李凌云

（江蘇省宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 宿遷 223600）

一、引言

今天的生活中處處可見(jiàn)電子產(chǎn)品的身影，5G時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，智能家居、智慧城市、智能工業(yè)正走入我們的生活，應(yīng)用電子技術(shù)正是所有這些的基礎(chǔ)。現(xiàn)今，應(yīng)用電子技術(shù)的廣泛普及，為電氣工程技術(shù)的智慧化、智能化發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)和挑戰(zhàn)。近幾年，國(guó)家經(jīng)濟(jì)下行壓力比較大，對(duì)于電氣運(yùn)行與控制而言，面對(duì)大環(huán)境，應(yīng)用電子技術(shù)的深度融合，能使電氣設(shè)備得到有效控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保障電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，更為重要的是能提高電氣控制與運(yùn)行的工作效率，進(jìn)一步推動(dòng)電氣工程技術(shù)的高速發(fā)展。

二、應(yīng)用電子技術(shù)發(fā)展的歷史背景

在我國(guó)很早就發(fā)現(xiàn)了“電”與“磁”的現(xiàn)象，在《韓非子》《夢(mèng)溪筆談》等書(shū)籍中都曾有關(guān)于“磁石召鐵”和“琥珀拾芥”的記載。在18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，基于生產(chǎn)發(fā)展的需要，電磁現(xiàn)象的研究工作取得了飛速發(fā)展，尤其是在奧特斯發(fā)現(xiàn)了電流對(duì)磁針有力的作用下，就拉開(kāi)了電學(xué)理論研究的帷幕。隨后，在安培、歐姆、法拉第、楞次、焦耳等著名物理學(xué)家的推動(dòng)下，電動(dòng)機(jī)、變壓器及三相輸電等設(shè)備的運(yùn)用，促使電學(xué)理論研究向更高層次發(fā)展。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)管理的需求，電子計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中控制的數(shù)控機(jī)床也相繼出現(xiàn)。近年來(lái)，隨著生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求，電子技術(shù)得到了高度發(fā)展，使電子計(jì)算機(jī)在電氣等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。在互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等尖端技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，電子技術(shù)早已深入人們生活的各個(gè)角落，為現(xiàn)代生活的便利性和全新生活方式的創(chuàng)造產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。

三、應(yīng)用電子技術(shù)在電氣運(yùn)行與控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)由“制造大國(guó)”走向“制造強(qiáng)國(guó)”，應(yīng)用電子技術(shù)在電氣運(yùn)行與控制中的廣泛運(yùn)用，不僅能有效突破當(dāng)前電氣工程技術(shù)中存在的瓶頸問(wèn)題，還能提高電子設(shè)備的自動(dòng)化、智能化及數(shù)字化控制，保證了電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（一）安全性

在20世紀(jì)80年代中期，電氣運(yùn)行與控制管理主要采取人工操作的形式，電子產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)力水平完全依賴(lài)于技術(shù)人員的技術(shù)水平，在加大企業(yè)人力資源支出成本的同時(shí)，也難以保障電氣運(yùn)行與控制管理的安全性。隨著電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等高新技術(shù)在電氣運(yùn)行與控制中的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，打破了傳統(tǒng)依賴(lài)人工的尷尬局面，可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作及一體化設(shè)計(jì)，提高了電氣運(yùn)行與控制的智能化、自動(dòng)化水平，極大地降低了人為因素對(duì)企業(yè)生產(chǎn)安全性的影響。

（二）時(shí)效性

在傳統(tǒng)的電氣運(yùn)行體系中，由于電氣設(shè)備在不同的生產(chǎn)環(huán)境下具有不同的使用要求，為便于設(shè)備管理，通常需要一套十分煩瑣的流程對(duì)所有電氣設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以確保電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行。然而這種方式往往會(huì)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及電氣設(shè)備數(shù)量的增加而需要不斷加大人力資源和時(shí)間成本的投入，將電子技術(shù)應(yīng)用于電氣運(yùn)行與控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制與實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以簡(jiǎn)化設(shè)備管理流程，能使電氣設(shè)備運(yùn)行、操作及使用得到統(tǒng)一化的管理。

