电磁执行器研究现状论文

电磁学计算方法的研究进展和状态摘 要：介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态，对几种富有代表性的算法做了介绍，并比较了各自的优势和不足，包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词：矩量法；有限元法；时域有限差分方法；复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点，一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决，常需要将多种方法结合起来，互相取长补短，因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况，对常用的电磁计算方法做了分类。2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等，频域技术发展得比较早，也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑，某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时，频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算，然后做傅里叶反变换才能求得解答，计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化，采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法，如GTD，UTD和射线理论。 从求解方程的形式看，可以分为积分方程法（IE）和微分方程法（DE）。IE和DE相比，有如下特点：IE法的求解区域维数比DE法少一维，误差限于求解区域的边界，故精度高；IE法适合求无限域问题，DE法此时会遇到网格截断问题；IE法产生的矩阵是满的，阶数小，DE法所产生的是稀疏矩阵，但阶数大；IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题，DE法可直接用于这类问题〔1〕。3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出，在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前，作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法，有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为： 应用变分原理，把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题，利用对区域D的剖分、插值，离散化变分问题为普通多元函数的极值问题，进而得到一组多元的代数方程组，求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤： ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D，并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到如下一组代数方程组：其中：Kij为系数（刚度）矩阵；Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式（2），即可得到待求边值问题的数值解Xi（i＝1，2，…，N） （2）矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕： L（f）＝g（3）其中：L是线性算子，f是未知的场或其他响应，g是已知的源或激励。 在通常的情况下，这个方程是矢量方程（二维或三维的）。如果f能有方程解出，则是一个精确的解析解，大多数情况下，不能得到f的解析形式，只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1，f2，f3，…，fn的线性组合：其中：an是展开系数，fn为展开函数或基函数。 对于精确解式（2）通畅是无限项之和，且形成一个基函数的完备集，对近似解，将式 （2）带入式（1），再应用算子L的线性，便可以得到： m＝1，2，3，…此方程组可写成矩阵形式f，以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中，散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较，则可以采用一般的矩量法；如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围，那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响，有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的，因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比（N为离散点数），而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧，如采用小波展开，选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 （3）时域有限差分方法 时域有限差分（FDTD）是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的，这些年以来，时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性，尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式，这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置，这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着，反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式，通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算，在执行到适当的时间步数后，即可获得所需要的结果。 在上述算法中，时间增量Δt和空间增量Δx，Δy和Δz不是相互独立的，他们的取值必须满足一定的关系，以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件：其中：（对非均匀区域，应选c的最大值）〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散，即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等，因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域，这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数，在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象，对此也应该进行定量的研究，以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间，而由于计算机内存总是有限的，只能模拟有限空间，因此差分网格在某处必将截断，这就要求在网格截断处不引起波的明显反射，使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件，使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射，当然不可能达到完全没有反射，目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求，如Mur所导出的吸收边界条件。 （4）复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式，在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位，从而直接得出局部不均匀波（凋落波）的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于：通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束／射线束（Bundle ofrays）分析模型；通过费马原理及其延拓，由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术，构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如，复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间，利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索，从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播，因此，提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索，这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情，他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化，得到通用的计算程序，而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长，由于他是区域性解法，分割的元素数和节点数较多，导致需要的初始数据复杂繁多，最终得到的方程组的元数很大，这使得计算时间长，而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题，有限元产生的是带状（如果适当地给节点编号的话）、稀疏阵（许多矩阵元素是0）。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散，多年来人们一直在研究这个问题，试图找到一种有效、方便的离散方法，但由于电磁场领域的特殊性，这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构，一般的剖分方法难于适用；另一方面，由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关，因而人们采用了许多方法来减少存储量，如多重网格法，但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一，采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整，在网格密集区采用高阶插值函数，以进一步提高精度，在场域分布变化剧烈区域，进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快，与其他理论相结合方面也有了新的进展，并取得了相当应用范围的成果，如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等，还包括一些尚处于探索阶段的工作，如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等，这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组，既适用于求解微分方程，又适用于求解积分方程。他的求解过程简单，求解步骤统一，应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧，如离散化的程度、基函数与权函数的选取，矩阵求解过程等。另外必须指出的是，矩量法可以达到所需要的精确度，解析部分简单，可计算量很大，即使用高速大容量计算机，计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用，已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式，得到关于场分量的有限差分式，针对不同的研究对象，可在不同的坐标系中建模，因而具有这几个优点，容易对复杂媒体建模，通过一次时域分析计算，借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应；能够实时在现场的空间分布，精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性；计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制，其网格空间不能无限制的增加，造成FDTD方法不能适用于较大尺寸，也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多，若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸，而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合，目前这种技术正蓬勃发展，如时域积分方程／FDTD方法，FDTD／MOM等。FDTD的应用范围也很广阔，诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点，在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场，通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献，可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩（雷达舱）、（加吸波涂层）翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制，但其本身是一种高频近似计算方法，由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献，带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势，尤其是对复杂目标的处理。5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举，还有边界元素法、格林函数法等，在具体问题中，应该采用不同的方法，而不应拘泥于这些方法，还可以把这些方法加以综合应用，以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术，他横跨了多个学科，是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲，从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要，应大力进行电磁场的并行计算方法的研究，不断拓广他的应用领域，如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。参考文献〔1〕 文舸一．计算电磁学的进展与展望〔J〕．电子学报，1995，23（10）：62-69.〔2〕 刘圣民．电磁场的数值方法〔M〕．武汉：华中理工大学出版社，1991．〔3〕 张成，郑宏兴．小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕．宁夏大学学报（自然科学版），2000，21（1）：76-79. 〔4〕 王长清．时域有限差分(FD-TD)法〔J〕．微波学报,1989,(4):8-18.〔5〕 阮颖诤．复射线理论及其应用〔M〕．成都：电子工业出版社，1991．〔6〕 方静，汪文秉．有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕．微波学报，2000，16(2):139-143.〔7〕 杨永侠，王翠玲．电磁场的FDTD分析方法〔J〕．现代电子技术,2001,(11):73-74.〔8〕 洪伟．计算电磁学研究进展〔J〕．东南大学学RB （自然科学版），2002，32（3）：335-339.〔9〕 王长清，祝西里．电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕．北京：北京大学出版社，1994．〔10〕 楼仁海，符果行，袁敬闳．电磁理论〔M〕．成都：电子科技大学出版社，1996． 现代电子技术

