12kV 中压环保型气体绝缘开关设备的研究与设计
摘要：SF6是一种优良的绝缘灭弧介质，广泛应用于箱式气体绝缘金属封闭开关
设备中。但它是一种温室气体，温室效应是CO2气体的23500倍。因此，开发和
使用环保气体作为SF6的替代品是十分必要的。在中压开关柜领域，真空断路器
和环保型气体绝缘技术越来越成熟。本文分别对N2、CO2、干空气等替代气体进
行了比较分析。结果表明，针对12kV充气式开关柜来说，绝缘气体可采用氮气
或干燥空气来代替SF6气体。
关键词：12kV中压环保柜；环保气体绝缘；研究与设计
1 绝缘气体的选择
在不考虑开断性能的情况下，可以用N2、CO2和干燥空气替代SF6。通过查
阅相关资料，纯CO2的绝缘性能是最低的，且是一种温室气体。纯N2和干燥空
气的绝缘性能约为SF6的1/3，绝缘性能较纯CO2高。
表1对SF6、N2及干燥空气的特性进行对比。
N2和干空气是低沸点的非温室气体，可用于寒冷地区，无需液化。干燥空气
的导热性较好，N2的比热较高。
表1 SF6、N2及干燥空气的特性对比
N2是空气的主要成分，化学性质稳定。空气中N2含量过高会导致缺氧和窒息。因此，在采用N2绝缘时，应采用通风防护设备。干燥空气绝缘消除了通风
和保护设备的需要。
研究表明，与SF6和N2相比，干燥空气的耐压对金属微粒相对不敏感，故在生产过程或使用过程中产生的金属微粒对采用干燥空气绝缘的开关设备危害较小。
综上所述，以干燥空气作为绝缘介质，具有以下优点：①绿色环保；②导
热性好；③设备生产及维护过程中可以不使用通风及防护设备；④在生产过程
或使用过程中，产生的金属微粒对采用干燥空气绝缘的开关设备危害较小。
2 干燥空气的制作
充气柜内绝缘用干燥空气需符合ISO8573?1或GB/T13277.1《一般用压缩空气
第一部分：污染物和质量等级》中规定的质量等级2级标准。可通过干燥空气发
生装置，过滤掉大气中的杂质及水分，得到符合标准规定的干燥空气。也可通过
人工合成干燥空气，采用工业用高纯N2和工业用高纯O2来合成干燥空气。人工合成的干燥空气中含78%N2、21%O2及1%He，1%He为示踪气体。根据道尔顿
分压定律可知，均匀混合的干燥空气，只要控制组分气体的分压力就可实现。
干燥空气的配合比例及计算方法：
如需配制78%N2+21%O2+1%He，充气后混合气体压力为0.3MPa。计算如下：（1）负压+正压=0.1MPa+0.3MPa=0.4MPa。
（2）N2应充气0.4MPa×78%=0.312MPa，减去负压的0.1MPa，等于
0.212MPa，也就是说，将N2充到0.212MP即可。
（3）O2应充气0.4MPa×21%=0.084MPa，加上N2的0.212MPa等于
0.296MPa。也就是说，将O2充到0.296MP即可。
（4）He继续充灌到0.3MPa，完成充灌。可见，干燥空气制备方便，经济性好。
3 干燥空气绝缘开关柜相对地距离及断口距离设计
单纯以空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备，当额定电压为12kV时，相间
**管道工程有限公司 **路市政中压燃气管道工程 施 工 方 案 编制: 审核: 编制时间: 年月日
批准: 编制时间: 年月日
、工程概况 (1) 二、编制依据 1 三、施工准备 1 1、作业人员 (1) 2、技术准备 (1) 3、材料准备 (1) 4、作业条件 (2) 四、作业方法 2 1、作业方法与步骤 (2) 五、施工进度计划及保证措施............................................................ 3 （一）施工总进度3 （二）施工进度计划（图：附最后一页）3 六、平面布置 3 七、保证质量措施 3 （一）工程质量目标3 （二）质量保证体系及质量管理3 1.质量保证体系 (3) 2?项目部质量管理机构设置 (3) （一）质量保证措施 (3) 1.施工过程质量控制 (4) 八、保证安全措施 4
（一）安全保证措施 (4) 九、文明施工现场措施 5 （一）文明施工现场措施 (5) （二）减少噪音扰民和降低环境污染的技术措施5 附图 (7)
、工程概况 本工程为***路市政中压燃气管道工程，本工程的设计终点详见图纸，本次工程燃气管道采 用定向钻和开挖方式敷设燃气管道；工程全长598米，主管径为dn 160、dn 110,设计压力 为0.4MPa,运行压力为＜0.4MPa属压力管道GB1级。本工程管道设计压力0.4MPa,中压A 级，运行压力＜0.4MPa＞ 二、编制依据 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005 《油气输送管道穿越工程施工规范》(GB50424-2007 《燃气用埋地聚乙烯PE管道系统第1部分：管材》(GB15558.1-2003) 《燃气用埋地聚乙烯PE管道系统第2部分：管件》(GB15558.2-2005) 《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ 63-2008) 《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSG D2002-2006 《城镇燃气技术规范》(GB50494-2009 三、施工准备 1、作业人员 2、技术准备 3.2.1熟悉图纸，编制作业指导书。 3.2.2针对施工现场危险源，制定相应的防范措施。 3.2.3组织施工班组进行技术交底会，让施工人员熟悉图纸及作业指导书，学习施工规范, 掌握安装工艺。使每个人都清楚知道工作的内容、方法、应注意的事项，以便在实际操作时达到分工明确、指挥准确、行动一致，确保工作的安全、顺利进行。 3.2.4焊接人员、起重人员必须取得相应资格证。 3、材料准备 1. 管材、管件、管道附件及阀门必须具有制造厂的合格证明书，有关指标应符合相关国 家和行业标准 2. 管材及管件的材质证明书应重点检查：
