第一篇：变频调速技术及其应用
变频调速技术在暖通空调中的应用
1 引言
近十几年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，变频器已广泛地用于交流电动机的速度控制。因为其具有高效率的驱动性能及良好的控制特性，在各行各业得到很好的应用。在暖通空调领域应用变频调速技术，一方面可以极大地节省水泵或风机的电能，实现系统的节能运行;另一方面可以提高系统的运行品质，实现高精度控制，满足对环境的舒适度和生产工艺过程对环境的温、湿度精度要求，从而有效地提高经济效益和产品质量。变频器不仅在大型的通风、空调、供热等系统中得到了有效地利用，而且也已进入家电产品中，如家用空调器，电冰箱等家电设备中都用到了变频调速技术。可以说在暖通空调领域，凡是有需要速度控制的场合，变频器都以其操作方便、体积小、控制性能好而获得了广泛应用。
本文仅就变频器用在泵与风机中的节能运行机理、变频调速控制系统的一般组成，以及变频调速技术在暖通空调领域中的几个具体应用方向做一简单的介绍。
2 泵与风机应用交流变频器节能的运行机理
2、1 泵与风机的特性
泵与风机的轴功率N与其流量Q、扬程H(压力)之间的关系为：
N∝Q×H
当流量由Q1变化到Q2时，电动机的转速由n1变为n2，此时Q、H、N相对于转速的关系如下：
可以看出，泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比。扬程与转速的2次方成正比，流量与转速的1次方成正比。图1示出泵和风机的扬程与流量的关系曲线。
2、2 系统特性
流体在管路系统中的特性可以表达成如下的关系式：
其中H为管路系统的压差阻力;P
2、P1为流体高、低压面的压强，Hz为流体高、低压面的高差。S为管路系统的阻力系数，与管路系统的沿程阻力和局部阻力以及几何形状有关。
2、3 泵与风机的工作点
根据管路系统特性所提出的流量及其相应的压头必须由泵或风机来满足。将泵或风机的性能曲线和管路系统的性能曲线同绘在一张坐标图上，如图3所示，两条曲线相交的点O就是泵或风机的工作点。其中O～O′为系统的流动阻力。
在设计工况下,泵或风机可以在流量为Q0的条件下向管路系统提供H0的扬程。
2、4 当需要的流量减少时传统的调节方法
通常泵或风机的容量是按照系统需要的最大要求而设计的，然而在实际应用中，系统大多数时间里在远小于设计容量下工作。传统的调节方法是在泵或风机的出口处加装阀门，用关小阀门加大系统局部阻力即改变管路系统特性曲线的方法来进行调节。如图4工作点从0变到1。这种方法简单有效，但严重影响了系统的效率。虽然流量减少了，但消耗在阀门上的损耗增加了，实践证明，这种调节方法在流量减少的情况下，泵或风机的轴功率基本没有改变。
2、5 变频调速的方法
如果系统安装有变频调速控制装置，当需要的流量减少时，不总采用关小阀门出口的方法，而是利用变频调速控制装置改变泵或风机电动机的转速。在减少系统流量的同时降低了系统阻力，就可以达到既减少流量，又可以极大地减少电动机的轴功率，达到节能的效果。泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比，而流量与转速的1次方成正比，故泵或风机的轴功率与流量的3次方成正比。它们之间的关系如图6所示。从图上可以看出，当流量减小为原流量的80%时，轴功率减少为原轴功率的51%;当流量减少为原流量的60%时，轴功率减少为原轴功率的22%左右。如果和改变泵或风机出口阀门开度的方法相比，变频调速方法的节能效果是非常明显的。
3 变频调速控制系统的组成
暖通空调中用到的变频调速控制系统一般由传感器、变送器、调节器、控制器、变频器、电动机及被控制设备几部分组成。传感器用来感测被控设备中的被控参量，它可以是流量、压力、温度、湿度、气体含量等，一般是利用传感器把被控参数转换成电信号。变送器的作用是把传感器得到的电信号进行放大、整形等处理，然后统一调整为规则化的电压，如0V～5V或电流信号4mA～20mA等作为调节器的输入。调节器或控制器，它们其实就是一个由单片机组成的微型控制系统。本身具有计算、判断、逻辑分析功能。它有数字和模拟输入端、数字和模拟输出端，可以在软件的控制下实现PID或模糊控制等控制规律，还可以利用数字输出口，指挥数台电动机的调频与工频之间的切换、被控设备相关部件的开启或关闭等多种操作。变频器是利用电子器件的智能控制技术把电压频率固定的交流电变成了电压频率可变的交流电的一种控制设备。用变频器输出的频率、电压可变的交流电去驱动电动机就可以达到电动机的调速。变频器一般由供电部分、输出部分、控制部分、保护部分、显示部分和给定部分组成。容量从几十瓦到几百千瓦，既有三相的也有单项的。十多年以来，变频器的可靠性越来越强，价格越来越低，应用的领域越来越广泛。电动机和被控设备一起构成了生产过程的动力源和执行机构，用以保证生产或系统工作的正常。以上说明的控制系统是一种闭环控制系统，有时对于一些简单的控制系统也采用开环式的控制系统，这时传感器、变送器和调节器由人的五官和大脑来担任。当观测到或感觉到系统的被控参数发生偏差以后，用人工的方法去调整变频器的给定值，使电动机的速度改变，从而达到控制被控参数的目的。
