开关电源设计经验总结

开关电源设计经验总结（共8篇）

篇1：开关电源设计经验总结

对于开关电源,PCB布线毫无疑问是非常重要的一个环节.然而市面似乎很没有合适的书籍来阐述这一块,这主要是由于写书的人不太具有工程经验,具有工程经验的人往往不会写书导致.在这里先挖一个坑,我会慢慢和大家分享这些年来在PCB布线方面的经验,欢迎大家参与讨论.暂时先罗列一下大致内容: 1.原理图的绘制 2.PCB封装 3.布局 4.走线

5.机械,散热和EMI考量 6.Gerber文件的生成 7.制板工艺说明

不好意思,最近比较忙,所以进度会比较慢.首先,你要开始这个工作,先掌握一款软件,画PCB的软件很多,protel,AD,PADS, Power PCB, Allegro等等.当然这些只是工具,在这里并不讨论某种软件怎么用.第一步,我们来讨论怎么画原理图.可能很多工程师觉得怎么画原理图不重要,只要画对就行.其实不然,画图和编程一样,一个是要正确,二是要有可读性,逻辑分明.要是一张原理图,n久之后连你自己都看不懂,那肯定不是好原理图.对于电源原理图,要做到逻辑分明并不难.1.首先要把功率电路和控制电路区分开来.如果你是简单电路,可以放在一张原理图里.比如上面 为功率电路,下面为控制电路.并且将初次级分割明显.如果你是复杂电路,可以采用多张原理图,比如PFC一页,DCDC一页,PFC控制电路一 页,DCDC控制电路一页,还有各种保护也单独一页.2.每个功能模块,都应该有简短的文字说明.3.尽量少用交叉,但又不连接的连线.过多的交叉线,会导致看不清楚,而且有可能会误连接.4.合理利用网络名,原理图中每一个节点都有一个独一无二的net name,所以对一些无法用连线连接的节点,可以用net来连接,但是net的名字应该取得比较形象,容易读懂.对于跨页的连接,应该采用全局的网络名.在画原理图的时候,还需要养成一些小的良好习惯,比如

1.一些在布板的时候需要彼此靠近的器件,在原理图中最好也画在一起.2.在第一次研发的时候,应该预留一些调试的器件位置,有利于增加器件.3.善于利用0欧姆电阻,0欧姆电阻可以将一个net分成二个net,有利于布线.在你布比较复杂的电路的时候,会发现有时候很多走线是一个net的,但是又不能混在一起.比如功率地,信号地.那么在布线的时候,为了能自动互相避让,可以将其分成两个net.原理图是一个项目的开始,也是最为关键的一环.所以在画原理图的时候,应该仔细审查,任何一个细微错误,都会导致将来花大力气来弥补.原理图一旦完成,就该进行编号,同时每一次修改,都应该另存,不要随意覆盖旧文件,避免出错后找不到原来的文件.那么如果原理图准备完毕,就要开始准备每一个所用器件的PCB封装.在大公司里,通常PCB封装有严格的规范,或许有专人制作,那么电源工程师就省去了这个麻烦.但是在一些小公司里,封装还得工程师自己来画,那么要注意些什么呢? 1.封装的脚位必须和原理图脚位一一对应,比如电解电容,如果脚位对错,那可糟糕了.2.要了解生产工艺对封装的要求,通常生产线会积累一些经验,比如封装焊盘多大,生产效率比较高,那么工程师在做封装的时候要事先了解这些规范,尽量迁就产线标准.这样生产效率才能提高.其次,不同的焊接工艺,比如是波峰焊,还是回流焊,都会对焊盘有不同的要求.3.对于一些对称的封装，一定要注意标记,比如标记1脚,避免装反.对于定制的器件,最好搞成不对称,可防反.如果开始布局了,首先要考量的就是器件的总体摆放.1.要考量功率电路的走向,功率电路是占了PCB大部分的区域,那么这部分电路的走向就非常重要了.通常对于功率比较大的电路,走向有以下几种.直线型:输入在一边,输出在另外一边.回字型:输入和输出在同一边,绕个弯回来.蛇形:绕好几个弯

多块板子,比如有AB两块板子,中间用飞线连接.(注意飞线上要走直流电流,减少EMI)当然还有其他的一些,总的来说,功率走向要清晰,不能胡乱交叉.对于布局，为了考虑EMI，首先需要对原理图的EMI产生源头进行分析，首先保证功率电路的EMI的源头的环路最小，在此基础上去布局比较好！我现在指导 LAYOUT 布局就是依据这点来布的，其次在对芯片的周围原件的布局时，先把关键的原件给优先布局，然后在布局其他次要的，举个例子，如芯片的去耦电容优先布局，控制 器的震荡优先布局，反馈回路优先布局等等。

对于大致的功率走向确定之后,要来分别细化各个功率电路的走向,首先看EMI的滤波器的,布局

EMI滤波有个大概的原则,就是输入和输出尽量远离.如果输入和输出很靠近,那么输入输出之间的耦合电容,会导致高频滤波效果变差.滤波器走向如下:

那么再来看一下一个简单的反激电路

如果从结构,散热的角度来考虑的话,要注意一些细节: 板子的重量尽量均衡,不要把重物器件都集中在某一区域.热源器件也不要都聚集在一块,不然互相提高温升.对热敏感的器件,比如电解电容,不要靠近热源,或者热源的下风口.对于风冷的电源,要注意风道的畅通,发热器器件尽量处于下风口,对热敏感器件处于上风口.对于容易破裂的器件,比如陶瓷电容,不要放在PCB容易弯曲的地方,比如定位孔附近.除此之外，还有一个重要的环节，就是要事先了解安规，要知道你设计的产品，将来要过哪个地区的哪些安规。

要事先考虑好，各个爬电距离，电气间隙的要求。事实上安规的细节要求是非常多的，对于研发工程师来说，一开始就要和安规工程师做好沟通，了解一些细节。最主要的一些细节，大致有这些，保险丝前的火线和零线的距离。初级，次级，大地之间的距离。两个不同电位点之间的距离。