通用变频器综合设计 1、设计一个采用二极管整流桥和IGBT的交-直-交电压型变频器主电路，并选择主要元器件的参数。 输入电压范围： 380~480V（正负10%），输出功率11kw（当输出电压为380V时），功率因数75 ?，采用三相SVM PWM，fs=1~15kHz。 .0 cos= （1）选择整流桥和IGBT（EUPEC或三菱均可），根据三菱或EUPEC网站上的程序，计算整流桥和IGBT模块的结温、使用寿命：计算做热Ta=40o C的Rthc-a，选择自冷或风冷情况下的变频器的散热器。（2）Udmax=800V，选择电解电容的耐压和容量，计算电解电容的寿命，自己查资料，如EPCOS、CDE（无感电容）、BHC等。 2、设计上述变频器的保护方案（原理框图，各环节的设计依据，电路框图，主要参数） （1）选择三个输出交流侧霍尔电流传感器的过电流、过载保护方案，设计相应的保护电路（HL传感器，电流放大滤波通道，A/D转换参考电压为5V）。 （2）设计IGBT直通保护和输出短路保护（相间，对地），可选择用带保护的驱动IC实现。 （3）直流侧的电阻能耗制动电路，给出一种软件或硬件控制方案。（制动点的选择） （4）直流侧过电压保护的硬件电路
根据题目要求，本系统主电路可用三相二极管不可控桥式整流电路、中间直流环节和三相IGBT桥式逆变电路三部分组成，实现交-直-交电压型变频器的功能，其拓扑结构如图1所示。 图 1 交—直—交电压型变频器拓扑结构 AC-DC-AC主电路主要包括：整流电路、滤波电路、制动电路以及逆变电路。整流侧采用三相不可控二极管整流桥将交流电整流为直流电，这样功率因数接近于1。由于不控整流出来的电压是脉动的，需要经过滤波电路后供给逆变电路，所以直流侧电容起稳压和滤波的作用。因为考虑到电动机的回馈能量，防止直流侧电压升高，加入能耗制动电路，逆变桥采用三相桥式结构。图中，在直流侧电容前接入了一个与限流电阻相并联的开关，这是由于电容的电容量很大，当合闸突加电压时电容相当于短路，将产生很大的充电电流可能会损坏整流二极管，为了限制充电电流，可以采用限流电阻和延时开关组成的预充电电路对电容进行充电，当电源合闸后延时开关延时数秒，此时通过电阻对电容充电，当电容电压升高到一定值后，闭合开关将限流电阻短路，避免正常运行时的附加损耗。 一、整流逆变元件参数及热设计 1.1 主电路元件选择及其参数 1.1.1 整流二极管的选型
第一章概述 1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。 3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化
现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加工生产，直至出厂为止而采取的必要的技术和管理措施。工艺工作按内容可分为工艺技术和工艺管理，前者是生产实践劳动技能和应用科学研究成果的积累和总结，是工艺工作的核心；后者是对工艺工作的计划、组织、协调与实施，是保证工艺技术在生产中贯彻和发展的管理科学。工艺技术的实现和发展是由科学的工艺管理工作来保证和实现的。工艺工作将各个部门、各个生产环节联系起来成为一个完整的整体。它的着眼点就是促进每项工作操作简单、流畅、高效率、低强度。 设计和制造电子设备，除满足工作性能的要求外，还必须满足加工制造的要求，电路性能指标的实现，要通过具体的产品结构体现出来。电子设备是随着电子技术的发展而发展的，其结构和构成形式也随之发生变化。初期的设备较简陋，考虑的主要问题是电路设计。到二十世纪四十年代，出现了将复杂设备分为若干部件，树立起结构级别的先进想法；为防止气候影响，研制出密封外壳；为防止机械过载而研制出减振器，设备结构功能进一步完善，结构设计成为电子设备设计的内容。随后，由于军用电子技术的发展和野战的需要，结构设计的内容逐步丰富起来。目前，结构设计在电子设备的设计中占有较大的
上海宝钢股份有限公司精密钢管厂 煤气管道改造搬迁 施工方案 批准人： 审核人： 编制：姚进 中国二十冶集团有限公司 2011年8月10日 目录 一、编制说明 二、工程概况 三、施工准备 四、施工部署 五、主要施工方法 六、管道施工技术要求 七、主要技术措施 八、施工管理体系 九、工程质量达到的等级及质量保证措施 十、保证施工安全的主要措施 十一、施工进度图 十二、施工区域示意图 上海宝钢精密钢管厂煤气管道改造搬迁
