發(fā)布時(shí)間：2023-03-02 15:05:48
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
摘要：電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程是機(jī)電一體化專業(yè)中的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文依據(jù)技校學(xué)生的實(shí)際情況，對本課程的教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行了歸納，以便更好地將知識傳授給學(xué)生。
關(guān)鍵詞 ：教學(xué)重點(diǎn)電機(jī)與拖動(dòng)技工院校應(yīng)用
電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程是機(jī)電一體化專業(yè)中的主要科目，在本專業(yè)中起到銜接性作用。本門課程內(nèi)容對技工院校機(jī)電一體化學(xué)生將來就業(yè)也能起到關(guān)鍵性作用，為此，在技校生組織學(xué)習(xí)本課程時(shí)，多安排課時(shí)突現(xiàn)本課程的重要性，建議安排80～100課時(shí)。這在技工院校技校生三年學(xué)習(xí)中，課時(shí)比重相對是比較大的。但是，針對本門課程需要講授的內(nèi)容而言，80～100課時(shí)又顯得很不足。為此，需要對本課程的重點(diǎn)進(jìn)行篩理，選擇重要知識傳授給學(xué)生。
一、確定教學(xué)重點(diǎn)的依據(jù)
最近幾年來以及將來很長時(shí)間內(nèi)，機(jī)電一體化的學(xué)生就業(yè)方向主要是國有企業(yè)和非國有企業(yè)。機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生應(yīng)聘國有企業(yè)，就業(yè)崗位大部分是一線操作或者維護(hù)崗位。這些崗位主要要求學(xué)生掌握典型設(shè)備、元器件等基礎(chǔ)知識。由于非國有企業(yè)在公司規(guī)模、機(jī)械設(shè)備和公司技術(shù)水平等方面都和國有企業(yè)具有比較大的差距，在非國有企業(yè)就業(yè)的學(xué)生，往往有更寬的崗位鍛煉機(jī)會(huì)，比如可以選擇一線工人，也能選擇技術(shù)性崗位。針對這種情況，筆者談?wù)勅绾卧诩脊ぴ盒?nèi)選擇電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程的教學(xué)重點(diǎn)。
二、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程授課重點(diǎn)的選擇
1.掌握各種類型電動(dòng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用理論
對于技校生而言，掌握應(yīng)用理論，提高個(gè)人的實(shí)踐操作能力是最重要的。很少有技校生畢業(yè)后去進(jìn)行專業(yè)科研工作，所以他們只要掌握專業(yè)所涉及的應(yīng)用理論就行了，而不必花費(fèi)太多時(shí)間向?qū)W生講授純理論型知識。電氣設(shè)備是本課程中基礎(chǔ)設(shè)備，理論性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)困難比較大。對于這些內(nèi)容，有關(guān)這些設(shè)備是如何制造出來的，即涉及研發(fā)方面的知識可以少講，甚至不講。而重點(diǎn)選擇的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該是這些電氣設(shè)備的工作原理以及應(yīng)用中參數(shù)選擇方面的知識。
2.熟悉電動(dòng)機(jī)工作原理與機(jī)械特征
選入本課程教學(xué)重點(diǎn)的內(nèi)容，包括電動(dòng)機(jī)如何啟動(dòng)、如何調(diào)整速度、如何選擇負(fù)載方式等內(nèi)容是本教材中的重中之重，其他應(yīng)用都涉及這些方面的內(nèi)容。為此，在講授這門課程時(shí)，這方面的教學(xué)內(nèi)容安排課時(shí)占的比例應(yīng)該最大。也就是說，電動(dòng)機(jī)工作原理與機(jī)械特征應(yīng)該作為授課的重中之重，加以詳細(xì)講授。
3.重視實(shí)踐環(huán)節(jié)
機(jī)電一體化專業(yè)是理工類學(xué)科，為此，本專業(yè)一般都安排實(shí)踐環(huán)節(jié)。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐課程大部分還是理論性比較強(qiáng)。重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論知識，能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握理論性知識，使學(xué)生能夠?qū)碚撝R產(chǎn)生更直觀的認(rèn)識和理解。因此，電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程教學(xué)中應(yīng)該將實(shí)踐環(huán)節(jié)列為課程教學(xué)重點(diǎn)。
4.鼓勵(lì)學(xué)生參與課題實(shí)踐
我國許多中小型企業(yè)由于底子薄，人才比較缺乏，特別是缺少企業(yè)改造升級所需的技術(shù)骨干性人才，為此，采用與高校合作是可行的途徑。這是因?yàn)楦咝？蒲辛α啃酆?，校企合作成本比較低。而且電動(dòng)機(jī)與拖動(dòng)是企業(yè)生產(chǎn)中的重要生產(chǎn)設(shè)備，授課老師可以讓一些即將畢業(yè)、進(jìn)入頂崗實(shí)習(xí)的學(xué)生參與到課題研究中。這可使即將就業(yè)的學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)從學(xué)生向技術(shù)人才蛻變發(fā)揮著重要的作用。以輸送設(shè)施教學(xué)內(nèi)容作為例子，在學(xué)習(xí)過程中，為了講清理論，一般將輸送設(shè)施運(yùn)行中的能耗與損耗忽略掉，而在課題設(shè)計(jì)中，由于課題成果要直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，課題設(shè)計(jì)要考慮生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境，在課題設(shè)計(jì)中，學(xué)生關(guān)于設(shè)計(jì)以及設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行等理論知識要形成一個(gè)全新的認(rèn)識，理論知識要考慮實(shí)際運(yùn)行。這是一個(gè)質(zhì)的變化，可為學(xué)生將來就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
5.挖掘自主閱讀部分重點(diǎn)內(nèi)容
電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程中許多章節(jié)內(nèi)有自主閱讀內(nèi)容，這些內(nèi)容屬于非考核部分。但是，在這些自主閱讀內(nèi)容中，例如電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)選擇與驅(qū)動(dòng)、控制微電機(jī)部分，在生產(chǎn)實(shí)踐中直接影響生產(chǎn)線的運(yùn)行效率以及整體的安全性。特別是電動(dòng)機(jī)的選擇更是影響生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性指標(biāo)。所以，這一部分的內(nèi)容也應(yīng)該充分挖掘出來，納入到本課程中的重點(diǎn)授課內(nèi)容中。
三、小結(jié)
根據(jù)技工院校技校生的從業(yè)情況，進(jìn)行有側(cè)重地選擇教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容組織教學(xué)是非常必要的?？偟膩碚f，課堂教學(xué)的主要目的就是使學(xué)生獲得應(yīng)用性知識，如掌握各種類型電動(dòng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用理論，熟悉電動(dòng)機(jī)工作原理與機(jī)械特征。同時(shí)，要重視實(shí)踐環(huán)節(jié)以及讓學(xué)生更多地參與到課題實(shí)踐中，讓學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)，使他們將來能夠更快速地融入工作中。
參考文獻(xiàn)：
“電力拖動(dòng)”課程對機(jī)電專業(yè)人才培養(yǎng)的重要作用
電氣傳動(dòng)類課程在機(jī)電專業(yè)中發(fā)揮著十分重要的作用，與其他課程有著密切的聯(lián)系，在機(jī)電專業(yè)課程體系中起著承前啟后的作用。學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程，一方面可以強(qiáng)化學(xué)生的電路基礎(chǔ)知識，提升學(xué)生在電氣技術(shù)方面的素養(yǎng)，鍛煉學(xué)生的抽象思維能力與分析能力；另一方面，學(xué)生要掌握電機(jī)這種特殊機(jī)械裝置，必須掌握磁路結(jié)構(gòu)（鐵芯）、電路結(jié)構(gòu)（繞組）及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，還要具備機(jī)械和力學(xué)知識。通過學(xué)習(xí)“電力拖動(dòng)”課程，可以培養(yǎng)學(xué)生空間分析能力和構(gòu)思能力。
高職機(jī)電類專業(yè)課程體系存在的問題
高職院校制定機(jī)電類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃過程中，參照了本科或?qū)？圃盒C(jī)電類專業(yè)的“電力拖動(dòng)”課程體系。如高職院校的自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)“電機(jī)與電力拖動(dòng)”課程，數(shù)控、設(shè)備維修與管理、機(jī)電一體化專業(yè)開設(shè)“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程，這些課的先修課是“電路基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”等，后續(xù)課是“可編程邏輯控制原理與應(yīng)用”、“機(jī)電一體化系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”等。高職院校機(jī)電類專業(yè)開設(shè)的“電機(jī)與電力拖動(dòng)”、“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程內(nèi)容主要又以電機(jī)學(xué)和電力拖動(dòng)的傳統(tǒng)內(nèi)容為主。由此可見，高職機(jī)電類專業(yè)的課程體系、課程內(nèi)容、教學(xué)順序與普通大學(xué)機(jī)電類專業(yè)課程開設(shè)方式差異較小。這對高職機(jī)電類專業(yè)教學(xué)帶來一定的問題。一方面，由于教學(xué)課時(shí)較少和教學(xué)內(nèi)容繁多，學(xué)生很難熟練掌握電機(jī)與電力拖動(dòng)的課程的主要內(nèi)容；另一方面，課程體系中較少涉及電氣傳動(dòng)方面的新技術(shù)，這不利于培養(yǎng)社會(huì)急缺的機(jī)電專業(yè)高端技能型人才。