这些，以后有时间可以和大家专门以安规的角度去讨论。

关于控制电路的布局,通常复杂点的电源,控制电路分为控制部份,和驱动部份.而驱动部份介于功率电路和信号电路之间,是一定的干扰源,而抗干扰能力要比信号电路强.简单一点的电路,控制和驱动是集成在一块的.那么需要注意的是: 1.控制电路的布局,应该尽量远离功率电路,不宜和功率电路混在一起.特别需要避开dv/dt大的节点,di/dt大的环路.2.布局应该以IC为中心,优先布局震荡电容,去耦电容等电容器件.因为容性器件起到滤除高频噪音的功能,为了减少寄生电感,要和IC的引脚尽量近.3.驱动电路必须靠近MOS,这样驱动电路的环路才会比较小,一个减少干扰,二减少驱动线上的寄生电感.当布局初步完成之后,就要切入我们讨论的重点,如何布线.对于电源来说布线并非简单的连连起来这么简单,有诸多的细节需要考虑.首先,在布线之间,你要了解合作的PCB厂家的工艺水平.比如你采用1盎司的铜厚,通常的厂家能做的最小线宽和最小间距大概在5mil左右,如果你设计的太小,会导致工艺做不到.同样铜厚越厚,最小线宽和间距就会越大.通常2盎司,会要求7mil以上,3盎司会要求8mil以上.当然这些都是要看各个PCB厂家的工艺水平.所以在设置布线规则之前,要先了解这些.接下来,应该知道多大的电流需要多宽的铜皮.也就是所谓的走线的电流密度,这个没有唯一的标准,完全受铜线的温升限制.但是IPC-2221提供一个参考计算.为了方便计算,国外的网友设计了一个网页: http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/pcb-trace-width-calculator/

但是有一个前提需要告知,该计算方法是在没有其它热源影响的前提下.所以在设计的时候,你要注意走线附近的热源,来估算PCB走线容许的温升是多少.对于PCB走线,无非是铜皮而已,所以不单单走线具有电阻,会发热,会有压降.在高频开关电源里面,走线带来的另外一个寄生参数可能会更值得关注,那就是寄生电感.每一根走线都会带来或大或小的寄生电感.这些电感,带来震荡,噪音.....

篇2：开关电源设计经验总结

1.开关电源的EMI源

开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。

（1）功率开关管

功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。

（2）高频变压器

高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。

（3）整流二极管

整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。

（4）PCB

准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上 述EMI源抑制的好坏。

2.开关电源EMI传输通道分类

（一）.传导干扰的传输通道

（1）容性耦合（2）感性耦合（3）电阻耦合

a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合（二）.辐射干扰的传输通道

（1）在开关 电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电 感线圈可以假设为磁偶极子；（2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；

（3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。

3.开关电源EMI抑制的9大措施

在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：

（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；

（2）通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。

分开来讲，9大措施分别是：

（1）减小dv/dt和di/dt（降 低其峰值、减缓其斜率）

（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压

（3）阻尼网络抑制过冲

（4）采用软恢复特 性的二极管，以降低高频段EMI（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术

（6）采用合理设计的电源线滤波器

（7）合理的接地处理

（8）有效的屏蔽措施

（9）合理的PCB设计

4.高频变压器漏感的控制

高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。

减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！

（1）选择合适磁芯，降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。

（2）减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。

（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。5.高频变压器的屏蔽

为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的 泄漏。

高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。为防止该噪声，需要对变 压器采取加固措施：

（1）用环氧树脂将磁心（例如EE、EI磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；

篇3：水力发电枢纽开关站结构设计总结

关键词：开关站,结构设计,合理化建议

作为整个水电站的重要组成部分,开关站在电能输出过程中承担着重要任务,其设计的合理性和安全性关系着整个枢纽工程的成败与否。本文针对水力发电枢纽开关站的结构设计、设备布置与结构关系等内容进行了总结与回顾,系统探讨了开关站在抗震设防分类、出线构架形式、吊车形式、吊车与结构构件的尺度关系、整体结构布置等方面应注重的问题,并提出了合理化建议和解决方案,为今后的工程设计提供良好的借鉴。

1开关站类型

在水电工业中,开关站主要承担着输出电能的任务,具体类型一般与水电站整体厂房、厂区布置方案、电气主接线方式有密切关系,其布置位置一般选在厂房下游侧附近较为空旷处[1]。当空间比较紧张、电站建筑物布置较为紧凑,同时考虑到出线高度问题时,可以将出线架构布置在开关站的屋面;当按照电站建筑物整体布置的要求,将主变压器和开关站同时布置在厂房附近时,一般按照主变压器、电缆夹层、GIS设备布置、屋面出线构架的顺序由下至上分层布置,整体形成多层变电站。开关站的结构设计应该依据具体类型的不同,选择合理的结构形式,充分考虑到电气出线方式、电力设备布置等因素,最大限度地满足工艺的要求。

2结构设计总结

开关站的设计工作在充分考虑到电气出线方式、电力设备布置等因素,尽量满足工艺的要求时,结构专业最应该注重同电气、水力机械等专业的衔接问题,比如是否在屋顶布置出线、根据吊车形式选择结构布置、吊车与结构构件的尺度关系等等。另外,结构设计同时也需注意结构体系布置和抗震设防分类的合理性。

2.1屋面出线构架设计

水力发电枢纽的出线构架可分为地面式和屋面式,采用屋面出线方式可以节省土地空间、增加出线高度、节省土地和基础费用,是水利水电工程设计的方向和趋势。对于屋面出线构架一般采用结构轻盈、韧性较好的钢结构,这样可以减少整个建、构筑物的地震作用,有利于结构抗震设计和工程造价。

屋面出线构架一般有2种形式:一种是独立悬臂式;一种是门式刚架式(图1)。2种形式各有利弊。一般水利枢纽电力出线需要跨越河流或峡谷,因此需要出线高度比较高、出线拉力比较大。这样对独立悬臂出线柱底部会产生很大弯矩,钢柱断面会变得很大,同时增加传给屋面基础的内力,使得对屋面结构梁的内力模拟变得异常复杂。而对于门式刚架形式的构架,柱脚一般设计为铰接,传给屋面结构的力只有集中力而没有弯矩,可以简化主体结构的模拟计算。同时,2个门式刚架之间的横梁上可以设计多回出线,出线方式灵活。门式刚架式构架占用屋面面积大,而独立悬臂钢柱式占用的面积较小,而且在平面布置上更为灵活。

2.2吊车形式与结构布置

开关站的吊车最大起重量一般不超过10 t,起重量不大,因此吊车形式可以选择2种形式,即桥式吊车和电动单梁悬挂吊车。开关站的结构布置需要按照吊车的形式有针对性地进行设计。当采用桥式吊车时,需要进行吊车梁和牛腿的设计,相应要考虑吊车纵向水平荷载传递路径以及框架柱上柱与下柱之间的截面和刚度变化问题。当采用电动单梁悬挂吊车,需要将电动单梁悬挂吊车轨道固定在屋面钢筋混凝土梁(或钢梁)的底部[2],并根据吊车的跨度和不同型号轨道跨度的要求预留埋件和连接件,相应要考虑屋面框架梁的结构平面布置。

一般情况下,采用电动单梁悬挂吊车要比采用桥式吊车能够节省设计和施工的工作量与难度,也可以节省建筑面积、建筑物高度和工程造价。因此,当开关站额定起重量较低时,起重设备可以优先考虑采用电动单梁悬挂吊车。

