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关键词:中国制造2025；机电一体化；现状；展望；863计划
1当前机电一体化产品概念设计国内外研究现状
1.1国内研究现状
我国机电一体化的研究主要伴随着“863项目计划”而开展，我国的智能机器人等项目也在该计划的支持下取得突飞猛进的发展，目前我国的工业化整体处于“工业3.0”左右的阶段。（1）数控技术方面：截止2016年，我国数控技术经历58年，目前国产数控机床可供品种达2000左右多种，船舶制造、航空航天等行业的发展拉动高端数控机床的发展，进而推动机电一体化进程。（2）工业机器人方面:目前，国内机器人销量以百分之四十五以上速度增长，并且我国计划有系统地攻关，在原有的良好基础上更上一层，后期能立于世界先进行列之中。（3）激光术方面：近年来，激光技术发展很快，我国自1985年以来，更以每年25%以上速度增长，最近又扩大了紧凑型的高功率激光器的应用的范围，例如，用于激光制造、汽车发动机的发展或用于空间探索的推进器系统改造。（4）互联网应用方面：推行互联网思维下的智能制造，苏州纽威阀门有限公司和三一集团有限公司分别运用CAX系统和SPC工具进行智能制造，提高了效率，建立了一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。通过这几方面可以看出机电一体化产品概念设计有着很大发展，但是离德国、美国等欧美国家还有一定的差距。
1.2国外研究现状
机电一体化的相关研究在国外最早在上个世纪60年代开始，在九十年代后期机电一体化进入深入发展阶段，并出现了“机电液”和“机电光”等一些新的分支，现阶段以德国和美国为代表的发达国家工业化发展已经达到了“工业4.0”，并在国际上处于领先地位。
2未来建立机电一体化的产品概念设计理论与方法的意义
未来建立机电一体化产品概念设计理论与方法意义深远，在新的技术不断冲击下，机电一体化会不断提高，能提高我国的机械工业化水平，也是社会生产力的必然要求，能在追求特定价值功能的基础上，实现系统的最优化，能很好地代表当今机械工业主要趋势。
3未来机电一体化的发展展望
未来，随着微电子技术和机械电子技术的迅猛发展，机电一体化必将注入更多新的内容，各个学科将继续相互交叉、相互支持和互相发展，并且机电一体将朝着更加智能化、微型化、系统化和环保化方向发展，总理在政府工作报告中指出，实施“中国制造2025”计划，坚持创新驱动，智能转型，强化基础，绿色发展，加快从制造大国转向制造强国，并且我国今年推出了“工业互联网”和“互联网+”概念，并且在一些高等院校举办“互联网+”创新比赛，并取得不错的效果，让机电一体概念设计理论与方法化不断升级，加强了工业化与信息化的紧密结合，下一阶段我们将运用信息—物理融合系统（CPS）,实现大型大型工程系统实时感知、动态控制和信息服务，更好利用机电一体化解决实际问题，不断促进中国工业化发展。
4结语
在“中国制造2025”计划的推动下，机电一体化的研究和相关领域必将出现突飞猛进的发展，当然，与机电一体化相结合的技术（机电液和机电光）很多，相信未来在机电一体化的促使下中国工业将迈向“工业4.0”。
作者:于志业 单位:太原科技大学
参考文献：
[1]孙彦广。工业智能控制技术与应用[M].北京:科学出版社，2007.
[2]李建勇。机电一体化技术[M].北京:科学出版社，2004.
