что такое промышленная электроника

Забродин Ю.С. Промышленная электроника

Забродин Ю.С. Промышленная электроника

Предисловие

«Промышленная электроника» относится к числу наиболее важных курсов для подготовки современных инженеров — электриков, электромехаников, злектроэнергетиков и инженеров других электротехнических специальностей. В этом курсе, сгоящем в учебных планах указанных специальностей почти сразу за курсом «Теоретические основы электротехники», будущие специалисты изучают: основные типы приборов и схем, используемых в электронике; принцип действия и особенности линейных, импульсных и цифровых устройств для обработки сигналов в электронных системах управления и отображения информации; принцип действия и особенности выпрямителей, инверторов и других преобразователей электрической энергии, применяемых в электроприводе, электрической тяге, элекrротехнологии, электроэнергетике и т. д. Даже из этого краткого общего перечня видно, что промышленная электроника является базой дальнейшего прогресса, в частности основой автоматизации многих областей промышленности, транспорта и энергетики.¶

В то же время для большинства перечисленных специальностей промышленную электронику можно отнести скорее к общеинженерным, чем к специальным дисциплинам. Из этого следует, что главная цель данного курса — не столько научить студента разрабатывать те или иные функционально законченные электронные устройства (изучение электроники в таком объеме предусмотрено для подготовки инженеров соответствующего профиля в рамках специальности «Промышленная электроника»), сколько научить его понимать принцип действия этих устройств, уметь грамотно эксплуатировать их и формулировать задание на разработку нового устройства. Это и отражено в названиях указанной дисциплины «Промышленная электроника (общий курс)» или «Основы электроники», под которыми она значится в учебных планах большинства электротехнических специальностей.¶

Предлагаемый учебник написан в соответствии с действующими типовыми программами по курсу «Промышленная электроника» для ряда специальностей.¶

При написании учебника по этому курсу автор неизбежно сталкивается с трудной задачей, обусловленной, с одной стороны, разнообразием и быстрым развитием современных электронных устройств, существенно различающихся назначением, принципом действия, уровнем мощности и иными признаками, с другой — ограниченным числом лекционных часов и соответственно ограниченным объемом книги.¶

Эти два фактора определяют и некоторое различие в программах данного курса для отдельных групп специальностей. Так, для спrцнальностей, связанных с системами управления и контроля (автоматизация энергосистем и релейная защита, энергетическая кибернетика и др.), повышенное внимание уделяется информационной электронике — усилителям, генераторам сигналов, логическим схемам, импульсной и цифровой технике, индикаторным приборам, электронным блокам питания аппаратуры. В то же время для таких специальностей, как автоматизированный электропривод, электрификация железнодорожного транспорта, электротермические установки, электрические сети и системы, электрические машины, более важны разделы силовой преобразовательной техники — выпрямители средней и большой мощности, ведомые сетью и автономные инверторы, преобразователи частоты и т.д.¶

Необходимость учета вcex этих факторов заставила несколько расширить объем учебника, чтобы обеспечить возможность выборочного использования материала в соответствии с конкретными требованиями тех или иных специальностей.¶

Источник

Московский государственный университет печати

Промышленная электроника

Учебник для вузов

Одной из характернейших особенностей развития нау­ки и техники нашего века является развитие электроники. Без электронных устройств ныне не может существовать ни одна отрасль промышленности, транспорта, связи. Уси­ленное развитие и применение электроники стимулируются решениями съездов КПСС, постановлениями правительства СССР. Проблемы электроники обсуждаются на представи­тельных и авторитетных всесоюзных и международных на­учных конференциях. Достижения электроники влияют не только на экономическое развитие нашего общества, но и на социальные процессы, распределение рабочей силы, образование, электронные устройства, все шире применя­ются в быту.

Промышленная электроника делится на две обширные области:

2. Энергетическая электроника ( преобразовательная техника ), занимающаяся преобразованием одного вида электрической энергии в другой. Почти половина электро­энергии, производимой в СССР, потребляется в виде по­стоянного тока или тока нестандартной частоты. Большая часть преобразований электрической энергии в настоящее время выполняется полупроводниковыми преобразовате­лями. Основными видами преобразователей являются вы­прямители (преобразование переменного тока в постоян­ный), инверторы (преобразование постоянного тока в пе­ременный), преобразователи частоты, регулируемые преобразователи постоянного и переменного напряжений.