2.3桥式吊车与结构构件的尺度关系

在水电站主厂房和开关站GIS室的吊车设计时,水力机械设计人员大多选用桥式吊车。此时,开关站GIS室不但需要考虑吊车梁和牛腿的设计,而且也要考虑牛腿高程处上柱与下柱之间截面和刚度变化[3]问题。因此结构专业设计时,应充分了解吊车参数和相关设备等专业的要求。

为了表示桥式吊车与结构构件的尺度关系,本文给出了桥式吊车与结构构件关系示意图(图2)。由图2可以看出,开关站GIS室的总宽度是由吊车跨度、上柱宽度、吊车旁净空3者决定的。结构工程师在设计时,应该在保证吊车跨度的基础上充分与电气设备、水力机械等专业积极沟通,特别注意吊车、吊车梁与上柱间的净空要求,尽量减小开关站GIS室的总宽度。这样可以减小屋面框架梁的跨度和高度,进而减小屋面的整体荷载,有利于整个开关站的结构抗震计算。

在建筑物高度方面,开关站GIS室总高度=室内外高差+A+B+C+D+E,式中:A为牛腿与室内地坪的高程差;B为吊车梁高度与其下垫板厚度之和;C为轨道高度和后浇层厚度之和;D为吊车顶与轨道顶的高程差;E为吊车顶净空和屋面框架梁高之和。在这5个参数中,吊车梁下垫板是校正和固定吊车梁的必要构件,后浇层是校正轨道高度的关键施工工序。对于这两个因素,结构工程师在进行设计时比较容易忽略它们的存在,从而将轨道标高计算错误,影响到吊钩最大净空和吊车顶净空。另外,开关站GIS室的室内净空是由吊钩最大净空、吊车高度、吊车顶净空3者决定的。前两者是由GIS设备要求和吊车型号规定的,与A～D 4个参数相对应;吊车顶净空与参数E相对应,不但应该考虑吊车本身的净空要求,而且也要考虑到暖通、照明、消防等专业的空间需求。

2.4抗震设防分类

近年来,我国一直大力发展水利工程,兴建了一批大中型水利枢纽。水利枢纽的各个建筑物会根据建筑遭遇地震破坏后,可能造成人员伤亡、直接和间接经济损失、社会影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素进行抗震设防分类。

在结构设计中,结构工程师一般将开关站划分为标准设防类,简称丙类[4]。虽然开关站可以按照丙类设计,但是水利发电项目一般多为大中型项目,而且开关站承担着稳压避雷、输送电力等重要任务,是水力发电枢纽有机整体的重要一环,因此应在抗震设防分类时可以酌情考虑提高其分类等级。另外,参考《建筑工程抗震设防分类标准》第五章的电力建筑,对于220 kV及以下枢纽变电所的配电装置楼抗震设防类别应划为重点设防,而开关站恰恰属于配电装置楼的一种。因此本文认为,在进行水利发电枢纽工程的开关站设计时,可以按照重点设防类(简称乙类)进行相关设计。

2.5结构体系合理布置

一般情况下,开关站为单跨钢筋混凝土框架结构,建筑高度11 m左右,横向跨度10～13 m。开关站的结构形式,虽然不是《建筑抗震设计规范》中的大跨度结构(跨度不小于18 m)[5],但是其跨度较一般工业民用建筑都大,而且还是框架结构中不宜采用的单跨结构。因此,结构平面布置必须考虑受力明确,传力直接,力争均匀对称,减小扭转的影响;结构竖向布置力求自下而上刚度逐渐均匀减小,体型均匀不突变。

在此,列出几个结构工程师在进行开关站设计时需要特别注意的问题:①尽量避免将开关站的GIS室与控制室、蓄电池室等布置于一个结构分段内,减少因刚度不对称导致的结构扭转影响;②在牛腿高程处设置纵向框架梁,让每个框架柱都能够分担吊车产生的纵向水平荷载;③尽量减小上柱高度和断面收进宽度,从而减小因上下柱断面改变引起的竖向刚度突变;④当屋面按出线构架设计时,尽量按照门式刚架(人字杆)来设计出线构架,以减小构架柱脚节点对的屋面框架梁内力的影响;⑤将通向屋面的室外楼梯与主体结构分开布置,以减小其对主体结构的扭转影响。

3结语

开关站的设计是一个系统工程,涉及到建筑、结构、电气、水力机械、消防、通风等多专业。结构专业应该在充分了解开关站整体功能布置和结构形式的基础上,积极与其他专业,特别是与电气和水力机械专业沟通,避免结构上的不合理布置和设计返工。本文总结和回顾了结构设计中应当注意的几个方面,并提出了一些合理化建议和解决方案,望为今后的工程设计提供良好借鉴。

参考文献

[1]顾鹏飞,喻远光.水电站厂房设计[M].北京:水利电力出版社,1987:56-57.

[2]中国建筑标准设计研究院.悬挂运输设备轨道(2005年合订本)[Z].北京:中国建筑标准设计研究院,2006:3-7.

[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2004:1-2.

[4]中华人民共和国住房与城乡建设部.建筑工程抗震设防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2008:3-4.

篇4：开关电源设计经验总结

【关键词】冷冲压；模具设计；课程设计；教学总结

《冷冲压工艺与模具设计》是高职模具设计与制造专业的专业核心课程之一，冷冲压模具课程设计是从理论知识向实际产品的模具设计过渡的重要环节，其目的是使学生初步掌握模具设计的基本方法和步骤，使学生具备独立查阅模具设计手册等工具书的能力，以及培养学生综合运用所学知识来设计冷冲压模具的能力等。

我在指导学生进行《冷冲压工艺与模具设计》课程设计时，发现学生存在这样一些问题：一是学生的水平参差不齐，对理论知识理解掌握的差异较大，尤其是综合应用所学知识解决实际问题的能力普遍较差；二是钻研精神不够，主动性差，遇到一些困难，不愿意自己查阅资料，过于依赖教师的辅导；三是对自己信心不足，每做完一小部分都要教师的确认，才敢进行下一步的设计。为了改变这种状况，我对课程设计的选题、组织实施以及成绩评定等环节做了一些积极的探索，收到了良好的效果。

一、课程设计的选题

课程设计的选题要有一定的实际应用价值，应直接来源于生产实际或具有明确的应用领域，其设计的结果也将作为《模具制造工艺学》和《模具钳工工艺学》的实训项目。我精心挑选了啤酒瓶开启器、方形接触片、蚊香支架、金属瓶盖等都可以作为设计的选题。考虑到学生水平参差不齐，同一班级中的学生之间存在较大差距，为了使设计课题的难易程度和工作量大小与学生的水平和能力相适应，既让每个学生都能顺利地完成设计任务，又能充分发挥优秀学生的潜能，我确定了复杂程度不同、工作量不同的设计课题，供不同层次的学生完成。学习成绩一般或较差的学生，所要完成的设计课题是“单工序模”的设计，其难度不大，设计工作量适中；难度和设计工作量都较大的“復合模”和“级进模”两个设计课题，供学习成绩好、能力强、肯钻研的优秀学生选择。

