用以強化對課堂中對應重要結論與概念的印證；以自選性實驗，提高學生實驗的主動性與興趣，其中的內容，既有教師引導形成的，也有學生自己思考提出的。為此，我們進行了實驗課程的單獨設課，增加實踐教學的設計性、綜合性、趣味性；放手讓學生自己去準備、設計、接線、調試、排除故障等。當學生在實驗中的主動性被激發出來後，思考、興趣、想法等會接踵而來，不僅會有效地促進課程內容學習理解，還會激發出一些學生因動手能力強，而產生的自信心，一些學生就是因此而產生出許多創新性的想法與做法，我們所教的學生中就有許多這樣的實例。

（5）着力培養嚴謹的科學作風。科學作風的培養，是可以也應該貫穿於課程教學始終的。課堂上，講課的邏輯性，推導的縝密性，批改作業的嚴謹性，是一種基本體現，實驗中的科學作風更應注重。實際上，一次電機學實驗，就是一次微型的、科學的、有工程意義的科學訓練。學生們需課前認真設計實驗內容，在實驗中，正常、合理使用儀器設備操作，發現和解決問題；實驗後，對實驗數據的分析整理，撰寫實驗報告。在這其中，學生得到的訓練是較為全面的，其中任何一個環節出問題，都可能導致結論的不準確，這樣系統的科學訓練，是課堂教學中不易找到的。

（6）堅持培養良好的學風。對學生要求嚴格，是“電機學”課程多年的傳統。課上，我們堅持要求學生不遲到，不無故缺席，不抄襲作業，保持良好的課堂秩序，並屆屆相傳。多年來的教學實踐表明，對學生的嚴格要求，並沒有使我們失去學生的尊重，我們以嚴以律己、一絲不苟的治學態度及對學生嚴與愛的統一之中，贏得了歷年的好評。事實證明，我們的絕大部分學生是好學的、理智的、明辨是非的。我們認為，只要教師的投入放在精通業務、全面瞭解本學科狀況與動向、提高教學質量和水平上，把身段放在去了解學生，關心和幫助學生，嚴格要求學生，使學生在學習中健康成長方面，學生心裏的那杆稱，是公平的。

四、教材建設

多年一線本科教學的實踐體會和經驗，具體體現到了作為主體編寫兼統稿的普通高等教育“十一五”規劃教材――《電機學》中。該教材的特點，得到了國內許多高校同行的認同，因此由中國電力出版社2008年7月第1次印刷的3000冊，在發行一年多後，就已售罄，於2010年1月第2次印刷後，再版發行。結合本校課程以及實驗設備特點，在本校內印刷發行的《電機實驗指導書》，自2000年以來，已修訂過3版，共約發行1100冊。

教材的系統建設，結合完整的專業培養計劃、教學大綱，使教學內容、質量以及規範化水平都上了一個台階。

五、教學改革

1999年，學校開展首批重點課程建設，課程團隊參加了學校首批25門重點課程建設之一的“電機和電機與拖動”課程建設，並順利通過了學校的驗收。其中的三項主要內容，課程考核的綜合評分公式，試題庫的建設，網絡版和課堂版教學軟件，是較有特色的。多年來，各學期末學生給課程的教學評分，都位列在學院的前列。

電機學課程教學中，實驗內容十分重要，因此多年來，雖然課程總學時一再縮減，但實驗課時，一直堅持不減，並且從2010年起，在專業新修訂的培養計劃中，完善了教學大綱，實現了32學時的實驗單獨設課，獨立考核。

六、課程輻射

課程主講教師曾經的一個電機專業教學“一條龍”不間斷培養的設想，在一些學生身上實現了。例如，一個電機課代表，對電機產生了濃厚的興趣，在課程學習後期主動找到主講教師，要求參加科研項目，當時一個與電機相關的科研項目是小型離網風力發電，於是，學生從擰螺絲釘固定機組開始，到學習變頻電動機控制、異步發電機的並接電容器自勵，到完整的進行科研實驗測試、撰寫文章，不到一年的時間，全面進入科研角色；在大四免試推薦研究生階段，僅在最後一刻，與一所國內一流大學失之交臂，但隨後，被另一所首批國家 “985工程”的大學很快錄取了，理由就是科研能力好（當然學習成績也不差）；在之後自然選擇主講教師作為指導教師的畢業設計中，由於題目的前期積累，也獲得了學校百篇優秀本科畢業論文的獎勵。一門專業基礎課的內容，能夠延續到畢業論文階段，作為課程教師，我們深感欣慰。