电气自动化毕业论文开题报告范文

引导语：近些年我国电气自动化专业技术的发展得到了很大的成就，已经被推广至制造业的应用中。下面是电气自动化毕业论文开题报告范文，供大家借鉴。

摘要： 我国自动化技术发展非常迅速，在冶金业中的应用我国已经自主开发出了具有世界领先水平的核心控制软件。本文从物联网技术、数学模型、自动化系统的集成与创新以及能源管控一体化对冶金工业自动化技术作了更深入的分析。

关键词： 冶金;自动化技术;发展

近些年我国自动化专业技术的发展得到了很大的成就，已经被推广至制造业的应用中。并且基于计算机技术的自动化技术应用在经济效益和社会效益中有很显著的成果。本文主要以冶金工业自动化技术为主进行分析。

物联网技术在冶金企业中的应用

继计算机、互联网与移动通信网之后，物联网被认为是世界信息产业的第三次浪潮，其具有广阔的发展前景。但是目前对物联网的研究也仅仅停留在概念阶段，物联网在冶金工业领域的应用存在很多问题，主要表现在以下两个方面：

(1)研制生产关键特殊传感器――工业用传感器。工业传感器能够对物体的状态和变化进行测量或者感知，并将其转化为计算机能够处理的电子信号。工业自动检测和自动控制实现的首要环节就是研制生产工业用传感器。在现代工业自动化生产中，必须注重自动化生产过程中的各个参数的监视和控制，从而确保设备能够正常工作，并且使产品的质量达到最佳效果，而对各个参数的监视和控制就是通过各种传感器来实现的。因此，质优价廉工业传感器有助于现代化工业生产体系的构建。

(2)通过工业无线网络技术布局和建设工厂传感网。工业无线网络将传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等结合起来，它是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状网络。继现场总线之后，工业无线网络技术是工业控制系统领域又一热点技术，它能够使工业测控系统成本得以降低并且能够使工业测控系统应用范围得以提高。工业无线网络技术引起许多国家学术界和工业界的高度重视。

过程控制数学模型在冶金自动化中的应用

冶金自动化的不断突破是离不开数学模型的。如果把数学模型这项技术掌握了，就拿到了自动化的主动权和话语权。因此，要想生产国家急需的钢铁产品，就需要高水平的自动化技术做支持，而发达国家在自动化技术发展上比较成熟，他们为了某种目的是不会将其高端技术转让出去的，他们所转让的技术基本上都是过时的要不就是有条件限制的技术。到目前为止，我国的冶金自动化已经发展到一定的水平，开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟，能够满足市场的广泛需求。另外，我国已经构建了一个富有技术创新能力的团队，为数学模型的自主创新创造了良好的基础条件。数学模型是对象表征的控制，是对象可执行的表述，数学模型与信息技术、工艺能力以及自动化技术进行有机结合，从而使得数学模型的优势更能充分的发挥出来，因此，数学模型通常被称为自动化与信息化的核心技术。我国钢铁工业要想生产出国民经济发展需求的钢材品种，就需要建立高可用性和高精度的数学模型。高可用性和高精度的数学模型能够确保产品的质量以及节能效果，促进产品可持续发展。

过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展，目前还刚刚起步，方兴未艾，随着需求的发展，未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起，形成社会的关注，这对数学模型的未来发展，会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型应用从低级向高级逐步发展，不断积累技术，不断培养人才，踏下心来，抓上几个项目，就一定能搞出名堂来，收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为核心的自动化技术，是落实“科技创造未来”的具体体现，也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上，要实现重点突破，开发出有中国特色的数学模型产品与技术，走出一条“研制一批，储备一批，生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。

以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新

目前，我国冶金工业自动化系统的建设，许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然，这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其核心是国产化的技术与产品，并广泛采用国内外其他先进技术做支持，以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上，就不能真正称之为系统的集成与创新。以国产化创新型产品与技术为核心的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上，通过集成与优化，实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。

能源管控一体化建设

冶金工业是耗能大户，能耗将制约冶金工业的发展，我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能，或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重，利用自动化技术来实现降低能耗，是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。

冶金企业能源管控一体化建设，如果只停留在数据采集阶段，那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点，一是耗能大户，二是在冶金生产过程中，又伴生出大量的可燃性气体，如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。

参考文献:

[1] 郭雨春,陈志,王昊宇. 冶金自动化发展的策略与思考[J]. 自动化博览, 2009, (S1) .

[2] 冶金自动化技术发展趋势[J]. 山东冶金, 2008, (S1) .

摘要： 电气自动化是电气工程中的一个分支，全称为电气工程及其自动化，其在各个行业都有着非常广泛的应用。本文笔者结合自身工作实践经验，从电气工程与电气自动化设计原则与设计特点、电气自动化应用的构成形式、电气自动化在电气工程中的应用以及电气工程中自动化技术的应用优势等方面对电气自动化在电气工程中的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词： 电气自动化 电气工程 应用

前言：电气自动化技术作为一项知识密集型技术，其需要工程师有着较高的技术水平。不断地从电气系统的实际应用出发，深入研究电气自动化装置，熟悉其构成，在遵守规程的基础上，不断地完善该自动化装置的图纸，让系统更加的严密、富有逻辑性。同时，还要加强实际应用中对该装置运行规律的进一步探索和经验积累，让电气自动化更加完善、更加成熟。