高職“電力拖動(dòng)”課程體系改革
在信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，如何改革高職“電力拖動(dòng)”課程體系，仁者見仁，智者見智。筆者認(rèn)為，要培養(yǎng)高端技能型機(jī)電專業(yè)人才，首先應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)技能訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力為主旨，突出人才培養(yǎng)的“技能型”特征。其次，在電氣傳動(dòng)技術(shù)方面，首先要鞏固傳統(tǒng)核心知識的教學(xué)，再以企業(yè)實(shí)際要求為依據(jù)，適當(dāng)提高知識層級，補(bǔ)充新內(nèi)容，以突出培養(yǎng)“高端”技能人才的高職教育特征。
當(dāng)前編寫的高職《電力拖動(dòng)》類教科書，似乎遵循淡化理論突出實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)要求，大刀闊斧地破舊立新，實(shí)際上這只是傳統(tǒng)教材的壓縮餅干。如很多《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》教材，將傳統(tǒng)的《電機(jī)學(xué)》、《電力拖動(dòng)》、《電氣控制基礎(chǔ)及機(jī)床電氣控制技術(shù)》拼湊在一起，又要求在一學(xué)期內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，并且還要安排大量的實(shí)習(xí)，實(shí)際理論教學(xué)課時(shí)不足以前的三分之一。在這種教學(xué)安排下，教師不可能深入淺出地講授教學(xué)內(nèi)容，為了完成教學(xué)任務(wù)，很難顧及教學(xué)效果。在學(xué)生文化基礎(chǔ)知識薄弱和教學(xué)進(jìn)度快的情況下，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)和掌握多少知識可想而知。筆者認(rèn)為，在學(xué)時(shí)少和教學(xué)效果打折扣的要求下，要整合教學(xué)內(nèi)容，必須明確兩點(diǎn)：一是整合知識內(nèi)容不是簡單地堆砌和拼湊；二是壓縮課程也不是把教材中的相關(guān)性較小的內(nèi)容和公式推導(dǎo)簡單地刪掉。教材編寫者必須在充分理解課程設(shè)置的目的、功能及課程之間的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，以達(dá)到的教學(xué)目的為依據(jù)，對相應(yīng)知識內(nèi)容重新“熔化”和“鑄造”。在整合課程中應(yīng)該做到兩點(diǎn)：一是必須突出核心、主干內(nèi)容，突出課程的知識主體，也就是要保留傳統(tǒng)教材中的經(jīng)典和精華內(nèi)容，不能因?yàn)槟承┲匾獌?nèi)容的公式較多、論證較繁復(fù)，而以“淡化理論”為由將其刪除；二是在整合那些相對獨(dú)立的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，不能為了整合和壓縮，把本無關(guān)聯(lián)關(guān)系的教學(xué)內(nèi)容生拉硬扯地湊合在一起。目前，“電力拖動(dòng)”類的“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程的許多教科書和一些學(xué)校制定的課程標(biāo)準(zhǔn)都出現(xiàn)了“多、雜、散”的問題，把多門課程的內(nèi)容全部納入一門課程，課程內(nèi)容面面俱到，十分龐雜；大部分教材中融入了機(jī)床電氣控制的知識，牽強(qiáng)附會(huì)，課程內(nèi)容之間缺乏內(nèi)在邏輯關(guān)系。筆者認(rèn)為“電力拖動(dòng)”基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)側(cè)重于電機(jī)及其拖動(dòng)性質(zhì)和整體運(yùn)行特征，只須簡單介紹拖動(dòng)與電氣控制之間的關(guān)系，沒有必要介紹具體的設(shè)備電氣控制系統(tǒng)。因此“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程的電氣控制章節(jié)只須介紹低壓電器、基本繼電接觸控制單元的內(nèi)容就可以了，甚至可以不介紹電氣控制的內(nèi)容，可以把這些內(nèi)容納入其他的課程之中。
《電機(jī)與拖動(dòng)控制》是高職發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，《電機(jī)與拖動(dòng)控制》課程以具體的電機(jī)作為研究對象，電機(jī)中電、磁、力、熱等方面互相影響、互相制約，使《電機(jī)與拖動(dòng)控制》課程內(nèi)容具有一定的復(fù)雜性和綜合性。課程概念抽象，電機(jī)內(nèi)的電磁場看不見、摸不著，對老師的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)都有較大的難度，如何提高課程教學(xué)效果、降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，對高職院校該課程的老師具有不小的挑戰(zhàn)。鑒于該課程教學(xué)中存在的問題，結(jié)合電力系統(tǒng)自動(dòng)化及機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)改革，該研究對高職《電機(jī)與拖動(dòng)控制》課程從課程定位、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、手段和信息化教學(xué)方面進(jìn)行了探討，經(jīng)過幾年的教學(xué)改革，改革效果初步顯現(xiàn)。
1 課程定位與課程目標(biāo)
1.1 課程定位
《電機(jī)拖動(dòng)與控制》課程是電力系統(tǒng)自動(dòng)化、機(jī)電一體化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。該課程構(gòu)建于電工基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)上，基于職業(yè)能力分析，以知識為載體，通過完成電機(jī)原理的分析和控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，將《電機(jī)拖動(dòng)與控制》的基本理論與實(shí)踐技能有機(jī)地融合，配合控制實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生具有電機(jī)方面分析和解決問題的能力。
1.2 課程目標(biāo)
1.2.1 專業(yè)能力目標(biāo)
（1）了解各種電機(jī)的特點(diǎn)； （2）能夠正確識讀電氣控制圖紙；（3）能夠操作典型電機(jī)控制系統(tǒng)；（4）能夠正確使用常用低壓電器；（5）能夠分析典型電氣電路原理；（6）能夠完成基本電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1.2.2 方法能力目標(biāo)
（1）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力；（2）培養(yǎng)學(xué)生利用電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。
1.2.3 社會(huì)能力目標(biāo)
（1）培養(yǎng)學(xué)生具有實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度與工作作風(fēng)；（2）培養(yǎng)良好的安全生產(chǎn)意識、質(zhì)量意識和效益意識；（3）培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；（4）培養(yǎng)學(xué)生勇于開拓、不斷創(chuàng)新的品質(zhì)。
2 教學(xué)內(nèi)容
《電機(jī)拖動(dòng)與控制》課程的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排建設(shè)如表1所示。
3 教學(xué)方法手段
3.1 情景教學(xué)法
由于電機(jī)在生活中有著廣泛的應(yīng)用，教師在講授《電機(jī)拖動(dòng)與控制》這門課程時(shí)，要著眼于?F實(shí)生活，從生活實(shí)例入手，構(gòu)造相應(yīng)的學(xué)習(xí)情景，比如家用洗衣機(jī)頻繁的正反轉(zhuǎn)控制可以導(dǎo)入電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，從空調(diào)為什么要變頻控制導(dǎo)入電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制，這些生活情境與教學(xué)相結(jié)合，既引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又讓學(xué)生對要學(xué)的知識有一定的熟悉，使學(xué)生覺得不是那么難。除了生活情境以外，也可以利用技術(shù)情境，例如電磁感應(yīng)現(xiàn)象、電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，可以通過視頻、動(dòng)畫的方式，將抽象的理論變得更加生動(dòng)直觀，幫助學(xué)生形成感性認(rèn)識。
3.2 項(xiàng)目教學(xué)法
《電機(jī)拖動(dòng)與控制》課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，與工程實(shí)際密切聯(lián)系。電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、維修等項(xiàng)目也是工程實(shí)際上應(yīng)用的項(xiàng)目，根據(jù)培養(yǎng)方案和實(shí)訓(xùn)條件確定幾個(gè)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，合理的穿插在整個(gè)教學(xué)過程中，例如三相異步電機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)、變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)、啟―保―?？刂茖?shí)訓(xùn)、正反轉(zhuǎn)控制實(shí)訓(xùn)、Y-Δ降壓啟動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)。對每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目明確項(xiàng)目任務(wù)，制定項(xiàng)目計(jì)劃，在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)將學(xué)生合理分組，4～5人一組，分組要實(shí)力均衡、優(yōu)勢互補(bǔ)，每組確定1名組長負(fù)責(zé)組織、安全和協(xié)調(diào)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中實(shí)施教―學(xué)―做一體化，在做中學(xué)、在學(xué)中教，最后采用自評、互評和教師評價(jià)相結(jié)合的方式，對項(xiàng)目進(jìn)行考核，計(jì)入期末成績。
