張萬(wàn)奎, 丁躍澆

(湖南理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 岳陽(yáng) 414006)

精品課程建設(shè)與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合二例

張萬(wàn)奎, 丁躍澆

(湖南理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖南 岳陽(yáng) 414006)

精品課程建設(shè)要體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想, 符合科學(xué)性、先進(jìn)性和教育教學(xué)的普遍規(guī)律, 具有鮮明特色. 精品課程建設(shè)與實(shí)踐相結(jié)合, 將建設(shè)成果應(yīng)用于工程實(shí)際, 獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.

精品課程建設(shè); 工程實(shí)踐; 推廣應(yīng)用

Abstract:Not only should quality courses construction embody modern educational ideology, but also coincide with their scientific value, advanced nature and rules of education. Meanwhile it should have distinguishing features. Well benefit of economy and society has been got by the way of combining quality courses construction with practice and applying construction results to engineering.

Key words:quality courses construction; engineering practice; popularization and application

湖南理工學(xué)院 “機(jī)電傳動(dòng)控制”課程, 2006年被評(píng)選為湖南省首批精品課程. 在5年的建設(shè)期內(nèi),一方面, 《機(jī)電傳動(dòng)控制WEB網(wǎng)絡(luò)課程》2008年由華中科技大學(xué)出版社出版并隨教材發(fā)行; 另一方面, 精品課程建設(shè)成果與實(shí)踐相結(jié)合, 將成熟的電氣控制技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)際, 取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.

1 高壓鈉燈降壓調(diào)亮節(jié)電技術(shù)

“綠色照明”是國(guó)家“十一. 五”規(guī)劃綱要10大節(jié)能重點(diǎn)工程之一. 城市道路照明節(jié)電是“節(jié)能減排”的重要環(huán)節(jié). 當(dāng)接近午夜時(shí), 城市道路上的交通量已降到低谷, 行人也稀少了, 而此時(shí)電網(wǎng)的用電負(fù)荷也正好處在一天中的負(fù)荷低谷. 電網(wǎng)電壓升高, 有時(shí)甚至超過(guò)額定電壓30～40伏.

高壓鈉燈(輻射成分中有比較多的黃色光)是一種高強(qiáng)度氣體放電燈, 是綠色照明工程推薦的一種電光源, 在全世界各國(guó)的城市道路照明中廣泛應(yīng)用. 此外, 還應(yīng)用于商業(yè)中心、交通樞紐、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、港口等場(chǎng)所.

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的照明控制技術(shù)(也稱(chēng)照明調(diào)光), 對(duì)于高壓鈉燈主要有: 降壓方式、降流方式、移相控制方式、采用電子鎮(zhèn)流器等. 廣泛采用的是降壓節(jié)電方式.

目前國(guó)內(nèi)外高壓鈉燈降壓節(jié)電的方法主要是電磁式降壓節(jié)電. 電磁式照明節(jié)電器基本上采用自耦變壓器、補(bǔ)償變壓器或電抗器為主要元件, 用系統(tǒng)軟件控制其分時(shí)段調(diào)壓調(diào)亮, 以達(dá)到節(jié)電的目的. 這類(lèi)道路照明節(jié)電器都需要增加笨重昂貴的自耦變壓器或補(bǔ)償變壓器或電抗器, 而且控制技術(shù)復(fù)雜, 影響了它的大范圍推廣使用.

通過(guò)“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程的教學(xué)及實(shí)驗(yàn), 我們推出一種路燈供電電壓自動(dòng)變換的V/V0-V/V變壓器路燈照明節(jié)電系統(tǒng). 該照明系統(tǒng)不需要增加自耦變壓器、補(bǔ)償變壓器或電抗器等設(shè)施, 只需要采用V/V0路燈專(zhuān)用變壓器供電, 然后通過(guò)電子控制器在下半夜自動(dòng)斷開(kāi)變壓器二次側(cè)的中性線(xiàn), 變成V/V接線(xiàn); 使燈具的電壓從相電壓自動(dòng)變換到線(xiàn)電壓的一半. 由于下半夜變壓器二次側(cè)的線(xiàn)電壓為400V, 這樣就實(shí)現(xiàn)了燈具供電電壓從220V降為200V.

“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)05級(jí)的同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室制作了試驗(yàn)裝置“城市道路照明節(jié)電控制器”.電光源為飛利浦亞明照明有限公司生產(chǎn)的NG70高壓鈉燈, 鎮(zhèn)流器規(guī)格型號(hào): BSN70L300I; SON: 70W; Imaiains; 0.98A; cosφ0.4生產(chǎn)廠家: PHILIPS. 觸發(fā)器規(guī)格型號(hào):CD-2a, 生產(chǎn)廠家: 上海亞明燈泡廠有限公司. 2009年3月11日送湖南省計(jì)量檢測(cè)院測(cè)試, 湖南省計(jì)量檢測(cè)院使用0.02級(jí)、編號(hào)0305069、證書(shū)號(hào)DLdr2008-9039的三相電能表檢定裝置, 不考慮降壓前后高壓鈉燈電阻微小的變化, 200V供電與220V供電相比較, 降壓后節(jié)電16.6%.