1 电气工程与电气自动化设计原则与设计特点

电气工程中电气自动化应用的设计原则

首先最大程度满足生产产品和工艺在电气自动化的要求，这是电气自动化设计的总原则。其次电气自动化设计需要妥善处理好电气与机械之间的关系，这就是电气自动化设计的目标，即实现自动化设计的要求。再者设计中要正确选用电子设备，尽可能保证自动化设计的美观与质量可靠，操作简单安全。

电气自动化的设计特点

电气自动化设计的原则在于经济实用，更好的服务于人们的生活以及各个行业领域的生产。那么自动化设计的特点在于通过电子设备的相应连接，实现相关功能的自动化。通过微型计算机的连接，实现控制与管理的智能化与人性化，为现代化的生活创造便利。

2 电气自动化应用的构成形式

电气自动化系统的构成

一般的电气自动化系统包括以下几个方面，首先是传输信号的接收部分，通过相应的简单操作来实现电气设备信号的输入;其次为设备的信号处理部分，对于相应的传输信号进行处理;最后为电气设备的信号输出部分，用作输出处理信号。

电气自动化系统中微型计算机的导入

微型计算机导入自动化系统，可以实现系统的自动化记录与分析自动化系统的运转反馈，并根据相应的运行趋势进行判定其误差与内部发展情况。此外，计算机的应用越来越广泛，基本应用于各个领域之中，在电气自动化系统中也不例外，同过微型计算机的引入，使得电气自动化系统的控制更加的智能化与人性化，更加适应于电气自动化系统的发展。

3 电气自动化在电气工程中的应用

电气自动化电网调度的应用

电气工程中电网调度是指通过电网调度的服务器以及相应的电气自动化系统来实现电网的调度自动化。这种自动化系统设计的主要功能有，首先通过对于电网运行中的经济调度实现电网的安全稳定运行;其次通过对于相应的电力生产过程数据的监测、分析，实现电力系统负荷的自动预测;另外通过相关数据的显示，可以迅速有效的确定电网系统的故障点，使得排除故障的过程更加的有效率。

电气自动化在发电厂发散监控系统的应用

发电厂的分散监控系统通过以太网、过程控制单元以及相应的数据通讯网来实现，在实际运行中，发电厂的发散监控系统一般使用分层结构布置。其中，发电厂发散监控系统中过程控制单元是指实际运行生产中的单元，通过监控生产单元的热电阻、脉冲量等信号，通过对相应单元的实时监控，对于所监测信号的及时处理，对于一些相应的数据进行及时处理，最终实现整个发电厂生产过程的检测与控制。

电气自动化在变电站中的应用

变电站中自动化技术的应用主要是指通过变电站中通过结合应用信息处理技术与自动化控制技术以及相关的传输技术，通过计算机装置的引入，形成的变电站的运行管理的自动化系统。这种系统的主要特点在于：通过微机化的设备来取代之前的电磁时设备;以智能化的操作界面代替原来的实时人工操作;以高效安全的生产理念取代原有的不发达的生产状况。变电站中电气自动化系统主要包括自动测量装置、自动监控设备、以及简单的开关操作设备，通过电气自动化的加入，也使得变电站的发展更趋向于综合自动化方向。

电气自动化在继电保护中的应用

对于继电保护装置而言，其主要功能就是当电气系统发生了故障或者出现了过载、短路等情况时，可以在第一时间传递出警示的信号，并能够快速的切断线路连接的装置。众所周知，传统的'继电保护装置较为容易发生拒动以及误动等故障，而利用继电自动化装置则可以进行实时监测，有效地控制好电气系统各设备的运行参数。同时，其还可以进行远程控制，可以实现长时间的带电工作。通常情况下，继电保护装置可以有效地检测到电气系统中全部线路或者某些电气设备中可能会出现的异常或者故障等问题。同时，其还可以对电气系统中某些相对特定的范围内部分电气设备或者线路进行实时的监测，一旦监测到范围内有电气设备或者线路有故障或者异常情况的出现，继电保护自动化装置就可以在第一时间做出连续的解救反应。

