用于教学的电气实训系统的设计

摘要：本文介绍了一种用于教学的智能化电气实训系统的工作原理和操作方法，对提高高职院校机电一体化及电气自动化专业学生的动手操作能力有较大的帮助。使用该实训系统时，学生只需按照电气原理图在接线端子排上完成接线即可，避免了直接在电气元件上频繁拆装，因而可提高电气实训台的可靠性，延长其使用寿命。经扩充后的智能化电气实训系统，可通过计算机设置故障及代码，便于学生分析和排查故障训练，并且可以作为技能鉴定考核装置。

关键词：交流电机电气控制 实训

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0231-02

1、概述

高职院校是以培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向基层、面向生产、面向服务和管理第一线职业岗位的实用型、技术型和技能型专门人才为目的高等教育，为了培养高等技术应用型人才，就应使学生具备必要的理论知识和科学文化基础，熟练掌握主干技术，侧重实际应用，侧重相关知识的综合运用。为了培养高职院校机电一体化及电气自动化专业学生的动手操作能力，结合所学的课程，学校需要对每个学生进行职业技能上的学习及职业技能鉴定。由于在学习过程中难以见到各种错误接线方式及产生的现象、后果，因此，必须利用电气实训系统对学生进行实际操作训练。

2、制作简单的电气实训台

机电一体化及电气自动化专业的学生在电气实训时，需要根据电路进行接线、检查故障等实际操作，为了在实训工作台上能够完成三相异步电动机的点动和自锁控制、正反转控制、顺序控制、变极调速控制、两地控制、能耗制动、反接制动控制等常规实验，首先要配备相应的开关、低压断路器、交流接触器、继电器、时间继电器、速度继电器、按钮、熔断器、热过载继电器、三相感应电动机、三相双速电动机、二极管、电阻等电气元件，然后进行固定安装，并按照电气控制电路原理图进行安装接线，由于某些电气元件较重较大，学生难以做到轻拿轻放，加之需要考虑用电的安全等因素，因此需要将一些常用的电气元件先固定安装在实训台的面板上。如果学生实训时，每次都在电气元件上直接进行拆装，那么很容易损坏有关的电气元件，影响学生的实训，为了避免一些电气元件因频繁拆装而损坏，我们将电气元件固定在面板上，然后将所有的电气元件接线端子全部用导线连接到电气元件周围的接线端子上，这样就可提高电气实训台的可靠性，延长其使用寿命。学生实训时，只在接线端子排上接线，即使端子排损坏了，也容易更换，费用也低廉。

根据一般常规的电气实验项目制作，在实训台的上部分安装了电气元件和端子排、走线槽，在实训台下部的平台上安装了电机。

接线端子排靠近电气元件的一侧与电气元件相关电接点连接后固定不动，学生实训或技能鉴定考核时，只需要根据电气控制原理图，从接线端子排的另一侧连接相应的电气元件，即可完成进行相应的实验，例如，电机启动-保持-停止控制电路如图1所示，图中QF为小型断路器，KM2为交流接触器，FR1为热继电器，M1为三相交流电机，FU1，FU2为熔断器，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮。加电后，按下启动按钮SB2，接触器KM2吸合，电机M1得电工作，同时KM2的常开触点闭合实现了工作状态自锁保持，直到按下SB1时，KM2才失电，电机停止。

3、电气实训台的功能扩展

在常规电气控制的基础上，加入智能控制，可构成智能化电气实训系统，如图2所示。这样，通过计算机根据不同的实验方案设置不同的故障及代码，由控制器实施，便于学生分析和排查故障训练，并且可以作为技能鉴定考核装置，同时还能够对接线的正确性进行快速的判断和通过计算机监视电气线路中有关的电压电流值。

其工作原理是：电源为控制器及相关电路提供直流电源，控制器是实训装置智能化控制的核心，主要器件是微控制器（也可用PLC），在程序的控制下运行。三相交流电输入通过接触器的触点连接到接线端子排的三相电源端子上，实训部组件单元中的所有部组件、元器件的电气端子均通过通断控制单元连接到接线端子排上，在接线端子排上的所有端子均有标识，与实训用的电气部组件、元器件的标识相对应，这样，学生在实训时接线只需在接线端子排上找到相应的端子用实训电路连线完成接线即可，避免了实训时直接在电气元件上频繁拆装，延长了实训装置的寿命。通断控制单元由驱动单元所控制的继电器、接触器及其电气触点组成，各触点的开合状态取决于所设置的故障部位代码，是由控制器输出并经驱动单元实施的，仅在设置故障用于学生分析和排查故障训练或作为技能鉴定考核时使用，当不需要人为设置故障时，串联在实训部组件单元与接线端子排对应线路间的各触点均为闭合状态。

在计算机中运行有与控制器配套的监控软件，通过计算机监控软件可以方便地改变实训方案及设置故障部位及代码，通过通信接口下载到控制器中，由控制器通过驱动单元控制有关的继电器或接触器。将学生分析故障的部位与设置的故障部位及代码对比，可确定学生在实训中分析判断故障的正确性。

采样单元中有电压互感器、电流互感器及相应的隔离、信号调理电路，作用有三点：一是用于采样通断控制单元中各触点的状态，便于与驱动单元形成闭环控制，以便确定通断控制单元自身是否存在故障；二是通过电压互感器、电流互感器采样有关的电压和电流，将相关的数据通过通信接口发送给计算机，以便在计算机上监测相关的电压电流数据；三是在学生按设定的实训方案接好线路后自动检测接线的正确性，判断接线正确后，才输出信号允许接触器吸合，当判断接线有错误时给出指示，并禁止接触器吸合，从而可避免一些严重的后果发生。

4、结语

本文所述的电气实训系统，只需在接线端子排上完成接线即可，避免了直接在电气元件上频繁拆装，延长了实训装置的寿命。经扩充后的智能化电气实训系统，可通过计算机设置故障及代码，便于学生分析和排查故障训练。该系统在2012年的学生电工电气技能鉴定考核中发挥了积极作用。

参考文献

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