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关键词：建筑；机电设备；电动机；安装技术；安装调试
1 建筑机电设备的安装原则
1.1 树立创优意识
优质工程要依靠严格的管理、精心的组织以及严密的计划来获得，所以在工程的准备阶段，一定要严格按照相关要求，认真做好各方面准备工作，坚持树立创优意识，在思想上高度重视每一个工程任务，对计划方案进行精心编制，从而为工程的顺利进行提供保障。
1.2 优化图纸设计管理
所谓优化设计，主要指的是将业主提供的招标图纸、设计图或者施工图作为基本前提，以施工现场的实际情况和国家现行设计规范为基本依据，对施工图进行绘制，为工程施工提供指导依据。设计图纸是施工前期的一项重要准备工作，也是建筑施工全过程唯一的指导和参考。在建筑安装工程施工管理中，进一步加强图纸设计管理可以为设计图纸的完整性提供保障，一方面要确保图纸数量的完整，另一方面还要保障内容的完整。只有进一步优化图纸设计管理，才能实现施工设计图的有效性、协调性和系统性。
1.3 组织管理
在建筑机电一体化设备安装工程中，组织管理发挥着至关重要的作用，并且组织管理的失败与否在一定程度上与工程的施工进度有着密不可分的联系。为了进一步加强组织管理，应该将工程项目的实际情况作为基本依据，组建一支执行力较好的管理团队，认真做好组织管理责任分工和计划，建立畅通、简洁的组织沟通交流渠道，确保信息真实、全面、及时的反馈和传输，同时要处理好管理中存在的问题，进一步提高团队的整体素质和水平，为组织管理义务和权利的落实提供保障。
2 安装主要设备
2.1 安装远程处理机
一般来说，各可重构处理单元RPU与楼宇自动控制系统之间的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU 对同一个系统进行控制。通常情况下，空调机组是建筑电气设备自动化系统监控的主要目标，所以在机房中或附近布置好PRU，将空调机组控制系统运用后剩下的输出输入接口用来对照明控制、水位信号以及水流量计进行连接。
2.2 安装输入设备
在安装输入设备时，一定要选择好合适的位置，尤其是方便维护和调试的地方。由于传感器的类型有很多，每一种传感器的产品要求、设计都存在着个体差异性，在安装方面也具有一定的区别，所以一定要根据产品的实际情况选择合适的安装位置。比如水流开关、水管型温度传感器、水管流量计以及蒸汽压力传感器等就不能安装在管道焊缝上，而风汽压力传感器、风管型湿度传感器、空气质量传感器以及室内温度传感器等则不能安装在出风口和蒸汽放空口处。
2.3 安装输出设备
在安装输出设备时，也应该结合实际情况，制定合适的安装方案。比如电动阀门的箭头、风阀箭头就应该与水流方向、电动阀门、风门的开闭保持一致。当出现电动阀门的口径没有和管道口径保持一致的问题时，应该及时采取管件渐缩的解决方案，但是阀门的口径通常应该高于管道口径2 个档次，并进行精确计算，尽量与设计要求相符。此外，通常在回水管上安装电磁与电动调节阀。
3 安装主要机械设备的方法
3.1 安装冷水机组
正式安装前，应该将平面设计图作为基本依据，对施工现场进行放样画线，将机组中心线的位置确定下来，然后对设备进行基础处理，设备基础处理符合施工要求后，再开始安装设备。设备运行到达基础位置后，运用地脚螺栓套穿，并将垫铁放置在地脚螺栓两边，将设备放下，对垫铁进行调整，使设备底盘保持水平状态，并压实垫铁。
3.2 安装水泵
安装前，现依照设计图纸确定水泵位置，通过人工的方法将水泵放置在基础位置上，将地脚螺栓上好，使水泵中心线与基准线基本保持一致，运用垫铁对设备底座进行调整，使其保持水平状态，并运用水平尺检验；找平找正后，开始灌注混凝土；找正联轴器，泵与两连轴节端面、两轴水平度以及电机轴的同心度之间的间隙满足验收要求；试运转水泵，先对电机进行单独运转，转动方向正常，转动不存在任何异常情况后，再对联轴器的连接螺栓进行安装，安装之前，先用手将水泵轴转动，如果没有出现杂音、卡阻等异常情况，可以进行下一步安装。人工启动泵之前，应该先将出口阀门关闭，然后将电机启动，等泵运转正常后，再将出口阀门逐步打开，使其保持工作压力，并对水泵的轴承温度进行检查，确保运转正常。
4 电动机的调试方法