4 变频调速技术在暖通空调中的应用
4、1 变风量控制系统
空调系统的设计一般都是按室内负荷和室外温湿度最不利的情况来设计的。但一年中这
种设计工况的维持时间只有数天或数十小时，绝大多数情况下都是在非满负荷下工作。我国目前大部分空调系统都是采用的定风量系统，在这种系统中，当空调冷负荷变小以后，常采用机器露点不变，再对冷却的空气进行不同程度的“再热”的方法来解决。这种方法虽然可以满足空调负荷变化的需要，但都增加了不必要的“再热”能量，是一种不经济的运行方式。变风量系统在室内冷负荷变小的时候，不是增加“再热”而是用减少风量的方法来适应负荷的变化，即去掉了“再热”又减少了风机的轴功率，如系统全年均在70%风量下工作，风机耗电约可减少一半，因此是一种节能的空调运行方式。在变频器技术不成熟以前，改变交流电动机转速的工作非常困难，限制了变风量空调系统的发展。随着变频器技术的成熟和价格的降低，变风量空调系统将得到广泛的应用。
4、2 变冷水量系统
在非设计负荷条件下，空调区域的需冷量减少，一般是采用二通阀来调节末端设备冷水的流量来适应需冷量的变化，在一级泵系统中，流过末端设备的冷水和流过冷机蒸发器的冷水是串联的。通过冷机蒸发器的水流量是不能低于所需水量额定值的，否则将导致结冰的危险。一般冷机厂家要求通过蒸发器的水流量恒定，即定流量工作。为了解决负荷侧变流与冷源侧定流量之间的矛盾，一般采用在供回水管路上设旁通管，在旁通管上装压差调节器，控制旁通管上的二通阀，即改变旁通水量的方法来解决。这样虽然可以解决上面的矛盾。但是这种系统水泵的能耗没有因为需冷量的减少而降低，因此是不经济的。为了达到既变水量又节能的目的，可以采用二级泵系统，在这种系统中冷源侧采用定流量控制的一次泵，负荷侧增加了采用变流量控制的二次泵。当系统的需冷量减少，二通阀关小，用户侧供回水管压差增大时，降低二次泵的转速以维持用户侧供回水管压差的恒定，这样就达到了节能的目的。实践证明采用具有变频调速功能的二级泵变流量冷水系统具有显著的减少输送能的节能效果。
4、3 锅炉鼓引风机的节能运行
设计人员在确定锅炉鼓引风机的电动机功率时，由于有些系数的具体数值难以准确确定，往往会造成装机容量超过锅炉最大负荷时所需功率的情况，同时锅炉不可能总在满负荷下运行，随着室外温度的提高，供暖负荷会有相应的减少，为了适应负荷的变化就要减少燃料的供应量，同时减少鼓引风机的通风量。采用关小风阀的办法可以达到减少通风量的目的，但会增加系统的阻力和噪声，是不经济的调节方法。采用变频调速技术，根据锅炉的实际燃烧情况，通过控制器直接去调节鼓引风机的转速就可以达到调节风量又节能的要求。据有关锅炉鼓引风机改造工程的实际数据，一台14MW的热水采暖锅炉的鼓引风机年节电可达18万kWh。
4、4 采暖与空调水系统的恒压点控制
采暖与空调水系统的定压常采用高架开口水箱(膨胀水箱)的方法。但有时会遇到没有适当的架设位置的困难，这时常采用气压罐定压和补给水泵等方式，气压罐定压占地面积比较大，在锅炉房面积比较小的地方难以采用。补给水泵定压又可分为间歇补水定压和连续补水定压。间歇补水定压的定压点在上、下限压力之间波动，通常波动范围为0.05MPa左右，
波动范围过小，则接触开关频繁动作易于损坏。连续补水定压的工作原理如图12所示。它有两种工作方式，第一种利用自力式补水调节阀，当定压点6的压力过低时补水调节阀开大，增加进入网路的补水量，使压力上升到要求的压力，如压力过高，补水调节阀关小，减少进入网路的补水量，使压力下降到规定值。在这种工作方式下，水系统定压点的压力稳定，但补给水泵始终以50Hz的频率工作，是不经济的。第二种方式是把补给水泵改成变频调速控制，利用远传压力表测量到的定压点的实际压力值与预先设定的控制压力值在控制器中进行比较，根据其差别的大小调整控制器的输出，进而改变补给水泵运转的速度，达到恒定定压点的要求。因为补给水泵可以根据压力的不同情况在不同的频率下工作，所以可以节省补给水泵电动机的能耗。实际工作表明这种定压方式，控制精度高，定压点的压力值可以精确地控制在0.01MPa的范围内。