（三）穩(wěn)定性

電氣設(shè)備具有很多特點(diǎn)，其中最為常見(jiàn)的是容易受到環(huán)境溫度和濕度、設(shè)備磨損或操作不當(dāng)?shù)纫蛩囟l(fā)生設(shè)備故障。電氣設(shè)備的日常維護(hù)與管理，無(wú)形中會(huì)增加企業(yè)的成本支出。合理運(yùn)用電子技術(shù)，可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備功耗指數(shù)、設(shè)備能耗等，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備可能存在的故障隱患，并進(jìn)行斷電處理或報(bào)警提示，以便工作人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障、解決故障，同時(shí)還能為后續(xù)階段的電氣設(shè)備維修提供一定的數(shù)據(jù)及技術(shù)參考，從而能高效地提升電氣設(shè)備的故障診斷效率，有利于提高電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。

（四）多元性

若想增強(qiáng)電氣運(yùn)行與控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，一般需要完善相關(guān)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)。電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)除了需要滿(mǎn)足行業(yè)需求和電氣工程技術(shù)之外，還要符合企業(yè)、用戶(hù)的實(shí)際需求，這也是電氣運(yùn)行與控制中耗費(fèi)成本的關(guān)鍵之處。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和市場(chǎng)環(huán)境的激烈競(jìng)爭(zhēng)，客戶(hù)需求逐漸從單一化向個(gè)性化、多樣化的方向發(fā)展，為了更好地服務(wù)于市場(chǎng)，以電子技術(shù)為載體，應(yīng)用電氣設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，可以通過(guò)模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的生產(chǎn)平臺(tái)，滿(mǎn)足市場(chǎng)的不同需求，這也是提高電氣運(yùn)行與控制效率的一條有效途徑。

四、電子技術(shù)在電氣運(yùn)行與控制中的應(yīng)用途徑

現(xiàn)代社會(huì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展非?？?，大量的人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到人們的現(xiàn)實(shí)生活中。電氣運(yùn)行與控制過(guò)程中電子技術(shù)的應(yīng)用可以大大改善電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及提升工作效率，還能積極促進(jìn)電氣工程技術(shù)的更快發(fā)展。

（一）在自動(dòng)控制中的應(yīng)用

1.信號(hào)回路系統(tǒng)

信號(hào)回路是用來(lái)指示一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路，也是各種電氣設(shè)備能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。在早期發(fā)展階段，電氣運(yùn)行與控制中主要采用信號(hào)器外置的方案設(shè)計(jì)電氣設(shè)備信號(hào)回路系統(tǒng)，現(xiàn)階段，引入電子技術(shù)后，主要采用內(nèi)置傳感器和外置信號(hào)器的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備信號(hào)回路的監(jiān)控，工作人員只需要進(jìn)行外部手動(dòng)控制和干預(yù)即可。而且當(dāng)系統(tǒng)或某個(gè)電氣設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，就能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并指出故障的性質(zhì)和地點(diǎn)，工作人員則可以根據(jù)報(bào)警信號(hào)及時(shí)處理。相較于依靠人工操作的信號(hào)回路系統(tǒng)，該回路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備緊急事故的處理與管控。為了有效保障電氣運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，一般在電氣控制線路中采取手工和自動(dòng)回路相結(jié)合的方式，以便能在緊急事故處理中通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或組合開(kāi)關(guān)等實(shí)現(xiàn)兩種回路的切換。

2.制動(dòng)停車(chē)回路系統(tǒng)

制動(dòng)停車(chē)回路系統(tǒng)是電氣控制線路中的重要組成部分之一，其主要功能是切斷整個(gè)電路的供電電源，同時(shí)，通過(guò)采取一定措施，使電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣元器件的保護(hù)。緊急制動(dòng)在電氣設(shè)備中使用較為常見(jiàn)，在傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)中，主要采用的是電氣制動(dòng)、機(jī)械制動(dòng)等方法，這些制動(dòng)方法雖然能夠在一定程度上保護(hù)電氣元器件，但由于容易產(chǎn)生制動(dòng)延遲，從而難以高效保障準(zhǔn)備制動(dòng)停車(chē)的安全性。為了解決該問(wèn)題，在電氣設(shè)備制動(dòng)停車(chē)回路系統(tǒng)中引入電子技術(shù)，既可以縮短制動(dòng)的延遲時(shí)間，又能夠極大程度地避免電氣元器件受損的問(wèn)題，更為重要的是能在不同的環(huán)境與條件下進(jìn)行緊急制動(dòng)操作。

3.自鎖、閉鎖回路系統(tǒng)