在建筑设备安装工程中，电动机的安装调试作为其中的一个重要环节，在一定程度上与安装质量的提高有着密不可分的联系。电动机是电梯、水泵、风机等各种设备的核心动力部件，电动机调试包括诸多内容，其中有电动机故障检查、运行以及启动等，在完成机电设备的安装后，通常需要调试各种系统，目的是对安装调试、制造以及设计的质量进行检验，对设备持续工作的可靠性进行验证，检测设备性能，确保设备安装质量。
4.1 认真检查电动机及控制系统
在启动电动机前，应该认真检查电动机及控制系统，一般来说，检查内容主要包括以下几个方面：（1）检查电动机的频率与电压与所接频率和电压是否一致，接法是否正确，电压电源是否稳定；（2）运用兆欧表对电动机各相绕组之间的绝缘电阻进行测量，需要注意的是，测试前，应该先将电动机的外部接线拆除。如果测试结果显示绝缘电阻值偏低，应该先烘干电动机，然后再对绝缘电阻进行测量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）对保护电器的整定值进行检查，是否符合标准，检查静、动触头是否接触良好，对电气控制装置的型号规格进行检查，确定是否满足规定；（4）对电动机的和通风系统进行检查，确定运行正常。检查电动机的轴承是否缺油，转子与定子之间的间隙是否符合要求，间隙处存不存在杂物；（5）对电动机机组周围进行检查，查看有没有影响机组正常运行的杂物，确保电动机组的顺利运行。
4.2 重点检查内容
在电动机运行的过程中，还需要做好全面的检查，其中包括以下几方面内容：（1）检查电压是否满足运行要求；（2）检查电动机所带动的设备是否正常运行，设备与电动机之间是否正常传送；（3）在电动机运转的过程中，检查是否存在噪音或杂音，电动机旋转的方向是否与设计要求保持一致；（4）电动机运行的过程中，对电动机的状态进行全面观察，有无烧焦味或冒烟。
5 结束语
综上所述，机电一体化是施工机械未来的发展方向，也是施工自动化得以实现的一个重要基础。因此，在建筑机电一体化工程中，进一步加强组织管理、质量管理，依据工程实际情况制定针对性施工方案，不仅可以确保施工的顺利进行，在一定程度上还能促进工程施工质量的提高，获得更多的经济和社会效益。
【参考文献】
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关键词：电视；摄像技术；画面构图艺术
随着人们生活水平的不断提高，家用摄像机的普及率也越来越高，很多摄像爱好者对电视摄像技术的兴趣也与日俱增。作为电视摄像技术中最为重要的组成部分，电视画面构图艺术是衡量摄像人员技术水平的主要指标之一。电视画面构图艺术是一种空间艺术，电视摄像工作者或广大摄像爱好者需要在有限的画面空间里对人物以及景物进行合理的布局，以充分体现出作品的主体思想，获得一定的艺术感染力。
1 电视摄像构图艺术的特点和形式
摄像构图的主要目的是为了表现作品的主体思想，在这个过程中需要运用生动的艺术形象，将人、物、景等被摄对象以一定的审美规律在电视画面中进行布局，形成一个艺术整体，从而传达出作者的思想感情。
1.1 电视摄像构图的主要特点
作为一种综合性很强的视觉艺术，电视具有造型艺术的基本特点，一些构图原理也在电视摄像画面构图中得到了广泛运用。另外，电视摄像画面构图又具有鲜明的特点，主要表现如下：
1.运动性
在摄像构图中运动性是一个最显著的特点，它主要体现在摄像机自身的运动和被摄对象的运动等方面，同时它还能在画面上体现出这种运动的效果，被摄对象和摄像机在运动的过程中都会对画面构图结构与视觉重点、画面的透视关系产生一定的影响。与绘画和摄影相比，电视摄像记录的是一个运动的过程。由于电视画面中被摄主体的运动性，拍摄人员需要对整个过程画面进行合理的布局和安排，以获得相应的构图效果，而不是像绘画和摄影那样选择某个特定的瞬间。因此，要做好电视摄像工作，除了要具备一定的构图布局能力，还需要具备对运动的过程进行总体把握的能力。
2.限定性
电视摄像画面构图具有明显的限定性，首先，它必须按照4：3（16：9）的画幅进行摄像，在画幅上受到了一定的限定。其次，它还在时间上受到了限定。一般而言，电视摄像必须在拍摄现场一次完成，不能像摄影那样可以对照片进行任意的剪裁，也不能像绘画那样对草图进行反复审视和修改。
3.整体性
摄影和绘画往往只需要一幅画面就可以满足具体的要求，在构图的时候只需要对这幅画面进行合理布局就算完成了任务。而摄像机在反映现实生活时，往往需要拍摄很多画面，而且这些画面还具有一定的连续性。因此，在构图的时候，不仅要考虑单个画面的效果，还要从上、下画面的关系和整体效果上进行综合考虑。从这点上来看，电视摄像构图具有很明显的连续性和整体性，与摄影和绘画的构图存在着很大的区别。