3.3 信息化教學(xué)
在信息化高度發(fā)達(dá)的今天，教學(xué)也要與時(shí)俱進(jìn)，除在課堂上利用多媒體向?qū)W生展示圖片、動(dòng)畫、視頻以外，在課前課后也可通過微信分享一些電氣公眾號的精彩文章，督促學(xué)生閱讀，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：電機(jī)與拖動(dòng)；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量
作者簡介：宋強(qiáng)（1972-），男，山東新泰人，安陽工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，副教授。（河南 安陽 455000）王瑞（1966-），女，河南安陽人，新鄉(xiāng)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，高級實(shí)驗(yàn)師。（河南 新鄉(xiāng) 453003）
中圖分類號：G647 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）33-0123-02
“電機(jī)與拖動(dòng)”是安陽工學(xué)院（以下簡稱“我?！保C(jī)械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，譬如機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)電一體化專業(yè)，是本科必修的考試課程，它在專業(yè)課程體系和教學(xué)大綱中占有重要的地位。由于該課程內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、知識面廣、信息量大、更新發(fā)展快，而且比較抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，難度大，加上課時(shí)連續(xù)壓縮，因此如何提高在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)課堂電機(jī)與拖動(dòng)的課程教學(xué)，在短期內(nèi)收到良好的教學(xué)效果已成為任課教師不得不考慮的一個(gè)重要的問題。長期以來，“電機(jī)與拖動(dòng)”課程一直采用“教師-黑板-學(xué)生”或“教師-電子課件-學(xué)生”的課堂教學(xué)方式。在黑板上講授中，教師在黑板上分析時(shí)，往往要畫大量的曲線，當(dāng)分析的因素較多時(shí)，經(jīng)常難以用有限的幾種顏色將它們區(qū)分，而且曲線的準(zhǔn)確度也難以保證，系統(tǒng)分析結(jié)果缺乏可視化的直觀表現(xiàn)，使得學(xué)生難以理解和接受；可開始學(xué)習(xí)后，隨著課程的逐漸深入和難度的加大，一些學(xué)生越來越覺得力不從心，直到最后完全放棄學(xué)習(xí)此門課程。此外，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)也是該課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，但在實(shí)驗(yàn)中由于現(xiàn)有硬件設(shè)備條件的限制，經(jīng)常會(huì)使實(shí)驗(yàn)值與理論值不相吻合，達(dá)不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。因此有必要對“電機(jī)與拖動(dòng)”課程進(jìn)行教育教學(xué)進(jìn)行改革。
一、“電機(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)目前存在的問題
1.學(xué)時(shí)分配太少
隨著高校教育教學(xué)改革的不斷深入，專業(yè)基礎(chǔ)課程、工程課程的課時(shí)明顯被壓縮，因此存在著教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)過少的矛盾?！半姍C(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)需要70個(gè)小時(shí)左右，有些專業(yè)課程甚至壓縮到40個(gè)小時(shí)，教師要在有限的時(shí)間內(nèi)講解透徹顯然是困難的，學(xué)生要用很短的時(shí)間來完全理解教學(xué)內(nèi)容也是不容易的。
2.概念復(fù)雜，公式多，學(xué)生難以理解
由于這個(gè)課程涉及許多基礎(chǔ)課，如大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、電路和磁路、電工學(xué)等，因此如何將所有課程內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起呈現(xiàn)給學(xué)生是一個(gè)很困難的問題。學(xué)生感覺它抽象而難以理解，特別是磁路、矢量分析內(nèi)容糅合在里面，學(xué)生對磁路的理解也只能停留在表面，不知所云，對此毫無興趣，并隨著課程不斷加深而漸漸放棄了學(xué)習(xí)。為了防止學(xué)生在課堂上出現(xiàn)這種情形，教師需要補(bǔ)充更多的基本知識和基本概念，這就出現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)之間的矛盾。此外又由于理論推導(dǎo)公式很多，很難記住，學(xué)生學(xué)起來必然感覺索然無味。
3.理論與實(shí)踐脫節(jié)
“電機(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)，具有一定的理論深度，和實(shí)踐結(jié)合緊密，系統(tǒng)性和可操作性比較強(qiáng)。老師在課堂上說了很多的理論，雖然費(fèi)盡口舌花了很多時(shí)間，但由于學(xué)生缺乏感性知識，依然無法理解所講內(nèi)容，一旦面對實(shí)際的問題必然無從下手。理論課的實(shí)踐安排不合適、不緊湊，明顯與理論脫節(jié)，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，動(dòng)手能力差，不利于課程整體優(yōu)化。
二、提高“電機(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)質(zhì)量的探索與實(shí)踐
1.調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，注重前展和后延
課堂教學(xué)的主要方式，不僅是傳授知識，還是訓(xùn)練思維方式的一種重要方式，是其它教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。而課堂教學(xué)不僅僅是幾十分鐘的課，而是包括課堂教學(xué)前展、課堂教學(xué)和課堂教學(xué)后延三個(gè)環(huán)節(jié)，三者聯(lián)合形成一個(gè)完整的整體。
（1）課堂教學(xué)前展。這是很好的準(zhǔn)備，并堅(jiān)持常備常新。備課是上好課的前提，它是課堂教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和基礎(chǔ)，課堂教學(xué)是決定教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。備課包括：熟悉教材，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的鏈接，深入了解學(xué)生，制訂教學(xué)計(jì)劃，編寫教案，隨著每一輪授課教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和豐富，不斷調(diào)整和完善備課環(huán)節(jié)。
（2）課堂教學(xué)。第一，注意好“緒論”課程。所謂“良好的開端是成功的一半”，所以在教學(xué)中一定要講好緒論。筆者將“電機(jī)與拖動(dòng)”的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化組合，并融入了實(shí)際生產(chǎn)中電機(jī)拖動(dòng)的應(yīng)用案例，這樣的教學(xué)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望，提高學(xué)習(xí)興趣。第二，注意調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，定位精度要準(zhǔn)確，概念的定義深度、難度適中。第三，注重精講例題或典型習(xí)題，目的是使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用基本概念、基本理論和基本方法去分析和處理問題。同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生的基本概念、基本理論和基本方法的深刻理解。
（3）課堂教學(xué)的后延。思考題和習(xí)題是“電機(jī)與拖動(dòng)”課程的一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容，是教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步理解和鞏固，通過大量的習(xí)題和問題，通過提問和思維的訓(xùn)練，不僅可以鞏固基礎(chǔ)理論，而且還可以掌握基本的工程計(jì)算方法，提高分析和解決工程實(shí)際問題的能力。
2.合理運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段
（1）歸納教學(xué)法。課堂講授的顯著特點(diǎn)是在較短的時(shí)間內(nèi)傳授大量的知識，信息量大、內(nèi)容多、涉及知識面寬，教師對內(nèi)容要?dú)w納出要點(diǎn)，總結(jié)為結(jié)論性知識，使之系統(tǒng)化、條理化，并提煉出重點(diǎn)、難點(diǎn)。
（2）討論學(xué)習(xí)法。通過自主學(xué)習(xí)，可以很快掌握教學(xué)的一部分，但問題是理解的深度不夠，對學(xué)生的問題，部分內(nèi)容，這樣可以緩解學(xué)時(shí)過少的矛盾，將課堂教學(xué)、課堂討論、課外學(xué)習(xí)三者有機(jī)結(jié)合。
（3）啟發(fā)式教學(xué)法。啟發(fā)式教學(xué)法不僅是向?qū)W生提問，并提示學(xué)生考慮解決，提出問題，啟發(fā)學(xué)生積極思考，這指出了問題的本質(zhì)，進(jìn)而鼓勵(lì)學(xué)生獲得解決問題的辦法。
（4）比較教學(xué)法。為了使學(xué)生掌握基本概念，可以通過比較的方法，找出兩個(gè)比較對象的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，通過類比教學(xué)可以大大提高學(xué)生的興趣。例如，對直流電機(jī)工作原理的分析，可以將直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)對比學(xué)習(xí)，變壓器的空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行可以和三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較，可以有效地提高學(xué)生對知識的理解和掌握，而且使厚厚的教材變薄了。