當(dāng)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的電氣設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí)，為了確保電氣運(yùn)行與控制的可靠性、安全性，需要采取交叉電啟動(dòng)模式運(yùn)行，即只有一臺(tái)通電啟動(dòng)時(shí)，另一臺(tái)不通電啟動(dòng)，這就是閉鎖回路系統(tǒng)。但由于每臺(tái)電氣設(shè)備的使用環(huán)境存在顯著差異，通過(guò)動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)在線圈電路中，就能保持線路的通電和電氣設(shè)備的持續(xù)工作，從而形成電氣設(shè)備的自鎖回路系統(tǒng)，這樣能夠更好地滿(mǎn)足不同環(huán)境下對(duì)電氣設(shè)備的使用要求。在自鎖、閉鎖回路系統(tǒng)中應(yīng)用電子技術(shù)，可以將多臺(tái)電子設(shè)備串聯(lián)起來(lái)，有利于提高設(shè)備的使用效率和增強(qiáng)電氣運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（二）在安全保護(hù)中的應(yīng)用

1.過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流往往是由于電動(dòng)機(jī)不正確的啟動(dòng)和過(guò)大的負(fù)載引起的，由于速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，要靠過(guò)電流保護(hù)來(lái)作為后備保護(hù)。因此，需要增加過(guò)電流保護(hù)系統(tǒng)，其目的是當(dāng)電流超過(guò)預(yù)定的最大值時(shí)，可以啟動(dòng)保護(hù)裝置，防止電氣設(shè)備元器件在短時(shí)內(nèi)產(chǎn)生損毀或過(guò)度耗損?；陔娮蛹夹g(shù)的過(guò)電流保護(hù)系統(tǒng)，主要采取電流繼電器和接觸器進(jìn)行閉合設(shè)計(jì)，對(duì)電路電流進(jìn)行控制，當(dāng)電流超過(guò)額定值時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)，并通過(guò)斷路器跳閘、調(diào)整電流轉(zhuǎn)換率或給出報(bào)警信號(hào)等方式，進(jìn)行短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)，且最大限度保護(hù)線路全長(zhǎng)。

2.短路保護(hù)

在電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種故障，其中短路故障是最為常見(jiàn)的一種故障，比如因電機(jī)繞組的絕緣損壞、靜電弧、線路錯(cuò)誤、電器的絕緣等因素而造成短路，產(chǎn)生短路電流。在發(fā)生短路時(shí)，如果流過(guò)故障點(diǎn)的短路電流較大，將會(huì)破壞整個(gè)電路系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重者可能會(huì)對(duì)周邊設(shè)備造成影響，并可能造成短路事故，為保障電氣設(shè)備的安全性，需要及時(shí)切斷電源。目前，增強(qiáng)短路保護(hù)系統(tǒng)，主要采用斷路器或熔斷器用作保護(hù)，其中，利用熔斷器作為保護(hù)時(shí)，其額定電流和其他短路保護(hù)器件的整定電流要盡可能地小，不適用于微電路系統(tǒng)或電子系統(tǒng)的短路保護(hù)控制，而利用斷路器能夠在短路電流產(chǎn)生的熱作用和機(jī)械作用對(duì)電氣設(shè)備造成危害之前切斷短路電流，具有短路、過(guò)載等保護(hù)功能，在保護(hù)電氣設(shè)備時(shí)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

3.過(guò)載保護(hù)

所謂過(guò)載是指電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的電流已經(jīng)超過(guò)其額定電流，電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)載問(wèn)題尤為常見(jiàn)，若電氣設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致元器件溫度升高而絕緣老化或損壞，機(jī)內(nèi)絕緣材料就要變脆，從而使電氣設(shè)備難以正常運(yùn)行，同時(shí)也會(huì)造成集成電路板、供電設(shè)備等設(shè)施的損壞。因此，需要利用過(guò)載保護(hù)來(lái)提高電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性及安全性。過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)作為電氣設(shè)備保護(hù)的一項(xiàng)重要措施，其主要原理是通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，便利用熱繼電器、電機(jī)保護(hù)斷路器等保護(hù)器件，及時(shí)切斷電源，保護(hù)電氣設(shè)備短時(shí)過(guò)載沖擊電流或短路電流的影響，縮短電氣設(shè)備的過(guò)熱時(shí)間，從而達(dá)到保護(hù)元器件的目的，這樣可以極大程度地減少發(fā)熱點(diǎn)和故障點(diǎn)，其中，值得注意的是，在使用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)的同時(shí)，還必須有短路保護(hù)。