1.2 电视摄像构图的形式
从电视画面的结构来看，电视摄像画面主要有静态构图和动态构图这两种基本形式。第一，静态构图。这种构图形式主要采用机位固定、镜头光轴固定以及镜头焦距固定等固定摄像的方法来对相对静止的对象进行表现。由于被摄对象处于暂时的静止状态，因此与摄影和绘画构图具有较多的共同之处，但是电视摄像构图可以表现被摄对象的时间过程和动势。静态构图其实是一种心理体现，拍摄的时候摄像者的视点和视线要处于固定的情况下，这样才能看清被摄对象。第二，动态构图。当摄像机或被摄对象处于运动状态时，这时候就会使画面构图组合发生连续的、间断性的变化，这就是动态构图，它是电视画面所特有的构图方式。在动态构图下，摄像机或被摄对象要么同时处于运动状态，要么分别处于运动状态，这样才能使画面内的视觉形象发生连续或间断的变化。
2 电视摄像画面构图艺术的主要内容
2.1 静态构图的基本原则
虽然电视画面以表现运动物体为主，但静态构图是电视画面构图的基础。因此，要对电视摄像构图艺术进行探讨，必须要掌握电视摄像静态构图的基本原则，这些基本原则主要有以下几点：
1.要突出主体
突出主体形象是构图的首要任务之一，要对主体的位置进行合理的选择和安排，处理好主体与各方面的关系，做到相互照应、主次分明。在实际工作中，拍摄人员往往对主体进行特写、近景以及中景处理，有时候会以跟镜头的方式使主体呈现在画面的结构中心。一般而言，表现方法主要分为两种：直接表现法和间接突出法。直接表现法是为主体提供最大的画面面积、最佳的照明效果以及最突出的位置，将其呈现在观众面前，例如在设计和制作电视专题片时就常常采取这种表现手法，该专题片名为《塑料成瘾》，让拍摄者出现在专题片的视频前面，向受众讲述塑料的危害，起到了很明显的突出主体的作用，见图2.1；而间接突出法则主要采用渲染气氛或烘托环境等方式对主体进行间接的强调和展现。
2.要善于活用线条
在画面构成中，线条发挥了非常关键的作用。它是指画面形象或影像的明暗分界线和形象之间的连接线，这种线条是最富有表现力的构图手段之一，在电视摄像中的使用范围很广。在拍摄过程中，要善于提炼被摄对象的主要线条，以利于主体的表达。在选择线条时，要从实际拍摄的需要出发，以获得更好的拍摄效果。例如，水平线条有向两侧伸展的趋势，能给人带来一种辽阔、宽广的感觉，在拍摄海洋、大地、湖泊以及草原时宜以水平线为主线条。而垂直线条具有一种上下伸展的动势，可以使主体呈现一种挺拔、高耸和修长的状态。例如，拍摄行进中的队列、参天的大树以及高耸的大厦时就会产生这种感觉。斜线在画面中是一种非垂直、非水平的直线，这种线条不仅会使不动的物体产生动势，而且还会强化运动的物体。曲线则具有较强的韵律感和流动感，能起到引导视线向纵深发展的作用，使画面有一种起伏舒展的美感。
3.巧用造型
如果将自然界的各种景物按照一定的视觉习惯和规律进行排列，它们都可以成为具有一定线条和造型的组合体。在画面构图时，有时候会出现作品的画面结构和某些符号或字母相似的情况，为了便于摄像者的理解和分析，往往采用这些符号或字母对构图进行命名。这些造型构图是对构图形式的抽象化解释，同时也是实现构图条理化的有效途径。
2.2 电视画面的动态构图艺术
动态构图是一种“运动”的构图方式，这种构图方式是电视换面构图的基本特征。要处理好动态构图，必须要具备一定的静态构图功底，这样才能安排好主、陪体，也能有效的解决画面平衡等问题。一般来说，动态构图主要表现为内部运动构图、外部运动构图、综合运动构图以及开放式构图等四种形式。第一，内部运动构图。这种构图形式是在机位和镜头不动的情况下，通过画面中的形象运动来体现动感。第二，外部运动构图。这种构图形式是指在画面内部物像基本不动的情况下，使画面外部镜头产生一定的运动。进行电视摄像时，主要通过镜头本身的推、拉、摇、移来体现。第三、综合运动构图。这种构图形式综合了画面内部运动构图和画面外部构图的主要特点，往往在使用过程中既有所侧重，又进行综合考虑，从而获得预期的动态构图效果，见图2.2。
3 总结
综上所述，电视画面构图是一种摄像创作艺术，它贯穿于摄像工作的始终，在模式和原则上往往具有不确定性，在实际的工作中需要具体问题具体分析，还要在立意、主体对象、画面以及基调色彩搭配等方面做到精益求精，这样才能创造出观众喜闻乐见的优秀作品。
参考文献
[1]杨嘉怡.电视摄像技术中的画面构图艺术[J].陕西理工大学学报（社会科学版），2010（2）.