二、课程设计任务的组织实施

提前布置设计任务，把课程设计融合到理论教学之中。以前的做法是把课程设计放在理论教学课程全部结束后进行的。我在辅导学生设计时发现，有不少学生对设计时所要用到的理论知识和基本方法，都不会应用，有的甚至已经忘记了，辅导时很费力气，影响课程设计的顺利进行。为了改变这种状况，我采取了提前布置设计任务的做法，把课程设计融合到课程的理论教学之中。在某个模块之前把课程设计的任务书与课程的授课计划一起发给学生，让学生从学习本课程开始，就接触设计课题，在学习理论知识的过程中逐步熟悉设计课题。以“方形接触片的冲裁模设计”为例，把设计的任务分解成产品的工艺性分析、冲压工艺方案确定、模具结构总体方案的确定、冲压工艺计算、模具结构总体设计、模具零部件结构设计、选定冲压设备、绘制总装图和零件图等八个部分。把这八个部分融入到有关章节的理论教学中去，学习完有关章节后，把相应任务作为课外练习布置给学生课后完成。由于这些课外作业与课程设计联系紧密，学生大多十分重视，积极性很高。到进行课程设计时，设计任务中的绝大部分已经经过了一次演练，大多数学生对设计计算的方法和步骤已经不再陌生，只需将所作过的资料进行修改、连接整理，便可以较顺利地完成设计计算说明书的编写，把主要精力和时间用于结构设计和绘图，从而使绝大多数学生都能够顺利地按时完成设计任务。

为保证每个学生都能积极参与课程设计并有所收获，我采取了以下措施：一是分组进行，每个设计小组一般为两人。每个小组之间选题不同或原始设计数据不相同，这样可以避免小组之间相互抄袭。并在小组内把设计任务分解到人，小组成员之间既相互合作，又都有自己的任务，人人都必须自己动手、相互督促才能按时完成。二是在设计过程中，强化过程性考核，每天检查各小组的设计进度及完成的情况，将过程性考核纳入学生设计的总评成绩中。三是准确把握设计工作量，在给每个学生分配设计任务时，根据能力不同区别对待，既做到任务充足，又保证每个学生只要抓紧时间都能按时完成。四是指导注重培养能力，对于大多数学生，指导的重点是设计的基本方法和步骤以及如何查阅设计资料和工具书；对基础较差的学生则以答疑的形式进行个别辅导。对于学生问得比较多的问题，我们就集中讲解。

计算机绘图是我专业学生必备的技能，为了进一步提高学生的计算机绘图能力，我们要求学生所设计的图纸必须用计算机绘制，学生可以根据自己的实际情况选择用相应的软件，如AutoCAD绘制、UG或Pro/E造型再生成工程图打印出来。通过实践，我觉得这样做有三点益处：一是与实际接轨，现在工厂设计人员都是采用计算机绘图；二是在计算机绘图便于修改，图纸干净整齐，线条粗细均匀，学生把自己绘制的图纸打印出来，容易产生成就感，有利于增强学生的自信心；三是给学生提供了一次把所学软件技能应用于设计的机会，对进一步提高学生的计算机绘图技能大有益处。

三、成绩评定

我在评阅设计资料时强化了答辩环节，通常给每个学生安排5到10分钟的答辩时间，答辩环节可以发现学生在设计过程中存在的问题，促使学生对自己设计的结果进行反思、改进。学生的设计成绩由两部分组成：一是答辩教师在仔细审阅学生的设计资料的基础上，结合学生的答辩情况和设计课题的难易程度给出成绩，此成绩占设计成绩的70%；另一部分是平时考核成绩，由指导教师根据学生在设计过程中的表现，如遵守作息时间情况、是否按时独立完成等评定，占设计成绩的30%。

实践表明，以上做法能够较好地适应当前绝大多数学生的实际情况，充分调动学生的积极性，课程设计效果有了明显的提高。效果主要表现在三个方面：一是针对每个学生的实际水平分配不同的设计任务，使每个学生都必须认真去做，避免了以前基础差的学生无从下手的弊端。现在学习较差的学生也可以自己去完成设计任务，和其他学生一样得到了锻炼，看到了自己的成绩，感受到成功的快乐，有利于增强他们的自信，对他们以后的进步大有益处。二是把课程设计贯穿到课程理论教学中，体现了理论联系实际的教学原则。三是把课程设计与绘图软件相结合，体现了学以致用，学有所用的原则。

参考文献：

篇5：开关电源设计经验总结

2、MOS管驱动电阻最好能大于或等于47R。降低驱动速度有利于改善MOS管与变压器的辐射。一般采用慢速驱动和快速判断的办法。

3、若辐射在40MHZ-80MHZ之间有些余量不够，可适当地增加MOS管DS之间的电容值，以达到降低辐射量的效果。

4、若在输入AC线上套上磁环并绕2圈，有降低40-60MHZ之间辐射值的趋势，那么在输入EMI滤波部分中串入磁珠则会达到同样的效果。如在NTC电阻上分别套上两个磁珠。

5、在变压器与MOS管D极之间最好能串入一个磁珠，以降低MOS管电流的变化速度，又能降低输出噪音。

6、电源输入AC滤波部分，X电容放在共模电厂的那个位置并不重要，注意布线时要将铜皮都集中于X电容的引脚处，以达到更好的滤波效果，但X电容最好不要与Y电容连接在同一焊点。

7、在300W左右的中功率电源中，其又是由几个不同的电源部分组成，一般采用三极共模电感。第一级使用100UH-3MH左右的双线并绕锰锌磁环电感，其后再接Y电容，第二级与第三级可使用相同的共模电感，需要使用的电感量并不要求很大，一般10MH左右就能达到要求。若把Y电容放在第二级与第三级之间，效果就会差一些。如果采用两级共模滤波，秕一级电感量适当取大些，1.5-2.5MH左右。

8、如果采用三级，第一级电感量适当取小些，在200UH-1MH之间。测试辐射时，最好能在初次级之间的Y电容套上磁珠。如果用三芯AC输入线，在黄绿地线上也串磁环，并绕上两到三圈。

9、在二极管上套磁珠，一般要求把磁珠套在其电压变化最剧烈的地方，在正端整流二极管中，其A端电压变化最剧烈。

10、实例分析：

一台19W的二合一电源，在18MH左右处有超过QP值7dB，前级采用两级共模滤波方法和一个X电容，无论怎样更改滤波部分，此处的QP值总是难以压下来。

先是怀疑是由EC2834主变压器引起，后改变变压器使用磁芯屏蔽或最内层磁芯屏蔽加初次级之间屏蔽都没有效果，至MOS/8N60的驱动电阻已达47R，在DS之间加电容也没有什么改善。