（5）教師應(yīng)該盡可能地尋找合適的方法呈獻(xiàn)給學(xué)生。在講到三相變壓器的連接組別判定時(shí)，教材所述的方法是時(shí)鐘法，由于學(xué)生的電工基礎(chǔ)不是很好，加之向量概念很抽象，學(xué)生對此法的理解和掌握并不是很理想，于是筆者查閱學(xué)術(shù)論文總結(jié)出了一個(gè)方法——數(shù)字法，即“同名12異名6，原逆加，副逆減，鐵心柱，順序移，加4加8看情況”。學(xué)生反映此法非常好，判斷精度高，判斷簡單，容易理解，很容易掌握。
（6）學(xué)生參與教學(xué)的教學(xué)方法。當(dāng)然是更容易理解和掌握前面的章節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂教學(xué)。例如，學(xué)生參與課堂教學(xué)的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子對稱起動(dòng)電阻的計(jì)算內(nèi)容，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
3.重視實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
工程教育的發(fā)展離不開動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維的火花的迸發(fā)，“電力與拖動(dòng)”課程也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。安陽工學(xué)院的人才培養(yǎng)模式，注重學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高。堅(jiān)持個(gè)性化地培養(yǎng)知識和能力俱佳的拔尖人才。學(xué)?？梢园才潘械膶W(xué)生到電機(jī)制造的大企業(yè)中進(jìn)行實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)時(shí)間可以在兩周左右，并且實(shí)習(xí)的每一位學(xué)生分配不同的實(shí)習(xí)任務(wù)。通過實(shí)踐，學(xué)生普遍具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、繪圖、測試、設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，具有一定的工程獨(dú)立分析，解決實(shí)際問題的能力。學(xué)校希望每一個(gè)從安陽工學(xué)院走出去的畢業(yè)生都可以成為“創(chuàng)新工程”中積極成員，成為企業(yè)中可以獨(dú)當(dāng)一面的高級技術(shù)人才。安陽工學(xué)院的課程極具分析性，需要很強(qiáng)的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力。在安陽工學(xué)院，一位資深教育教授說：“教育是解決問題的關(guān)鍵，要學(xué)得有創(chuàng)造性，獨(dú)立思考和大膽創(chuàng)新?！蓖ㄟ^創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，使學(xué)生普遍具有豐富的想象能力、準(zhǔn)確判斷能力、敏銳的觀察能力、自主創(chuàng)新能力。
4.運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)和手段
與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，多媒體教學(xué)具有更好的視覺吸引與沖擊。但是多媒體教學(xué)中，老師不要只是關(guān)注多媒體而忘記了教學(xué)的主人——學(xué)生。還可以結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法，在課堂教學(xué)中使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，來滿足各種形式的課堂教學(xué)需要。教師如果能夠在課前將枯燥乏味的抽象知識剔除，在課上和學(xué)生做到互動(dòng)以活躍課堂氣氛，這樣不僅有助于提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性主動(dòng)性，同時(shí)也提高了教學(xué)效果。在教學(xué)中，還應(yīng)該嘗試開展一些應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)講座，利用復(fù)習(xí)課，通過各種教學(xué)活動(dòng)，豐富學(xué)生的知識，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師也可以通過電子郵件、即時(shí)通訊、手機(jī)短信、微信等通訊手段與學(xué)生討論，進(jìn)行網(wǎng)上答疑，使用網(wǎng)絡(luò)共享，節(jié)約教學(xué)資源，欣賞學(xué)生作品。
5.注重團(tuán)隊(duì)合作精神，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)性
對一些大型的電機(jī)實(shí)踐項(xiàng)目，可以把學(xué)生分成若干組，每一組成立了一個(gè)探究小組，每個(gè)小組的成員分配一個(gè)不同的任務(wù)，任務(wù)整合最后由團(tuán)隊(duì)完成。這種方式貼近學(xué)生的實(shí)際，學(xué)生喜聞樂見，所以每個(gè)學(xué)生都積極參與，發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神和競爭意識的體現(xiàn)。當(dāng)學(xué)生看到自己的作品、創(chuàng)意顯示在屏幕上，他會(huì)滿臉笑容，十分自得地體驗(yàn)成功的快樂，在快樂活動(dòng)的同時(shí)，不僅獲得了知識，還增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
6.全面引入Matlab仿真軟件
計(jì)算機(jī)仿真工具在“電機(jī)與拖動(dòng)”教學(xué)上的全面應(yīng)用可以解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、抽象的數(shù)學(xué)建模、沒完沒了的數(shù)學(xué)計(jì)算。MATLAB仿真工具的全面引入，為學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程帶來了一線生機(jī)，可以大大簡化過程中復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，有效地減輕學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情感問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，也為后續(xù)理論研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果表明，為了加深對各種影響因素的理解，使學(xué)生增強(qiáng)互動(dòng)，最終對電機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)更全面的了解。由于有很多基于simulink的電機(jī)模型，學(xué)生可以自由使用模塊，自由組合自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建立虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有很大的幫助。
7.學(xué)習(xí)效果評價(jià)方法的設(shè)計(jì)
課程考試改革采用了“平時(shí)作業(yè)+實(shí)驗(yàn)考核+課堂問答+參與課堂討論程度”綜合考核方法?？荚嚨母母镒⒅亓藢W(xué)生能力與素質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是增加了提出問題和運(yùn)用所學(xué)知識解決問題能力的考核，建立了以綜合評價(jià)與過程評價(jià)為主的考試評價(jià)制度，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性，培養(yǎng)了綜合應(yīng)用能力、自學(xué)能力?，F(xiàn)在，考試命題組又提出了一個(gè)大膽的考試改革，將受教學(xué)生分成四個(gè)大組，每一組按照課程教學(xué)大綱和考試大綱來命題出考試卷兩套，這樣的話學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性會(huì)大大提高。他們必須通讀教材，把握每一章的難點(diǎn)和重點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容爛熟于胸才能出一張合理的考卷，任課老師從學(xué)生卷中抽取50%的考試內(nèi)容，教師添加50%課程內(nèi)容，這樣一份由學(xué)生和老師共同完成的試卷就誕生了?，F(xiàn)在本改革還在試點(diǎn)之中，希望能收到良好的效果。
三、結(jié)論
針對“電機(jī)與拖動(dòng)”課程的教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和實(shí)踐能力，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力起到了重要的作用?；趯哟涡浴⑷嫘?、先進(jìn)性的三項(xiàng)原則，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價(jià)方法等方面進(jìn)行具體的實(shí)踐和教學(xué)改革。實(shí)踐證明，這些教育教學(xué)改革能更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，將收到良好的教學(xué)效果，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。
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1.1直流電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)
對于一些加工制造業(yè)企業(yè)來說，在選擇電力拖動(dòng)方式時(shí)，應(yīng)該密切結(jié)合企業(yè)經(jīng)營和發(fā)展的實(shí)際情況。從直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)來說，該種電動(dòng)機(jī)性能較好，在啟動(dòng)、制動(dòng)方面，可以在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，因此，可以在工業(yè)生產(chǎn)、加工領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。通過使用電力電子技術(shù)，能夠在一定范圍內(nèi)合理調(diào)整電樞的電壓。電力拖動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中，要想更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力，還需要有合適的電力控制系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，電力控制系統(tǒng)的最低標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該滿足機(jī)械設(shè)備的拖動(dòng)和管理需求，需要注意的是，要保證直流電的拖動(dòng)方式，可以在一定的條件下順利實(shí)現(xiàn)逆變控制。通過逆變控制，電力控制系統(tǒng)才能反饋負(fù)載側(cè)能量給電網(wǎng)，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)電力資源的節(jié)約。從工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際情況來看，直流電力拖動(dòng)方式有著比較成熟的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。不過，直流電動(dòng)機(jī)在自身結(jié)構(gòu)方面比較復(fù)雜，占用的廠房空間較大，并且在出現(xiàn)故障之后，維修難度較大?？傮w上，電機(jī)效率不高，容易產(chǎn)生較多的熱量，這就需要對其進(jìn)行冷卻，從而增加了成本支出。在電力拖動(dòng)技術(shù)發(fā)展水平不斷提高的情況下，一些更加科學(xué)、能耗更低的拖動(dòng)方式會(huì)逐步取代直流電力電力拖動(dòng)方式。