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关键词 光机电 故障规律
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
1研究思路
在充分调研的基础上，获取光机电设备在使用维修中积累的历史数据，主要包括日常使用维护中有关装备故障和技术状况的数据、利用随装仪表和外部测试设备测得的装备技术状况数据、在实际维修过程中测得的各种有关故障和技术状况的数据；借助数理统计方法和工具，通过对数据的分析，研究故障现象和技术状况数据中隐含的规律，分析设备各部件发生故障的时机和频率；通过对设备功能结构的分析，借助故障模式影响及危害性分析、故障树分析等理论和工具，分析可能出现的故障模式、各故障之间的关系、故障可能导致的后果；根据设备工作条件和使用操作规程，将以上研究结果进行有机整合，获取设备的故障规律和技术状况变化规律。
2故障模式
故障模式一般按发生故障时的现象来描述。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，也可能是局部的。针对设备结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。因此，进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零件级的故障模式，并找出故障产生的机理。
3故障规律研究的一般程序
3.1现场调查
（1）收集背景数据和使用条件，主要内容有：部件发生故障的日期、时间（时间范围）、损坏程度、操作阶段、有无反常情况。
（2）故障件的现场资料。包括图像、影视等资料。
（3）故障件的历史资料。主要包括：部件名称、标记、制造编号，部件功能、使用材料，发生故障时的使用时间，设计图样、说明书，指导部件生产、制造、检验和操作规范，生产厂家验收技术报告和质量控制报告，使用情况记录，过去故障情况记录和维修报告。
（4）对故障件进行初步检查。
（5）故障件的鉴别、保存和清洗。
3.2分析并确定故障原因和故障机理
（1）故障件的检查分析，包括无损探伤检验、机械性能试验、断口的宏观与微观检查与分析、化学分析等。
（2）必要的理论分析和计算。包括强度、疲劳、断裂力学分析与计算等。
（3）初步确定故障原因和机理。
（4）模拟试验，确定故障原因与机理。
3.3分析结论
每一件故障分析工作做到一定阶段或试验结束时，都要对所获得的全部资料调查记录、测试数据，按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题进行集中归纳、综合分析和判断处理，逐步形成初步的简明结论。
对设计和材料的要求以说明书为准，对制造过程以故障件的分析检测结果为准，而对使用则以操作规程为准，反复核对其中的差异，这种差异能够说明故障的起因。
故障分析结束时必须提出一个结论明确、建议中肯的报告，一方面为改进工作、积累资料、交流经验，另一方面明确责任。
分析报告内容一般包括：故障分析结论；改进措施与建议及对改进效果的预计；故障分析报告提交相关部门，并反馈给有关生产单位；必要时应对改进措施的执行情况进行跟踪和管理。
4故障数据收集与分析
对故障数据的收集与分析是开展光机电设备维修方案的基础与前提。应当通过故障数据收集与分析，掌握设备的故障模式、故障后果、故障原因和故障率时间变化的情况。
通过对故障数据的分析，可以确定故障出现的频率和后果，根据故障出现频率和故障后果、故障性质的不同，可以采用不同的策略。对于出现频率低、后果较轻的故障，可以采用修复性维修或改进性维修加以处理。而出现频率虽然低，但是后果严重的故障则需要进一步分析该故障是否能够预防，能够预防的，根据逻辑决断图继续进行判断，不能预防的，则需要进行修复性维修或改进性维修。对于出现频率较高的故障，则可通过研究其寿命分布，为后续优化奠定基础。需要注意的是出现频率的高低同统计时间的长短有必然的联系，统计时间段越长，故障出现的次数自然增加。随着设备使用时间的增长，能够统计到设备的一些故障，可以依据现有数据，获取该零部件的寿命分布。但这并不意味着当前时间段内的寿命分布就是该零部件的真实完整的寿命分布。在条件允许时，应当尽可能多的收集故障数据，并根据实际情况随时进行调整与补充。
5故障统计分析方法
设备的使用寿命是有限的，其技术状况随使用时间的延长而逐渐劣化，发生故障的可能性也会随着时间的推迟而变化，它是时间的函数。另外，故障的发生又具有随机性，无论哪一种故障都很难预料它的确切发生时间，因而，可用故障概论分布函数、故障概论密度函数、平均故障时间间隔、故障率函数等概率统计的方法从宏观上大致描述故障的规律性。
光机电一体化设备作为一个复杂系统是由许多不同零部件构成的，结构的复杂化使得故障模式呈多样化趋势，故障率随时间的发展规律也呈现多样化的特点，主要的故障分布有威布尔分布、指数分布和对数正态分布。
6小结
通过对使用、维修数据的收集与分析，运用现代数据统计分析理论，可以系统全面地研究其故障规律和技术状况变化情况，对于优化产品设计具有重要的指导意义。
参考文献
[1] 洪光，李洪儒.基于可靠性仿真的导弹电子装备故障规律建模研究[J].第一届维修工程国际学术会议论文集，2006.