去除inverter部分，用相当纯电阻负载测试，此处情况好转。在QP值以下达4dB的余量。怀疑Inverter部分有问题。仔细观察发现采用OZ芯片的推挽拓扑中，驱动脚直接接到MOS的G极，割断后，加入47R的电阻，测试值在QP值以下达4dB余量。

11、在一台19的二合一电源中（方案LD7575+TL4947)经公司传导仪总测试，在18MHZ左右处有超过QP的地方，而且是在此处有上升与下降的过程，其它部分测试线尚好。经观察，此电源没有很明显的布线问题，只是Y电容从初级地搭到次级地，怀疑此处有问题，把Y电容搭至初级高压与次级地之间，此处值已降低AV值以下4dB，所以建议是反激电源中，最好能把Y电容接至初级高压与次级地之间。当然有些电源接在哪两个部位并不明显有作用。

12、在一台输入功率28W的DVD电源中，传导测试曲线已通过，但在30MHZ处其QP值为37dB左右，辐射测试时在40M-80MHZ超标（采用LD7575方案），磁芯采用屏蔽绕法（屏～初～+5V~+12V～+5V~初～屏）。从其传导曲线图看在25MHZ~30MHZ时其曲线基本平直因此在辐射中可能有超标的危险。当把三芯线换成两芯线时，其从10M~30MHZ传导曲线基本平直在30dB上下，因此怀疑是地线上有较大的干扰，先用一个锰锌铁氧芯磁环用导线绕上三圈串入地线中，传导曲线并无很明显改善。后把圈数增至6Ts,电感量为150UH,达到了滤波的效果，在10MH~30MHZ时的曲线基本平直。后换成较大号的磁环，电感量不变，其圈数为8Ts，效果更好，在25MHZ~30MHZ时，比上一磁环低2dB左右。所以若是在15MH~25MHZ有超标值，并且确定是由地线引起，采用此方法能达到立杆见影的效果。

13、在辐射测试中，30～50MHZ处与150MHZ～230MHZ处有连续超标波段，更改芯片的驱动电阻大小和更改反激RCD篏位可降低此两处的辐射值。具体如下：更改MOS管的驱动电阻由22R改为51R，30～50MHZ处会降低几dB左右。把RCD篏位改为RRCD篏位，即在篏位电容处串入一个20~50R左右的电阻，在150～230MHZ处会有很大的效果，另外可以在变压器高压与变压器地之间并入聚酯电容，可以达到两处都降低的综合效果。若采用上述方法能降低辐射量，并使电源达标，就可以不采用变压器屏蔽的方法，以降低生产成本。

14、若电源板中由多个不同的电源部分组合而成，建议降低每一部分MOS管的驱动速度，在不影响温升的前提下，慢速的驱动比采用其它方法降低辐射都要好。

15、开关环路（MOS管）di/dt很高的电流会在环路阻抗（包括输入电容的ESR）上产生压降，从而产生差模EMI干扰。另外漏极节点上的电压变化很大，同时dv/dt很快。缩小其面积减少静电场的耦合可以降低差模EMI噪音，方法是在输入电容上并一个聚酯膜电容。

16、次极二极管整流环路，流过幅值很高的开关电流，在电源中成为最强的功率辐射天线之一，因而其环路面积必须最小化。此环路同时影响漏感的损耗有及初级篏位电路的损耗。通过缩小此环路造成的长度，可以减少反射到初级侧的漏感值，此次级漏感是通过变压器（以匝比平方的关系）反射回初级侧的。

17、初级RCD篏位电路流的电流为快速瞬间电流，因而此环路的面积也要尽量少。为了降低此环路的速度，在篏位电容上串入一个20R～50R的电阻，以减缓电容的充放电速度。注意此电路的功率损耗，最好采用大于1W的金属氧化膜电阻。

18、次级二极管的篏位RC电路，虽然di/dt比较小，但也尽量减少其环路面积，此环路对控制高频的EMI很关键。

19、如果VCC供电绕组也要提供较大的电流，也应尽可能降低其环路面积。

20、从变压器的角度来看，连接其“热点”的元件的直线宽度尽量缩小，较宽的直线有较大的走线电感，同时这些信号会通过容性耦合到大地上，从而造成更多的共模EMI噪音。

21、经EMI辐射测试对比，62R的驱动电阻比51R的驱动电阻在30M～50MHZ有更低的辐射值。

篇6：开关电源检修经验谈

1、开关电源不启振，一般查看开关频率是否正确、保护电路是否封锁、电压反馈电路、电流反馈电路又没问题，开关管是否击穿等；

2、变压器发热或发出“嗞嗞嗞”声，一般是开关频率不对；

3、输出电压电源指示灯一闪一闪的一般是副边有短路的。

篇7：汽车设计经验总结

汽车设计的一般步骤

一个成功的汽车产品设计应该使产品满足技术、社会、经济和艺术造型等多方面的要求；它的技术性能应该满足用户的要求和适应各种使用条件；还必须符合社会和政府各种法规的要求（如安全、油耗、噪声和排污等法规）；还应该造价低廉、经济性能好和可靠耐用；车身还应该满足空气动力学的要求。所以非常有必要在设计开始阶段进行总体设计，即根据整车设计的总目标，明确各种要求的主次地位，统一协调，使它们河蟹地组合在一起，形成既先进又合理的方案，以达到预期的效果。

一个成功的汽车产品设计应该使产品满足技术、社会、经济和艺术造型等多方面的要求；它的技术性能应该满足用户的要求和适应各种使用条件；还必须符合社会和政府各种法规的要求（如安全、油耗、噪声和排污等法规）；还应该造价低廉、经济性能好和可靠耐用；车身还应该满足空气动力学的要求。所以非常有必要在设计开始阶段进行总体设计，即根据整车设计的总目标，明确各种要求的主次地位，统一协调，使它们河蟹地组合在一起，形成既先进又合理的方案，以达到预期的效果。

总体设计中的整车设计目标是根据企业产品发展规划而确定的。这一规划是企业考虑了市场需求和技术发展的趋势等制定的。根据这一规范确定了产品的设计方针和主要技术经济指标：其中包括产品的用途，型式、整车性能指标、产品成本、生产纲领等。总体设计人员就是在此基础上进行工作的。㈠ 设计原则及方案确定

设计底盘一般要有一总布置（主要负责人），他经过市场调研或由销售获得信息，从而决策设计任务。调研后应得出此车的使用区域、环境以及此车的经济性、动力性、舒适性等诸多方面有一初步了解。例如：山区矿用车，由于路面差，转弯半径小，载货量大，这就要求汽车有较大的动力性，爬坡性，轴距要小。对于轿车而言应把动力性、舒适性、操纵稳定性放在首位，其余次之。㈡ 汽车的选型