1.2交流異步電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)
交流異步的電力拖動(dòng)方式同其他形式的電力拖動(dòng)方式相比有著一定的優(yōu)勢。具體來說，在容量相同的情況下，交流異步的電力拖動(dòng)方式結(jié)構(gòu)更加簡單，對作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)，設(shè)備更加堅(jiān)固耐用，在使用過程中，發(fā)生故障的概率很低，大大降低了企業(yè)的維修費(fèi)用。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，交流異步電力拖動(dòng)的維修量約是直流傳動(dòng)的1/4，并且在實(shí)際作業(yè)過程中，能夠提供更充足的動(dòng)力?，F(xiàn)代企業(yè)在使用異步交流的電力拖動(dòng)時(shí)，更加看重其高性能和高精度。
1.3高壓電力拖動(dòng)節(jié)能方式
從電功率以及電阻功率的計(jì)算原理可以知道，在機(jī)械設(shè)備的負(fù)載功率保持在一定的水平時(shí)，如果定子電壓值越高，則其相應(yīng)的電流將越小，在這種情況下，電機(jī)燒毀的幾率也越小。根據(jù)這種情況，中、大功率且不必調(diào)速的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量選擇使用高壓電動(dòng)機(jī)，以盡量降低電力資源的消耗。按照電壓選擇的標(biāo)準(zhǔn)，超過75kW的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選擇高電壓作為供電的電源，這樣可以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)勢，并在一定程度上降低電力消耗。而對于風(fēng)機(jī)、泵需要調(diào)速的電力拖動(dòng)設(shè)備，則應(yīng)該選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。
2電力拖動(dòng)常用節(jié)能技術(shù)方法
工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用電力拖動(dòng)節(jié)能技術(shù)的主要是風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備。在節(jié)能方面，用到的技術(shù)方法主要有改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)-運(yùn)行方式、使用軟啟動(dòng)和使用變頻調(diào)速器等種類。
2.1改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)-運(yùn)行方式
工業(yè)生產(chǎn)過程中，電機(jī)實(shí)際承載的負(fù)荷一般較大，在這種情況下，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)就需要很大的力矩，而過大的力矩會(huì)增加電力的損耗。為了改變這種狀況，可以對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式進(jìn)行改變，具體來說，可以變化控制線路的啟動(dòng)運(yùn)行方式，將線路繞組從三角形啟動(dòng)運(yùn)行改為星形啟動(dòng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中，這種星形運(yùn)行可以在一定程度上降低電耗。
2.2使用軟啟動(dòng)
在電機(jī)啟動(dòng)過程中，除了使用正常的啟動(dòng)，還可以使用軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器主要是通過內(nèi)部線路調(diào)節(jié)，對電機(jī)的電源電壓進(jìn)行控制，以此來調(diào)節(jié)電機(jī)輸出功率。電機(jī)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷一般呈規(guī)則曲線形狀變化，在這種情況下，電機(jī)的電機(jī)輸出功率也需要根據(jù)負(fù)荷的變化而進(jìn)行相應(yīng)的變化。軟啟動(dòng)節(jié)能器就是檢測電機(jī)負(fù)荷的有效裝置，該裝置在檢測負(fù)荷變化后，傳遞給控制線路，進(jìn)而可以使得控制線路根據(jù)電機(jī)負(fù)荷的大小調(diào)整合適的輸入電壓，減少不必要的電壓浪費(fèi)。
2.3使用變頻調(diào)速器
一些泵類設(shè)備實(shí)際排量小于泵排量的現(xiàn)象，造成了電能損耗，變頻調(diào)速器的原理就是當(dāng)實(shí)際排量小于泵額定排量時(shí)，利用壓力信號反饋給變頻系統(tǒng)，系統(tǒng)降低頻率，減少電機(jī)轉(zhuǎn)速，泵排量減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
3各種節(jié)能方法的應(yīng)用及效益分析
3.1更換多極電機(jī)
通過更換多級電機(jī)，可以降低電機(jī)的能耗，對于使用電機(jī)較多的企業(yè)來說，要在嚴(yán)密計(jì)算普通電機(jī)成本以及多級電機(jī)節(jié)能效率的基礎(chǔ)上，選擇用合適的多級電機(jī)代替普通電機(jī)，根據(jù)一般的情況，在使用多級電機(jī)之后，節(jié)約的電力費(fèi)用基本上可以在一年內(nèi)超過購買多級電機(jī)的投資。
3.2改變電機(jī)的運(yùn)行方式
通過改變電機(jī)的運(yùn)行方式，電機(jī)的輸出功率可以得到一定程度的降低，并且電機(jī)在功率降低之后，線路的老化速度減慢，電能損耗降低。對于工業(yè)企業(yè)來說，從長遠(yuǎn)的投資效益來看，改變電機(jī)的運(yùn)行方式，是非常有效的節(jié)能措施。
3.3使用變頻調(diào)速裝置
在排量基本不變的情況下，使用變頻器后，電機(jī)輸出功率明顯減少，能耗降低，三臺(tái)變頻器及附件總投資約19萬元，大約一年就可收回投資，因變頻器使用年限較長，投入產(chǎn)出比為1∶4.2，經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果十分明顯。根據(jù)有關(guān)的資料，現(xiàn)階段我國的風(fēng)機(jī)、水泵大約有25%～40%的能量是無謂地消耗掉了?？梢哉f，風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)的節(jié)能改造潛力巨大。根據(jù)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特性原理，要進(jìn)行連續(xù)平滑的速度調(diào)節(jié)，目前最佳的方法就是采用變頻調(diào)速器。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n等于60′f÷P，從而可以看，在P固定不變的情況下，n的大小與f有關(guān)系（公式中P為電機(jī)定子的磁極對數(shù)，f為電源頻率Hz）。變頻器就是將標(biāo)準(zhǔn)的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓變化可調(diào)的交流電，供給電機(jī)，并對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。通過使用變頻器對風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行節(jié)能改造，可以有效避免由于采用擋板或閥門造成的電能浪費(fèi)，并且還可以在很大程度上提高控制和調(diào)節(jié)精度。例如：某單位在中央空調(diào)系統(tǒng)中利用變頻器控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，合理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)了恒溫控制，取得了非常好的節(jié)電效果。由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕量太大（調(diào)查統(tǒng)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕量多在20%～25%），實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速改造后，其節(jié)電率在80%以上。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：職高 電機(jī)與變壓器 教學(xué) 能力培養(yǎng)
《電機(jī)與變壓器》是電氣自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生必須學(xué)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，因?yàn)榻^大多數(shù)的自動(dòng)化設(shè)備都會(huì)用到電動(dòng)機(jī)，電能的70%以上全用在電動(dòng)機(jī)上，電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的高低直接決定了自動(dòng)化設(shè)備的性能的好壞。因此，掌握電機(jī)的控制技術(shù)，對我們電氣自動(dòng)化等專業(yè)的學(xué)生來說，是十分重要的。
《電機(jī)與變壓器》是電機(jī)的控制技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程，它的目的是讓學(xué)生掌握各種電動(dòng)機(jī)的工作原理和控制方法，如果這些原理掌握不好的話，對學(xué)生今后的深入學(xué)習(xí)是很不利的。比如，學(xué)生如果不知道三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理，他就看不懂類似的原理圖，對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速就束手無策，學(xué)好了《電機(jī)與變壓器》，再學(xué)習(xí)《電力拖動(dòng)》等后續(xù)課程就比較輕松了，而且學(xué)生能從比較高的層面掌握電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)，提升了他們的能力。