施工方案 一、编制说明： 本方案是为上海宝钢精密钢管厂煤气管道改造搬迁施工而编制的。 1、编制依据： 1－1、业主提供施工图纸及设计说明书。 1－2、《城镇燃气设计规范》（GB50028-206）。 1－3、《工业企业燃气安全规程》（GB6222-2005）。 1－4、《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000） 1—5、《现场设备及工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-1998）。 1—6、《宝山钢铁股份有限公司工程设计统一技术规定》（2010版）。 1—7、《城市煤气，天然气管道工程积水规程》（DGJ08-10-2004J10472-2004） 施工指导思想与措施： 2—1、树立为用户服务，用户是上帝的思想。以质量求信誉，以质量求生存，向质量要市场。2—2、验收质量管理，以质量为中心，建立健全质量保证体系，确保质量保证体系的正常运 转和各项管理制度的贯彻落实。 2—3、以科学的态度、按工期要求，制定统筹网络进度计划，灵活调度，及时协调各工序工 作，确保煤气管道安装工程按期完成。 2—4、加强施工管理，搞好现场文明施工，严格工艺纪律，落实《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005），以防为主，杜绝人身伤亡事故。 二、工程概况： 1、工程名称：上海宝钢股份有限公司精密钢管厂煤气管道改造搬迁。 2、工程地点：上海市宝山区长江西路25号 3、工程内容：由于市政工程中有一条越江隧道需要从精密钢管厂厂区穿越，隧道施工涉及区 域为南北长约85米范围内现有DN400中压煤气管道和DN600低压煤气管道需要搬迁。 该段管道改到隧道顶部管廊里敷设。 4、管道主要用材是:DN600低压煤气管道为螺旋埋弧焊管，DN400中压煤气管采用无缝钢管。 5、防腐和面漆:防腐应符合设计要求，防腐和面漆要求保证质量。 三、施工准备： 3.1 技术准备 3.1.1 进行严密的图纸自审，并参加由建设单位、设计院、监理单位组织参与的图纸会审， 发现问题及时做好记录，找有关部门联系解决，及时办理设计变更及材料变更手续等。 3.1.2 向施工班组进行图纸交底，技术交底，编制详细的施工方案并和全体施工人员学习施 工及验收规范及国家相关法律法规。 3.2 材料准备 材料准备要仔细，严格按照图纸规格、型号、材质、数量提出材料计划，组织供应部门按照 施工进度进行备料。 四、施工部署： 1、施工计划安排： 这次的煤气管道改造主要分两部分： 1．1、隧道外煤气管道。 8月20日开始施工——8月31日结束 1.2、隧道内煤气管道 9月14日开始施工——9月24日结束（具体施工时间视隧道的施工进度而定）
散热器的选型与计算 以7805为例说明问题. 设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出. 正确的设计方法是: 首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻. 计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足. 散热器的计算: 总热阻RQj-a=(Tjmax-T a)/Pd Tjmax :芯组最大结温150℃ Ta :环境温度85℃ Pd : 芯组最大功耗 Pd=输入功率-输出功率 ={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2 =5.5℃/W
总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C 其中k:导热率铝为2.08 d:散热器厚度cm A:散热器面积cm2 C:修正因子取1 按现有散热器考虑,d=1.0A=17.6×7+17.6×1×13 算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W, 散热器选择及散热计算 目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算 任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散
航空电子产品结构设计中的电磁兼容性(EMC 设计 摘要 :本文简述了航空电子产品电磁兼容设计的重要性 , 着重介绍了电磁兼容性结构设计的重要内容之一——屏蔽设计的原理及几种屏蔽设计的实用方法。 关键词:电磁兼容性屏蔽 一引言 电磁兼容性技术又称环境电磁学,是近代发展起来的新的学科领域。它涉及到电路设计、结构设计、工艺及安装等方面的问题。随着电子技术的发展 ,电子设备的发射功率将更高, 无线电射频源的密度将更太, 未来的电磁环境也将更加严酷。现在我国已经将电磁兼容性能提高到与产品指标同等重要的地位 ,不满足电磁兼容性要求的军品不能装机。对于从事军工产品的设计人员来说 ,应该尤为重视产品的电磁兼容性设计。在飞机中,窄小的空间装备着大量的各种类型的电子设备,如接收系统、发射系统、控制设备、天线、雷达等等 ,导致电磁环境极为复杂 , 相互间的电磁干扰非常严重。系统电磁兼容性设计不良的飞机,发生防御电子系统和进攻电子系统的相互干扰不能同时工作 ,甚至发生通信设备导致武备系统误动作的情况都是不乏其例的。 二电磁干扰方式 电子设备结构设计中常见的电磁干扰方式主要有: 传导干扰 传导干扰一般是指通过电源,电缆,布线系统,接地系统引起的串扰。辐射干扰 在高频情况下,电磁能量比较容易产生辐射。通常,在 MHz 以上,辐射就较明显,当导线长度超过四分之一波长时,辐射功率将很大。 三电磁兼容(EMC 设计的主要内容及方法