① 汽车的轴数：根据不同用途的汽车应有不同要求的轴数。如普通轻型车用二轴式；矿用自卸车用三轴式，双后桥；重型运输车有四轴式甚至更多。

② 驱动型式：不有用途汽车对驱动型式要求也不同。如普通汽车为4X2式，即后桥驱动；对矿用车采用6X4式，即双后桥驱动；对有越野性能或跑车，赛车采用4X4式，即四轮驱动，增大动力提高越野性能；部份军用汽车还采用6X6，8X8等型式。㈢ 汽车布置型式

汽车的布置型式视具体要求而定，有发动机前置、中置、后置式；按驾驶室与发动机相对位置有长头式、短头式、平头式、偏置式。

在汽车的选型过程中，不单要考虑上述各个方面，还要考虑外形尺寸、质量、载荷及轴荷分配。在综合考虑诸多方面因素后即可对汽车进行画总布置草图。总布置草图包括： ① 车身总布置和车身形状；

② 汽车主要尺寸、性能、质量参数等；

③ 各总成选配，如发动机、变速器、前后桥等总成；

④ 在总布置过程中轴荷以及汽车质心高度根据布置需要应进行计算和调整；

⑤ 根据以上相关尺寸及要求，进一步更准确地确定汽车的轴距、前后轮距、前后悬、总宽、高、最小离地间隙、驾驶室、货厢外廓尺寸等。㈣ 汽车主要尺寸及参数的确定 ① 轴距

在设计汽车系列产品时常要考虑几种轴距的变形，通长有：基本型、长轴距、短轴距型。轴距不能过短，因为短轴距亦带来一些缺点：如制动或上坡时轴荷转移过大，使汽车的制动性和操纵稳定变坏；整车角振动过大；传动轴夹角增大。对于4X2货车吨位在2.2-3.0之间，轴距一般在2.3-3.2米范围内；吨位在3.5-5.0之间，轴距一般在2.6-3.3米范围内；吨位在6.0-9.0之间，轴距一般在3.6-4.2米范围内。② 轮距

货车的轮距与汽车的结构和布置有关。其前轮距主要决定于车架前部的宽、前轮板簧距、板簧宽、前轮转角、轮胎大小及拉杆与车架和转向轮之间的间隙有关。后轮距则取决于后部车架宽、板簧距、板簧宽、轮胎大小、U型螺栓直径及与车架和轮胎之间的间隙等。因此须通过布置才能最后确定，也可以凭经验加以确定。③ 前后悬

前后悬的长度是通过总布置来确定的。前悬要有足够的长度来布置发动机、散热器、转向器及中冷器等。对于轻型货车的前悬一般在900mm左右。后悬的长度主要取决于货厢的长度、轴距、轴荷分配等，但必须保证有足够大的离去角，轻型货车的后悬一般在1.2-2.2米之间 ④ 外廓尺寸

为了行驶安全，按照我国有关法规规定汽车的总高度不超过4m（重型矿用车由于用途比较特殊，外廓尺寸可不受限制），总宽度不大于2.5m（不包括后视镜），货车的长度一般不大于12m。在保证汽车主要性能的条件下应力求减小外廓尺寸，以便减轻整车的质量、降低成本和改善使用经济性。⑤ 汽车的装载量

汽车的装载量是指在硬质良好的路面上所装载的质量。如1040为2吨车即装载质量为2吨，整车自重为2吨。

⑥ 整车整备质量的估算

整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满水、燃料，但没有装货和载人时的整车质量。整车整备质量是汽车的一个重要的指标，减轻此质量是目前汽车发展的必然趋势。这就要求顾及国内目前公路、材质及工艺水平。对于整车整备质量的估算有二种方法：一是与同级构造相同或相似的汽车相比，累加各种总成及部件最后得出的总质量；另一种方法可为此车选择一个合适的质量系数，用质量系乘以装载质量即可估算整车整备质量。⑦ 汽车总质量

汽车总质量是整车整备质量、装载质量及驾驶室人员的质量之和。人员的质量按每人65kg来计算；客车还须按每人15kg的行李来计。⑧ 汽车的轴荷分配

轴荷分配的得当是否对汽车的主要使用性能和轮胎使用寿命有显著的影响。因此在布置汽车时对轴荷分配应充分考虑。

1、应使轮胎磨损均匀，这样就尽可能要求每只轮胎的负荷相同，如4X2式后胎为双胎时，前轴应分配1/3后轴应分配2/3；

2、应满足汽车使用性能上的要求，如4X2式，为了保证它在泥泞路面上的通过性，常将满载时前轴负荷控制在总重的26%-27%以减少前轮的滚动阻力，增加后轮上的附着力；若是平头车前轴荷一般在30%左右。⑨ 汽车的最小转弯直径

汽车的最小转弯直径是汽车的机动性能的主要指标之一。轻型货车这一数值一般在10-19m。⑩ 汽车通过性参数

汽车的通过性参数有：最小离地间隙、接近角、离去角和纵向通过半径。轻型货车对应的参数为：0.18-0.22m，20-30°，15-23°，6-10m。⑾汽车操纵稳定性参数

1、转向特性参数 根据汽车理论，为了保证良好的操纵稳定性，汽车应具有不足转向性。通常用汽车以0.4g的向心加速度沿定圆转向时前后轴侧偏角之差为评价参数，一般在1°-3°。

2、车身侧倾角 当汽车以0.4g的向心加速度沿定圆等速行驶时车身侧倾角控制在3°内较好，最大不超过7°。

3、制动点头角 当汽车以0.4g减速度制动时，车身的点头角不应大于1.5°，否则乘坐舒适性。⑿ 汽车行驶平顺性参数

汽车行驶性参数主要是悬架件来保证，即垂直方向的振动频率、振动加速度，具体见悬架设计章节。

五、主要参数的确定及校核

（一）、发动机主要性能指标

（1）

底盘应许发动机的功率为Pemax

Pemax=（+）

Pemax ¬——发动机应许的最大功率（kw）； ¬——传动系数，取 =0.95×0.96×0.98×0.98=0.875； ——重力加速度，取 =9.8 ； ——滚动阻力系数，取 = =0.021；

——空气阻力系数，客车在0.6—0.7之间，取0.65； ——汽车正面投影面积： = 式中 为前轮距 为汽车前脸高 = =1830×2200=4.026m2； ——最高车速 =（设计期望值）； ——汽车总质量 = = ； Pemax=

