變頻調(diào)速技術(shù)課程改革調(diào)研后的思考

1、變頻調(diào)速技術(shù)課程改革調(diào)研后的思考摘 要：交流電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速是電氣控制領(lǐng)域 中快速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，但有些職業(yè)技術(shù)學(xué)院的課程教學(xué) 則相對(duì)落后。為了實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)技術(shù)教育教學(xué)為生產(chǎn)應(yīng)用服 務(wù)，為生產(chǎn)一線(xiàn)提供應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才的辦學(xué)宗旨，讓課程教 學(xué)與生產(chǎn)應(yīng)用的實(shí)際更好地結(jié)合，促進(jìn)該門(mén)課程的教學(xué)改 革，課題組深入生產(chǎn)一線(xiàn)，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在本地區(qū)有色金 屬企業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了調(diào)研，了解到企業(yè)中變頻調(diào)速技 術(shù)應(yīng)用的基本情況和主要特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，找出課 程教學(xué)改革的基本方向，提出課程教學(xué)改革的思路。關(guān)鍵詞：高職教育 教學(xué)改革 變頻器 調(diào)研中圖分類(lèi)號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-09

2、8X （2015）02（c）-0152-021 前提與背景 絕大部分的生產(chǎn)機(jī)械都是需要調(diào)速的，采用變頻器對(duì)交 流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，普遍體現(xiàn)出優(yōu)異的節(jié)電效果，并且 這種系統(tǒng)具有調(diào)速方便、組態(tài)靈活、高智能化等特點(diǎn)，使其 自從問(wèn)世以來(lái)，就得以快速地推廣，并且仍在以每年不小于 20%的遞增量在發(fā)展。作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高職院校，在電氣自動(dòng)化、機(jī)電 一體化等專(zhuān)業(yè)中普遍開(kāi)設(shè)有變頻器調(diào)速技術(shù)這一推廣新 技術(shù)的應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)課程。然而對(duì)于包括本學(xué)院在內(nèi)的許多西 部地區(qū)高職院校來(lái)說(shuō)，由于資金、設(shè)備、師資力量等各種原 因，變頻調(diào)速技術(shù)課程的教學(xué)仍然采用的是“二元制”教學(xué) 法，既主要是以課堂理論教學(xué)為主，配合有限的少

3、量演示實(shí) 驗(yàn)的方法，這種教學(xué)方式既不能達(dá)到讓學(xué)生學(xué)習(xí)該課后盡快 掌握變頻調(diào)速基本技術(shù)，更不能達(dá)到按照實(shí)際需要操作和調(diào) 控變頻器調(diào)速裝置的教學(xué)目的。學(xué)院在 2007 開(kāi)始投入建設(shè) 這門(mén)課程，結(jié)合當(dāng)時(shí)該地區(qū)有色金屬企業(yè)引進(jìn)的設(shè)備大多數(shù) 采用日本三菱公司的通用變頻器，該院投資建設(shè)的變頻器調(diào) 速實(shí)驗(yàn)室配置了 12 套三菱變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，同時(shí)在教材的選 配上也只考慮以三菱變頻器為藍(lán)本的教材以便于和實(shí)驗(yàn)相 結(jié)合。通過(guò)這些年的教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果并不理想，學(xué)生的 學(xué)習(xí)興趣總是不高，通過(guò)對(duì)該課程學(xué)習(xí)后能夠基本掌握變頻 器技術(shù)的學(xué)生更少。鑒于變頻器調(diào)速應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展需 要和課程教學(xué)現(xiàn)狀，我院變頻調(diào)速技術(shù)課程教學(xué)

4、改革勢(shì)在必 行。2014年 4月，申報(bào)了題為“與企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)合的變頻 調(diào)速技術(shù)課程項(xiàng)目式教學(xué)法研究”的云南省教育廳教學(xué)科研 課題，在課題的驅(qū)動(dòng)下，團(tuán)隊(duì)成員從 7 月上旬開(kāi)始，開(kāi)展了 課題調(diào)研活動(dòng)。2 調(diào)研情況 考慮到該學(xué)院所處地區(qū)主要是以有色金屬工業(yè)為主，學(xué) 院的畢業(yè)生將會(huì)有部分在本地區(qū)有色金屬企業(yè)就業(yè)，以及有 色金屬企業(yè)生產(chǎn)形式多樣，設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜，高新技術(shù)引入較 快等特點(diǎn)，課題組擬定該次調(diào)研以某有色金屬生產(chǎn)集團(tuán)公司 中的具有代表性的幾大生產(chǎn)單位為主要對(duì)象，結(jié)合課題需要 開(kāi)展了系列調(diào)研工作，團(tuán)隊(duì)成員調(diào)研所至單位包括有：礦山 采掘，選礦，冶煉化工和機(jī)械生產(chǎn)等一、二線(xiàn)企業(yè)，調(diào)研所 至單位代表了本