《電機(jī)與變壓器》這門科理論性很強(qiáng)，很抽象，同時(shí)需要的基礎(chǔ)知識多，比如，要理解電動(dòng)機(jī)的工作原理，必須對電磁感應(yīng)的方面的知識有很好的掌握。有些甚至還要求具備高等數(shù)學(xué)的知識，而我們中職學(xué)生往往這些基礎(chǔ)知識掌握得不好。這使他們學(xué)習(xí)起來感到很困難。慢慢的喪失了學(xué)習(xí)的興趣，老師在臺(tái)上費(fèi)勁的講，學(xué)生臺(tái)下昏昏欲睡。教學(xué)效果很不理想。在實(shí)訓(xùn)階段，由于沒有與理論知識同步，過了一段時(shí)間后，學(xué)生可能已經(jīng)忘了，因此，實(shí)習(xí)老師往往還得講解原理，這樣效率很低。那么，怎樣才能改變這種狀況？本人有以下的幾點(diǎn)想法。
一、確立目標(biāo)，樹立信心
職校教師在教學(xué)過程中要把動(dòng)機(jī)的培養(yǎng)貫穿始終。要讓學(xué)生明白專業(yè)知識對一個(gè)人的重要性，要讓學(xué)生明白《電機(jī)與變壓器》這門課在整個(gè)專業(yè)中的重要地位，有條件可以組織學(xué)生到企業(yè)中參觀，讓學(xué)生明白電機(jī)控制技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)際中的作用是多么巨大。同時(shí)，老師要想方設(shè)法讓學(xué)生明白其實(shí)這些技術(shù)并不是很難學(xué)，只要按照老師提供的方法，認(rèn)真學(xué)習(xí)，每個(gè)學(xué)生都能學(xué)會(huì)，讓學(xué)生樹立信心，這樣才可以開始進(jìn)行教學(xué)。
二、進(jìn)行課程改革
將《電機(jī)與變壓器》、《電力拖動(dòng)》以及相關(guān)內(nèi)容的實(shí)訓(xùn)合成一個(gè)課程來進(jìn)行，比如，在《電機(jī)與變壓器》中講了三相異步電動(dòng)機(jī)為什么要進(jìn)行降壓啟動(dòng)及星——三角降壓啟動(dòng)的原理和方法，那么馬上可以將《電力拖動(dòng)》中星——三角降壓啟動(dòng)控制線路讓學(xué)生進(jìn)行安裝和調(diào)試，在《電機(jī)與變壓器》中講了三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻進(jìn)行調(diào)速的原理后，馬上可以將《電力拖動(dòng)》中的20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路進(jìn)行分析，在《電機(jī)與變壓器》中講了串、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的有關(guān)知識后，馬上可以將《電力拖動(dòng)》中的串、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的基本控制電路進(jìn)行講解和分析。這樣可以減少理論和實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，教學(xué)環(huán)節(jié)相對集中，學(xué)過的理論馬上在實(shí)踐活動(dòng)中得到驗(yàn)證，有利于所學(xué)知識的鞏固、提高。學(xué)習(xí)效率很高，效果也很好。為了達(dá)到以上的目的，老師必須結(jié)合自己學(xué)校的實(shí)際情況、對《電機(jī)與變壓器》、《電力拖動(dòng)》等有關(guān)教材進(jìn)行重新編輯，編制出適合自己學(xué)校的校本教材。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)
《電機(jī)與變壓器》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果光在課堂上講理論，很難學(xué)好，尤其是對我們職高學(xué)生更是如此，所以有好的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備很重要，如果有條件可以請專門生產(chǎn)教學(xué)儀器的企業(yè)設(shè)計(jì)制作一些適合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。為了提高教學(xué)效果，我們學(xué)校專門建立了的電機(jī)與變壓器實(shí)訓(xùn)室，并購置了20臺(tái)電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，在這個(gè)裝置上可以進(jìn)行各種實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，如直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)、異步電機(jī)實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等特種電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，還可以進(jìn)行各種電氣控制實(shí)驗(yàn)，如三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制、三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的控制、三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的控制，還可以進(jìn)行電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)等，通過這些實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，學(xué)生對電動(dòng)機(jī)的原理和控制方法有了很深的理解。有了這些實(shí)訓(xùn)設(shè)備后，我們老師上課積極性也高了，因?yàn)楸緛砗軓?fù)雜，很抽象的問題，現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)很容易得到解決，學(xué)生很容易理解。教學(xué)效果大為感觀。
四、適時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)方式
為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，老師可以有必要的將自己搜集或制作的flas以及制作的多媒體課件運(yùn)用到實(shí)踐教學(xué)中來，幫助學(xué)生理解。根據(jù)課程的內(nèi)容可以采用項(xiàng)目教學(xué)法，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等合適的教學(xué)方法，盡量采用理實(shí)一體化的教學(xué)方法來提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。注重學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)，突出以學(xué)生為主體。在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，讓師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)和技能雙重培養(yǎng)，豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，理論和實(shí)踐交替進(jìn)行，直觀和抽象交錯(cuò)出現(xiàn)，沒有固定的先實(shí)后理或先理后實(shí)，而理中有實(shí)，實(shí)中有理。突出學(xué)生動(dòng)手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
五、將電動(dòng)機(jī)控制的實(shí)際問題引入教學(xué)之中
電機(jī)控制含蓋電氣自動(dòng)化的許多方面，因此，在教學(xué)過程中，盡量多引入與之相關(guān)，在企業(yè)中比較常用的知識，如PLC、單片機(jī)、觸摸屏、各種工業(yè)組態(tài)軟件，以及各種工業(yè)中常用的傳感器、電磁閥、氣缸等，在教這些課的時(shí)候，盡量接近或模擬實(shí)際的應(yīng)用例子，比如由PLC、觸摸屏等組成的料灌控制系統(tǒng)，由PLC、觸摸屏、變頻器、壓力傳感器等構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)，由PLC、觸摸屏、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等組成的定位控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)，通過這些項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生的專業(yè)能力可以的到很大的提升，而且學(xué)習(xí)起來也不感到枯燥，很有成就感。為了做到這些，老師也要不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)水平，有機(jī)會(huì)多下企業(yè)，了解企業(yè)最需要哪些技術(shù)，最需要怎樣的技術(shù)人才，只有這樣才能開設(shè)緊跟社會(huì)形勢，培養(yǎng)出社會(huì)、企業(yè)最需要的人才。
Abstract： There is a 75t/20t bridge crane in Lushui Power Plant. This crane has operated more than 40 years， the components has abrasion， maturing and other defects. The electrical control of it uses medieval structure of contactor with variable resistance box. There is a big security hidden danger in the process of the use of the bridge machine. So， our plant decides to replace all the electrical equipment of the bridge machine. In the electric control part， the frequency converter and PLC technology are adopted to optimize and design the traditional relay-contactor speed control device. This paper summarizes the overall ideas and design content of the optimal design， including the system structure optimization， the model and configuration of frequency converter and PLC， etc. After optimization design， the speed control of bridge crane more sensitive， the failure rate is significantly decrease， the overall performance is more stable.