=

（2）、底盘应许发动机的扭矩为Temax Temax=

Temax ¬——发动机的最大扭矩（N m）； ——适应系数，一般取1.1—1.3，在此取1.2； ——最大功率扭矩； ——最大功率时转速

； Temax =

= = N m 而Pemax = ≤（已选用的4110ZQ发动机功率），Temax = N m≤392 N m（已选用的4110ZQ发动机扭矩），即此发动机满足此底盘的要求。

（3）、动力性参数 ①、最大车速

——汽车滚动半径，= = = ；

——子午线胎用3.05，斜交胎用2.99 ； ——发动机最大转速，； ——变速器最小传动比，； ——后桥传动比，；

（期望车速），符合条件。

②、直接档最大动力因数 和Ⅰ档最大动力因数

直接档最大动力因数 主要影响汽车的加速性和燃油经济性；Ⅰ档最大动力因数 标志着汽车最大爬坡能力和越过困难路段的能力，还标志着起步连续换档的加速能力，公路车用 轻型货车在0.3-0.35之间

——驱动力 ——空气阻力

——发动机最大扭矩

V——所要计算档的最大车速 1）、Ⅰ档最大动力因数

Ⅰ档动力因数偏小，所以此车爬坡能及越过困难路面较差。2）、直接档档最大动力因数

值偏小，轻型货车有0.06-1之间，中、重型车在0.04-0.06之间，基本满足要求。③、最大爬坡度

最大爬坡度即用Ⅰ档时，汽车所能爬的坡度。

≤，未满足设计要求。④直接档爬坡度

由于一般公路的坡度为3-4°，所以此项未能满足要求。⑤、发动机后备功率

发动机的后备功率主要为直接档的后备功率：

∴

∴

⑥、百公里油耗

p——全负荷时阻力功率，即发动机最大功率100kw；

r——燃油重度，柴油在7.94-8.13N/L，汽油在6.96-7.15N/L，取柴油重度为8.05N/L； ——直接档车速，82.6km/h；

b ——燃油消耗率，查YC4110ZQ发动机万有特性图得b=235g/kw•h ∴

⑦、制动距离

这里只考虑抱死时距离，初速为50km/h，不考虑驾驶员见到信号作出反应及制动器起作用时间。

——在沥青或混凝土上

∴

——未速度为0

——初速度为

∴

管带式散热器设计实例 ①

设计任务书

该车装置492发动机，发动机参数为492X92，燃烧室为浴盆式，发动机排量为2.445L，额定功率，额定扭矩。车型：轻便越野车

②

散热器设计的基本参数 1）发动机水套散热量

依据试验实际数据（详见《国产42台发动机水套散热量试验报告》）该发动机额定功率水套散热量 ；额定扭矩。若没有查得

可通过下列公式计算得：

（1）2）散热器最大散热能力

越野车的散热器要求可靠性要高，因此先用管片式结构，并且要较大的散热能力的储备。根据公式：

取1.15（2）3）沸腾风温

汽车冷却系的沸腾风温的数值按区域划分为： 标准型冷却系沸腾风温为40℃； 加强型冷却系沸腾风温为52℃； 轻型冷却系沸腾风温为34℃；

沸腾风温实际上就是冷却液沸腾时的外界温度。在此选择标准型冷却系，沸腾风温为40℃ 4）散热器设计工况和校核工况

设计工况为额定功率 时工况，校核工况选为发动机最大扭矩时工况 5）系统压力

系统压力有三种，即：

系统压力为29.4Pa，冷却液沸点为105℃； 系统压力为49Pa，冷却液沸点为111℃； 系统压力为98.7Pa，冷却液沸点为120℃；

由于该车型为轻型越野车，使用条件相对比较恶劣，所以对系统压力相对偏小一点，即选择标准型系统压力，冷却液沸点为105℃。

③

散热器结构型式与参数设计 1）结构型式

由于该车为轻型越野车，行驶路面质量差，振动颠簸较大，灰尘较多，使用条件相对比较恶劣，因此对散热器的牢固性要求较高，即选用管片式，亦不采用二次换热条件的措施。2）芯子正面面积

计算正面面积有三种方法，这里用二种：

1、（3）

2、在此取0.0032

（4）, 从上式两种计算结果得知，散热器芯子正面面积大于。因此按部颁标准JB2291-2292-78选择芯宽及厚如下：

芯宽

360 400 420 450 480 500 530 560 600 640 670 710 750 800

芯高

排列型式

340 B B

390 B B B AB

430

B B AB AB AB AB

450

B AB AB AB AB AB AB

500

AB AB AB AB AB

520

AB AB AB AB AB AB

540

AB AB AB AB AB

560

AB AB AB AB AB

590

AB AB AB A

630

AB A A A

680

A A A

740

A A A 800

A

为此选择芯宽为W=530mm，芯高H=340mm，得出实际的散热器散热正面面积

（5）

实际 大于设计的，因此此种选择的芯宽与芯高是符合条件的，但此尺寸必须符合在底盘上布置空间的须求。

3、冷却水管尺寸与排列

根据已确定的结构形式，为降低生产成本和利用现有的工装设备，冷却水管采用管片式结构最广泛采用的“2.2X19”的管子，即管子横截面长19mm，宽2.2mm。冷却水管交错排列成三排，即采用“B3”排列。

1、散热器散热面积S 依据式。该散热器片为平片，该车不装空调，可取 若装空调 可选大一些。的选择一般如下： 轿车的 为0.316-0.170； 国外轿车的 为0.082-0.316； 国内载重车 为0.170-0.270； 国外载重国的 为0.150-0.218

（6）

=0.1905X55

=

5、散热器芯厚T 按式

T——散热器芯厚；mm S——散热器散热面积；

——散热器正面面积；

——容积紧凑性系数，=500-1000 在此取800

（7）=

=0.072697(m)=72.697mm 依据计算求出T值按B3型结构，查出T值应为75mm，实际T=75值大于设计T=72.697值，所以满足设计要求。T值的选择按下列方法：

管片式散热器芯厚为50、75、90、110四种；

管带式散热器芯厚为20、34、52、70四种。

B3型排列为三排冷却水管，交错排列方式布置。从W=530mm范围内得知：前后排水管为47根，中间一排为46根，总数为m=47X2+46=140（根）。散热片为127根，散热片距为2.5mm。按照实际设计的各个参数，依据式 重新计算散热器面积 上式中

——散热片散热面积；

——冷却水管散热面积。

（管片式散热器）

（8）式中：

——散热片数；

127

W——芯宽；mm

530

T—— 芯厚；mm

——冷却水管孔截面积； 19X2.2=41.8 m——冷却水管数。

140

（管带式散热器）

（9）式中

L——散热带展开长度；mm

N——散热带的条数。mm

(10)式中：

H——芯高；mm

340 ——冷却水管处周长；mm

42.4 由上述各参数得：

(11)