近幾年來，作為研究生導師，我們還主講了與電機相關的研究生課程“電機專題”和“新能源發電技術”。教學實踐中發現，教學所涉及的內容很寬泛，多學科融合與應用的發展異常迅猛，沒有一本十分適用於學校本學科研究生教學的參考書，如果羅列參考書，將是10本以上的數量。在多年電機學的教學經驗以及本科電機學教材編寫的基礎上，我們編寫了一本學校研究生教材《電機與新能源發電技術》，已由中國農業大學出版社正式出版發行。

七、科研拉動

對於高校工科教師而言，教學與科研相得益彰。比如，結合與企業合作設計生產雙速自制動三相異步電動機的項目，直接參與了雙速繞組、鐵芯、磁場與性能校驗等電磁設計，以及樣機試製、實驗，到批量生產的全過程。這些一手電機設計與生產經驗，不僅加深了對課程相關內容的理解和掌握，同時很大程度的豐富了教學內容，課堂以及實驗教學實踐中，自然心中有底，言之有物。又例如，在我們所承擔的有關農村新能源發電的國家“十一五”科技支撐項目子課題中，所涉及的內容較為繁多，但多年來電機學課程教學所積累的較為紮實的基本概念和學科知識，使我們能夠與團隊成員一起，交出了較為圓滿的課題任務答卷，取得了多項具有自主知識產權的成果、技術與裝備。

八、結束語

“電機學”課程是一門自動化、電氣工程及其自動化專業等專業的傳統課程，在新形勢下，需要教師實際投入。從課程教學內涵而言，應該多思考，勤實踐，不斷豐富和完善課程教學體系；從課程教學外延來看，應該從專業系統培養，工程應用需求，動手能力培養，後續課程拉動等多方面、多角度，去思考課程教學的改革與內容的更新。

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電機設計論文 篇五

【關鍵詞】高壓電動機軟起動軟件設計

一、異步電機軟起動

異步電機軟起動器可減小電動機硬起動引起的電網電壓降，使之不影響與其共網的其它電氣設備的正常運行。可減小電動機的衝擊電流，衝擊電流會造成電動機局部温升過大，降低電動機壽命；可減小硬起動帶來的機械衝擊力和衝擊力加速對所傳動機械(軸、齧合齒輪等)的磨損；減少電磁干擾，衝擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動使電動機可以起停自如，減少空轉，提高作業率，因而有節能作用。

對於電動機的軟起動，大致可分為有級和無級兩種。有級型的軟起動有定子串電抗器降壓、液態電阻降壓、星-三角(y-)降壓、自耦變壓器降壓和延邊三角形降壓等。無級型軟起動有開關變壓器降壓、磁飽和電抗器降壓、晶閘管串聯降壓軟起動等。由於有級型降壓軟起動的調節存在一定程度的二次電流衝擊，因此對電機的軟起動效果有限。而在無級型軟起動器中，隨着電力電子技術的提高和功率器件的發展以及銅、鐵等原材料價格的大幅上漲，晶閘管串聯式的高壓軟起動裝置越來越被市場所認可。

二、降壓起動原理

把三相異步電動機的定子繞組接通到三相電源上，轉子從靜止升速到穩定狀態，這一過程叫起動。在合閘的瞬間，電動機的轉差率為1,起動電流等於堵轉電流，起動轉矩等於堵轉轉矩。隨着轉速升高，起動電流從堵轉電流逐漸下降，最後穩定在某個數值。較高的堵轉轉矩表明電動機能在較大負載下起動，並獲得較大的加速度，但過大的堵轉電流會在供電線路上產生很大的壓降，使電網電壓波動，直接影響到接在該電網上電氣設備的運行。異步電動機的t形等效電路圖。