如某电气设备或者线路出现过载或者短路等问题，继电保护自动化装置能够立刻切断和它相连接的线路，进而通过传递危险信号的方式来上报此故障。但是，因为继电保护装置的主要作用是在电气系统中发挥预防的功效，所以，其能够真正直接发挥功效的机会和条件并不多。而对于继电保护自动化装置的运行特点，其主要有误动和拒动两种故障方式。

对于误动而言，其主要指的是在电气系统没有发生异常或者故障时，继电保护自动化装置却发出错位的信号或者错误的动作;而对于拒动而言，其是继电保护自动化装置在电气系统出现异常或者故障时，没有在第一时间发现该故障或者异常情况，无法有效的处理故障或者异常，起不到其应该发挥的功效。另外，相比较与传统的继电保护装置，继电保护自动化装置能够对于特定的电气设备或者线路进行较长时间的带电实时监测，能够对于其所监测到的电气设备运行参数作控制。

4 电气工程中自动化技术的应用优势

电气自动化的监测优势一般的电气设备如变压器、断路器等等都需要进行实时的监测，以对于一些临时发生的故障进行及时的调整与排除，通过电气自动化设备就可以实现这种实时监测的要求。通过对于电气设备的一些关键参数进行监测，通过相应的反馈进行监视，可以迅速的判断出设备的故障原因并进行及时措施的采取。

电气自动化有助于实现电气工程设备的智能化现代化生活所需要的是一种现代化的管理方式，随着电气自动化系统的广泛应用于各个行业领域，对于人们生活的智能化管理、对于工业生产的自动化运行提供了便利。人们也对于这种智能化与人性化的管理模式越来越习惯。由于电气系统中对于微型计算机的完美结合，实现了生活生产的智能化，因此电气自动化在电气工程中尤其得天独厚的优势。

5 结语

综上所述，电气工程是一个国家现代化文明发展水平的重要标志，而电气自动化水平则是现代化生活生产水平的重要体现，不但支撑着现代电气工程的发展，更是一切工业发展的前提与原动力。正因如此，近些年来，电气工程中电气自动化的应用也有了十分迅速的发展，并广泛应用于各个行业领域之中。

参考文献

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[2] 唐杰 , 牟佳媛 . 电气工程中自动化技术的运用 [J]. 科技创新与莹莹 ,2013,(1):63.

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[4] 梁素友 . 论电气工程与自动化控制 [J].科技导向 ,2011,(21):182

1.本课题的研究意义本课题的研究意义

本课题的研究意义

电气设备检修是消除设备缺陷通过检修达到以下目的：消除设备缺陷，排除隐患，保持和恢复设备铭牌出力，提高和保持设备最高效率，电气检修及一般安全要求提高设备健康水平，确保设备安全运行的重要措施。使设备安全运行，延长设备使用年限提高设备利用率。 开展电气设备状态检修有重要的意义，可以归纳为以下几点：被监测设备全过程受控.没有死区;适时维修可避免过剩维修，节约维修资金;适时维修可避免维修不足，可避免设备带病工作，减少事故的发生，减少经济损失;诊断出设备较精确的剩余寿命，合理使用设备，避免设备浪费或设备寿命不足发生事故造成损失。