=

（12）校核：

492发动机最大扭矩式况水套散热量。依据公式：

式中：

——散热器进出风温差

℃； ——散热器最大散热量（最大扭矩时）； ——散热器正面面积

； ——空气定压比热

； ——质量风速

。∴

=120853.5/3600X0.1802X1.0046X6 =31℃

篇8：水泥厂照明设计的经验总结

1 照明方式分类

根据水泥厂的建筑结构特征、环境条件和生产运行要求, 照明方式分为一般照明、局部照明和混合照明。车间以一般照明为主, 局部照明为辅;现场主机设备需要监测和维护的地点, 在一般照明的基础上, 还需设置局部照明。在同一个工作场所内, 不应只装设局部照明。

照明电压宜采用220V;大型主机设备 (窑、磨、篦冷机、电除尘器和大布袋除尘器等) 的金属导体内检修用照明电压不超过12V;照明灯具安装在高温、潮湿, 有导电地面的场所, 且安装高度距地面在2.2m以下, 易触及而无防止触电措施的, 其供电电压不得超过24V;其他场所检修照明的供电电压不超过36V。

厂区主要采用TN-C-S的低压配电系统;照明灯具的金属外壳必须接地, 路灯采用TT接地系统。车间照明由电气室单独供电, 各车间设照明配电箱, 插座回路装设漏电保护器。主要车间和重要场所需设照明电源自动切换箱。

照明线路敷设, 车间以穿管明敷为主;电气室和控制室内采用穿管暗敷;道路照明采用直埋敷设。

2 照明照度值要求

需要装设局部照明的地点有:轴承油位检测点、提升机底部检修门、拉链机、链式输送机尾轮、喂料设备、控制屏、仪表屏及电气盘后等。

表1是根据设计规范附录F《水泥工厂生产车间及辅助建筑最低照度标准》编制的水泥厂部分场所照明要求, 部分要求高于其规定值。

对应急照明的要求如下:

1) 备用照明的照度值除另有规定外, 不低于要求值的10%;

2) 安全照明的照度值不低于要求值的5%;

3) 疏散通道的照度值不低于0.5lx。

3 照明功率密度值要求

GB50034—2004《建筑照明设计标准》里对照明功率密度值的要求, 限制了最大照明功率。照明功率密度:

式中:

LDP———照明功率密度, W/m2;

P———单个光源的输入功率 (含配套整流器或变压器损耗) , W;

PL———单个光源的额定功率, W;

PB———光源配套整流器或变压器的损耗, W;

A———房间或场所的面积, m2。

表2为照明功率密度要求值。

W/m2

4 平均照度计算

我们常采用利用系数法来计算平均照度Eav, 考虑到水泥行业的特点, 增加了补偿系数。

式中:

Eav———工作面上的平均照度, lx;

Φ———光源光通量, lm;

N———光源数量;

U———利用系数;

K———灯具的维护系数;

A———工作面面积, m2;

k———补偿系数, 见表1。

利用系数是灯具光强分布、灯具效率、房间形状、室内表面反射比的函数, 计算比较复杂。根据水泥厂特点, 利用系数一般取办公/中控室0.7, 控制室为0.64, 车间为0.46;维护系数办公室/中控室0.8, 控制室0.7, 车间0.6。

5 对照明灯具的要求

水泥厂常用照明灯具的防护等级均为IP65, 防腐等级均为WF2。煤粉制备选用防爆灯具。所有灯具的功率因数不应低于0.9。

安装高度超过7m的采用深照型工厂灯, 4.5m以下采用广照型工厂灯。

办公场所、中控、控制室、化验室等宜采用荧光灯。车间、厂区采用高压钠灯。预热器、烟囱等高大建 (构) 筑物考虑设置航空警示灯。

备用照明灯具要求同一般照明。在交通要道、无窗户的封闭车间和车间配电室内, 需安装供撤离用的带后备电池的安全照明。

6 照明配电设计

照明配电与动力配电共用变压器。照明配电应独立于动力配电并采用放射式配电, 室内照明线路单相电流总和不应超过16A, 灯具总数不应超过25个;车间采用钠灯的单相回路电流不超过30A。办公楼、中控楼的公共部分宜单独设置配电回路供电。

7 对照明设计规范内容的补充

根据多年来国外总包项目的经验, 笔者认为可从以下方面进行借鉴, 并在国内设计中进行实施。

1) 照明配电设计时, 可考虑多相供电、分相保护控制、灯具间隔安装的方式。如图1所示, 灯具间隔从各相线取电, 电源开关分相控制, 不联动。则任何一相短路时, 另外两相仍可继续工作, 提高照明的安全性。

2) 照明变压器的选择:目前的国外总包项目基本都要设置照明变压器, 其一般采用干式变压器, 可采用柜式或单独装设加防护隔离网。因为干式变压器的过负荷能力较差, 选型时可考虑适当放大容量。

3) 短路容量的考虑:一般低压配电回路的短路容量为50kA, 而我们常用的微型断路器一般短路容量均在10kA以下。以1 000kVA (Ud%=4.5%) 配电变压器为例, 照明配电箱设在低压配电室中, 到低压配电屏的电缆采用YJV-0.6/1-5×10或YJV-0.6/1-5×16的铜芯电缆。依据《火力发电厂厂用电设计技术规定》附录P可以查到不同电缆长度时的短路电流 (略) 。

设计时, 需要注意的是照明配电用电缆不能选型太大, 也就是单个回路的容量不能过大, 且要注意配电柜到照明配电箱的距离。

4) DCS参与照明控制:水泥厂高粉尘, 采用光感照明控制往往因为光传感器的粉尘覆盖造成信号误导。而通过人员现场手动控制又增加了劳动强度, 往往因为人为因素造成照明浪费。把厂区和车间照明纳入DCS控制, 在现有的DCS上只需增加少量的开关量输入/输出点, 由中控操作员在中控自动或手动控制。通过合适的组合控制还可以优化照明, 节约用电, 既操作简单, 又方便管理, 避免不必要的用电浪费。

5) 其他:国外项目上的一些细节要求, 如灯具外壳均需接地、照明与插座分别配电、规定每回路插座数量等, 在国内项目上推广应用尚困难。

8 结束语

水泥厂照明设计是水泥厂电气设计中的一个环节, 许多水泥企业也逐渐认识到了照明的重要性。水泥厂照明设计在满足其基本的照明功能的同时, 更多强调照明质量。因此合理的照明设计将有利于实现一个更加人性化、更加安全、更加节能的具有时代特点的新型水泥生产线。

参考文献

[1]林玉泉, 赵鸿雁.水泥生产线照明设计和照度计算[J].电工技术, 2010 (10) :66-67.

[2]GB50295—2008水泥工厂设计规范[S].

[3]GB50034—2004建筑照明设计标准[S].

[4]06DX008—1电气照明节能设计[S].