5、地區(qū)有色金屬生產(chǎn)的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，也能代 表本地區(qū)電氣控制技術(shù)應(yīng)用的前沿水平。團(tuán)隊(duì)成員與各單位 的設(shè)備能源部門(mén)、電氣工程技術(shù)人員以及電氣設(shè)備維修人員 等進(jìn)行了廣泛的技術(shù)交流和變頻器應(yīng)用情況的調(diào)查，深入到 設(shè)備安裝使用現(xiàn)場(chǎng)了解設(shè)備的具體情況，收集了技術(shù)資料， 對(duì)后續(xù)課題研究工作的展開(kāi)和變頻器課程教學(xué)的改革找到 了導(dǎo)向，打好了基礎(chǔ)。3 調(diào)研得到的體會(huì)認(rèn)識(shí) 通過(guò)調(diào)研，就變頻器調(diào)速技術(shù)在本地區(qū)有色金屬行業(yè)的 應(yīng)用情況有了以下的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。（1）目前，變頻器調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在本地區(qū)有色金屬企 業(yè)的各個(gè)主要生產(chǎn)單位中得到了普遍的應(yīng)用。按照生產(chǎn)流程 的不同，礦山采掘、礦石精選、金屬冶煉等各種類(lèi)型的生產(chǎn) 企業(yè)，變頻

6、器在具體生產(chǎn)設(shè)備上的應(yīng)用又有所不同，礦山采 掘單位主要應(yīng)用于卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備；選 礦單位在砂、水泵上大量應(yīng)用，球磨機(jī)也有應(yīng)用，冶煉單位主要應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、行車(chē)等設(shè)備中（2）由于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)變頻器廠(chǎng)商眾多，本地區(qū)有色 金屬行業(yè)使用的變頻器也具備多種品牌的產(chǎn)品形式，當(dāng)然也 存在一定的規(guī)律，早期投資的多以三菱、富士等品牌為主， 近年投資的大多是 ABB 、AB 、施耐德，此外有西門(mén)子、安 達(dá)等，也采用了像英威騰等一些較大的國(guó)產(chǎn)品牌。（3）節(jié)能是選用變頻器調(diào)速技術(shù)的重要理由。是否采 用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制，各企業(yè)主要選擇的依 據(jù)都把是否存在節(jié)能空間作為第一要素，就各單位目前使用

7、變頻器的設(shè)備來(lái)看，都具有良好的節(jié)能效果。（4）各企業(yè)在應(yīng)用變頻器調(diào)速技術(shù)中的幾個(gè)主要特點(diǎn) 是：變頻器大都是利用 PLC有的甚至還利用了觸摸屏來(lái)進(jìn) 行控制，單獨(dú)使用變頻器并利用其自身控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過(guò)程控制的情況不多； 變頻器與 PLC 的控制技術(shù)往往與電 腦結(jié)合，利用電腦存儲(chǔ)控制程序、圖紙、調(diào)試等技術(shù)資料， 利用網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)提供商直接咨詢(xún)運(yùn)行問(wèn)題并尋求處理；變 頻器調(diào)速控制技術(shù)基本代表了當(dāng)今自動(dòng)控制技術(shù)的最新應(yīng) 用，新技術(shù)應(yīng)用要求一線(xiàn)維修工掌握其基本運(yùn)行維護(hù)技術(shù)， 可以直接處理生產(chǎn)中的常見(jiàn)問(wèn)題，如在對(duì)某礦山的調(diào)研中我 們就看到電腦配置到了維修班組，維修工直接在電腦上查詢(xún) 資料，并依此處理運(yùn)行

8、中出現(xiàn)的問(wèn)題。5）變頻器運(yùn)行維護(hù)中需要處理問(wèn)題出現(xiàn)概率最高的 是：工頻電源切換、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足和輸出頻率跳變等問(wèn)題。（6）相關(guān)技術(shù)應(yīng)用新動(dòng)向：在代表該地區(qū)有色金屬企 業(yè)最新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用水平的某銅業(yè)公司看到了在高壓電動(dòng) 機(jī)調(diào)速控制上應(yīng)用的高壓變頻器實(shí)體，高壓變頻器的結(jié)構(gòu)原 理是有別于通用變頻器，其內(nèi)部由很多個(gè)相同的單元模塊構(gòu) 成，每一個(gè)單元模塊就是一個(gè)單相變頻電路， 每 N 個(gè)模塊串 聯(lián)為一組，分別對(duì)應(yīng)高壓回路的三相，單元模塊的多少由輸 出電壓的大小決定。在行車(chē)的變頻控制中，配有監(jiān)控視屏的 先進(jìn)操作控制臺(tái)完全不同于傳統(tǒng)的操作方式，主鉤、副鉤、 大車(chē)、小車(chē)的操作都采用了無(wú)級(jí)調(diào)速，更能體現(xiàn)變頻調(diào)速的

