隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣自動化技術(shù)也已賦予新的概念，利用變頻器實現(xiàn)交流電動機(jī)的調(diào)速控制已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。為了適應(yīng)社會需求，加快培養(yǎng)既有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)又有實際生產(chǎn)能力的技術(shù)人才，高等職業(yè)教育電氣自動化專業(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檢測功能組成一個閉環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)，可以將《變頻原理及應(yīng)用》、《傳感器及應(yīng)用》、《自動控制原理與系統(tǒng)》等課程的理論與實踐教學(xué)結(jié)合在一起。通過綜合應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)，可以有效地提高學(xué)生的理論和實際綜合應(yīng)用能力。

一、各門課程的特點

1.《變頻原理及應(yīng)用》課程的特點

《變頻原理與應(yīng)用》是電氣自動化專業(yè)的專業(yè)課，主要講授變頻器的基本組成原理和變頻器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、安裝調(diào)試和維修的知識和技能。通過該課程的學(xué)習(xí)，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(shè)置方法，同時掌握變頻器系統(tǒng)的設(shè)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(jī)、泵類設(shè)備進(jìn)行設(shè)計改造，并具有一定安裝調(diào)試的能力，具備一定的變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計能力。

2.《傳感器及應(yīng)用》課程的特點

《傳感器及應(yīng)用》也是電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)課。該課程的任務(wù)在于使學(xué)生掌握檢測與轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)及其在工業(yè)中的應(yīng)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。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生具有選擇傳感器的能力，有組建自動檢測系統(tǒng)的能力，以及對檢測系統(tǒng)中的技術(shù)問題具有一定的分析和處理能力。

3.《自動控制原理與系統(tǒng)》課程的特點

《自動控制原理與系統(tǒng)》同樣是電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握分析、設(shè)計自動控制系統(tǒng)的基本方法，理解交、直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理，了解控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和運行的基本知識，具備閱讀控制系統(tǒng)電路圖的基本能力，并掌握控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。

二、專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用系統(tǒng)

變頻器是三相異步電機(jī)的控制設(shè)備，能根據(jù)需要調(diào)整其轉(zhuǎn)速。在轉(zhuǎn)軸上裝傳感器，可對電動機(jī)實施轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速的檢測。經(jīng)過簡單的信號轉(zhuǎn)換，便可得到電壓

信號，傳感器不僅可檢測轉(zhuǎn)速，還可辨別旋轉(zhuǎn)方向，轉(zhuǎn)化的電壓信號反饋給變頻器。變頻器可根據(jù)輸入給定值和反饋的值，即根據(jù)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時對應(yīng)的電壓設(shè)定值與傳感器獲得的反饋電壓信號，利用PID 控制自動調(diào)節(jié)，改變頻率輸出值來調(diào)節(jié)所控制的三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。

三、專業(yè)課程綜合應(yīng)用的教學(xué)實踐

在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中，對電動機(jī)的自動調(diào)速是電氣自動化專業(yè)的核心技術(shù)能力。它包括系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)計算、線路的連接、變頻參數(shù)的調(diào)整、系統(tǒng)調(diào)試、實踐中異常情況的處理等。要實現(xiàn)這種綜合技術(shù)的理論與實踐有機(jī)地結(jié)合，需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計性綜合實驗才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。《電氣自動化專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用實踐》正是為落實這種教學(xué)理念而開設(shè)的。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過一個交流異步電動機(jī)的閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)，對學(xué)生進(jìn)行了理論和實踐的綜合技術(shù)的教學(xué)。

1. 變頻器的基本應(yīng)用訓(xùn)練

變頻器的基本應(yīng)用是實現(xiàn)交流電動機(jī)的調(diào)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(jù)負(fù)載選擇變頻器的容量，掌握變頻器與系統(tǒng)的連接。因此，本訓(xùn)練重點是讓學(xué)生能正確地將變頻器與電源及電動機(jī)連接。

2. 變頻器調(diào)節(jié)功能和自動控制原理應(yīng)用訓(xùn)練

自動控制原理與系統(tǒng)課程的重要內(nèi)容是PID 調(diào)節(jié)。變頻器中一般都具備了PID 調(diào)節(jié)功能。因此，通過變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定整定分析的訓(xùn)練，可以達(dá)到與自動控制原理相結(jié)合的目的。

①比例（P）調(diào)節(jié)訓(xùn)練。該訓(xùn)練主要使學(xué)生掌握比例增益對系統(tǒng)性能的影響。比例增益加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快。增益偏大，振蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時間加長，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若增益太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。

②積分（I）調(diào)節(jié)訓(xùn)練。該訓(xùn)練主要使學(xué)生掌握積分時間對系統(tǒng)性能的影響。積分環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)定主要解決因速度比例增益設(shè)定過大而引起的超調(diào)。積分時間參數(shù)太小系統(tǒng)將不穩(wěn)定，系統(tǒng)振蕩次數(shù)較多；積分時間參數(shù)偏大，對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響較大；只有當(dāng)積分時間參數(shù)合適時，過渡過程比較合理。

③微分（D）調(diào)節(jié)訓(xùn)練。該訓(xùn)練主要使學(xué)生掌握微分時間對系統(tǒng)性能的影響。微分調(diào)節(jié)主要是解決因積分時間設(shè)定過大的缺點。微分控制可以改善動態(tài)特性，當(dāng)微分偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較長；當(dāng)微分偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長；只有微分時間參數(shù)合適時，才可以得到比較合適的過渡過程。

3. 傳感器應(yīng)用技術(shù)訓(xùn)練

將轉(zhuǎn)速傳感器安裝于電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上，并將其輸出連接至變頻器。一方面可訓(xùn)練對傳感器特性的測試，另一方面可實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的訓(xùn)練。對傳感器的測試，需用高輸入電阻的數(shù)字式萬用表或示波器，主要是檢測反饋電壓、以及電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速信號，通過對傳感器故障的分析，加深對電機(jī)、傳感器、變頻器等之間的配合關(guān)系的了解，更加完整、準(zhǔn)確地掌握傳感器在控制電路的作用。

4. 自動控制系統(tǒng)抗干擾性能訓(xùn)練

在閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)中，傳感器、電源、負(fù)載都會帶來干擾。當(dāng)速度為定值而實際速度受擾動的影響發(fā)生變化時，偏差電壓也會隨之變化。通過對系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可以使實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(tǒng)中，輸出轉(zhuǎn)速取決于給定電壓，對于由電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載變化以及除測量裝置之外的其它部分的參數(shù)所引起的轉(zhuǎn)速變化都可以通過系統(tǒng)的自動調(diào)整加以抑制，閉環(huán)系統(tǒng)是通過給定值與反饋量的偏差來實現(xiàn)控制作用的。閉環(huán)系統(tǒng)能減小或消除作用在前向通道上的擾動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(qiáng)的抗干擾能力。電氣自動化專業(yè)課程知識的綜合應(yīng)用教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生掌握綜合應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計方法和控制技術(shù)有良好的效果，也能培養(yǎng)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)生的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)和個人的綜合素質(zhì)得到全面提高，能為生產(chǎn)一線或技術(shù)部門從事應(yīng)用型的技術(shù)人才打下堅實的基礎(chǔ)。