电磁兼容设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。屏蔽是结构设计中的主要使用方法。 3.1屏蔽 电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽,磁屏蔽和电磁屏蔽。 (1静电屏蔽 静电屏蔽主要是为了抑制寄生电容的耦合, 使电路由于分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地而不致于串入其它电路,从而使干扰得到抑制。静电屏蔽的基本方法是采用低电阻率材料作屏蔽体, 在感应源与受感器之间加一块与机壳接触良好的金属隔板网、罩或盒。可用铜、铝材做屏蔽外壳,要求不高的也可用钢材。机壳必须是导电良好、稳定可靠的导电体。静电屏蔽必须保证良好的接地,否则屏蔽效果将大大下降。 (2磁屏蔽 磁屏蔽主要是针对一些低阻抗源。例如变压器、线圈及一些示波器、显示器就可考虑用磁屏蔽。良好的低频屏蔽必须具有合适的电导率和高磁导率。磁屏蔽的基本方法是用高磁导率材料,如铁镍合金、镍铅合金、纯铁、铜作屏蔽材料, 做成屏蔽罩。 (3电磁屏蔽 电磁屏蔽就是对高频电磁辐射的屏蔽。 电磁屏蔽的主要方法是用金属材料做成屏蔽壳体。电磁屏蔽理论指出:电磁干扰在通过屏蔽体时, 一部分被反射, 未被反射的部分进入屏蔽层而被吸收转化为热能, 剩余的部分则穿透屏蔽层, 继续向外传播。 四几种屏蔽设计的实用方法
XX县天然气利用工程 施 工 组 织 设 计 编制： 审核： 批准： XXX有限公司(施工单位) 二零一三年三月
一、工程概况 本工程为XX县天然气利用项目天然气中压燃气管道工程，位于XX县长新路路段，全长3359.1米，管道为PE管道和无缝钢管，为城市输配管网，管道设计压力为0.4MPA。 本工程有XX设计院设计，XX监理有限公司监理，XX安装工程有限公司施工。 二、编制的文件依据 1.1施工图 XX县天然气有限公司提供的XX县天然气城区气化工程施工图纸。 1.2国家有关的法律、法规及行业的有关规定 《中华人民共和国安全生产法》主席令第70号(2002) 《建设工程安全生产管理条例》国务院第939号（2004） 《中华人民共和国节约能源法》主席令第90号（1997） 《中华人民共和国环境保护法》主席令第22号（1989） 《中华人民共和国水土保护法》主席令第49号（1991） 《中华人民共和国防洪法》（1997） 《中华人民共和国土地管理法》（1998年8月29日） 《建设项目环境保护管理条例》国务院令第253号（1998） 《石油天然气管道保护条例》国务院（2001） 《民用爆炸物品管理条例》国务院令第466号（2006）
交通部（78）交公路698号，石油部（78）油化管道字452号《关于石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定》 《地表水环境质量标准》GB3838-2002 《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 《污水综合排放标准》（1999年局部修订）GB8978-1996 《中国石油化工集团公司安全、环境与健康》Q/HSE0001.1-2001 1.3国家和行家相关标准、规范 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005 《聚乙烯燃气管道工程技术规范》CJJ63-2008 《输气管道工程设计规范》GB50251-2003 《油气输送管道穿越工程设计规范》GB/50423-2007 《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006 《输油钢制管道抗震设计规范》SY/T0405-2004 《石油天然气建设工程施工质量验收规范》电气工程SY4206-2007 《石油天然气建设工程施工质量验收规范自动化仪表工程》SY4205-2007 《管道干线标记上设置技术规定》SY/T6064-94 《石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程》SY4207-2007 《石油天然气建设工程施工质量验收规范输油管道线路工程》