4、5 冷却塔风机的变速控制
冷却塔风机的作用是驱动空气与在冷凝器吸收了热量的冷却水强行进行热湿交换，以使冷却水降温后再返回冷凝器进行吸热。为使制冷设备在一定的负荷范围内稳定运行，必须使进入冷凝器的冷却水温度保持稳定。对于吸收式制冷机，冷却水温度过低将出现溶液结晶事故。对于大型封闭式离心机组，冷凝压力过低会引起电机冷却液流动不畅，可能造成电机局部过热甚至烧毁。冷却水温度过高则会降低制冷机效率。稳定冷却水温度可以采用调节运行台数或调节风机转速的方法，也可以采用利用三通阀调节通过冷却塔的水量与通过旁通水量比例的方法。利用三通阀调节旁通水量的方法，冷却水泵的输送能量并没有减少，如果把冷却水泵改成变频泵，因为流过冷凝器的水量一般情况下不能变化很大，所以变频的范围也受到了限制。较好的方法是采用变频调速技术去调节冷却塔风机转速，可以把冷却水温度控制在一个比较高的精度范围内，又可以节省风机的电耗。
4、6 变频空调器
一般的窗式空调器或分体式空调器，采用ON/OFF控制方式，这种控制方式室内温度和湿度会发生波动，影响人的舒适感。压缩机在启动时有很大的冲击电流，需要配置比连续运行时更大的电源容量，为了克服以上缺点，近几年出现了所谓的变频空调器，这种空调器中的控制器根据传感器得到的被控房间的温度值与预先给定的温度设定值比较，根据二者的偏差去控制变频器的频率输出，进而改变制冷压缩机的转速，达到调节被控房间温度的目的。使用变频空调可以达到以下效果：
(1)在轻负载时，压缩机在较低转速下工作，相对压缩机容量，蒸发器和冷凝器在相对比率较高的情况下工作，整体效率有所提高，因而可以节能。
(2)由于使用了变频技术，压缩机的开停次数减少，制冷系统的压力变化损耗减少。
(3)室内温度不再是一个波动值而是在设定值上下一个极小范围内变化。人的舒适度得到了改善。
(4)减少了电动机的启动电流，可以增加压缩机的使用寿命。日本大金公司生产一种所谓的VRV的变频控制空调系统，它分成室内机和室外机两部分。室内机中由蒸发器、风机组成。室外机由可变频的压缩机、冷凝器、冷凝风机和节流元件组成。两边通过制冷剂管路联接。一台室外机可以根据需要带数台至十几台室内机，它强大的自动控制系统可以根据系统配置的实际情况和被控点的温度情况及时地调整室外机中压缩机的转速及制冷剂的流量，使整个
系统协调一致高效地工作。该产品还有单冷型、热泵型和带热回收型几种型式。
变频调速技术在大型制冷机特别是离心式制冷机中也得到了很好的应用。如美国约克公司生产的离心式制冷机，使用了变频调速技术大大改善了制冷机的调节特性。
5 结论
变频调速技术是随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术发展起来的一门新兴的应用技术，具有控制性能好，运行效率高，体积小，操作方便的特点，特别是在泵与风机的控制方面有很好的节能效果。暖通空调系统耗能在整个建筑物耗能中所占的比例日益增大，其中泵与风机的流体输送能耗又占了很大比例，把变频调速技术应用于暖通空调系统，对减少建筑物的整体能耗，提高系统运行效率有很大的意义。同时，应用变频调速技术还可以改进自动控制系统的控制效果，可以提高被控环境的质量和生产工艺过程对温湿度的精度要求，从而提高产品质量，有很好的经济效益和社会效益。
第二篇：定子调压调速技术在炼钢天车的应用
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定子调压调速技术在炼钢天车的应用
工作单位：酒钢炼轧厂炼钢设备保障作业区作
者：裴 兴 怡
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定子调压调速技术在炼钢桥式起重机的应用
摘要：本文主要介绍了三相异步电机的工作原理和调速方法，在调速方法中重点分析对比了转子串电阻调速和晶闸管定子调压调速的基本原理和两种调速方法的各自特点。通过分析对比得知定子调压调速技术在今后的设备改造中将是一种既节约费用，又简单易行的技术方案，同时对炼钢天车技术改造提供了有力的技术支持。
关键字：定子调压调速 机械特性 串电阻 晶闸管 引言：
三相异步电动机的调速经过了长期的演变过程，人们在电动机的调速和转矩控制上做过了大量的研究，尝试过使用各种不同形式的调速方法，随着大功率和高开关频率的半导体器件的开发研制成功，以及现代数字技术的普及应用，为我们提供了驱动控制电动机的新的方法。目前桥式起重机电机调速控制应用最多的是三相绕线式电动机转子串电阻调速，下面就介绍一下用于转子串电阻调速与晶闸管定子调压调速的基本工作原理与优缺点。