關(guān)鍵詞： PLC；變頻器；橋式起重機(jī)
Key words： PLC；transducer；bridge crane
中圖分類號：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）04-0101-03
0 引言
橋式起重機(jī)是電廠常用設(shè)備之一。傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的方式控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或調(diào)速，這種控制裝置叫做繼電器-接觸器控制。這種控制系統(tǒng)功能復(fù)雜，運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，噪音大，故障多發(fā)。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，起動(dòng)電流大，機(jī)械特性軟。轉(zhuǎn)速容易受負(fù)載變化的干擾，速度轉(zhuǎn)換靈活性差，調(diào)速不穩(wěn)定；所串電阻持續(xù)發(fā)熱，浪費(fèi)電能。電阻過熱時(shí)還可能燒斷，引起電氣故障。陸水電廠75t/20t雙梁橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)依靠傳統(tǒng)交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用轉(zhuǎn)子串電阻的方式來控制電動(dòng)機(jī)起停和變速。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，運(yùn)行速度和安全性更都已無法滿足當(dāng)前的工作需要，本文將在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入PLC變頻調(diào)速裝置，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行升級改造，以優(yōu)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高其運(yùn)行效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
1 原拖動(dòng)系統(tǒng)基本情況
陸水電廠原橋式起重機(jī)電氣拖動(dòng)由大車系統(tǒng)、小車系統(tǒng)和主副鉤系統(tǒng)協(xié)同完成，由1臺(tái)交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的起停和速度轉(zhuǎn)換。速度轉(zhuǎn)換方式是：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入5段外接電阻 R1～ R5。由接觸器KM1～ KM4 的狀態(tài)來判斷串入電阻的阻值，并對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。以電磁機(jī)械制動(dòng)為主的原電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 變頻調(diào)速改造基本思路
橋式起重機(jī)拖動(dòng)由2臺(tái)大車電機(jī)、1臺(tái)小車、1臺(tái)主鉤和1臺(tái)副鉤組成的拖動(dòng)系統(tǒng)來完成，除2臺(tái)大車電機(jī)共用1臺(tái)變頻器以外，其他拖動(dòng)系統(tǒng)各自都有1臺(tái)變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。整個(gè)系統(tǒng)由5臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速裝置來控制速度轉(zhuǎn)換，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加靈敏。傳統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式下，主要依靠繼電器-接觸器機(jī)進(jìn)行邏輯控制。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，用變頻器和PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)，PLC接收電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向、調(diào)速等控制信號后，將至轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制指令發(fā)送給變頻器，電動(dòng)機(jī)在變頻器的控制下迅速響應(yīng)并完成控制指令。系統(tǒng)改造后的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.1 變頻器和PLC的概念
變頻器：主要是利用交―直―交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給變頻電動(dòng)機(jī)。
PLC：變頻電動(dòng)機(jī)可編程邏輯控制器系統(tǒng)及保護(hù)。
2.2 大車拖動(dòng)系統(tǒng)
大車拖動(dòng)系統(tǒng)是由2臺(tái)YZP160M-6/5.5kW變頻電機(jī)組成的雙梁構(gòu)造。起重機(jī)在電機(jī)的拖動(dòng)下，按照1：6的調(diào)速比，順著車間以42m/7m/min的速度橫向運(yùn)行。
拖動(dòng)方案：采用起重機(jī)專用的變頻交流電動(dòng)機(jī)（濕熱型），代替原繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。大車為2臺(tái)交流變頻調(diào)速器分別控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2個(gè)主動(dòng)輪，采用電氣位置同步。兩臺(tái)電機(jī)由同一臺(tái)變頻器同步操控。采用 U /f開環(huán)控制模式，變頻器的容量PN應(yīng)該是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量PMN的2倍以上。（PN>>2PMN）
2.3 小車拖動(dòng)系統(tǒng)
小車采用1臺(tái)交流變頻調(diào)速器控制1臺(tái)YZP132M1-6/4kw電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2個(gè)主動(dòng)輪的方式（機(jī)械同步），小車拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架縱向移動(dòng)。速度12.5/3m/min可調(diào)。調(diào)速比為1：4。
拖動(dòng)方案：也采用起重機(jī)專用三相交流變頻電動(dòng)機(jī)（濕熱型），配容量等相同的變頻器），采用U/f開環(huán)控制方式。
2.4 主鉤和副鉤拖動(dòng)系統(tǒng)
主鉤和副鉤分別用YZP225S1-8/18.5kW和YZP225S2-8/22kW各一臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。主鉤和副鉤拖動(dòng)重物做吊起或放下的“上下”運(yùn)動(dòng)。主升起機(jī)構(gòu)的起升速度為0.15～1.5m/min，電機(jī)額定功率及額定速度按1.5m/min重載選擇，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速控制，調(diào)速比為 1：10。副升起機(jī)構(gòu)的起升速度為0.6～6.0m/min，電機(jī)額定功率及額定速度按6.0m/min重載選擇。電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速控制，調(diào)速比 1：10。
拖動(dòng)方案：選擇動(dòng)態(tài)性能良好的主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主、副鉤系統(tǒng)，用較大功率的變頻專用電動(dòng)機(jī)取代繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。變頻電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)該比原電動(dòng)機(jī)稍大，以確保力矩夠長。用一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，并為電動(dòng)機(jī)配置光電編碼器， 采用帶 PG 卡速度反饋的閉環(huán)矢量控制方式。變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以按從低到高5個(gè)檔速自由調(diào)控，充分滿足了主副鉤系統(tǒng)的運(yùn)行需要。
2.5 電機(jī)制動(dòng)方式
采取由變頻器外接的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻消耗掉的方式。改造后選用電力液壓塊式制動(dòng)方式，其型號：（YMZ/300/45和YMZ/200/25）。采取再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的辦法。利用變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)系統(tǒng)及直流制動(dòng)系統(tǒng)，使運(yùn)行中的拖動(dòng)系統(tǒng)迅速停止。在起吊作業(yè)中，被吊起的重物有時(shí)需要在半空懸?；蚱揭埔欢螘r(shí)間，利用變頻調(diào)速裝置使重物懸停后，還應(yīng)該用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，以防起重機(jī)受外界干擾或突然失電后中午下落引發(fā)安全事故。
3 變頻器的選用
市場上有很多起重機(jī)專用變頻器。我們選用上海施耐德ATV312HU40N4和ATV71HD30N4系列變頻器。這種全磁通矢量控制的變頻器，即使低頻運(yùn)行，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍。并且，該變頻器具有速度反饋功能， 能實(shí)現(xiàn)零速控制，就是在零速下也能有150%額定轉(zhuǎn)矩輸出。它有四種控制方式，分別是：有 PGU/f閉環(huán)控制模式、有PG閉環(huán)矢量控制模式、無 PGU/f開環(huán)控制模式和無 PG開環(huán)矢量控制模式，具體采用哪一種要根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)的存取級別而定。大車、小車拖動(dòng)系統(tǒng)慣量大，負(fù)載變化基本為阻力性負(fù)載，變化幅度較小，因此一般采用不帶光電編碼器的無 PGU/f開環(huán)控制方式。相比之下，主、幅鉤負(fù)載變化非常明顯，應(yīng)該采用有 PG- B2速度控制卡閉環(huán)矢量控制為主的有光電編碼器，以縮短動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，使轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)更靈活、更迅速，確保起重機(jī)械更穩(wěn)定地運(yùn)行。由于變頻控制系統(tǒng)具有速度反饋功能，能夠在零速下保持150%額定轉(zhuǎn)矩的輸出，因此，變頻器與PLC控制系統(tǒng)的整合，也能有效杜絕溜鉤現(xiàn)象。
對于橋式起重機(jī)來說，我們可根據(jù)調(diào)速要求來調(diào)節(jié)變頻機(jī)工作頻率。ATV312HU40N4和ATV71HD30N4，系統(tǒng)自帶 6個(gè)頻率指令和 1個(gè)點(diǎn)動(dòng)頻率指令，有7段速可供選擇。在起重作業(yè)過程中，可對系統(tǒng)輸入頻率指令，設(shè)定多段速指令1～3和點(diǎn)動(dòng)頻率進(jìn)行頻率切換，由此實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速。如圖3所示，接通端子1時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，接通端子2時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，分別接通1、2、3端子的多段速指令，或者同步接通其中兩、三對端子，就能獲得6個(gè)頻率指令，也就是說在正反方向上有5種速度可供調(diào)節(jié)。通過預(yù)設(shè)變頻器運(yùn)行參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)加減速時(shí)間的調(diào)控。圖3為主鉤電機(jī)變頻器接線控制原理。
通常根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來選擇合適的變頻器，有時(shí)也根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)工作電流的最大值來判斷應(yīng)該使用哪一種變頻器。本文所選的變頻器均已配置外接式制動(dòng)單元或制動(dòng)電阻。在起吊作業(yè)過程中，電動(dòng)機(jī)受重力加速度的影響，在放下重物后會(huì)恢復(fù)再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能直接反饋給變頻器直流電路，導(dǎo)致直流電壓升高，當(dāng)電壓上升到一定程度后會(huì)引發(fā)機(jī)械故障。為避免出現(xiàn)機(jī)械事故，起重機(jī)完成起吊任務(wù)后，應(yīng)該利用制動(dòng)電阻徹底耗盡再生到直流電路中的電能，以確保直流電壓始終維持安全值。制動(dòng)電阻所配置的制動(dòng)單元應(yīng)該提高一檔，并且額定功率也要加大一倍，以確保制動(dòng)單元能夠迅速制動(dòng)。