2.电气设备实施状态检修的发展前景

定期维修与状态维修是当前世界范围内广泛采用的两种维修制度，定期维修制度缺点较多，逐渐显示老化过时;状态维修优点突出，经济效益和社会效益显著。目前工业先进国家均采用状态维修制度，实施设备状态检修既是技术方面的发展进步，也是对现行检修管理体制的改革，是一项复杂的系统工程，我国现在正由定期维修制度逐步向状态维修制度过渡。①定期维修制度贯彻“预防为主”的原则，“到期必修，修必修好”，曾经起到良好的作用。但由于维修盲目性难于克服，每年造成人力、财力、物力浪费巨大且在年检大修中，容易造成事故，降低可靠率和经济效益。②状态维修制度根据电气设备的运行状况、实行“该修必修，修必修好”，克服了定期维修制度的不足，优点显著，劳动生产率与供电可靠率，经济效益与社会效益等均有明显提高。工业先进的国家已普遍实施。③随着微电子技术的发展和微机的广泛应用，监测手段不断增多，性能日益完善，为我国下一步更广泛地推行状态维修制度创造了十分有利的条件。建议有关部门有计划、有步骤地积极试点，总结经验，逐步推广。④状态维修是一项复杂而细致的工作，需要对设备历年的运行记录、检修台帐进行整理统计、分析摸底，同时进行必要的组织准备，做好相应的思想工作，争取少走或不走弯路而达到预期目的。

3 新技术在电气设备状态检修中的应用

发电机、变压器的检修 状态检修(cBM)也可称为预知维修(PM)，是以获取设备运行的特征量为基础，结合设备的历史运行状况和检修情况以及现在的运行状态，从而查明故障(隐患或缺陷)性质、位置和严重程度。“不断电和带负荷”稽核技术正是基于以稽核到设备运行的特征量为基础，并采用专业的测试软件系统，来完成准确的预知性稽核设备(电气保护系统)运行数据。实现了从停电对设备健康状态进行诊断到不停电设备健康状态进行实时或定时诊断、评估和剩余寿命预测这项技术上的变革，是对状态检修理念的一种新突破。此技术能够完整的查验到当前保护系统元器件运行的主要数据、隐患内容等各项指标。并针对元器件运行的情况，了解到元器件参数是否出现异常，元器件是否发生实质性故障或出现某些异常征兆，用户可根据这种数据进行纠正或维修，减少成本、时间、人力的各种非必要支出。 新投入使用的变压器和运行5年后的主要厂、站用变压器及运行或试验中发生特殊情况的变压器都要进行吊芯检查或检修。吊芯检修是将变压器的铁芯从油箱中吊出或将变压器的钟罩吊开露出铁芯，然后根据技术标准要求，对各个部件进行检查、测量、试验，对各部位进行清洗并处理有关缺陷。

由于吊芯检修要起吊铁芯或钟罩，为防止起吊过程中的伤人或碰坏变压器部件，变压器吊芯时应采取以下安全措施：吊芯应选择在良好天气进行，并且工作场所无灰烟、尘土、水气，相对湿度不大于75%。变压器铁芯在空气中停留时间应尽量缩短。如果空气相对湿度大于75%，应使铁芯温度(按变压器油上层油温计算)比空气温度高10℃以上，或者保持室内温度比大气温度高lOT;，且铁芯温度不低于室内温度。只有在这种情况下吊芯，才能避免芯子受潮;起吊前，必须详细检查起吊钢丝绳的强度和挂钩的可靠性，以免发生起吊过程中的断绳事故。起吊所使用的器具不准超载。

①红外线点温计。红外线点温计，是一种手持的，可以方便灵活操作的测量仪器，它可以直观迅速的进行故障发热的检测，这种方式几乎适用于所有的电气设备，对电气设备的表面测温和故障发热检测准确，操作简单。

②红外线热像仪。红外线热像仪不仅可以在电气设备正常的运行状况下使用，也可以在停机检修过程中进行热像分析及检测。在正常的运行下，发电机、断路器、CT、母线及连接、工厂电缆、工厂电容器等设备的检测中都非常适用，还可以辅助进行发电机定子铁损试验和发电机转子护环的拆装工作在停机检修中也适用，红外线热像仪可以起到一定的辅助作用。

