電機(jī)模擬負(fù)載實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與探索

徐曉艷

摘要：電機(jī)拖動(dòng)課程是一門與工業(yè)生產(chǎn)緊密聯(lián)系的課程。電機(jī)拖動(dòng)的實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠更好地理解電機(jī)學(xué)知識(shí)，還能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生分析電機(jī)問(wèn)題，解決電機(jī)問(wèn)題的能力。本文設(shè)計(jì)了電動(dòng)機(jī)模擬負(fù)載系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，解決了電動(dòng)機(jī)在實(shí)驗(yàn)室中不能帶動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)中的負(fù)載進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)機(jī)無(wú)法處于真實(shí)生產(chǎn)狀態(tài)的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)既可以深化學(xué)生的電機(jī)理論知識(shí)，又可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué);模擬負(fù)載;教學(xué)探索;

一、引言

電機(jī)拖動(dòng)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，為了使學(xué)生更好的理解電機(jī)拖動(dòng)的理論知識(shí)，能夠運(yùn)用理論知識(shí)分析解決電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，能對(duì)電機(jī)進(jìn)行維修和維護(hù)，電機(jī)實(shí)驗(yàn)是不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。電機(jī)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[2]。

傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是在實(shí)驗(yàn)室中搭建簡(jiǎn)單的電機(jī)起動(dòng)、控制電路。電動(dòng)機(jī)多半是處于空載狀態(tài)，不能完全反應(yīng)電動(dòng)機(jī)只生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)行的真實(shí)狀態(tài)。而工業(yè)生產(chǎn)中的電機(jī)拖動(dòng)環(huán)節(jié)千差萬(wàn)別，設(shè)備多種多樣，不可能將實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備都放入實(shí)驗(yàn)室中，特別是有許多環(huán)節(jié)設(shè)備繁多，工藝復(fù)雜，成本高，體積大，更是不可能在實(shí)驗(yàn)室中建設(shè)。所以建立電動(dòng)機(jī)的負(fù)載模擬系統(tǒng)是很有必要的。

二、電動(dòng)機(jī)模擬負(fù)載實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)原理

如果想要模擬電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，就需給電動(dòng)機(jī)加一個(gè)按照生產(chǎn)中實(shí)際負(fù)載的轉(zhuǎn)矩變化情況相一致的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用PLC控制變頻器，變頻器連接三相異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)PLC控制變頻器輸出的電壓和頻率，使三相異步電動(dòng)機(jī)定子的電壓和頻率按一定規(guī)律變化，從而使三相異步電動(dòng)機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩按照我們希望的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律來(lái)變化。由這臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)模擬生產(chǎn)中的負(fù)載設(shè)備，作為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載來(lái)工作。

2、實(shí)驗(yàn)步驟

（1）教師發(fā)布實(shí)驗(yàn)的負(fù)載類型，學(xué)生確定模擬負(fù)

載的轉(zhuǎn)矩特性，由學(xué)生分小組討論如果三相異步電動(dòng)機(jī)想要輸出這樣規(guī)律的電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)需要接入的定子電壓和頻率需要如何變比。各組組長(zhǎng)說(shuō)明自己組的討論結(jié)果，同學(xué)展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)討論，教師最后總結(jié)并給出正確的結(jié)果。

（2）各小組在根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)定子電

壓和頻率的變化規(guī)律，來(lái)設(shè)計(jì)PLC的控制程序，編寫梯形圖語(yǔ)句，調(diào)試程序，查看PLC連接的變頻器輸出電壓和頻率是否按希望的規(guī)律來(lái)變化的。如果按規(guī)律變化，就進(jìn)行下一步，如果沒(méi)按規(guī)律變化則修改程序，直至滿足要求。

（3）將PLC、變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的負(fù)

載系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試，查看三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出是否滿足要求。滿足要求則進(jìn)行下一步，如果沒(méi)滿足要求則查找原因，進(jìn)行改正。

（4）將模擬負(fù)載系統(tǒng)連接到實(shí)驗(yàn)電機(jī)上，檢測(cè)實(shí)

驗(yàn)電機(jī)帶動(dòng)該負(fù)載運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變實(shí)驗(yàn)電機(jī)的控制方法，使實(shí)驗(yàn)電機(jī)處于起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行、制動(dòng)等狀態(tài)，記錄電機(jī)的電氣參數(shù)，測(cè)量并電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化。

（5）教師設(shè)定故障狀態(tài)，讓學(xué)生查看電機(jī)故障現(xiàn)

象，分析故障原因，提出解決方案。

（6）學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

3、實(shí)驗(yàn)考核方式

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)，不指單純考核實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否。采用多元的評(píng)價(jià)方式，實(shí)驗(yàn)最終成績(jī)?cè)O(shè)置為：

實(shí)驗(yàn)成績(jī)=實(shí)驗(yàn)紀(jì)律（10%）+小組討論表現(xiàn)（20%）+實(shí)驗(yàn)正確度（20%）+故障分析情況（20%）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）

三、電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要為電機(jī)的理論教學(xué)服務(wù)，又要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行講解，學(xué)生按老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[3]。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的主體性不突出，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性沒(méi)有得到很好的調(diào)動(dòng)，本次對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

1、小組討論式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

2、傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多是老師先對(duì)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)要求，給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)的正確結(jié)果應(yīng)該是什么。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維得不到鍛煉。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用小組討論式實(shí)驗(yàn)方式，讓學(xué)生們自己討論實(shí)驗(yàn)的正確結(jié)果是什么，鍛煉學(xué)生理論知識(shí)的運(yùn)用能力和思維能力。

3、開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)采用統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)要求，不能體現(xiàn)出學(xué)生的個(gè)性化。本實(shí)驗(yàn)不設(shè)定固定的電機(jī)運(yùn)行模式，學(xué)生可以在電機(jī)起動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行、制動(dòng)狀態(tài)中任選一種模式，也可以三種模式都選擇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4、多元化的過(guò)程評(píng)價(jià)方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定主要包括實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩部分，多學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)考核不足。本實(shí)驗(yàn)采用多元的過(guò)程評(píng)價(jià)方式來(lái)確定學(xué)生最終的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。

四、結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)模擬負(fù)載實(shí)驗(yàn)可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析解決電機(jī)問(wèn)題的能力、創(chuàng)新性思維，可以幫助學(xué)生更好的理解電動(dòng)機(jī)的理論知識(shí)。探索了電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，設(shè)計(jì)了鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和過(guò)程化的評(píng)價(jià)考核方式，在實(shí)踐的過(guò)程中取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

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遼寧科技大學(xué)校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)SYJG202141

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