高壓電動機軟起動裝置系統所示。晶閘管串聯的功率單元聯接在三相高壓電網與電動機之間，控制單元根據傳感器傳送回來的信號按事先設定好的起動曲線進行移相調節。控制單元發出的晶閘管觸發信號經光纖傳送到晶閘管觸發單元，用來調整晶閘管的導通角，進而達到調整電壓的目的，使得輸出到電動機上的電壓按照一定曲線緩慢上升，實現電動機的軟起動。當電動機達到額定轉速時，旁路接觸器吸合，電動機處於旁路運行狀態。控制單元仍然進行在線檢測，負責電機的電壓、電流的顯示及各種故。

三、高壓軟起動、晶閘管串聯單元設計

由於目前國內市場應用的電動機大多是6kv和10kv電機，做為串接在高壓電網和電動機之間的功率執行器件，單隻晶閘管還不足以承受6kv的高壓，雖然單隻晶閘管目前已經成熟地發展到單隻耐壓6500v,但考慮到電網波動、浪湧及耐壓餘量等可靠性因素，在設計6kv高壓軟起動裝置的時候，功率單元採用3只晶閘管串聯的方式來提高耐壓值。同理在設計10kv高壓軟起動裝置的時候採用5只晶閘管串聯組成高壓閥組。

(1)單相6kv高壓晶閘管功率閥組所示。scr1～scr6為大功率高壓晶閘管，它們每三個串聯後再反並聯組成單相功率串聯閥組，以實現軟起動器對交流電機的控制。這6只晶閘管選用同一廠家、同一型號、同一生產批次的產品，以減小其在生產過程中由於生產工藝的不同而產生的自身特性諸如伏安特性、反向恢復電荷、開關時間和臨界電壓上升率等的差異，影響均壓。r1、r2、r3為靜態均壓電阻，用以實現晶閘管的靜態均壓。靜態均壓電阻選用無感電阻，阻值為晶閘管阻斷狀態等效阻值的1/40,且功率留有足夠大的餘量。r4、r5、r6和c1、c2、c3共同組成動態均壓網絡，用以實現動態均壓。通過選擇，各電阻和電容的參數誤差應非常小，電容的取值根據晶閘管的最大反向恢復電荷和最小反向恢復電荷的差值計算求得。均壓過程主要是由電容c完成的。串聯的各只晶閘管開關速度不會完全一致，而會稍有差別。電容c上的電壓在靜態情況下數值相同，在開關過程中，由於電容上的電壓不能突變，加在各只晶閘管上的壓降不會發生跳變。由於開關過程中各只晶閘管中電流不一致所造成的影響由電容c的充放電補償。

(2)接口單元設計

單元包括電壓傳感器接口、電流傳感器接口、光纖傳送接口、故障檢測接口及人機交互接口等。其中電壓信號採用高阻降壓方式，並考慮到系統兼容性，將電路設計成3kv、6kv、10kv通用，以方便產品生產。電流傳感器採用標準x/5電流互感器加高精度電流霍爾的形式，將信號進行相應處理後送到cpu進行運算。高壓與低壓間的信號傳送採用光纖傳輸，既保證信號的實時性及可靠性傳輸，又起動高低壓隔離作用。信號經過接口電路編碼後通過光纖傳送至觸發單元，觸發單元將信號解碼並經過相應處理後用以觸發晶閘管。觸發單元的供電採用高位、低位相結合，每隻晶閘管的觸發電源各自獨立。人機接口採用貼膜式軟鍵和液晶顯示屏。液晶顯示屏為4行8列，設計成4級菜單管理模式，可預設中文及英文顯示。

四、軟件設計系統實驗

軟件設計是系統控制的核心，直接關係到系統運行的穩定性和可靠性。為了適應各種不同負載的應用，軟件設計上設計了多種不同的起動曲線，包括電壓斜坡起動、限流起動、突跳起動及軟停車曲線等。同時設計完善的保護功能，包括短路保護、過流保護、過壓、欠壓保護、晶閘管過熱保護等。電機的參數及各種保護參數可由用户根據現場應用情況自行設定。

系統設計完成後，用6kv/1000kw電機進行了帶載起動實驗。電機額定電壓6kv,額定電流112a,額定轉速1480r/min。起動電流單相波，起動電流平穩無衝擊，峯值起動電流為額定電流的2.6倍左右，起動時間22s,電網電壓無明顯波動，達到了良好的起動效果。