1 三相异步电动机工作的基本原理 1.1 基本公式
从电网输入电动机的功率
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2 三相异步电动机调速 2.1 转子串电阻调速
主要介绍用于起重机起升机构用的两挡反接控制，机械特性如图1 所示。两挡反接制动是指起升机构在满载或75%负载下，可以达到满速下降的目的。在返回停止工作时可达到准确停车，避免在满载情况下下滑而造成意外事故。上升
1、
2、3 挡人为逐级切除电动机转子电阻，使电动机由机械特性
1、
2、3 过渡到机械特性4 上，电动机高速运转。满载慢速下降电动机工作在特性5上，电机转子串进一定的电阻值，使电动机处于反接制动状态。轻载下降电动机工作在特性6 上，此时电动机转子串进全部电阻，使电动机的机械特性变得更软。电动机工作在反接制动状态。
虽然在上面两种反接制动状态下能够得到一定的低速，但是不能长时间运行，否则会造成电机发热严重，此时电机的机械特性都比较软，负载转矩瞬间产生的任何波动都会使电机失去控制，将造成严重后果。所以在操
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作控制时不允许长时间运行在特性
5、6上，要在短时间内切掉转子电阻，使电动机工作在再生发电状态下。绕线式异步电动机转子串电阻调速为开环调速，速度波动比较大，轻载时调速范围比较小，也就是说在载荷较小时起升各挡之间速度变化不明显。下降控制时比较复杂，需要操作人员密切关注机构的运行方向。另外下降过程中无论负载大小，都得不到稳定的低速运行，所以在对下降控制要求较高的冶金及其它行业就不能满足调速要求了。
2.2 晶闸管定子调压调速 2.2.1 调压调速基本原理 由异步电动机的电磁转矩表达式
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可知，当电动机各参数及电源频率不变时，且当转差率s 一定时，电动机输出转矩T与电机定子电压U1成正比。当改变定子电压时，可以得到一组人为的机械特性曲线，如图2 所示。
由图2 可以看出，为了在一定的负载转矩下，通过降低定子电压得到低速运转是可能的。但是在降低定子电压得到低速时，由于转差率s 将增大，因此电动机电流随着s 的增大而增大。这样转差功耗就全部消耗在电动机内部，从而致使电动机发热严重。另外由图猿可见，带恒转矩负载TL 时，普通的笼型异步电动机变电压时的稳定工作点为A、B、C，转差率s 的变化范围不会超过0~sm，调速范围很小。为了能在恒转矩负载下扩大变压调速范围，须使电机在较低速下稳定运行而又不致过热，就要求电动机转子绕组有较高的电阻值。图3 给出了高转子电阻电动机变电压时的机械 特性，显然在恒转矩负载下的变压调速范围增大了，所以异步电动机变电压调速时，采用普通电机的调速范围很窄，为了减少电机发热及扩大调速范围，须采用高转子电阻的电机。
晶闸管定子的调压调速装臵，是通过在定子上串联反并联晶闸管并控制其导通角来实现的，可以实现三相绕线转子异步电动机低速稳定运行。但这种调压调速是开环系统，其特性硬度不够，速度波动率大。为了提高其调
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速性能可采用有双闭环(速度环和电流环)反馈调压调速控制系统，闭环调速时电动机的机械特性曲线如图4 所示。显而易见闭环系统下的机械特性硬度提高了，速度波动率大大减小。
闭环调压调速系统动态过程为当电动机稳定运行在要求的速度时，一旦负载增大，电机会在较大负载拖动下进行减速，速度反馈值也随之降低，闭环系统给定值不变，速度调节器的输入由于速度反馈的下降而增大，经过速度调节器调节控制晶闸管，增加晶闸管导通角，因而电动机定子电压提高，电动机力矩也增大，电动机开始加速，当速度升至要求值时，速度反馈与给定值相等，速度调节器输出值不再变化，晶闸管导通角不变，电
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动机电压也不再升高，电动机力矩与负载力矩达到平衡，电动机又稳定运行于给定值确定的速度值。这种速度调节器为PID调节器，由于积分的作用，所以速度与给定值相等，属无静差调速系统。 2.2.2 晶闸管定子调压调速特点
定子晶闸管调压调速闭环系统已在近年得到较广泛的使用。
应用了以上所述的闭环调压调速原理，设计生产的用于起重机电动机的调速装臵，具体特点如下。
1)这种调压调速装臵是专业化设计产品，专门用于驱动起重机的起升机构和运行机构，对起重绕线式电动机进行控制。