Развитие электроэнергетики и электротехники тесно связано с электроникой. Сложность процессов в энергоси­стемах, высокая скорость их протекания потребовали ши­рокого внедрения для расчета режимов и управления про­цессами электронных вычислительных машин (ЭВМ), свя­занных с системой сложными электронными устройствами и снабженных развитыми устройствами для отображения информации. Основные процессы производства автомати­зируются на основе современных устройств информацион­ной электроники, в которых в последние годы широко при­меняются интегральные микросхемы и микропроцессоры. Не менее тесно связана с энергетикой и электромеханикой энергетическая электроника. Полупроводниковые преобра­зователи электрической энергии являются одним из основ­ных нагрузочных элементов сетей, их работа во многом определяет режимы работы сетей. Вентильные преобразо­ватели используются для питания электроприводов и электротехнологических установок, для возбуждения синхрон­ных электрических машин и в схемах частотного пуска гидрогенераторов. На основе полупроводниковых вентиль­ных преобразователей созданы линии электропередач по­стоянного тока большой мощности и вставки постоянного тока.

Во-вторых, возникает необходимость грамотной эк­сплуатации электронных устройств. В-третьих, инженеры-электрики принимают активное участие в работах по мон­тажу и наладке оборудования, в том числе электроники. В-четвертых, проектирование ряда энергетических устано­вок, в том числе линий передач постоянного тока, требует совместной работы специалистов по энергетике и преобра­зовательной технике.

Все это требует больших знаний в области промышлен­ной электроники. Основу этих знаний закладывает изуче­ние курса «Промышленная электроника». В нем изложе­ны сведения о современных схемах информационной и энер­гетической электроники. Курс поможет принятию грамот­ных решений в инженерной практике. Однако не следует переоценивать результат проработки этого курса: в нем даны только основные решения, наиболее типовые и рас­пространенные варианты. Для сохранения и постоянного повышения своей инженерной квалификации инженер дол­жен регулярно следить за научной литературой. Особенно это касается такой бурно изменяющейся области, как про­мышленная электроника. Инженер должен сознавать огра­ниченность своих знаний и не пытаться принимать реше­ний в той области, где его компетенция ограничена. Поэтому одной из задач курса является подготовка к чтению специальной литературы в области схемотехнической элек­троники.

Многие важнейшие проблемы науки и техники возни­кают на стыках наук. Электроника, электротехника и энер­гетика ныне соприкасаются очень близко, требуют совмест­ной работы ученых и инженеров, больших знаний в смеж­ных областях. Для многих инженеров наш курс будет только первым шагом в проблеме электроники.

Электронная техника непрерывно развивается, каждую задачу можно решить на основе различных схемных вари­антов: можно построить схему на дискретных компонен­тах, можно выполнить ее на интегральных микросхемах, применить микропроцессорный комплект, провести обра­ботку информации в цифровом или аналоговом виде. Ка­кое решение выбрать? В конечном счете все решает эконо­мический анализ, и принятие неверного решения (скажем, отказ от использования микросхем) может не помешать решению локальной технической задачи, но в итоге ока­жется убыточным для народного хозяйства: увеличится стоимость оборудования, или возрастет стоимость его эк­сплуатации, или уменьшится срок службы. Почти каждый инженер на своем месте воздействует па техническую по­литику в своей области и при разработке и отстаивании технических решений должен выступать не только как спе­циалист, но и как гражданин.

В общем курсе «Промышленная электроника» исполь­зуется весьма простой математический аппарат. Его упро­щение связано со стремлением четче выявить основные за­кономерности, присущие электронным схемам. Но и этот аппарат дает возможность квалифицированного определе­ния основных параметров и характеристик электронных узлов. Овладение расчетными приемами является обяза­тельным при изучении курса, поэтому среди контрольных вопросов к разделам учебника много расчетных задач, ре­шение которых порой требует не только простой подста­новки данных в формулы, но и размышлений над этими формулами. Эти расчетные задачи’-первый шаг в овла­дении методами анализа и синтеза электронных схем, для расчета которых современная наука разработала серьез­ный математический аппарат, позволяющий создать систе­мы автоматизированного проектирования (САПР) элект­ронных узлов.

