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