變頻調速設備在職業學校教學中的應用價值

摘要：針對變頻調速設備在生產和學校教學上的應用以及生產一線對該方面操作人員的需求和有關技術培訓的情況，闡述了變頻調速教學設備在教學實踐與培訓考核中的應用價值，并對變頻調速設備未來的應用做了探討與展望。

關鍵詞：變頻調速設備；應用價值；教學改革；職后培訓

眾所周知，生產設備運行需要動力裝置驅動，用電動機拖動生產機械稱為電力拖動。因為電力拖動具有運行平穩、產品加工質量高、設備簡單、節能、環保、便于實現自動控制等優點，因此，在生產上獲得了廣泛應用。

電動機分為直流電機和交流電機兩大類。直流電機起動力矩大，調速性能好，但結構復雜，維修量大，且需直流電源供電，使用不便；交流電機（其中以三相異步電機使用較廣）結構簡單，使用方便，工作可靠，維修量小，但調速性能欠佳。因此，在需要大范圍平滑調速場合，直流電機使用較多。

三相異步電動機的調速方法主要有：（1）改變電源頻率——變頻調速，這在電力電子技術發展之前較難實現。（2）改變磁極對數——變極調速，需多速電機，且只能進行有級調速。（3）改變轉差率——轉子串電阻調速，僅適用于繞線式電機，且調速功耗大。很明顯，交流電機調速問題的解決，亟待電力電子技術的發展。

20世紀60~70年代的電力電子技術，以晶閘管變流技術為主，主要進行可控整流和有源逆變，用于直流電機的可逆調速。晶閘管變頻設備不僅性能不好，而且線路復雜，設備笨重，能耗大，限制了變頻調速技術的發展。進入80～90年代后，隨著GTO、GTR、MOSFET等全控型器件的發展，電力電子技術產生了質的飛躍，目前，在斬波、無源逆變、交流調壓與變頻、UPS電源等方面已廣泛采用全控型電力電子器件，電力電子技術的發展為變頻調速的實現提供了有力的技術保證。

用交流電機變頻調速取代直流電機具有設備簡單、工作可靠、控制性能好、節能等優點，近年來，這項新技術越來越廣泛地應用于各領域自動化生產設備中。

變頻調速設備在生產上的應用情況

根據市場調研，目前已有很多生產企業將老設備中的直流調速系統逐步改造為交流電機變頻調速系統。

風機的變頻調速恒壓供水的變頻調速；變頻冰箱、變頻空調及中央制冷系統的變頻調速；壓縮機的變頻調速等（見圖1）。

機床及起重機械的變頻調速例如，橋式起重機的變頻調速；電梯的變頻調速以及數控機床中采用的變頻調速技術等（見圖2）。

紡織、塑料、造紙等設備的變頻調速例如，印染機械的變頻調速，塑料機械的變頻調速，矯平定尺送料裝置的變頻調速等。

冶金機械的變頻調速例如，高爐卷揚機的變頻調速，軋鋼輸送輥道的變頻調速，線材卷繞機的變頻調速等。

變頻調速教學設備的應用價值

因教學需要，我校于2005年購置了20臺較新型的松下產三相電機調速變頻器（見圖3），并自配了輸入控制、輸出執行等相應外圍設備，配合DSC—Ⅳ型教學實訓裝置應用于教學和培訓考核中，并且取得了很好效果。同時，學校又自己動手組裝變頻調速控制系統實訓操作柜，已能初步滿足理論教學演示、實驗及實踐教學操作與考核的需要。

我校的變頻調速教學設備購置至今，已廣泛應用于理論、實習教學及培訓考核中。（1）中等職業學校“電氣技術應用專業”的《電力電子技術》課程教學。（2）根據生產現場實際需求，在技工學校工程電氣設備安裝調試工專業的《電力拖動控制線路安裝實習》實踐教學中，增加了變頻調速設備的安裝、試車及故障排除等內容。（3）根據市場需求，將變頻調速設備及相關教學內容應用于職后培訓及職業技能鑒定的教學與考核中。如創業環保維修電工培訓班，城建集團青工技能大賽培訓及考核，維修電工技師、高級技師培訓與考核，技工學校職業技能大賽等。