1．1电子设备结构设计与制造工艺 1．1．1现代电子设备的特点 当前，电子技术广泛地应用于国防、国民经济各部门以及人民生活等各个领域。 由于生产和科学技术的发展，新工艺和新材料应用，超小型化元器件和中大规模、超大规模集成电路的研制和推广，使电子设备在电路上和结构上产生巨大的变化。小型化、超小型化、微型化结构的出现，使得一些传统的设计方法逐渐被机电结合、光点结合等新技术所取代，再加上电子设备要适应更加广泛的用途和恶劣苛刻的工作环境，就使当代电子设备具有不同于过去的特点。这些特点可归纳为以下几方面： 1．设备组成较复杂，组装密度大 现代电子设备要求具有多种功能，设备组成较复杂，元器件、零部件数量多，且设备体积要小，组装密度大。尤其是超大规模集成电路及其衍生的各种功能模块的出现，使电子设备的组装密度较过去提高了很多。 2．设备使用范围广，所处的工作环境条件复杂。 现代电子设备往往要在恶劣而苛刻的环境条件下工作。有时要承受高温、低温和巨大温差变化；高湿度和低气压；强烈的冲击和振动；外界的电磁干扰等。这些都会对电子设备的正常工作产生影响。
3．设备可靠性要求高、寿命长 现代电子设备要求具有较高的可靠性和足够的工作寿命。可靠性低的电子设备将失去使用价值。高可靠性的电子设备，不仅元器件质量要求高，在电路设计和结构设计中都要作出较大的努力。 4．设备要求高精度、多功能和自动化 现代电子设备往往要求高精度、多功能和自动化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。自控技术、遥控遥测技术、计算机数据处理技术和精密机械的紧密结合，有的电子设备要求有智能实现人机交流，使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。 上述电子设备的特点，只是对整体而言，具体到某种设备又各具自己的特点。由于当代电子设备具有上述特点，对电路设计和结构设计的要求更高了，设计、生产人员充分了解电子设备的特点，对于确保电子设备的性能满足使用要求十分必要的。 1．1．2 电子设备的制造工艺和结构设计 工艺工作是企业生产技术的中心环节，是组织生产和指导生产的一种重要手段。在产品的设计阶段，它的内容是确定产品的制造方案并完善生产前的技术准备工作；在产品的生产制造阶段，它的主要内容是组织指导符合设计要求的加
习题1 1. 平壁的厚度为δ，两表面温度分别为t 1和t 2，且t 1＞t 2。平壁材料之导热系数与温度的关系呈线性，即()01t λλβ=+。试求热流密度和壁内温度分布的表达式。 2. 变压器的钢片束由n 片钢片组成，每一钢片的厚度为0.5mm ，钢片之间敷设有厚度为0.05mm 的绝缘纸板。钢的导热系数为58.15W/(m ·℃)，绝缘纸的导热系数为0.116 W/(m ·℃)。试求热流垂直通过钢片束时的当量导热系数。 3. 用稳定平板导热法测定固体材料导热系数的装置中，试件做成圆形平板，平行放置于冷、热两表面之间。已知试件直径为150mm ，通过试件的热流量Φ＝60W ，热电偶测得热表面的温度和冷表面的温度分别为180℃和30℃。检查发现，由于安装不好，试件冷、热表面之间均存在相当于0.1mm 厚空气隙的接触热阻。试问这样测得的试件导热系数有多大的误差？ 4. 蒸汽管道的外直径为30mm ，准备包两层厚度均为15mm 的不同材料的热绝缘层。第一种材料的导热系数λ1＝0.04W/(m ·℃)，第二种材料的导热系数λ2＝0.1W/(m ·℃)。若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：⑴第一种材料在里层，第二种材料在外层；⑵第二种材料在里层，第一种材料在外层。哪一种好？为什么？ 5. 导热复合壁，由λ1＝386W/(m ·℃)的铜板，λ2＝0.16W/(m ·℃)的石棉层及λ3＝0.038W/(m ·℃)的玻璃纤维层组成，它们的厚度分别为2.5cm 、3.2mm 和5cm 。复合壁的总温差为560℃，试求单位面积的热流量为多少？ 6. 内径为300mm 、厚度为8mm 的钢管，表面依次包上一层厚度为25mm 厚的保温材料（λ＝0.116W/(m ·℃)）和一层厚度为3mm 的帆布（λ＝0.093W/(m ·℃)）。钢的导热系数为46.5W/(m ·℃)。试求此情况下的导热热阻比裸管时增加了多少倍？ 7. 蒸汽管道材料为铝，导热系数为204W/(m ·℃)，内、外直径分别为86mm 和100mm ，内表面温度为150℃。用玻璃棉（λ＝0.038W/(m ·℃)）保温，若要求保温层外表面温度不超过40℃，且蒸汽管道允许的热损失为φ1＝50W/m ，试求玻璃棉保温层的厚度至少应为多少？
中压燃气管道工程 施工组织方案 编制： 审核： 批准： 二00 年月
目录 第一章编制说明 一、编制说明 二、编制依据 三、编制原则 第二章工程概况 一、工程概况 二、主要工程 三、工程特点 第三章施工组织管理 第四章工程施工总进度控制计划及劳动计划 一、工程施工总进度控制计划 二、劳动力使用计划 第五章主要施工技术方案和施工机械设备 一、主要施工技术方案 二、施工机械设备 第六章施工平面布置图 一、施工平面布置的原则 二、施工布置方案 第七章施工技术组织、措施纲要 一、施工进度保证措施
二、施工技术管理措施 三、工程质量保证机构及措施 四、工程安全保证机构及措施 第八章工程施工主要质量经济技术目标 一、施工工期目标 二、工程质量目标 三、安全生产目标 四、降低成本目标 第九章本工程执行的时施工技术标准第十章工程竣工验收
