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变频调速设备在职业学校教学中的应用价值
作者：王丽静
关键词：变频调速设备；应用价值；教学改革；职后培训
众所周知，生产设备运行需要动力装置驱动，用电动机拖动生产机械称为电力拖动。因为电力拖动具有运行平稳、产品加工质量高、设备简单、节能、环保、便于实现自动控制等优点，因此，在生产上获得了广泛应用。
电动机分为直流电机和交流电机两大类。直流电机起动力矩大，调速性能好，但结构复杂，维修量大，且需直流电源供电，使用不便；交流电机（其中以三相异步电机使用较广）结构简单，使用方便，工作可靠，维修量小，但调速性能欠佳。因此，在需要大范围平滑调速场合，直流电机使用较多。
三相异步电动机的调速方法主要有：（1）改变电源频率——变频调速，这在电力电子技术发展之前较难实现。（2）改变磁极对数——变极调速，需多速电机，且只能进行有级调速。（3）改变转差率——转子串电阻调速，仅适用于绕线式电机，且调速功耗大。很明显，交流电机调速问题的解决，亟待电力电子技术的发展。
20世纪60~70年代的电力电子技术，以晶闸管变流技术为主，主要进行可控整流和有源逆变，用于直流电机的可逆调速。晶闸管变频设备不仅性能不好，而且线路复杂，设备笨重，能耗大，限制了变频调速技术的发展。进入80～90年代后，随着GTO、GTR、MOSFET等全控型器件的发展，电力电子技术产生了质的飞跃，目前，在斩波、无源逆变、交流调压与变频、UPS电源等方面已广泛采用全控型电力电子器件，电力电子技术的发展为变频调速的实现提供了有力的技术保证。
用交流电机变频调速取代直流电机具有设备简单、工作可靠、控制性能好、节能等优点，近年来，这项新技术越来越广泛地应用于各领域自动化生产设备中。
变频调速设备在生产上的应用情况
根据市场调研，目前已有很多生产企业将老设备中的直流调速系统逐步改造为交流电机变频调速系统。
风机的变频调速恒压供水的变频调速；变频冰箱、变频空调及中央制冷系统的变频调速；压缩机的变频调速等（见图1）。
机床及起重机械的变频调速例如，桥式起重机的变频调速；电梯的变频调速以及数控机床中采用的变频调速技术等（见图2）。
纺织、塑料、造纸等设备的变频调速例如，印染机械的变频调速，塑料机械的变频调速，矫平定尺送料装置的变频调速等。
冶金机械的变频调速例如，高炉卷扬机的变频调速，轧钢输送辊道的变频调速，线材卷绕机的变频调速等。
变频调速教学设备的应用价值
因教学需要，我校于2005年购置了20台较新型的松下产三相电机调速变频器（见图3），并自配了输入控制、输出执行等相应外围设备，配合DSC—Ⅳ型教学实训装置应用于教学和培训考核中，并且取得了很好效果。同时，学校又自己动手组装变频调速控制系统实训操作柜，已能初步满足理论教学演示、实验及实践教学操作与考核的需要。
我校的变频调速教学设备购置至今，已广泛应用于理论、实习教学及培训考核中。（1）中等职业学校“电气技术应用专业”的《电力电子技术》课程教学。（2）根据生产现场实际需求，在技工学校工程电气设备安装调试工专业的《电力拖动控制线路安装实习》实践教学中，增加了变频调速设备的安装、试车及故障排除等内容。（3）根据市场需求，将变频调速设备及相关教学内容应用于职后培训及职业技能鉴定的教学与考核中。如创业环保维修电工培训班，城建集团青工技能大赛培训及考核，维修电工技师、高级技师培训与考核，技工学校职业技能大赛等。