2)该装臵是数字化调速设备，由于在设计时充分考虑简便和实用，所以用户在使用时特别方便。该装臵的参数少，而且直观简单，当使用时在保证正确接线的基础上，只需要调整电动机电流参数就可进行正常工作，无须长时间调试和调整。
3)该装臵正反向切换采用交流接触器进行，这样设计就彻底避免了环流发生的可能性，因而也不必采用快速熔断器保护晶闸管的设计方法。 用两组晶闸管控制正反向在实际使用中经常产生环流，因而必须采用快速熔断器进行保护。这样在使用时，就必须经常更换快熔，造成故障率提高，给使用维护带来不便。
该装臵由于无环流发生的可能性，再加上晶闸管选择上的考虑，因此只需用带电子脱扣器的断路器保护即可，方便使用。
该装臵控制接触器切换时，是在无电压无电流的情况下进行的，这样在接触器的选择上就可按接触器的约定发热电流进行，在寿命的选择上，只考
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虑机械寿命即可。
另外，利用正反向接触器控制电动机比较直观可靠，容易判断故障，同时我们利用正反向接触器辅助触头与制动器进行连锁，就非常可靠的保证了制动器只有在电动机带电的情况下才能开闸，使运行及控制更加可靠。 4)由于调压调速控制系统采用速度闭环，所以必须设臵速度检测环节。该装臵抛弃了原有的容易损坏的测速发电机和安装困难对环境要求高的脉冲偏码器的测速方法，采用电动机转子频率反馈进行测速，这样就大大降低了改造难度，降低了使用故障，调速比能够达到1:10。 2.2.3 用于起升机构控制逻辑功能简介
用于起升机构的控制系统如图5 所示，机械特性如图6所示。
1)电源电路断路器1Q1 用于对主起升机构电动机及调压调速装臵提供短路及过载保护。
2)数字式定子调压调速装臵是一个速度闭环的现代化交流调速系统，无需测速发电机和编码器，而是采用电动机转子频率作为速度反馈信号。当设定电动机低速运行时，通过自动调节电动机定子电压，使电动机稳定运行在设定速度上。由于是闭环调速系统，所以，电动机的运行速度不会因为负载的变化而变化，速度波动率很小。
3)正、反向接触器1KM11与1KM21 用于控制电动机的运行方向。 正反向接触器的动作均由THYROMAT 控制，其动作顺序为机构上升运行时，正向接触器1KM11吸合，电动机加上了正向相序，使电动机处于正向电动状态，带动机构正向起升。上升
1、
2、3挡为低速调速挡，速度分别设定为10%、20%、30%，上升4 挡为全速挡，此时输出全电压，控制电
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动机以额定速度运行。机构下降运行1—3挡时，首先正向接触器1KM11吸合，通过调节电动机定子电压，使电动机处于反接制动状态，靠负荷拉动机构下降运行，以获取低速运行。当吊运负荷重量很轻，无法拉动机构下降运行时，会自动进行检测。当在1.5 s内，机构还未运转，就自动判断负荷为轻载，在零电流的情况下控制正反向接触器的切换，使反向接触器1KM21 吸合，让电动机处于反向电动状态，达到设定速度。若由于某种原因吊运的负荷变重，会自动控制正反向接触器回复到反接制动状态。下降4 挡时，控制反向接触器吸合，使电动机处于反向电动状态，当负载重时，电动机速度超过同步速处于再生发电制动状态。
控制手柄由下降4 挡回复到下降1—3挡时，会自动控制正反向接触器在零电流的情况下迅速切换，让电动机迅速进入反接制动状态，制动负荷进入下降低速状态。
4)转子接触器在每个电动机的转子上均串接了电阻，用于消耗电机低速运行时产生的热能，电阻器分为四段。上升调速挡时，1KM43吸合切除最后一段电阻，加大电机启动力矩。上升4 挡时，通过THYROMAT 控制另外两个转子接触器1KM
42、1KM41分别在50%，75%速度下闭合，分别切除第
二、第三段电阻，使电机平滑过渡到全速，又使切换电流得到控制。下降1—3 挡时，为了降低电机电流，并使下降4 挡回到下降1—3 挡时，切换力矩足够，增加了最后一段电阻，转子四段电阻全部串联到转子上。当下降4 挡时，通过THYROMAT 控制另外两个转子接触器分别在50%，75%速度下闭合，分别切除第
二、第三段电阻，使电动机处于再生发电制动时速度限制在允许范围内。
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5)控制电路中还具有零位、失压、限位等保护功能。
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3 结语