第一章编制说明 一本施工组织方案设计，主要是依据河北新地燃气热力工程技术有限公司提供的设计图及提出的变更洽商，及甲方工程交底情况编制的。其主要内容为施工安排及主要施工方案，本施工组织设计是指导工程施工过程的技术文件。 二编制依据： 1 按河北新地燃气热力工程技术有限公司提供的走向设计图。 2 《城市燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33-2005 3 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006 4 《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-2008 5 现场实际勘查及技术交底。 三编制原则： 1认真贯彻国家对工程建设的各项方针、政策、法令法规及有关行政规章制度，严格执行基本建设程序。 2遵循建设施工工艺及其技术规范，坚持合理的施工程序的施工顺序，确保施工质量和行业现行工程建设标准、规范、规程及有关安全、卫生、环保等方面的规定。. 3安排施工项目，保证施工的均衡性和连续性。 第二章工程概括 一、工程概括： 本工程为中压燃气输气管线。中压燃气管线均采用埋地敷设，管顶覆
现代功率模块及器件应用技术(1)-IGBT和MOSFET功率模块 0 引言 最近20年来，功率器件及其封装技术的迅猛发展，导致了电力电子技术领域的巨大变化。当今的市场要求电力电子装置要具有宽广的应用范围、量体裁衣的解决方案、集成化、智能化、更小的体积和重量、效率更高的芯片、更加优质价廉、更长的寿命和更短的产品开发周期。在过去的数年中已有众多的研发成果不断提供新的、经济安全的解决方案，从而将功率模块大量地引入到一系列的工业和消费领域中。 因此，有必要就功率模块的应用技术，如选型、驱动、保护、冷却、并联和串联以及软开关电路等，进行一次全面的系列介绍。 1 IGBT和MOSFET功率模块 1.1 应用范围 如图1所示，当前众多的电力电子电路可由功率MOSFET或IGBT来实现。从上世纪80年代开始，它们先后出现于市场。与传统的晶闸管相比，它们具有一系列的优点，如可关断的特性（包括在短路状态下）、不需要缓冲网络、控制单元简单、开关时间短、开关损耗低等。
图1 功率半导体的应用范围 现在，电力电子技术不断地渗透到新的应用领域中，这首先归功于IGBT和功率MOSFET的迅速发展。同时，它们的应用在其现有的领域内也在不断地深化。数年前，高耐压双极型功率晶体管还被广泛地应用着。而现在只能在少数例外情况下发现它的踪影，其位置已几乎完全被IGBT所取代。 在电流达数十A或以上的应用中，功率MOSFET及IGBT大多为含有硅芯片的绝缘式功率模块。这些模块含有一个或数个晶体管单元，以及和晶体管相匹配的二极管（续流二极管），某些情况下还含有无源元件和智能部分。 虽然功率模块存在仅能单面冷却的缺点，但它还是被广泛地应用于大功率电力电子技术中，与同期问世的平板式IGBT/二极管器件一争高低。尽管平板式器件在双面冷却的条件下可以多散发约30％的热损耗，但功率模块仍然受到用户广泛的欢迎。其原因除了安装简易外，还在于模块的芯片和散热器之间的绝缘、其内部多个不同元器件的可组合性、以及由于大批量生产而导致的低成本。 在当今的市场上，尽管各种有竞争性的功率器件都在不断地发展，但是IGBT模块却稳稳胜出，它的功率范围也在不断延伸。目前生产的IGBT模块已具有了65kV、4.6kV、3.3kV和2.5kV的正向阻断电压。以此为基础，MW 级的、电压至6kV的变流器（采用IGBT串联的电路）已经出现。 另一方面，MOSFET则被应用于越来越高的频率范围。今天，使用合适的电路拓扑与封装技术，已经可以在500kHz 以上实现较大的电流。 IGBT和MOSFET模块已经成为集成电子系统的基本器件，同时也正在成为集成机电系统的基本器件。 1.2 结构和基本功能 下面所述的功率MOSFET和IGBT均指n沟道增强型，因为，它代表了构成功率模块的晶体管的主流。 在一个正向的驱动电压作用下，一块p导通型的硅材料会形成一个导电的沟道。这时，导电的载流子为电子（多子）。在驱动电压消失后，该器件处于截止状态（自截止）。 在大多数情况下，人们采用图2和图4所示的垂直式结构。在这里，栅极和源极（MOSFET）或发射极（IGBT）均位于芯片上表面，而芯片底面则构成了漏极（MOSFET）或集电极（IGBT）。负载电流在沟道之外垂直通过芯片。 在图2所示的功率MOSFET和图4所示的IGBT具有平面式栅极结构，也就是说，在导通状态下，导电沟道是横向的（水平的）。 平面栅极（在现代高密度晶体管中更发展为双重扩散栅极）仍是目前功率MOSFET和IGBT中占统治地位的栅极结构。 平面式MOSFET和IGBT结构是从微电子技术移植而来的，其漏极或集电极由n＋（MOSFET）或p＋（IGBT）井区构成，位于芯片表面。负载电流水平地流经芯片。借助于一个氧化层，n区可以与衬底相互隔离，从而有可能将多个相互绝缘的MOSFET或IGBT与其他结构一起集成于一个芯片之上。 由于平面式晶体管的电流密度仅能达到垂直式结构的30％，因而明显地需要更多的安装面积，所以，它们主要被用在复杂的单芯片电路中。 从构造上来看，功率MOSFET（图2）以及IGBT（图4）由众多的硅微单元组成。每cm2芯片上的单元数可达8.2×105（最新的耐压为60V的MOSFET）以及1×105（高耐压IGBT）。 图2、图4显示了MOSFET和IGBT具有相似的控制区结构。 n－区在截止状态下构成空间电荷区。p导通井区被植入其内，它在边缘地带的掺杂浓度较低（p－），而在中心地带则较高（p＋）。