© Центр дистанционного образования МГУП

Источник

Промышленная электроника

Вы будете перенаправлены на Автор24

Отрасли промышленной электроники

Промышленная электроника – это часть электроники, которая занимается использованием полупроводниковых, ионных и электронных устройств в промышленности.

Промышленная электроника делится на две обширные области:

Высокая скорость и сложность процессов в энергосистемах требует активного внедрения электронно-вычислительных машин, связанных со сложными электронными устройствами, для управления и расчета режима их работы. Современные полупроводниковые преобразователи представляют собой один из основных элементов нагрузочных сетей, таким образом они определяют режим работы всей сети в целом. Электронные устройства являются сложными компонентами электромеханических и энергетических установок, поэтому для их разработки привлекаются высококвалифицированные специалисты в области автоматики, вычислительной техники и промышленной электроники.

Направления развития промышленной электроники

Доминирующими направлениями в развитии промышленной электроники являются:

Готовые работы на аналогичную тему

Полупроводниковые приборы и оптоэлектроника

В современной промышленной электронике наиболее широкое распространение получили полупроводниковые приборы, имеющие следующие преимущества: долговечность, высокий коэффициент полезного действия, высокая степень надежность, а также малые масса и габариты. Одно из основных направлений развития полупроводниковой электроники является интегральная микроэлектроника. В больших интегральных схемах может содержаться несколько сот тысяч элементов (диоды, транзисторы и т.п.), а их размеры при этом могут составлять 2-3 микрометра. Высокая скорость действия больших интегральных схем способствовала быстрому развитию микрокомпьютеров и микропроцессоров.

Оптоэлектроника – это раздел электроники, который занимается использованием электрических и оптических средств передачи, обработки и хранения данных.

Оптоэлектроника охватывает исследования взаимодействия между электронами твердых тел и других субстанций с электромагнитными полями оптического диапазона (длина волны от 1 нанометра до 1 миллиметра). Основными направлениями ее развития являются преобразование электрической энергии в оптическую (или наоборот) или использование оптических сигналов в качестве носителей информации. По назначению оптоэлектронные устройства делятся на устройства для изоляции электрических цепей (оптопары), для преобразования света в электрический ток (фотодиоды, фототиристоры, фоторезисторы, фотоэлектронные умножители и т.п.), для преобразования электрического тока в свет (светодиоды, лазеры и т.п.).

Источник

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электроника – область науки и техники, изучающая электрофизические явления в вакууме, газе, твердом теле и на границе сред; приборы и системы, основанные на этих явлениях.

Современная электроника, опираясь на достижения в различных областях знаний, в свою очередь, обогащает и способствует развитию других наук и производств, вооружая их новыми техническими средствами и методами. Электроника оказывает существенное влияние на жизнь человека, его образ мышления и поведение, на состояние среды обитания.

Можно рассматривать и характеризовать электронику в различных аспектах. Первый из этих аспектов предполагает рассмотрение электроники как части фундаментальной науки – физики. Электроника – это наука, изучающая взаимодействие заряженных частиц между собой, с электромагнитными полями и с веществом. Эта часть науки решает теоретические проблемы и задачи экспериментальных исследований. Второй аспект подразумевает область техники, включающую прикладные применения названного взаимодействия потоков заряженных частиц между собой, с электромагнитными полями и с веществом. Поэтому в качестве содержательного термина используется понятие «электронная техника».

Электроника как фундаментальная наука и ее прикладной аспект развивались в непрерывном взаимодействии. Результат тонкого физического эксперимента в короткий срок приводил к созданию и серийному выпуску нового класса электронных приборов. В свою очередь, электронные приборы позволили реализовать методы наблюдения, измерения процессов в микромире, неосуществимые иными средствами.