该定子调压调速装臵目前应用于炼钢EF跨20#天车、FG跨10#天车起升系统拖动，运行稳定故障率低，设备维护工作量小，这种调压调速装臵的使用能够有效地降低起重机的机械冲击，从而使起重机的运行更加稳定、可靠。
参考文献：
[1] 《电机学》第二版 史乃 主编 机械工业出版设
[2] 《电力拖动自动控制系统---运动控制系统》第三版 陈伯时 主编 机械工业出版社 [3] 《电机及拖动基础》第三版 顾绳谷 主编 机械工业出版社 [4] 《电气与可编程控制技术》 邓则明 主编 机械工业出版社
第三篇：信息技术及其应用教案
第二周
第二节 信息技术及其应用：
教学内容：信息技术及其应用： 教学目的：
1、了解信息技术的基本涵义及其在生产生活中的广泛应用。
2、体会信息技术在学习、生活中的作用
3、认识提高信息素养的重要性
4、了解计算机病毒的特征以及计算机病毒的防治。
5、引导学生遵守网络上的道德规范以及了解学习信息技术的意义与方法。
6、教育学生养成计算机使用的良好习惯。
教学重点：
1.计算机病毒的几个特征。 2. 计算机病毒的防治。 教学难点：计算机使用的良好习惯 教学过程：
一、学生看书：
1、通信技术的应用
2、微电子技术及其应用
3、电子计算机及其应用 科学处理 数据处理 实时控制
计算机辅助设计和辅助教学 办公自动化
人工智能 多媒体应用 网络应用
二、精讲： 一.导入：
同学们一定都生过病，人为什么么会生病，很多情况下是因为感染了病毒。不但人体会感染病毒，电脑也会感染病毒。计算机病毒已经被越来越多的人所知晓，各类媒体对计算机病毒的报道越来越多。同学们一定听说过计算机病毒，计算机病毒会给计算机带来很多危害，下面我们请同学来交流一下你们听说过的病毒以及病毒会给计算机带来一些什么危害。
(请同学交流) 二.新授：
(一)信息安全
1、计算机病毒的特征
其实啊，电脑病毒也是一种程序，就像“写字板”“画图”一样，不过“写字板”“画图”可以帮助我们做事情，而电脑病毒只会给我们的电脑搞破坏。
刚刚同学们讲了很多病毒以及它们的危害，下面我们一起来总结一下电脑病毒的特征：
(1) 隐蔽性
计算机病毒一般依附在别的程序上,这样就不易被察觉和发现.当病毒事先设定的条件得到满足时,计算机病毒便发作,对计算机系统发起攻击。
(2)传染性
计算机病毒都有很强的自我复制能力，这也是其最本质的特征。它可以随着带有病毒的软盘、光盘、电子邮件等，通过交替使用和网络，迅速传染到别的计算机系统。 (3)破坏性
刚才也有同学讲了很多计算机病毒带来的危害。计算机病毒的破坏方式也是多种多样的。它可能删除数据、修改文件、抢占存储空间。计算机病毒甚至可以使一个大型计算机中心的正常工作中断，或使一个计算机网络处于瘫痪状态，从而造成灾难性的后果，甚至危害到国家经济和安全。 2.计算机病毒的防治
同学们现在知道了计算机病毒的危害有多么大,但是我们也没有必要过于担心和害怕.只要加强预防,就可以减少被病毒感染的可能性. 同学们想一下，我们应该做些什么工作呢?
(学生交流发言) 好，现在我们来总结一下：
(1) 软盘和光盘是计算机病毒传播的主要途径
因此不要随便与别人通过软盘光盘交换数据.如果必须使用他人的软盘和光盘,可以先用杀毒软件检查处理以后再用. (2) 网络是计算机病毒传播的一个主要桥梁
只要计算机连在网络上,就有被病毒传染的可能,因此在网络上浏览的时候,应该注意不要轻意去打开来历不明的文件或电子邮件. (3) 定期用杀毒软件查毒
养成隔一定时间用杀毒软件检查系统的习惯.但是必须认识到,没有万能的杀毒软件.同时,要注意经常对杀毒软件进行升级. (4) 安装病毒监视软件
现在有不少杀毒软件都提供了这种功能,它能够在系统中安装一个监视器,时刻监视系统的使用情况,一旦发现可疑情况即会自动报警并运行查毒软件. (二)网络上的道德规范
刚才我所讲的四点预防病毒感染的方法,只是客观上要求我们要注意的,而且也是同学们比较容易做到的.做到了这四点,同学们以后在使用因特网时就会减少由计算机病毒带来的许多麻烦和苦恼,但是,就像一切事物都有着两面性一样,我们都知道因特网在为人们打开一个绚丽多彩的世界的同时,也形成了不可避免的负面影响.所以在使用因特网时要注意做到: 1.上网要有节制,不应终日沉湎于网络,影响正常的学习和生活. 2.选择能够开阔眼界,启迪思维的有益内容,自觉抵制不健康的信息. 3.培养高尚的情趣,不发表低级趣味的或不负责任的言论. 4.提高自己的道德修养,增强法律意识. 这四点要求就需要同学们依靠自身的力量去做了,只有自己加强自身修养,遵守道德规范,相信同学们会在网络的世界里找到一片新天地,享受到网上冲浪的感觉.
