電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程知識的綜合應用

隨著(zhù)現代技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)也已賦予新的概念，利用變頻器實(shí)現交流電動(dòng)機的調速控制已廣泛應用于生產(chǎn)實(shí)踐。為了適應社會(huì )需求，加快培養既有現代科學(xué)技術(shù)又有實(shí)際生產(chǎn)能力的技術(shù)人才，高等職業(yè)教育電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式也必須加快進(jìn)行改革與創(chuàng )新。利用變頻器的基本功能和傳感器的自動(dòng)檢測功能組成一個(gè)閉環(huán)的交流調速系統，可以將《變頻原理及應用》、《傳感器及應用》、《自動(dòng)控制原理與系統》等課程的理論與實(shí)踐教學(xué)結合在一起。通過(guò)綜合應用技術(shù)的教學(xué)，可以有效地提高學(xué)生的理論和實(shí)際綜合應用能力。

一、各門(mén)課程的特點(diǎn)

1.《變頻原理及應用》課程的特點(diǎn)

《變頻原理與應用》是電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課，主要講授變頻器的基本組成原理和變頻器應用系統的設計、安裝調試和維修的知識和技能。通過(guò)該課程的學(xué)習，使學(xué)生掌握變頻器組成的基本原理，掌握變頻器的控制方式和功能設置方法，同時(shí)掌握變頻器系統的設計、變頻器的選擇、外部端子的連接以及配用電器的選擇。能運用所學(xué)知識技能對風(fēng)機、泵類(lèi)設備進(jìn)行設計改造，并具有一定安裝調試的能力，具備一定的變頻調速系統的設計能力。

2.《傳感器及應用》課程的特點(diǎn)

《傳感器及應用》也是電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。該課程的任務(wù)在于使學(xué)生掌握檢測與轉換技術(shù)的基本理論；基本的誤差處理方法；常用傳感器的工作原理、結構及其在工業(yè)中的應用；檢測技術(shù)的電磁兼容和抗干擾技術(shù)及信號處理、變換與接口電路。通過(guò)該課程的學(xué)習，要求學(xué)生具有選擇傳感器的能力，有組建自動(dòng)檢測系統的能力，以及對檢測系統中的技術(shù)問(wèn)題具有一定的分析和處理能力。

3.《自動(dòng)控制原理與系統》課程的特點(diǎn)

《自動(dòng)控制原理與系統》同樣是電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。通過(guò)該課程的學(xué)習，使學(xué)生初步掌握分析、設計自動(dòng)控制系統的基本方法，理解交、直流調速系統的組成及工作原理，了解控制系統的安裝、調試和運行的基本知識，具備閱讀控制系統電路圖的基本能力，并掌握控制系統設計的一般方法。

二、專(zhuān)業(yè)課程知識綜合應用系統

變頻器是三相異步電機的控制設備，能根據需要調整其轉速。在轉軸上裝傳感器，可對電動(dòng)機實(shí)施轉數、轉速的檢測。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號轉換，便可得到電壓

信號，傳感器不僅可檢測轉速，還可辨別旋轉方向，轉化的電壓信號反饋給變頻器。變頻器可根據輸入給定值和反饋的值，即根據轉速穩定時(shí)對應的電壓設定值與傳感器獲得的反饋電壓信號，利用PID 控制自動(dòng)調節，改變頻率輸出值來(lái)調節所控制的三相異步電機轉速，達到調速的目的。

三、專(zhuān)業(yè)課程綜合應用的教學(xué)實(shí)踐

在專(zhuān)業(yè)培養目標中，對電動(dòng)機的自動(dòng)調速是電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的核心技術(shù)能力。它包括系統設計、參數計算、線(xiàn)路的連接、變頻參數的調整、系統調試、實(shí)踐中異常情況的處理等。要實(shí)現這種綜合技術(shù)的理論與實(shí)踐有機地結合，需要進(jìn)行系統設計性綜合實(shí)驗才能達到較好的教學(xué)效果?！峨姎庾詣?dòng)化專(zhuān)業(yè)課程知識綜合應用實(shí)踐》正是為落實(shí)這種教學(xué)理念而開(kāi)設的。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過(guò)一個(gè)交流異步電動(dòng)機的閉環(huán)變頻調速系統，對學(xué)生進(jìn)行了理論和實(shí)踐的綜合技術(shù)的教學(xué)。