4.失電壓保護(hù)

電力的供應(yīng)穩(wěn)定，是保障電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。但在電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，極為容易各種因素的影響導(dǎo)致電源電壓消失或供電不穩(wěn)定的現(xiàn)象。如果此時(shí)電氣設(shè)備自行啟動(dòng)，將會(huì)損壞電氣設(shè)備，甚至?xí)斐墒鹿实臄U(kuò)大和人身事故，進(jìn)而造成不可挽回的損失。失電壓是非正常狀態(tài)，屬于故障范疇，遇到這種情況需要及時(shí)保護(hù)和排除故障，這就是失電壓保護(hù)。為了防止電源電壓過(guò)低時(shí)，電氣設(shè)備的電流過(guò)大，造成設(shè)備發(fā)熱和瞬時(shí)電流的高壓沖擊，通常采用失電壓繼電器或零電壓繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（三）在故障處理中的應(yīng)用

電氣設(shè)備是電氣運(yùn)行與控制系統(tǒng)的核心組成，主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、電力線路等。電氣設(shè)備在使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)各種故障，如何能夠迅速找到故障發(fā)生點(diǎn)、查明故障原因，并做好故障排除，對(duì)保障企業(yè)安全生產(chǎn)、減少經(jīng)濟(jì)損失和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率都具有重大意義。在傳統(tǒng)部分半機(jī)械的設(shè)備管理模式中，主要采用人工干預(yù)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的管理與控制，但由于維修人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)存在顯著差異，其診斷結(jié)果也會(huì)有所不同，如果維修人員沒(méi)有過(guò)硬的檢修技術(shù)，往往無(wú)法迅速使電氣設(shè)備正常運(yùn)行，從而會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。因此，做好維修工作是減少停產(chǎn)損失的重要環(huán)節(jié)，絕不能忽視。在此過(guò)程中，依托電子技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的智能化診斷，通過(guò)前端識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別與記錄電氣設(shè)備發(fā)生各種故障的原因，比如，天氣原因、環(huán)境原因、設(shè)備損耗原因、人為原因等。診斷系統(tǒng)則采用在電氣設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集的辦法，對(duì)存在波動(dòng)較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)與分析，若電氣設(shè)備發(fā)生故障，則進(jìn)行故障診斷分析，并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，不僅能實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備故障的盡早發(fā)現(xiàn)，突破傳統(tǒng)的電氣設(shè)備故障檢測(cè)方式，還減少了故障診斷所消耗的時(shí)間，而且工作人員通過(guò)顯示器能夠清晰、直觀地觀察到各個(gè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高電氣設(shè)備的監(jiān)控與故障處理效率。

五、結(jié)語(yǔ)

總而言之，科技的日新月異，在滿(mǎn)足人們需求的同時(shí)，也使社會(huì)進(jìn)入了泛智能化時(shí)代，智能電網(wǎng)、智慧能源、透明電網(wǎng)等，任何行業(yè)都不能避免。國(guó)家的強(qiáng)盛終將離不開(kāi)應(yīng)用電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用電子技術(shù)在電氣運(yùn)行與控制中的廣泛運(yùn)用，占據(jù)了不可替代的位置，能有效提高電氣設(shè)備工作的安全性、穩(wěn)定性和有效性，極大程度降低設(shè)備故障問(wèn)題產(chǎn)生的可能性，性能達(dá)到最大化，為電氣運(yùn)行與控制提供了更為寬闊的發(fā)展前景。未來(lái)階段，智能化、小型化、高安全性和可靠性成為電氣工程發(fā)展的必然趨勢(shì)，尤其是伴隨著通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等在生產(chǎn)與制造領(lǐng)域中的普及，能夠有效解決當(dāng)前應(yīng)用電子技術(shù)存在的技術(shù)瓶頸，使應(yīng)用電子技術(shù)在電氣設(shè)備運(yùn)行和控制中的運(yùn)用更加深入，將系統(tǒng)的保護(hù)、控制、監(jiān)控、測(cè)量等集中起來(lái)，形成一個(gè)控制單元，具有通信、保護(hù)、診斷、報(bào)警、轉(zhuǎn)換、保障功能，從根本上實(shí)現(xiàn)智能化、科技化的生產(chǎn)，順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)工業(yè)化和信息化融合發(fā)展、制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。