目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15)
电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
中压天然气管线工程施工方案 1测量 主管测量人员应及时与甲方联系，会同测绘人员现场办理测量控制桩交接手续。接桩后应及时组织人员进行全线贯通测量，加以复核，如交接桩存在问题，应及时通知甲方并向公司领导汇报，以便迅速解决。管线各定位点（桩）交接后，经复测无误，再进行拴桩控制，每天复核一次，并作好记录。 2沟槽开挖 在现况沥青路面使用切割机切开1.2米宽的旧路路面，渣土外弃，下部沟槽全部人工开挖，土方全部用手推车外运，沟槽两侧不堆土。开挖时埋深1.2米的管线槽边不放坡，下钻段深4到5米，放坡1：0.3，管口处按施工规范挖工作坑。 经过电线杆时采用人工开挖，并及时作好支撑工作，距离不够开槽宽度时，与甲方协商，采取移杆等其他保护措施，不得冒险、野蛮施工。 3排管对口 排管时应根据现场情况在沟槽内进行，对口前将管内杂物清理干净，将坡口边缘内外侧100毫米范围内油漆、污物、铁锈、毛刺等清除干净，管端如有轻度变形，可用专用工具校正，不能用锤子直接敲击管壁，校正无效时应将变形部份切除。 4焊接 1）焊工必须持有北京市劳动局颁发的“锅炉压力容器操作证”，
方可焊接焊口，并在焊口上侧位置打上焊工号，对全线焊口位置、折点位置及本工程设备附件位置作出详细纪录并画出焊口图。2）此新建中压天然气采用DN400螺旋焊接钢管，为保证焊接质量，采用钨极氩弧焊打底，电弧焊填充罩面，焊缝质量达到GB/T12605—90Ⅱ级。 3）焊接材料：氩气（纯度为99.99%），焊丝HD8N2SiΦ3，钨极铈钨极Φ3，所用焊条应烘干，烘干温度350摄氏度，恒温1—2小时，保温140摄氏度。现场使用应装入保温桶内，重复烘烤不能超过两次。焊口为V型坡口。 4）焊后及时安排探伤检查，管线起点、终点及过路段做100%探伤。 5设备安装 1）法兰及阀门的安装 本工程中DN400球阀及波纹管等设备，安装严格执行市政工程施工技术规程有关要求。 A 阀门安装前应检查外观有无缺陷，开闭是否灵活，并清除阀口内的封闭物（或挡片）和其他杂物。 B 阀门安装前必须进行严密性试验，合格后方可使用。阀门的开关手轮应放在便于操作的位置，而且应在关闭状态下进行安装。为保证阀门安装免受意外应力，安装阀门时应先将阀门与法兰或调长器连接，调整阀门位置，适合后，点焊管上法兰，再取下阀门，待管上法兰焊好后再正式安装阀门与波纹管。
功率模块选型设计 对于一个具体的应用来说，选择功率模块时需要考虑其在任何静态、动态、过载（如短路）的运行情况下： ①器件耐压； ②在实际的冷却条件下，电流的承受力； ③最适合的开关频率； ④安全工作区(SOC)限制； ⑤散热条件与最高运行温度限制； ⑥封装和安装方式 ⑦成本和技术风险 (1)器件耐压设计=(+)K2 =(1.15*600+200)*1.1 =979(V) (1) 式中： ——过电压系数 ——安全系数 ——额定直流电压 ——关断即将结束时的尖峰电压 考虑到回馈制动，电压波动，开关过程引起的电压尖峰等因素，通常选择功率管器件耐压都是母线电压的一倍，故IGBT的电压额定值选用1200V。 (2)器件的电流选择
在电力电子设备中，选择功率管模块时，通常先计算通过功率管的最大电流值，然后根据该设备的特点，考虑到过载、电压波动、开关尖峰、温度等因素考虑一倍的安全余量来选择相应的功率管。 流过IGBT的最大电流为： = =300××1.2×1×1.5 =763.56(A) (2) 式中： ——电流尖峰系数 ——温度降额系数 ——过载系数 ——牵引电动机峰值电流 IGBT的电流额定值选用=800A (3)合适的开关频率 功率管的损耗主要由通态损耗和开关损耗组成，不同的开关频率，通态损耗和开关损耗所占的比例不同。而决定功率管通态损耗的饱和压降和决定开关损耗的开关时间（,）又是一对矛盾，因此应根据不同的开关频率来选择不同特征的功率管。 在低频如<10kHz时，通态损耗是主要的，这需要选择低饱和压降型功率管；当≥15kHz时，开关损耗是主要的，通态损耗占的比例比较小。