4 PLC的選用
經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場輸入，輸出信號的數(shù)量及作用，結(jié)合設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用習(xí)慣選擇合適的PLC控制系統(tǒng)。本文采用西門子6ES7-300系列PLC控制系統(tǒng)展開研究。這種PLC由是多個(gè)模塊用不同形式整合為一體（主要由電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等組成）的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，能夠迅速完成多種控制任務(wù)。橋機(jī)操作控制系統(tǒng)選用可編程控制器（PLC）作為控制核心。I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要配置，并留有20%的裕量。指令和數(shù)據(jù)主存儲(chǔ)器容量不小于程序容量的2倍。同時(shí)按實(shí)際工程需要配置相應(yīng)的其他必需模塊。它的特點(diǎn)具有完善的各種自動(dòng)保護(hù)功能和各種故障自診斷及顯示報(bào)警功能，包括：瞬時(shí)過電流保護(hù)，再生電壓保護(hù)，瞬時(shí)斷電失壓保護(hù)，接地過電流保護(hù)，冷卻風(fēng)機(jī)異常，超頻（超速）保護(hù)，失速過電流保護(hù)，失速再生過電壓保護(hù)，接觸器粘結(jié)、缺相、行程限位，主令控制器零位保護(hù)等功能。
橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)能夠通過PLC 對大、小車以及主、副鉤的運(yùn)行狀態(tài)和速度轉(zhuǎn)換的無點(diǎn)控制，并且也能實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)。5臺(tái)電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，4臺(tái)變頻器負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制。PLC包含若干個(gè)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，它與4個(gè)變頻器的連接方式十分相似。本文將重點(diǎn)研究主鉤電機(jī)變頻器和PLC的連接方式。圖4即為主鉤PLC接線控制原理。
5 結(jié)束語
陸水電廠針對橋式起重機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造，利用變頻器和PLC控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻控制方式，在原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上剔除了交流接觸器和串聯(lián)電阻，精簡了電氣控制元件和相關(guān)電控線，以此控制起重機(jī)的起停和速度轉(zhuǎn)換，減少了負(fù)載波動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，安全性更高。改造后，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了PLC無點(diǎn)控制，既降低了系統(tǒng)噪音，同時(shí)也減少了系統(tǒng)故障。改為PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)后，機(jī)械特性硬，檔速基本不受負(fù)載變化的干擾，輕載時(shí)也不會(huì)因操作不當(dāng)引起調(diào)速失控。除此以外，變頻器還能根據(jù)現(xiàn)場條件調(diào)節(jié)檔速以及加減速時(shí)間，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步縮短，運(yùn)行更加靈活。采用變頻調(diào)速同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟起動(dòng)，不僅提高了設(shè)備運(yùn)行效率，而且能夠避免機(jī)械在大力矩沖擊下被損壞或出現(xiàn)機(jī)械故障，從而節(jié)省了一部分維修費(fèi)用。實(shí)踐證明本次改造是成功的。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬寅.起重機(jī)的變頻調(diào)速[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2001.
近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動(dòng)機(jī)。由于這種電動(dòng)機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。
電動(dòng)機(jī)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。能是國民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最廣泛的能源，而電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)都依賴于各種各樣的電機(jī)；電力拖動(dòng)是國民經(jīng)濟(jì)各部門中采用最多最普遍的拖動(dòng)方式，是生產(chǎn)過程電氣化、自動(dòng)化的重要前提。由此可見，電機(jī)及電力拖動(dòng)在國名經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。
電機(jī)的分類
1.按工作電源分類
根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。
2.按結(jié)構(gòu)及工作原理分類
電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。
3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類
電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容盍式電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。
4.按用途分類
電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。
控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。
5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類
電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。
6.按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類
電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級恒速電動(dòng)機(jī)、無級恒速電動(dòng)機(jī)、有級變速電動(dòng)機(jī)和無極變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
電動(dòng)機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。它是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展的，反過來，電動(dòng)機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高。從19世紀(jì)末期起，電動(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來，雖然電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電動(dòng)機(jī)的類型增加了許多，在運(yùn)行性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和提高，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的理論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類的控制電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)具有高可靠性好精確度快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電動(dòng)機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。
電動(dòng)機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，它可以作為拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力，是國民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用最多的動(dòng)力機(jī)械。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程，需要各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械。拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，可以采用氣動(dòng)，液壓傳動(dòng)和電力拖動(dòng)。由于電力拖動(dòng)具有控制簡單調(diào)節(jié)性能好耗損小經(jīng)濟(jì)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)。按照電動(dòng)機(jī)的種類不同，電力拖動(dòng)系統(tǒng)分為直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)兩大類?？v觀電力拖動(dòng)的發(fā)展過程，交、直流兩種拖動(dòng)方式并存于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在交流電出現(xiàn)以前，直流電力拖動(dòng)是唯一的一種電力拖動(dòng)方式，19世紀(jì)末期，
由于研制出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的交流電動(dòng)機(jī)，致使交流電力拖動(dòng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，特別是精密機(jī)械加工與冶金工業(yè)生產(chǎn)過程的進(jìn)步，對電力拖動(dòng)在起動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度與范圍等靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動(dòng)比直流電力拖動(dòng)在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)這些要求，所以20世紀(jì)以來，在可逆，可調(diào)速與高精度的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)時(shí)期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動(dòng)，而交流電力拖動(dòng)則主要用于恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。
異步電機(jī)的發(fā)展異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如機(jī)床、水泵、冶金、礦山設(shè)備與輕工業(yè)機(jī)械等都用它作為原動(dòng)機(jī)，其容量從幾千瓦到幾千千瓦。日益普及的家用電器，例如在洗衣機(jī)、風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器中采用單向異步電動(dòng)機(jī)，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計(jì)算機(jī)等高科技領(lǐng)域，控制電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。異步電機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用，例如小水電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可采用異步電機(jī)。
異步電機(jī)之所以得到廣泛應(yīng)用，主要由于它有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，而且有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。
異步電機(jī)主要的缺點(diǎn)是：目前尚不能經(jīng)濟(jì)的在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，雖然異步電機(jī)的交流調(diào)速已有長足進(jìn)展，但成本較高，尚不能廣泛使用；在電網(wǎng)負(fù)載中，異步電機(jī)所占比重較大，這個(gè)滯后的無功功率對電網(wǎng)是一個(gè)相當(dāng)重的負(fù)擔(dān)，它增加了線路損耗、妨礙了有功功率的出。