Электроника как наука зародилась на рубеже XIX и XX столетий. Ее предметом и по сей день является прежде всего изучение законов взаимодействия свободных и связанных электронов и других заряженных частиц между собой и с электромагнитными полями; разработка принципов, методов и технологий создания электронных приборов, использующих эти взаимодействия для преобразования электромагнитной энергии в собственном рабочем объеме прибора и заполняющей его среде для обеспечения требуемых условий и результатов функционирования. Во второй половине XX в. с большей или меньшей степенью условности оформились три основных направления электроники как науки: электровакуумная (включая плазменную); твердотельная (полупроводниковая); квантовая электроника.

Электроника как область техники решает вопросы создания на основе электронных приборов аппаратуры, систем и комплексов различных видов и поколений для выполнения функциональных задач в многочисленных разветвлениях энергетики, радиотехники, информатики; технологии разработки и производства различной вещественной и информационной продукции; доведения ее до потребителей; прогнозирования и оценки результатов (в том числе побочных) этого потребления и предотвращения (а то и ликвидации) нежелательных последствий.

В зависимости от степени развитости той или иной сферы науки, производства и применения, от доминирующего предназначения и специфичности условий, от удобства классификации, изучения, описания и преподавания, наконец, просто от складывающегося восприятия понятий (в том числе на бытовом уровне) уже появилось и продолжает появляться множество производных терминов от термина «электроника».

Эти производные более или менее адекватно отражают:

частные направления в собственно электронной науке и технике, например: катодная электроника, СВЧ‑электроника, микроэлектроника, функциональная электроника, криоэлектроника, релятивистская электроника и т.д.;

доминирующий признак, объединяющий разнообразные направления электронной науки и техники (например, радиоэлектроника);

особую область применения, например: космическая электроника, авиационная электроника (авионика), бытовая электроника и пр.

Особое место по распространенности, профессиональному уровню, степени влияния на другие области техники и производства, развитию различных структур занимает промышленная электроника. Промышленная электроника как направление электронной техники зародилась в 40‑х годах XX в. Ее появление было своего рода велением времени и неслучайно соответствующие направления с их проблематикой и терминологией появились на разных языках в технической литературе различных стран.

В последние годы определились три основных направления промышленной электроники: энергетическая (силовая) электроника (преобразование электрической энергии), информационная электроника (электронные средства получения информации, ее преобразования, отображения, использования в управлении), технологическая электроника (воздействие на вещество потоками частиц, электромагнитным излучением).

Впервые содержание промышленной электроники было сформулировано основателем кафедры промышленной электроникой МЭИ И.Л. Кагановым в 1947 г. За прошедшие десятилетия по этой дисциплине были подготовлены тысячи специалистов. Помимо МЭИ кафедры промышленной электроники существуют и готовят специалистов более чем в 20 вузах России и бывших республик Советского Союза. Само понятие промышленной электроники оказалось динамичным, и его содержание изменяется с каждым новым шагом технического прогресса.

В 60‑х годах, термин «промышленная электроника» получил более широкое содержательное наполнение, охватывающее преобразовательные электронные устройства и источники электропитания (с соответствующими схемотехническими элементами, электровакуумными и полупроводниковыми приборами), а также информационные системы для электроэнергетики, технологии и управления промышленными объектами.

Промышленная электроника в вышеприведенном ее понимании охватывает все отрасли промышленности. Доминирующими направлениями в ее развитии являются:

1) преобразование тока промышленной (50 Гц) или иной частоты в постоянный (выпрямление) и преобразование постоянного тока в переменный с заданной частотой (инвертирование), а также преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток иной частоты;

2) электропитание (вторичные источники) любых промышленных, в том числе радиотехнических, установок с выполнением регулирующих, стабилизирующих, защитных, коммутирующих и других функций; управляемый энергообмен между различными источниками энергии (например, сеть и солнечная батарея) либо между источниками и накопителями энергии (например, сеть и конденсаторная батарея); первое и второе направления объединяют названием «силовая (энергетическая) электроника»;

3) электронные средства систем управления, регулирования, контроля, сбора и отображения информации о состоянии промышленных объектов. В последние годы в связи с широким распространением промышленных микроконтроллеров электронные средства управления включают в себя комплекс аппаратных и программных средств; это направление называют «информационной электроникой»;

4) создание установок и устройств, обеспечивающих технологическое воздействие на материалы, детали машин, биологические и другие объекты и среды за счет использования потоков электронов и ионов, потоков электромагнитного излучения, включая излучение оптического диапазона (в том числе лазерного); это направление называют «технологической электроникой».