9、優(yōu)越性能。4 課程教學(xué)改革的思路 針對(duì)于該次教學(xué)研究課題，擬定應(yīng)該取得的幾個(gè)突破點(diǎn) 為：（1）要突破長(zhǎng)期以來(lái)理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練二元分離的局 面，探索和實(shí)施以工作任務(wù)為中心，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合 的一體化教學(xué)模式； （ 2）要突破傳統(tǒng)教育中“師本位”的教 學(xué)理念和格局，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為本，在任務(wù)引領(lǐng) 下學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，發(fā)展職業(yè)能力，通過(guò)完成任務(wù)獲取成果， 從而激發(fā)學(xué)生的成就動(dòng)機(jī)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng) 創(chuàng)新能力；（3）要突破一般教材只選用單一廠(chǎng)家機(jī)型組織教 學(xué)內(nèi)容的屏障，拓展學(xué)生視野，增強(qiáng)應(yīng)用能力，要結(jié)合該地 區(qū)、該行業(yè)常用的廠(chǎng)家機(jī)型進(jìn)行教學(xué)，做到讓學(xué)生熟練一種 機(jī)型，至少掌握兩種以

10、上機(jī)型。 （ 4）要突破課程教學(xué)只限于 在校內(nèi)進(jìn)行的局限，要開(kāi)發(fā)和利用好校外實(shí)訓(xùn)基地，整合校 內(nèi)外課程教學(xué)資源，探索開(kāi)展在生產(chǎn)一線(xiàn)的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng) 學(xué)生的生產(chǎn)一線(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。 結(jié)合調(diào)研得到的 體會(huì)和認(rèn)識(shí)，課題研究及今后變頻調(diào)速課程建設(shè)與教學(xué)改革 的思路應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。（1）必須遵行高等職業(yè)技術(shù)教育教學(xué)為生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)， 為生產(chǎn)一線(xiàn)提供應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才的辦學(xué)原則，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 需要的內(nèi)容來(lái)組織教學(xué)項(xiàng)目與任務(wù)，應(yīng)該注意避免只是單一 地按照教材的內(nèi)容來(lái)安排和進(jìn)行教學(xué)。（2）按照“項(xiàng)目式”教學(xué)法的模式，采取講與訓(xùn)結(jié)合 的教學(xué)方式，探索“以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位”的任務(wù) 引領(lǐng)型教學(xué)方法， 激發(fā)學(xué)生的

11、成就動(dòng)機(jī)， 突出職業(yè)能力培養(yǎng)。 教學(xué)過(guò)程要注意以學(xué)生為主體，教師為學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的引 導(dǎo)者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者的教學(xué)定位，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在學(xué)習(xí)過(guò)程 而非學(xué)習(xí)結(jié)果，讓學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中鍛煉各種能力，避免采 用只是以老師為主，在課堂講過(guò)理論后再配合有限的少量演 示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式，這種方式既不能達(dá)到讓學(xué)生學(xué)習(xí)本課后 盡快掌握變頻調(diào)速基本技術(shù)，更不能達(dá)到按照生產(chǎn)實(shí)際需要 操作和調(diào)控變頻器調(diào)速裝置的教學(xué)目的。（3）現(xiàn)行變頻器教材都只是以一個(gè)特定的品牌來(lái)編著的，這就局限了學(xué)生的適應(yīng)能力，因而操作系統(tǒng)與方法部分 的教學(xué)應(yīng)該在注重基礎(chǔ)理論的前提下，以一個(gè)典型品牌的操 作系統(tǒng)為主兼顧多個(gè)品牌的操作方法，培養(yǎng)學(xué)生在熟練掌握

12、 一種機(jī)型操作的基礎(chǔ)上，至少還能掌握兩種以上機(jī)型的基本 操作方法。（4）通用變頻器是電動(dòng)機(jī)調(diào)速中采用的主要變頻器， 應(yīng)該作為教學(xué)的主要內(nèi)容，但是根據(jù)企業(yè)的應(yīng)用情況，教學(xué) 中應(yīng)該注意同時(shí)介紹高壓變頻器、 交 -交變頻器的結(jié)構(gòu)、 原理 等。增加教學(xué)內(nèi)容，會(huì)形成學(xué)時(shí)的不足，在教學(xué)學(xué)時(shí)不足的 情況下如何組織好講與訓(xùn)結(jié)合的項(xiàng)目式教學(xué)法需要對(duì)項(xiàng)目 任務(wù)的設(shè)定認(rèn)真酌定。（5）開(kāi)發(fā)和利用好校外實(shí)訓(xùn)基地的資源，探索生產(chǎn)車(chē) 間與課堂的結(jié)合模式，開(kāi)展在生產(chǎn)一線(xiàn)的教學(xué)活動(dòng)，直接培 養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)一線(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。（6）變頻器控制技術(shù)代表了當(dāng)今電氣控制技術(shù)的新領(lǐng) 域，變頻器與 PLC 、電腦、觸摸屏等人機(jī)界面的結(jié)合應(yīng)用是 大趨勢(shì)，利用電腦存儲(chǔ)控制程序、圖紙、調(diào)試等技術(shù)資料， 利用網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)提供商直接咨詢(xún)運(yùn)行問(wèn)題等，充分體現(xiàn)了現(xiàn) 代信息技術(shù)在電氣自動(dòng)控制中的運(yùn)用。這樣的現(xiàn)實(shí)要求