總之，我校將變頻調速教學設備應用于理論、實習教學及培訓考核工作中，收到了很好效果。不僅根據市場需求在教學中引進了生產急需的新設備、新技術，彌補了該方面教學中存在的不足，使教學接近生產實際，而且極大地提高了學生和培訓學員的學習興趣，提高了教學質量，也獲得了學生、學員以及用人單位的一致好評。

變頻調速設備的教學特點

周所周知，中等職業學校和技工學校培養目標是培養生產一線的操作工人，職后培訓的學員也均來自生產一線。因此，在教學中應以培養學生、學員的基本操作技能為主要目標。為突出實物教學、實驗、實習等實踐性教學環節，學校在教學中可采用現場教學、電化教學等現代化教學模式，將課堂搬進實習車間，緊扣生產實踐，邊干邊學，邊操作邊講授。同時，考慮到學生和學員的基礎和接受能力，在教學內容中刪去了變頻調速設備內部結構、原理及設計等理論性較強的內容，側重變頻調速設備的基本結構、特點、安裝接線、常用模式設定及維護與檢修等內容，并結合實際應用，本著強弱電相結合的原則，制作相關的控制設備，強化安裝接線、運行操作、設備調試與檢修方面的操作實訓。如：（1）通過變頻調速恒壓供水控制設備等課題進行設備安裝接線、運行調試及維修等方面的訓練，學會變頻調速設備的使用方法。（2）通過將PLC引入變頻調速控制系統中，進行自動化控制設備的綜合應用訓練，提高知識與技能的綜合運用能力，緊跟現代化生產技術的發展水平，使教學、實習、培訓上水平，更加貼近生產實際，適合市場需求。

通過上述訓練，學生和學員初步掌握了變頻調速設備應用的基本知識和技能，為今后自學深造和從事自動化設備安裝、調試及維修工作打下良好基礎。

變頻調速設備應用價值的未來展望

綜上所述，變頻調速設備的問世，解決了長期以來電動機調速問題對生產自動化控制造成的制約。變頻調速設備在自動化生產設備上的廣泛應用，尤其是近年來變頻調速技術的日臻成熟，對提高生產的自動化水平及節能發揮了重要作用。但由于一些企業的一線操作人員在該方面的相關知識與技能缺乏，從事該方面的安裝操作及維修工作還存在著一定困難。一方面，生產企業需要掌握該方面知識和技能的操作人員；另一方面，根據在培訓教學中獲得的信息反饋，很多來自生產一線的學員有學習該方面知識的迫切要求。因此，將變頻調速教學設備及相關教學內容運用于職業學校、技工學校和職后培訓教學很有必要。今后還應進一步增添和完善相關方面的教學設備，按照市場需求調整教學內容、教學方式和教學手段以及相應的教學設備，使教學更加密切貼近生產實際。

當今社會，用人單位最需要的是具有運行、調試、維修等方面綜合技能的操作人員，因此，一定要將培養目標定位在培養一線操作人員上，教學重點放在提高操作技能及應用能力上，理論與實際相結合，教學與生產相結合，采用實物教學、實驗、實訓教學，電化教學等手段，確保教學質量。

為了進一步推進教學改革，使教學內容和方法貼近生產實際，要在教學中不斷引進新知識、新技術、新設備，及時調整教學內容和手段。可采用走出去、請進來的方法，使任課教師不斷提高知識水平和業務能力。如：（1）請生產一線的技術人員介紹新設備、新技術、新工藝的應用和發展情況，拓展教師眼界，豐富專業知識。（2）創造條件讓專業教師走出校門，深入生產一線調研、學習，通過參加生產實踐活動，提高動手能力和專業知識應用能力，使教師成為能文能武，懂專業、會操作、知識和技能全面的復合型人才，更好的勝任職業學校的教學工作和職后培訓與考核工作，從而培養出高質量的技能型人才。

參考文獻：

[1]陶權.變頻器應用技術[M].廣州：華南理工大學出版社，2007.

[2]李方圓.變頻器行業應用實踐[M].北京：中國電力出版社，2006.

作者簡介：

王麗靜（1970—），女，天津市人，天津市市政教育中心實驗師。

（本文責任編輯：尚傳梅）