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关键词：一次设备 优化 变压器 GIS开关柜
中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0009-02
随着社会的快速发展，未来要建设的高速铁路项目越来越多。高速铁路因为速度快、负荷大、可靠性要求高，所以对牵引变电系统提出了更高的要求。在普速铁路和现已开通的高速铁路的牵引变电系统一次设备的运行状况调查分析基础上，根据实践中总结的经验，对高速铁路一次设备进行优化设计，成为高铁设计者必然面对的难题。优化设计后既可以提高性价比又降低了故障的概率，为今后高铁牵引变电系统的设计及改造提供参考。
1 高速铁路牵引变电系统的特点和对一次设备的基本要求
1.1 高速铁路牵引变电系统的特点
（1）速度快，空气阻力大。高速铁路的试验速度已经超500km/h，最高运行时速300km。
（2）客运量大，供电距离长，且具有明显的时段特征。高速列车负载率高，受电时间长。要求电力机车牵引功率大，牵引供电系统应具有对各种集中负荷供电的能力。
（3）可靠性要求高。要求供电系统供电质量和接触网受流质量高。高铁牵引负荷是国家电力系统的I级负荷，它应有独立的双回路电源供电，且采用互不影响的两回220kV及以上（普铁一般为110kV）电源供电。
1.2 高速铁路对一次设备的基本要求
一次设备是高铁牵引变电系统的主体，设备故障会造成严重后果，在对一次设备进行设计和选择时，应满足运行可靠、工作灵活的要求，同时还必须考虑经济条件。
（1）应能可靠地在规定的工作电压及电流下工作，应有足够的绝缘强度和载流能力。
（2）用于切断载流电路的开关设备，应具有足够的熄灭电弧的能力。
（3）对电路运行状态进行监视、测量的电器元件（如电压、电流互感器）应能满足测量精度的要求；还应在高电压或大电流的作用下不至于饱和。
2 高铁牵引变压器的优化设计
2.1 高铁牵引变压器接线方式的优化
2.1.1 普铁牵引变压器的接线方式现状分析
目前普铁牵引变压器的主要接线型式有YN，d11三相接线，优点为变压器结构相对简单，因中性点接地，因此变压器造价较低，供电安全可靠性好；主要缺点是变压器的容量不能充分利用，输出容量只能达到其额定容量的75.6%。
单相接线变压器主要优点是容量利用率为100%，且变电所的主接线简单、设备少、占地面积小、投资少，缺点是在三相系统形成较大的负序电流。
V，V接线变压器的优点是容量利用率为100%，而且可以供给所内及地区三相负荷，对牵引网还可实行双边供电，对系统的负序影响减小；缺点是当一台牵引变压器故障时，另一台进行跨相供电，即兼供左右两臂的牵引网负荷，需要一个倒闸过程，在此倒闸过程完成前，故障变压器原来供电的牵引负荷将中断供电。
斯科特（Scott）接线方式变压器优点为当M座和T座两供电臂电流相等，且功率因数相同时，原边三相电流对称，变压器容量能全部利用；缺点是斯科特接线变压器制造难度大，绕组需按全绝缘设计，变压器造价较高。
2.1.2 高铁牵引变压器接线方式的优化
为提高高铁牵引变电系统的可靠性同时提高变压器容量的利用率，改善牵引变电所对电力系统的负序影响，高铁牵引变压器接线方式在普铁牵引变压器接线方式基础上进行了改进。目前高铁上采用的牵引变压器接线形式主要有以下三种类型： V/V型接线、V/X接线、纯单相接线。V/V型接线在直供方式大量采用，V/X接线和纯单相接线在AT供电方式采用。因高铁目前的发展趋势是采用AT供电方式，纯单相接线又存在负序电流较大的问题，所以推荐的优化方案是：接线方式采用V/X接线。其接线特点为原边绕组作V形连接，接三相电力系统的AB和BC相；副边绕组各引出中间接地点，为X的中心点，接钢轨，T绕组连接接触网，F绕组连接正馈线。两台纯单相变压器组成的V/X接线如图1所示。在高铁牵引变电所设置四台单相牵引变压器（普铁只设置两台变压器），为固定备用方式，两台运行，两台固定备用。图2为采用V/X接线牵引变压器的外观示意图。