三、小结
1.电脑病毒的特征有哪些? 2.使用电脑要注意那几点防病毒? 3.上网时我们要注意做到哪几点? 4.学习信息技术有什么意义?怎样学习? 5.我们使用计算机应该养成哪些良好的习惯? 四.课堂反馈: 作业:
第四篇：纳米技术及其应用论文
纳米技术及其在机械工业中的应用
摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品
或总称为微型电动机械系统(MEMS)，用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。
(3)纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子)，则可溶于水。
(4)纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。
3.纳米技术在机械工业中的应用
3.1纳米技术在微机械领域中的应用
随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化;二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。 3.1.1采用微加工技术制造纳米机械
(1)微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床(FANUCROBO nano Ui 型)，可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm(10-3μm)。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0.2 nm，编码器反馈单位为1/3 nm，故跟踪误差在±1/3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC-16i，实现AInano轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。
(2)微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0.28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10%的位置重复精度(±5 nm)，可适用于精密微细操作。我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。 (3)微型电机。美国俄亥俄州克利夫西
卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜下才能看得见。德国汽车零件制造商博士公司正在研制纳米技术传感器，这种传感器将为人们提供关于汽车上每个零部件在三维空间中运动的精确信息。当微型传感器探测到速度骤减时，就会自动释放安全气囊。 3.1.2采用自组装技术制造纳米机械
(1)生物器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选作生物芯片，利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇根韦思大学医学院生物分子信息小组，利用细菌视紫红质(简称BR蛋白质)和发光染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。
(2)纳米分子电动机。美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五十分之一的硅原子构成的“悬臂”。上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊(纳米分子电动机)。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的目的。 3.2纳米技术在包装机械领域中的应用
采用纳米材科技术对包装机关键零部件(如轴承、齿轮、弹簧等)进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高设备的耐磨性、硬度和寿命。碳纳米管还具有较高的机械强度和较高的热导率。由于具有非常大的长度—直径比，可以制造出任何复杂形状的零件，是复合材料理想的增强纤维。目前，用价格低廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已 走进企业，开始代替金属材料。现代胶印机上应用着很多传感器.如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等。纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性，也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关健部件的表面涂层。 3.3纳米技术在食品机械领域中的应用
纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收作用，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维。纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600 nm以上波长光的传输损耗小于10 dB/km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15%的电能。经研究证明，将30～40 nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400 nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：①具有很大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面;②具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。这为污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域较引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率(孔洞尺寸为2～50 nm)和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了它在包装和食品机械上的大范围应用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙-6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。
4.纳米技术在机械行业中的发展前景
(1)机械及汽车工业的滑配原件如：轴承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底的磨擦界面，大大减低磨损并能提高负载。(2)塑胶流道的低粘应用：例如T型模、拉丝模、套筒和热胶道，可有效减少积料碳化的产生几率。(3)射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润滑，更是任何金属所无法表现的优异性。(4)IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于具有极高的粘着性，因此必须借助大量脱模剂来帮助脱模，纳米陶瓷的荷叶效应可减少脱模剂的使用及模具清理时间。
(5)纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑胶在模具内的流动大幅提升，特别是高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均有明显的改善。
5.结语