Несмотря на всю условность такого подхода, он достаточно полно отражает области применения промышленной электроники и в значительной мере ее элементную базу – электровакуумные (включая газоразрядные) и полупроводниковые электронные приборы, электронные источники, генерирующие потоки заряженных частиц и электромагнитные излучения (включая высокочастотные (ВЧ), ультравысокочастотные (УВЧ), сверхвысокочастотные (СВЧ) и излучения оптического диапазона).

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Промышленная электроника

Промышленная электроника немыслима вне радиотехники и радиоэлектроники, которые явились для нее исходным началом. [1]

Промышленная электроника является одним из направлений технической электроники, которая связана с применением электронных приборов и устройств в различных отраслях промышленности и обслуживанием этих отраслей электронными устройствами измерения, контроля, управления, преобразования электрической энергии, а также электронными технологическими установками. [2]

Промышленная электроника позволяет автоматически очень точно и с совершенно недопустимой для человека скоростью контролировать количество полуфабрикатов или готовой продукции и одновременно сортировать ее по различным признакам. Исключительно большие возможности, открываемые промышленной электроникой, объясняют, почему промышленная электроника развивается с такой быстротой. Достаточно сказать, что только одни фотоэлементы имеют несколько сот различных видов применения. [3]

Промышленная электроника занимается применением электронных, ионных и полупроводниковых приборов с целью преобразования электрического тока в приводах и механизмах для контроля управления и автоматизации технологического процесса. [4]

Промышленная электроника занимается электронными устройствами, применяемыми в промышленности и в строительстве для осуществления контроля, регулирования и автоматического управления производственными процессами. В дальнейшем-будут изложены принцип действия и устройство некоторых наиболее распространенных электронных приборов и аппаратов, применительно к условиям строительства. [5]

Промышленная электроника является разделом технической электроники и охватывает круг вопросов, связанных с разработкой и промышленным применением силовых полупроводниковых преобразователей, цифровых и аналоговых электронных устройств и приборов. [7]

Промышленная электроника непрерывно развивается и основная роль в этом принадлежит технологии производства элементной базы электроники. [8]

Промышленная электроника широко внедряется практически во все технологические процессы горных работ. [9]

Промышленной электроникой называется отрасль науки и техники, связанная с изучением принципа действия, характеристик электровакуумных и полупроводниковых приборов, использованием их в промышленных устройствах и системах. В зависимости от области применения этих устройств промышленную электронику подразделяют на информационную, энергетическую и технологическую. [10]

Курс Промышленная электроника является важной частью инженерной подготовки специалистов в области электроэнергетики и электротехники. Технический прогресс современной техники широко базируется на применении электронных устройств. Вместе с тем курс относится к общеинженерным дисциплинам и не ставит своей задачей подготовку специалистов в области электронной схемотехники. При изучении курса студенты должны понять принципы действия и возможности электронных устройств, уметь грамотно эксплуатировать эти устройства и квалифицированно формулировать задания на их разработку. [11]

Раздел Промышленная электроника имеется лишь в немногий программах по общей электротехнике. В большинстве вузов он излагается в небольшом отдельном курсе. Но автор считает, что современная электротехника настолько тесно связана с электроникой, что разделение курсов является искусственным, мешающим ознакомлению с новейшей электротехникой. [12]

Изучение промышленной электроники эффективно лишь тогда, когда наряду с овладением теорией студенты в условиях проведения лабораторного эксперимента знакомятся на практике с основными характеристиками электронных устройств. Данный лабораторный практикум содержит работы, связанные в основном с первыми двумя направлениями промышленной электроники, имеющими отношение к большинству неэлектротехнических специальностей. [14]

Источник