2.2 高铁牵引变压器的选型
根据现有高铁牵引变电所运行经验，推荐采用220kV/2×27.5kV的油浸自冷式变压器。主变压器油箱采用钟罩式结构，充以25号变压器油，每相油箱上有2只压力释放阀、1只水银温度计、2套油面温度控制器，采用油浸自冷式结构，预留风冷风机接口，储油柜采用波纹式储油柜，波纹管连接。高压采用带电动操作机构的无励磁调压分接开关。每相油箱上装铁心接地套管，接地线经支撑绝缘子引至油箱下部的接地标志处，以便于变压器铁心可靠接地及测量对地电流。投入运行时，压力释放阀处于开启状态。
3 互感器的优化设计
3.1 电流互感器的优化
高铁牵引变电所220kV侧推荐采用油浸式电流互感器。器身由一次绕组和二次绕组组成，一次绕组为“U”形，一次导线为两瓣半圆铝管。主绝缘为电容式油纸绝缘，用高压电缆纸包绕在一次绕组上，其间设若干个电容屏，内屏接高电位，外屏接地。一次绕组分为两段，共四个出头，均由储油柜引出，通过改变储油柜外部连接片的接线方式来改变电流比。二次绕组组合在一起后固定在一次绕组下部的支架上。所用的变压器油经充分脱气脱水处理后在真空的状态下注入。这种互感器为全密封结构，顶部装有不锈钢制成的叠形波纹式膨胀器，使之内部与空气隔离，防止其内部的变压器油受潮，运行中应保密封完好。膨胀器由排气嘴、阀芯、注油嘴、油位指针、叠形波纹管等组成。油位指针与膨胀器内油位同步升降，从外壳视察窗上可清晰观察到油位的变化情况。
3.2 电压互感器的优化
高铁牵引变电所220kV侧推荐采用电容式电压互感器。该互感器为组合式单柱结构，由电容分压器及电磁单元部分组成。电容分压器由几台耦合电容器串联叠装组成；电磁场单元装置由中间变压器、补偿电抗器、速饱和阻尼器组成，共同装在一个油箱内。
4 高压开关设备的优化设计
4.1 220kV侧断路器的优化
220kV侧推荐采用SF6断路器。由于SF6气体化学性能稳定、不易电离，灭弧和绝缘能力强，使SF6断路器具有开断力强且允许连续开断多次、检修周期长、维护方便、费用低等优点，高铁中大都用于一次侧。这种断路器的优点是SF6气体兼用作灭弧和绝缘介质。SF6气体在吹弧过程中不排向大气，而是循环使用。
4.2 27.5kV侧开关设备优化
27.5kV侧开关设备推荐采用GIS开关柜代替传统的分散元件。GIS开关柜具有免维护、可靠性高、小型化、布置简单、美观，集成程度高、安装施工简单方便、节省房屋面积和占地面积等优点，牵引变电所27.5kV配电设备通常采用集断路器、隔离开关、互感器、避雷器、连接母线为一体的GIS开关柜。
隔离开关的优化：需要改变运行方式的开关采用电动隔离开关，需要当地检修操作采用的隔离开关采用手动隔离开关。
5 其他辅助一次设备的优化设计
5.1 输电线路的优化
牵引变电所2×27.5kV和1×27.5kVSF6气体绝缘开关柜的引进、引出线和至接触网开关的上网供电线推荐采用电缆线，其它供电线采用架空线。电缆线主要采用铜芯、交联聚乙烯绝缘电缆。国内牵引变电所标称电压为27.5kV，且根据系统不同及电网的波动情况，最高电压可达到31.5kV。所以根据国内的牵引供电系统的特点，确定电缆电压为27.5kV。
5.2 不设无功补偿，预留滤波装置的场地
高铁电动车组负荷特性表现为功率因数高，无需在各高铁牵引变电所内设置无功补偿装置。动车组谐波的含有率总体水平比交直传动大大降低，频谱比交直传动机车宽，可能会产生谐振，为系统稳定性和安全起见，推荐按预留滤波场地设计。
6 结语
随着我国高速铁路开通线路的逐渐增多，对于高铁牵引变电系统一次设备的运行维护经验也越来越丰富，根据现有的实践经验对高速铁路的牵引变电系统一次设备进行优化设计，提高设备可靠性降低故障率是完全可行的。相信不久的将来，我国高速铁路技术将会不断提高，走出国门，促进国内和世界经济的提速和发展。
参考文献
[1] 焦现伟.高速铁路与普速铁路变配电系统[J].才智，2011（13）.
[2]中国铁路总公司.高速铁路牵引变电所技术[J].中国铁道出版社，2014（6）.