综上所述，纳米技术是近十多年来逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发21世纪新的工业革命。美国商业通讯公司研究报告称，未五年，用于橡胶产品和油墨生产的碳黑填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今后几年，全球纳米材料的需求将以2.7%年增长速度增长，到2010年将达到1 030万t，所以纳米包装具有较大的市场发展潜力。过去，我国机械包装工业的一些先进设备、先进技术，大多是依靠进口。纳米技术的出现，将对我国机械包装行业的技术创新带来新的发展机遇。相信在不远的将来，纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领域，它给机械业带来的变化将是巨大的。 参考文献
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第五篇：3D打印技术及其应用发展分析
摘 要：3D打印技术在近几年得到了巨大发展，备受社会各界的关注。虽然目前该技术还未能得到全面的普及推广，但其发展前景无可限量。文章对3D打印技术的现状进行探讨，分析目前3D打印技术发展所存在的问题。并对我国3D打印技术产业的技术发展提出一些建议。
关键词：3D打印技术;应用;发展分析
1 3D打印技术简介
3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型文件作为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体[1]。当前3D打印技术主要应用于艺术创作、珠宝制作等领域。然而随着技术的发展，生物工程、医学、建筑等领域也越来越多的使用3D打印技术，为科技创新添加了新的活力。
与传统的工业制造业相比，3D打印技术有着无可替代的优势，这使得在当前高科技产业日新月异的今天，3D打印技术能在信息化社会中占有一席之地。3D打印技术有着以下特点：(1)生产效率极高。3D打印技术通过材料的层层推挤与叠加，在电脑数据的操控下堆砌成需要生产的物品，这与传统工业对原材料的剪裁制造完全不同。不仅省去了繁重的修整零部件工序，该大大增加了原材料的利用率，大幅降低生产成本，提高生产效率;(2)复杂零件可一次成型。传统工业在生产的过程中，需要经过模具设计、生产、修整等阶段，并在制作过程中对原材料进行锻造、打磨等加工，最终制作成复杂的产品。其生产周期长，生产工序繁琐，人力资源消耗大。而3D打印技术缩短了所有中间过程，它的模具通过电脑制作，产品根据电脑生成的设计图纸直接一次性打印完成，能够更加便捷、准确的制作出复杂产品，极大缩短了生产和设计周期。(3)可以满足不同消费者需要。传统工业注重批量化生产，3D打印技术则更能激发人的想象力，满足产品设计者和消费者的个性化需求。3D打印技术生产的产品不再千篇一律，而是独一无二。这将开创传统工业从批量制造到批量定制的华丽转变。
2 3D打印技术的发展现状
尽管3D打印技术将对传统制造业产生翻天覆地的影响，但我们还是应当注意，目前3D打印技术的发展仍受到许多因素的制约。具体问题有：(1)3D打印技术对打印材料的要求较高。3D打印技术特殊的产品制造手段，成为了其发展的双刃剑[2]。一方面高效的生产方式促进了效率的提高，另一方面则对生产材料有着很高的要求。3D打印所使用的材料不仅要能够被“打印”，而且“打印”出的产品必须满足技术要求。因此在现阶段，3D打印技术可供选择的材料较少，这成为了制约3D打印技术发展的主要原因。以目前的材料科学发展情况，可成为3D打印技术的材料主要为工程塑料、部分金属材料等，然而这些材料都是专门为3D打印技术所研发，与传统工业的生产材料还有着较大差距。(2)3D打印技术受支撑技术限制。3D打印缺乏支撑性技术，是制约自身进一步发展的另一个重要原因。举例来说，包括打印产品速度过慢，打印出的产品精度不高等。这都从侧面反映出当前3D打印技术的发展仍处于较低的水平。(3)3D打印技术缺乏严格的技术规范。由于3D打印技术才刚刚起步，行业内部缺乏明确的、可执行的、有效地条款，造成了目前3D打印技术在打印材料的选择上缺乏统一规范，这也阻碍了3D打印技术的进一步发展。(4)3D打印技术在短时间内仍难以取代传统制造业。虽然相较于传统制造业，3D打印技术有着无可比拟的优势，然而在大规模批量制造及成本控制方面，目前3D打印技术由于各方面的限制，难以匹敌传统制造业;(5)国内3D打印材料不足。我国目前3D打印技术还远未形成完善的产业链，因此仅有少数企业能提供高质量的3D打印材料，难以满足当前国内3D打印技术发展的需要。大量的原料需要依靠进口，导致我国3D打印技术在推广和应用领域受到诸多限制。
3 促进我国3D打印技术发展的对策
与欧美等发达国家相比，我国的3D打印技术仍有着一定的差距，而要在全球的科技发展浪潮中缩短与国外的差距，这绝非易事。除了政府要在政策面鼓励3D打印技术的发展之外，还要做到各行业的通力协作。
3.1 加强政府对3D打印技术发展的支持力度
政府是高新技术发展的统筹与规划者。3D打印技术有着广阔的市场前景，因此政府应当从政策完善、资金支持、人才培养、法律保护等多个方面[3]。主要包括：强化宏观调控，制定3D打印行业规范;加大财政拨款，为3D打印企业提供税收等财政优惠;鼓励高校设立3D打印技术专业，培养3D打印技术方面的人才;完善相关法律法规，保护3D打印技术的只是产权;强化社会监督，重视对3D打印技术可能引发的社会问题，严格控制3D打印材料的购买渠道。通过以上政策面的手段，加大对3D打印技术发展的投入，促进我国3D打印技术发展迈上新台阶。
3.2 增强创新能力
创新是企业乃至国家不断向前发展的动力源泉。只有强大的创新能力，才能保证企业、社会在日益激烈的竞争漩涡中生存下来。首先，要促进3D打印技术的理论创新。及时掌握全球3D打印技术的发展动向，加强3D打印技术同电子、医学、物理等学科的交流，为拓展3D打印的材料制造带来新的活力。其次，建立3D打印技术信息交流平台，以高校、科研所、企业研究成果作为基础，加强高新科研机构之间的交流，实现完美的科学研究机制。
3.3 完善3D打印技术产业链
促进我国3D打印产业技术联盟的形成，定期开展3D打印技术产业相关研讨会，鼓励高校、科研单位、相关企业的参与，早日实现3D打印产业链上下流资源的整合。各方针对3D打印技术材料研究，加大资金、人力的投入，鼓励企业将非金属材料应用于3D打印技术之中。同时，各高校与研究机构充分发挥自身技术资源优势，通过与企业资金资源全面整合，形成3D打印产业的产品设计，软件开发，材料创新、产品宣传等完整的产业链。
3.4 普及3D打印产品的应用
通过开展3D打印产品博览会作品等方式，将3D打印技术推广到中小学校，对少年儿童开展3D打印的教育宣传，普及3D打印技术的知识，激发他们对3D打印技术的兴趣。选取生物医疗、工业设计等领域，有目的、有计划地将3D打印技术进行推广应用，积极促进3D打印技术理论与应用的同步发展[4]。
3.5 加强国际间3D打印技术的交流
根据我国对3D打印市场的实际需要，通过高校、研究所等平台，积极开展通欧美发达国家的3D打印技术的国际交流，形成高校与高校之间、研究机构与研究机构之间的合作关系，互相吸取发展经验，深化合作，共同促进3D打印技术的进一步发展。
4 结束语
随着各个学科研究的不断深入，3D打印技术的发展势必将进入新的层面。作为最具创新力的技术之一，3D打印技术正在以自身独特的优势，受到全世界的关注。3D打印技术当前还处于较低水平，其内在的经济、社会等方面的价值亟待人们进一步挖掘。文章对我国3D打印技术的未来发展趋势提出了一些建议，希望能对未来3D打印技术的推广和应用做出贡献。
参考文献
[1]张曼.3D打印技术及其应用发展研究[J].电子世界，2013，13：7-8.
[2]江洪，康学萍.3D打印技术的发展分析[J].新材料产业，2013，10：30-35.
[3]王博.浅谈3D打印技术的发展与应用[J].机电技术，2014，5：158-160.
[4]孙建明，童泽平，殷志平.3D打印技术的市场应用及发展前景分析[J].现代商贸工业，2014，18：81-82.
作者简介：赵家立(1986-)，男，吉林省吉林市人，工作单位：吉林市创择科技有限公司，职务：项目主管，研究方向：3D打印技术。