总之，我校将变频调速教学设备应用于理论、实习教学及培训考核工作中，收到了很好效果。不仅根据市场需求在教学中引进了生产急需的新设备、新技术，弥补了该方面教学中存在的不足，使教学接近生产实际，而且极大地提高了学生和培训学员的学习兴趣，提高了教学质量，也获得了学生、学员以及用人单位的一致好评。
变频调速设备的教学特点
周所周知，中等职业学校和技工学校培养目标是培养生产一线的操作工人，职后培训的学员也均来自生产一线。因此，在教学中应以培养学生、学员的基本操作技能为主要目标。为突出实物教学、实验、实习等实践性教学环节，学校在教学中可采用现场教学、电化教学等现代化教学模式，将课堂搬进实习车间，紧扣生产实践，边干边学，边操作边讲授。同时，考虑到学生和学员的基础和接受能力，在教学内容中删去了变频调速设备内部结构、原理及设计等理论性较强的内容，侧重变频调速设备的基本结构、特点、安装接线、常用模式设定及维护与检修等内容，并结合实际应用，本着强弱电相结合的原则，制作相关的控制设备，强化安装接线、运行操作、设备调试与检修方面的操作实训。如：（1）通过变频调速恒压供水控制设备等课题进行设备安装接线、运行调试及维修等方面的训练，学会变频调速设备的使用方法。（2）通过将PLC引入变频调速控制系统中，进行自动化控制设备的综合应用训练，提高知识与技能的综合运用能力，紧跟现代化生产技术的发展水平，使教学、实习、培训上水平，更加贴近生产实际，适合市场需求。
通过上述训练，学生和学员初步掌握了变频调速设备应用的基本知识和技能，为今后自学深造和从事自动化设备安装、调试及维修工作打下良好基础。
变频调速设备应用价值的未来展望
综上所述，变频调速设备的问世，解决了长期以来电动机调速问题对生产自动化控制造成的制约。变频调速设备在自动化生产设备上的广泛应用，尤其是近年来变频调速技术的日臻成熟，对提高生产的自动化水平及节能发挥了重要作用。但由于一些企业的一线操作人员在该方面的相关知识与技能缺乏，从事该方面的安装操作及维修工作还存在着一定困难。一方面，生产企业需要掌握该方面知识和技能的操作人员；另一方面，根据在培训教学中获得的信息反馈，很多来自生产一线的学员有学习该方面知识的迫切要求。因此，将变频调速教学设备及相关教学内容运用于职业学校、技工学校和职后培训教学很有必要。今后还应进一步增添和完善相关方面的教学设备，按照市场需求调整教学内容、教学方式和教学手段以及相应的教学设备，使教学更加密切贴近生产实际。
当今社会，用人单位最需要的是具有运行、调试、维修等方面综合技能的操作人员，因此，一定要将培养目标定位在培养一线操作人员上，教学重点放在提高操作技能及应用能力上，理论与实际相结合，教学与生产相结合，采用实物教学、实验、实训教学，电化教学等手段，确保教学质量。
为了进一步推进教学改革，使教学内容和方法贴近生产实际，要在教学中不断引进新知识、新技术、新设备，及时调整教学内容和手段。可采用走出去、请进来的方法，使任课教师不断提高知识水平和业务能力。如：（1）请生产一线的技术人员介绍新设备、新技术、新工艺的应用和发展情况，拓展教师眼界，丰富专业知识。（2）创造条件让专业教师走出校门，深入生产一线调研、学习，通过参加生产实践活动，提高动手能力和专业知识应用能力，使教师成为能文能武，懂专业、会操作、知识和技能全面的复合型人才，更好的胜任职业学校的教学工作和职后培训与考核工作，从而培养出高质量的技能型人才。
参考文献：
[1]陶权.变频器应用技术[M].广州：华南理工大学出版社，2007.
[2]李方圆.变频器行业应用实践[M].北京：中国电力出版社，2006.
作者简介：
王丽静（1970—），女，天津市人，天津市市政教育中心实验师。
（本文责任编辑：尚传梅）