③超声波流量探测仪。这个仪器一般用在停机检修中，也可以用于在线测量发电机定子进(出)水总管的流量、在停机检修中，可以测定发电机电子线棒的流量，断路器附属系统的冷却水流量及大型变压器循环油系统的流量等。

④发电机在线综合分析专家系统。发电机在线综合分析专家系统可以综合发电机的各种工况参数，例如对温度、电压、电流、振动、励磁、绝缘、寿命等进行分析，并对照专家系统给出结论和处理意见。

注意事项 在发电机(调相机)的断路器及灭磁开关都己断开，但转子仍在转动的情况下，禁止在发电机(调相机)回路上工作，以防止因转子的剩磁在定子绕组中感应电压触电。在特殊情况下需要在转动着的发电机(调相机)回路上工作时，必须先切断励磁回路，投入自动灭磁装置，将定子出线与中性点一起短路接地。在装拆短路接地线时，应戴绝缘手套，穿绝缘靴或站在绝缘垫上，并戴护目镜。 填写小修记录。小修记录包括厂(站)名、变压器编号、铭牌、小修项目、更换部件及检修日期、环境温度、器温等，并注明检修人员。对检修后变压器上部各放气堵应充分放气，包括散热器或冷却器、套管、升高座及气体继电器等处。柠松放气堵放气，当冒油时快速拧紧。变压器上部不应遗留工具等。在退出检修现场前，应检查变压器的所有蝶门、截门是否处在应处的位.

4 结语

通过设备状态检修管理促进设备管理水平提高，是工厂系统设备管理中的一种重要方法，随着设备管理容量的变大，促进了设备管理信息化管理水平的提高。如何利用信息系统为状态检修管理服务，是迫切需要解决的新问题只要我们不断改进和创新，不断推进设备状态检修管理，完善和提高设备管理水平才能达到提高电网设备运行可靠性，提高电网的电能质量及减少电网损耗的目的。

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作为电磁阀执行器的直线电机，基本上可分为三种：比例电磁铁，动圈式直线电机，混合式力电机。在二、三、四章中分别介绍了这三种类型的电磁阀执行器。由于比例电磁铁结构简单，造价低，但性能较差，尤其是设计不当时。本文介绍的是一种经过结构优化设计后得到的比例电磁铁，其输出力为准恒定。永磁动圈式直线电机设计合理时，其输出的电磁力与线圈中的电流为正比关系，因此容易被控制，应用场合也较多，本文是对一种永磁动圈式直线电机用简化的解析下的公式做了电磁设计，并用有限元法对计算得到的结果作了验证。混合式 直线力电机，由于其输出力大，容易控制，可用于多种场合。本文对Moog公司样机作了研究，并在此基础上自己制造了试验样机，搭建实验平台并测试其静态力曲线，其结果验证了计算的正确性。 本文计算分析用的方法是解析法，有限元法。解析法作为一种简单的磁路计算方法，它能在某种等效条件下，粗略得到电机中各个参数的代数关系，但是计算不很准确。而有限元法是较准确的电磁场计算方法，能准确地求出电机的各项数值，但是不能得到电机中个参数的代数关系，而且计算复杂。现在随着计算机的发展，有限元法的应用变得很容易。本文中用的有限元软件是Ansoft公司的Magnetostatic和Transient求解器，它能直观地显示电机中各个参数变化时对电机结果的影响曲线。在第二章中，用Magnetostatic的参数分析部分，对比例电磁铁的特殊部分(导套)作了参数计算，得到了关键尺寸变化时，对静态力的影响曲线。在第三章中，用有限元软件对解析解得到的结果作了验证，证明了解析法的正确性和有效性；第四章用有限元法对制造的实际样机作了分析，经实验后，测得的静态力曲线与计算得到的曲线相符合，证明了本文中采用的计算方法的正确性。