1. 變頻器的基本應用訓練

變頻器的基本應用是實(shí)現交流電動(dòng)機的調速控制。首先讓學(xué)生了解變頻器的基本組成，熟悉如何根據負載選擇變頻器的容量，掌握變頻器與系統的連接。因此，本訓練重點(diǎn)是讓學(xué)生能正確地將變頻器與電源及電動(dòng)機連接。

2. 變頻器調節功能和自動(dòng)控制原理應用訓練

自動(dòng)控制原理與系統課程的重要內容是PID 調節。變頻器中一般都具備了PID 調節功能。因此，通過(guò)變頻器進(jìn)行參數設定整定分析的訓練，可以達到與自動(dòng)控制原理相結合的目的。

①比例（P）調節訓練。該訓練主要使學(xué)生掌握比例增益對系統性能的影響。比例增益加大，使系統的動(dòng)作靈敏，速度加快。增益偏大，振蕩次數增多，調節時(shí)間加長(cháng)，系統會(huì )趨于不穩定。若增益太小，又會(huì )使系統的動(dòng)作緩慢。

②積分（I）調節訓練。該訓練主要使學(xué)生掌握積分時(shí)間對系統性能的影響。積分環(huán)節參數設定主要解決因速度比例增益設定過(guò)大而引起的超調。積分時(shí)間參數太小系統將不穩定，系統振蕩次數較多；積分時(shí)間參數偏大，對系統動(dòng)態(tài)性能的影響較大；只有當積分時(shí)間參數合適時(shí)，過(guò)渡過(guò)程比較合理。

③微分（D）調節訓練。該訓練主要使學(xué)生掌握微分時(shí)間對系統性能的影響。微分調節主要是解決因積分時(shí)間設定過(guò)大的缺點(diǎn)。微分控制可以改善動(dòng)態(tài)特性，當微分偏大時(shí)，超調量較大，調節時(shí)間較長(cháng)；當微分偏小時(shí)，超調量也較大，調節時(shí)間也較長(cháng)；只有微分時(shí)間參數合適時(shí)，才可以得到比較合適的過(guò)渡過(guò)程。

3. 傳感器應用技術(shù)訓練

將轉速傳感器安裝于電動(dòng)機轉軸上，并將其輸出連接至變頻器。一方面可訓練對傳感器特性的測試，另一方面可實(shí)現閉環(huán)調速系統的訓練。對傳感器的測試，需用高輸入電阻的數字式萬(wàn)用表或示波器，主要是檢測反饋電壓、以及電機輸出轉速信號，通過(guò)對傳感器故障的分析，加深對電機、傳感器、變頻器等之間的配合關(guān)系的了解，更加完整、準確地掌握傳感器在控制電路的作用。

4. 自動(dòng)控制系統抗干擾性能訓練

在閉環(huán)自動(dòng)調速系統中，傳感器、電源、負載都會(huì )帶來(lái)干擾。當速度為定值而實(shí)際速度受擾動(dòng)的影響發(fā)生變化時(shí)，偏差電壓也會(huì )隨之變化。通過(guò)對系統的調節可以使實(shí)際速度接近或等于定值速度，從而抑制對速度的干擾，提高了速度的控制精度。此閉環(huán)控制系統中，輸出轉速取決于給定電壓，對于由電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負載變化以及除測量裝置之外的其它部分的參數所引起的轉速變化都可以通過(guò)系統的自動(dòng)調整加以抑制，閉環(huán)系統是通過(guò)給定值與反饋量的偏差來(lái)實(shí)現控制作用的。閉環(huán)系統能減小或消除作用在前向通道上的擾動(dòng)所引起的被控量的偏差值，因而具有較高的控制精度和較強的抗干擾能力。電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程知識的綜合應用教學(xué)，對培養學(xué)生掌握綜合應用系統的設計原理、設計方法和控制技術(shù)有良好的效果，也能培養學(xué)生搜集資料、閱讀資料和利用資料的能力，提高學(xué)生的自學(xué)能力，使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技術(shù)素質(zhì)和個(gè)人的綜合素質(zhì)得到全面提高，能為生產(chǎn)一線(xiàn)或技術(shù)部門(mén)從事應用型的技術(shù)人才打下堅實(shí)的基礎。