精品课程建设与工程实际应用相结合二例

张万奎, 丁跃浇

(湖南理工学院 机械工程学院, 湖南 岳阳 414006)

精品课程建设与工程实际应用相结合二例

张万奎, 丁跃浇

(湖南理工学院 机械工程学院, 湖南 岳阳 414006)

精品课程建设要体现现代教育思想, 符合科学性、先进性和教育教学的普遍规律, 具有鲜明特色. 精品课程建设与实践相结合, 将建设成果应用于工程实际, 获得了良好的经济效益和社会效益.

精品课程建设; 工程实践; 推广应用

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

湖南理工学院 “机电传动控制”课程, 2006年被评选为湖南省首批精品课程. 在5年的建设期内,一方面, 《机电传动控制WEB网络课程》2008年由华中科技大学出版社出版并随教材发行; 另一方面, 精品课程建设成果与实践相结合, 将成熟的电气控制技术应用于工程实际, 取得了可观的经济效益和社会效益.

1 高压钠灯降压调亮节电技术

“绿色照明”是国家“十一. 五”规划纲要10大节能重点工程之一. 城市道路照明节电是“节能减排”的重要环节. 当接近午夜时, 城市道路上的交通量已降到低谷, 行人也稀少了, 而此时电网的用电负荷也正好处在一天中的负荷低谷. 电网电压升高, 有时甚至超过额定电压30～40伏.

高压钠灯(辐射成分中有比较多的黄色光)是一种高强度气体放电灯, 是绿色照明工程推荐的一种电光源, 在全世界各国的城市道路照明中广泛应用. 此外, 还应用于商业中心、交通枢纽、机场、车站、港口等场所.

为实现节能效果的照明控制技术(也称照明调光), 对于高压钠灯主要有: 降压方式、降流方式、移相控制方式、采用电子镇流器等. 广泛采用的是降压节电方式.

目前国内外高压钠灯降压节电的方法主要是电磁式降压节电. 电磁式照明节电器基本上采用自耦变压器、补偿变压器或电抗器为主要元件, 用系统软件控制其分时段调压调亮, 以达到节电的目的. 这类道路照明节电器都需要增加笨重昂贵的自耦变压器或补偿变压器或电抗器, 而且控制技术复杂, 影响了它的大范围推广使用.

通过“机电传动控制”课程的教学及实验, 我们推出一种路灯供电电压自动变换的V/V0-V/V变压器路灯照明节电系统. 该照明系统不需要增加自耦变压器、补偿变压器或电抗器等设施, 只需要采用V/V0路灯专用变压器供电, 然后通过电子控制器在下半夜自动断开变压器二次侧的中性线, 变成V/V接线; 使灯具的电压从相电压自动变换到线电压的一半. 由于下半夜变压器二次侧的线电压为400V, 这样就实现了灯具供电电压从220V降为200V.

“机械设计制造及其自动化”专业05级的同学们在实验室制作了试验装置“城市道路照明节电控制器”.电光源为飞利浦亚明照明有限公司生产的NG70高压钠灯, 镇流器规格型号: BSN70L300I; SON: 70W; Imaiains; 0.98A; cosφ0.4生产厂家: PHILIPS. 触发器规格型号:CD-2a, 生产厂家: 上海亚明灯泡厂有限公司. 2009年3月11日送湖南省计量检测院测试, 湖南省计量检测院使用0.02级、编号0305069、证书号DLdr2008-9039的三相电能表检定装置, 不考虑降压前后高压钠灯电阻微小的变化, 200V供电与220V供电相比较, 降压后节电16.6%.

“城市道路照明节电控制器” 2006年11月在湘潭大学举行的湖南省第七届大学生“挑战杯”竞赛中获科技制作一等奖, 2007年11月在天津南开大学举行的全国第十届大学生“挑战杯”竞赛中获科技制作三等奖.

2 水箱水井双水位控制技术

我国水资源比较缺乏, 长期以来, 受气候和自然环境等多种因素的影响, 西北地区农村一直干旱缺水.主要成因有以下几个方面: 一是降水量少, 蒸发量大. 降水时空分布也不均衡, 全年降水量的70%集中在汛期. 二是水资源总量较少, 利用率较低. 三是水资源开发潜力有限, 流域间开发不均衡. 由于水资源总量相对较少, 进一步开发的潜力有限. 四是种植业结构不尽合理, 农业节水技术推广不够. 由于受传统农业生产理念的影响, 在选择作物种植时, 多以传统的光热资源为确定依据, 较少以水资源作为确定依据,致使高耗水作物种植面积较多, 耐旱节水作物种植面积较少. 同时旱作播种、机械化及其它保护性耕作等节水技术还未得到广泛应用, 也造成了水资源的浪费. 保证农村人口用水及用水安全是一件非常重要的工作.

农村家庭要用上自来水, 一般是在地下水源充足的地方掘口水井, 在房顶建个水箱, 供全家庭使用;农村村庄要集中供水, 一般是在地下水源充足的地方掘口水井, 在村中建个水塔, 供全村使用.

水位控制方法有多种: 机械浮子式、电接点压力表式、晶体管放大电路、集成触发器等. 水位控制方式分为单水位控制和双水位控制. 单水位控制要么只控制水井水位, 要么只控制水箱水位. 电工学的习题“晶体管放大电路水位控制”只能实现对水井水位的控制, 也就是目前使用较多的单水位控制.

通过“机电传动控制”课程的教学及实验, 我们提出了水位的双边控制, 即同时控制水箱和水井的两个水位. 如果不自动控制水位, 当水箱中的水位到达顶部时, 可能由于水井中有水, 水泵继续抽水, 使水箱中的水漫顶, 造成水和电的浪费. 另外, 地下水不充足时, 水泵工作一段时间后, 水井的水很快可能降到很低, 而此时水箱中还可以允许注水进来. 这时如果电动机继续运行, 就会引起水泵空转损坏叶轮等部件.

由于CMOS数字集成电路电源电压范围宽, 在3～8伏范围内都能正常工作, 价格便宜, 在自动控制领域内获得了广泛的应用. 我们设计制作了由CMOS与非门组成的双水位控制器.

双水位控制器分为两部分: 水泵电动机主控制电路(强电部分)和水井与水箱检测控制电路(弱电部分).这两部分通过中间继电器来实现弱电对强电控制. 在这个实验的基础上, 机械设计制造及其自动化专业的同学们设计了“农家节水控制器”, 可以实现水位的双边控制, 既保证供水, 又节水节电. 该项目2009年4月在中南大学举行的湖南省第八届大学生“挑战杯”科技竞赛中获三等奖.

[1] 张万奎, 丁跃浇. 城市道路照明半夜灯的一种方案[J]. 照明工程学报, 2005, 16(2): 52～54

[2] 张万奎, 简邦健. 水箱水井水位自动控制的农家节水装置[J]. 电工技术, 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

张万奎(1946- ), 男, 湖南临湘人, 湖南理工学院机械工程学院教授. 主要研究方向: 电气传动与控制