在傳統(tǒng)的《電力拖動》實訓(xùn)教學(xué)中,一般都是采用灌輸式教學(xué)方式,教師講解實訓(xùn)內(nèi)容、演示實訓(xùn)過程,學(xué)生根據(jù)教師的指點完成實驗工作,得出已經(jīng)確定的實驗結(jié)果,撰寫實驗報告。
這種教學(xué)模式與電力拖動實驗設(shè)備缺乏有密切的關(guān)系,但是大型的電力推動實驗設(shè)備的價格比較高,并且需要經(jīng)常性的更新,所以多數(shù)院校并不愿意購置這些設(shè)備,所以電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置的開發(fā)就成為了推動《電力拖動》課程改革的重要步驟。
一、電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置開發(fā)
《電力拖動》實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置開發(fā)就是需要根據(jù)《電力拖動》實訓(xùn)教學(xué)的需要開發(fā)的專門的電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置,滿足電力拖動實驗教學(xué)的需要。就目前來說,電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置開發(fā)當中,有兩種設(shè)計開發(fā)的思路。
(一)電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)設(shè)備的開發(fā)
這種設(shè)備是運用PLC控制軟件、變頻調(diào)速設(shè)備等基礎(chǔ)上,來開發(fā)電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)設(shè)備,其與真實的電力拖動幾乎是*一致,其中用PLC控制軟件安裝在控制芯片組當中,變頻調(diào)速設(shè)備主要是為了適應(yīng)不同的實驗需要,在功能和操作方式上與實際電力拖動操作也基本一樣,是目前進行電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)適合的設(shè)備。從目前來看,市場上已經(jīng)出現(xiàn)了這樣的設(shè)備,但是所開發(fā)的這種設(shè)備雖然具有一定的升級空間,但是升級的空間非常有限,在應(yīng)用以后需要升級和更換,其成本比較高。
(二)電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)軟件的開發(fā)
這種集成了計算機功能與計算機仿真技術(shù)開發(fā)的裝置與實際電力拖動操作功能基本一致,滿足學(xué)生的電力拖動實訓(xùn)的主要,目前在開發(fā)當中所使用的軟件系統(tǒng)比較多,其中MATLAB軟件是應(yīng)用為廣泛的方針軟件。
二、電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置的應(yīng)用
電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)的內(nèi)容有很多,電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置的應(yīng)用過程中應(yīng)用的范圍比較廣泛,在這里簡單的說明在幾個實驗教學(xué)中的應(yīng)用情況。
(一)電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)品
伴隨著技術(shù)的進步,目前很多企業(yè)開始生產(chǎn)電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置,當然不同的企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品是不同的。目前,在電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置主要包括兩種類型,也就是電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)設(shè)備和仿真教學(xué)軟件,產(chǎn)品的銷售情況來看,前者的在市場上的產(chǎn)品比較多,市場接受度也比較好。
比如說上海上益教育設(shè)備制造有限公司,所生產(chǎn)的SYJND-888T電力拖動·PLC·變頻調(diào)速技能實訓(xùn)裝置,是一款專門針對職業(yè)教育的和就業(yè)人員的實際操作、培訓(xùn)和鑒定需要的電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)設(shè)備,這種設(shè)備的可以滿足《電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練》《工廠電氣控制技術(shù)》《繼電接觸控制技術(shù)》《PLC原理及應(yīng)用技術(shù)》等相關(guān)科目的實驗及實訓(xùn)教學(xué)需要。
同時,為了滿足設(shè)備的擴張需要,在設(shè)計上采用掛箱結(jié)構(gòu),可以根據(jù)功能變化對其進行擴展,包括電工技能和變頻調(diào)速癷時序項目都可以在此設(shè)備上完成。在設(shè)計上采用的元器件通過導(dǎo)線接入接線端的設(shè)計方法,這樣在使用的過程中既可以滿足實訓(xùn)、實驗教學(xué)的目的,又能保護元器件不受損害。
此外,電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)軟件也有很多,比如說大連通科應(yīng)用技術(shù)有限公司就專門開發(fā)了一款電力拖動仿真實訓(xùn)軟件,該軟件安裝在計算機當中,可以模擬電力拖動的運行環(huán)境及過程,學(xué)生通過電腦就可以完成實訓(xùn)、實驗。
(二)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計實驗
雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是電力拖動實驗教學(xué)當中的一個比較重要的實驗,在應(yīng)用電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置進行實驗的過程中,可以使用計算機軟件進行模擬,在模擬實驗的過程中當中,先構(gòu)建起Matlab/Simulink仿真環(huán)境,然后完成電動機的電流與轉(zhuǎn)速的反饋控制。在具體的實驗當中可以采用晶閘管供電直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),使用三相橋式電路作為整流裝置。
相關(guān)的設(shè)備及系統(tǒng)參有:直流電動機:220V,136A,1460r/min,Ce=0.132Vmin/r,允許過載倍數(shù)λ=1.5,晶閘管裝置的放大系數(shù):Ks=40,電樞回路總電阻:R=0.5Ω,時間常數(shù)是:Ti=0.03,Tm=0.18s。電流反饋系數(shù)為:β=0.05V/A(≈10V/1.5IN);轉(zhuǎn)速反饋系數(shù):α=0.007Vmin/r(≈10V/nN)。
考慮到雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特點,轉(zhuǎn)速及電流反饋控制功能的實現(xiàn),需要借助于采用的電流調(diào)節(jié)器。目前電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置當中,主要采用的是ACR電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)可以表示為:
,學(xué)生在實驗的過程中需要先選擇確定ASR與ACR調(diào)機器的PI參數(shù)。從理論上來講解決這一問題有一定的難度,但是并非是不可能的,可以使用調(diào)機器的工程設(shè)計方法,在使用以Matlab仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的仿真軟件進行仿真,然后將仿真結(jié)果與設(shè)計參與進行對照,對相關(guān)設(shè)計參數(shù)經(jīng)進行修正和調(diào)整。根據(jù)前期仿真設(shè)計,可以得出各個模塊的參數(shù)。比如說假定得出的各個模塊的參數(shù)計算結(jié)果:給定電流信號Ui*=10V,電流鋁箔時間常數(shù)Toi=0.03s等,當然在這些參數(shù)只是建議,與實驗結(jié)果可能存在一定的差異,但是能夠反映出其應(yīng)用的過程。從應(yīng)用的效果來看,即使采用仿真軟件,也能較好的滿足實驗教學(xué)的需要。
總之,電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置開發(fā)與應(yīng)用的過程中,應(yīng)該將開發(fā)與電力拖動實訓(xùn)教學(xué)有效的結(jié)合起來,所設(shè)計的電力拖動實訓(xùn)仿真教學(xué)裝置必須能夠滿足實訓(xùn)教學(xué)的需要,同時具有良好的可擴展性。
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