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[关键词]任职教育；机电一体化；教学设计
[中图分类号] G41 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）03-0040-02
课程是军队任职院校构建人才培养体系的基本单元，也是人才培养过程的基本载体。课程教学设计是对教学实施的系统构思，通过教学设计将教育理念、教学方法与任职教育实践结合起来，对于保证教学活动的顺利进行，提高教学质量有着至关重要的作用。只有优化教学设计，才能形成人才培养优势。[1]因此，任职教育的课程教学设计必须突出任职教育特点，达到改善认知结构、培养任职能力、提高综合素质的目的。
一、课程的性质与地位
机电一体化技术课程是依据光学引导专业士官人才培养目标的需求而设置的一门课程，是士官大专光学引导专业的一门任职基础课程，属于理论性和实践性都较强的主干课程，计划60学时。本课程在整个课程体系中处于承上启下的地位。一方面，它是对前面所学通用基础课程的一个归纳提炼；另一方面，它又为后续的任职岗位课程奠定基础。本课程的主要任务在于为学员操控、保养、修理光学引导设备奠定电气与自动控制方面的理论基础，树立理论联系实装的观点，提高学员运用理论知识分析、排查设备故障的能力。学习好本课程，对促进学员自身专业技能的提高，履行好岗位职责有重要作用。
二、教学对象分析
本课程的教学对象为士官大专学员。通过近几期的教学情况分析，教学对象有如下几个共同的特点。
（一）学员人数少
由于专业所限，每期学员目前只有6-10人，课堂秩序比较好管理，实验分组比较容易，利于开展实施小班化教学，教学针对性更强。
（二）专业基础弱
所有学员都来自基层部队，文化程度大都是高中和中专。由于光学引导专业是一个新兴的专业，学员入学前在部队所从事的岗位和工作与现在所学专业基本都不相符，甚至有不少学员来自警卫连、炊事班，总体来说，学员的专业理论基础差。这就需要在授课过程中根据学员的实际情况来补充相应的基础知识。
（三）学习热情高
由于学员对以后所从事的岗位比较感兴趣，希望在校期间尽可能多地了解与以后任职岗位有关的理论知识，并且掌握以后执掌装备的操作技能，思想也比较活跃，求知欲望强，学习积极性好。在实践教学条件允许的情况下，可以适当地多安排实践学时，提高学员的实际动手能力。
三、课程教学设计
根据课程的性质地位以及教学对象的特点，我们制定了本课程的教学设计改革方案，主要从内容选取、手段设计和考核方式三个方面进行了探索。
（一）内容选取
机电一体化技术是很多普通高校开设的一门专业基础课程，市面上也有很多配套的成熟教材。虽然不同的教材侧重点有所区别，适用的专业也各不相同，但教材内容大多是根据机电一体化技术系统的几个组成部分，分为机械零部件、传感检测技术、伺服驱动技术和计算机控制技术这几个主要模块。[2]
任职教育与学历教育相比，其最大的特点就是岗位指向性明确。光学引导专业的任职岗位课程主要就是几型光学引导设备。根据设备机电结合和学员基础薄弱的特点，基于“必需、够用”的原则，我们对教学内容进行了优化重组，自编的教材主要包括以下章节。
1.概论。主要从机电一体化技术概念出发，分别介绍机电一体化技术的发展概况，机电一体化技术系统的分类、基本组成、关键技术等，最终落脚于机电一体化技术在光学引导设备中的典型应用，旨在帮助学员尽快建立起机电一体化技术的基本概念。
2.机械基础。主要介绍机械联接、机械传动的基本知识，并介绍轴、轴承、联轴器、弹簧等常用的机械零件。由于学员在此前的基础课程中并没有涉及机械部分，而光学引导设备中又涉及一些典型的机械结构，所以本章只介绍一些最基本的机械概念，而不涉及机械设计相关的内容。零机械基础的学员通过本章学习可以在短时间内建立一定的机械基础，从而能够在后续的学习中理解相关设备的结构组成与联接关系。
3.低压电器。本章是根据学员没有低压电器基础，而后续电气控制又需要了解低压电器的实际情况而设计的。内容主要从低压电器的分类和组成入手，分别介绍主令电器、熔断器、接触器、开关电器、继电器等常用低压电器的结构组成、工作原理、特点及其应用，力求使学员能比较全面地认识和了解低压电器，为正确选择和合理使用这些低压电器打下基础。
4.电气识图。这是普通机电一体化技术教材中所没有的部分，这也是针对学员没有电气控制基础而专门设置的章节。章节内容主要介绍电气图的组成、常用符号、绘制原则等基本知识，以及一些典型的控制电路，以使学员掌握电气图识读的基本方法。
5.电机原理。按照直流电机、变压器、三相异步电机、伺服电机、步进电机和力矩电机的顺序，介绍其结构组成和工作原理，以使学员对电机有一个简单的认识，并了解不同电机的控制原理。本章只注重知识点的广度，而不侧重知识点的深度，主要进行一些定性分析，而不过多地进行公式推导。
6.检测元件。主要介绍在光学引导设备中应用较为广泛的角度检测元件、温度检测元件和速度检测元件。
7.PLC控制器。重点阐述目前在光学引导设备中应用最为广泛的PLC控制器，主要介绍PLC的基本知识、硬件结构和软件编程。