电子产品结构设计技术高级班 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生 【报名邮箱】martin#https://www.doczj.com/doc/848938447.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 如今的中国已成为世界电子设备制造中心，整个电子制造业的结构正在发生新的变化与调整，新器件、新材料、新工艺不断问世，特别是日新月异的微电子技术正在向各个领域广泛渗透。因此传统的电子设备结构设计和工艺方法受到严重挑战，中国电子制造业迫切需要大量精通各方面知识的设计、制造工程师。现代电子设备所处的环境主要包括气候环境、机械环境、电磁环境、生物化学环境和核辐射环境等。各种环境因素的影响可能导致电子设备可靠性降低、失效甚至损坏，必须采取防护措施。 培训对象: 系统设计师、电子结构设计工程师、总质量师、产品质量师、工艺师、质量可靠性管理者。 课程大纲：（根据学员反映，授课内容可能会有所调整） (一)、阐述电子产品结构设计的突破与创新 1、结构设计对电子产品整机的影响有哪些？ 2、怎样突破传统的设计概念？ 3、怎样学会运用创新理念？设计出让人满意的产品。 4、国外结构设计技术的介绍与借鉴。 (二)、电子产品的造型设计与结构设计 1、什么是电子设备的造型设计？ 2、工业造型设计的要素有哪些？ 3、工业造型设计所遵循的基本原则。 4、造型设计的程序介绍。 5、造型设计中的色彩是怎么考虑的？用色彩弥补造型的不足。 6、造型设计的几个美学原则。
电子产品的结构设计过程 一个完整产品的结构设计过程 1.ID 造型; a. .......................... I D 草绘 b. ............................. ID 外形图 c. ............................. MD 外形图 2.建模; a. 资料核对 ..... b. 绘制一个基本形状...... c. 初步拆画零部件 ..... 1.ID 造型; 一个完整产品的设计过程, 是从ID 造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文 字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID 绘制几种草案，由客户选定一种，ID 再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD的了； 顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD故外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整；MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROEt描线；ID 给MD勺资料还可以是IGES线画图，MD各IGES线画图导入PROE!描线，这种方法精度较高；此外，如果是手机设计，还需要客户提供完整的电子方案，甚至实物； 2。建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE乍为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASB的曲面作为参考依据； 所以MD故3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE 里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路；
燃气安全施工方 在进行干管延伸、接装用户 管道更新等施工时需要暂时切断气源或降低燃气压力 在此情况下，为保证用户用气安全，必须采取必要的安全措施。 一）中压管道停气降压 中压管道因管内压力高， 使用阻气袋无法阻气， 故一般采用关闭阀门停气的方法进行管 道施工。停气时必须注意以下几点： 1.查清中压管道阀门关闭范围内影响调压器的数量及该调压器所供应的地区，其低压干管是否与停气范围以外 的低压干管连通。 如果低压干管连通而停气影响范围又较大时， 则应考虑安装临时中压管供气或装临时调压器使施工管段改成低压供应严密）。此时必须保证施工管段两端阀门关闭
2.对于需停气的专用调压器，需事先与用气单位商定停气时间，以便用户安排生产。中压管道只有采取降压措施氮气置换合格后方可带气进行焊割。 降压后管内的压力必须超过大气压力，以免造成回火事故。 二）施工人员需穿戴好劳保用品，现场配置泡沫灭火器及防火沙防火棚等。 三）停气降压中应注意的有关事项 1.中压管和低压管在施工中， 凡需要采取降压措施时均应事先会同有关部门进行商讨，确定影响用户的范围，停气降压允许的时间。对于停气的用户在施工前通知作好停气准备。 2.停气降压的时间一般应避开高峰负荷时间。如需在出厂管，出站管上停气，应由调度中心与制气厂、输配站商定停气措施。 3.中压管上停气时，为防止阀门关闭不严密，造成施工管段内压力增加，引起阻气袋位移，使燃气大量外泄。 故应在阀门旁靠近停气管段的一侧钻孔两只，作为放散管及安装测压仪表用。 4.施工结束后，在通气前应将停气管段内的空气进行置换。置换的方法一般采用煤气直接驱赶。燃气由一端 进入，空气由另一端的放散管内逸出，待管内燃气取样试烧合格后方可通气。 5.恢复通气前，必须通知所有停气的用户将燃具开关关闭；通气后再逐一通知用户放尽管内混合气再行点火。 6.大型工程以及出厂管、出站管的停气降压，因影响范围大，必须成立停气降压指挥部（组），统一指挥、协调停气施工及用户 安全供气等工作。 7.停气降压时间经各方商定后，一般情况下不得更改。要做好各项施工工作，准时完工不准延迟。