“城市道路照明節(jié)電控制器” 2006年11月在湘潭大學(xué)舉行的湖南省第七屆大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽中獲科技制作一等獎(jiǎng), 2007年11月在天津南開(kāi)大學(xué)舉行的全國(guó)第十屆大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽中獲科技制作三等獎(jiǎng).

2 水箱水井雙水位控制技術(shù)

我國(guó)水資源比較缺乏, 長(zhǎng)期以來(lái), 受氣候和自然環(huán)境等多種因素的影響, 西北地區(qū)農(nóng)村一直干旱缺水.主要成因有以下幾個(gè)方面: 一是降水量少, 蒸發(fā)量大. 降水時(shí)空分布也不均衡, 全年降水量的70%集中在汛期. 二是水資源總量較少, 利用率較低. 三是水資源開(kāi)發(fā)潛力有限, 流域間開(kāi)發(fā)不均衡. 由于水資源總量相對(duì)較少, 進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的潛力有限. 四是種植業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理, 農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)推廣不夠. 由于受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念的影響, 在選擇作物種植時(shí), 多以傳統(tǒng)的光熱資源為確定依據(jù), 較少以水資源作為確定依據(jù),致使高耗水作物種植面積較多, 耐旱節(jié)水作物種植面積較少. 同時(shí)旱作播種、機(jī)械化及其它保護(hù)性耕作等節(jié)水技術(shù)還未得到廣泛應(yīng)用, 也造成了水資源的浪費(fèi). 保證農(nóng)村人口用水及用水安全是一件非常重要的工作.

農(nóng)村家庭要用上自來(lái)水, 一般是在地下水源充足的地方掘口水井, 在房頂建個(gè)水箱, 供全家庭使用;農(nóng)村村莊要集中供水, 一般是在地下水源充足的地方掘口水井, 在村中建個(gè)水塔, 供全村使用.

水位控制方法有多種: 機(jī)械浮子式、電接點(diǎn)壓力表式、晶體管放大電路、集成觸發(fā)器等. 水位控制方式分為單水位控制和雙水位控制. 單水位控制要么只控制水井水位, 要么只控制水箱水位. 電工學(xué)的習(xí)題“晶體管放大電路水位控制”只能實(shí)現(xiàn)對(duì)水井水位的控制, 也就是目前使用較多的單水位控制.

通過(guò)“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程的教學(xué)及實(shí)驗(yàn), 我們提出了水位的雙邊控制, 即同時(shí)控制水箱和水井的兩個(gè)水位. 如果不自動(dòng)控制水位, 當(dāng)水箱中的水位到達(dá)頂部時(shí), 可能由于水井中有水, 水泵繼續(xù)抽水, 使水箱中的水漫頂, 造成水和電的浪費(fèi). 另外, 地下水不充足時(shí), 水泵工作一段時(shí)間后, 水井的水很快可能降到很低, 而此時(shí)水箱中還可以允許注水進(jìn)來(lái). 這時(shí)如果電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行, 就會(huì)引起水泵空轉(zhuǎn)損壞葉輪等部件.

由于CMOS數(shù)字集成電路電源電壓范圍寬, 在3～8伏范圍內(nèi)都能正常工作, 價(jià)格便宜, 在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用. 我們?cè)O(shè)計(jì)制作了由CMOS與非門(mén)組成的雙水位控制器.

雙水位控制器分為兩部分: 水泵電動(dòng)機(jī)主控制電路(強(qiáng)電部分)和水井與水箱檢測(cè)控制電路(弱電部分).這兩部分通過(guò)中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電控制. 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了“農(nóng)家節(jié)水控制器”, 可以實(shí)現(xiàn)水位的雙邊控制, 既保證供水, 又節(jié)水節(jié)電. 該項(xiàng)目2009年4月在中南大學(xué)舉行的湖南省第八屆大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”科技競(jìng)賽中獲三等獎(jiǎng).

[1] 張萬(wàn)奎, 丁躍澆. 城市道路照明半夜燈的一種方案[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2005, 16(2): 52～54

[2] 張萬(wàn)奎, 簡(jiǎn)邦健. 水箱水井水位自動(dòng)控制的農(nóng)家節(jié)水裝置[J]. 電工技術(shù), 2009 (2): 8～9

Combine Quality Course Construction with Engineering Practice

ZHANG Wan-kui, DING Yue-jiao
(College of Mechanical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China)

G64

A

1672-5298(2010)03-0090-02

2010-03-22

張萬(wàn)奎(1946- ), 男, 湖南臨湘人, 湖南理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教授. 主要研究方向: 電氣傳動(dòng)與控制