变频调速技术课程改革调研后的思考

1、变频调速技术课程改革调研后的思考摘 要：交流电动机采用变频器调速是电气控制领域 中快速发展的一项新技术，但有些职业技术学院的课程教学 则相对落后。为了实现高等职业技术教育教学为生产应用服 务，为生产一线提供应用型专门人才的办学宗旨，让课程教 学与生产应用的实际更好地结合，促进该门课程的教学改 革，课题组深入生产一线，对变频调速技术在本地区有色金 属企业中的应用情况进行了调研，了解到企业中变频调速技 术应用的基本情况和主要特点，结合教学实际情况，找出课 程教学改革的基本方向，提出课程教学改革的思路。关键词：高职教育 教学改革 变频器 调研中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1674-09

2、8X （2015）02（c）-0152-021 前提与背景 绝大部分的生产机械都是需要调速的，采用变频器对交 流电动机进行调速控制，普遍体现出优异的节电效果，并且 这种系统具有调速方便、组态灵活、高智能化等特点，使其 自从问世以来，就得以快速地推广，并且仍在以每年不小于 20%的递增量在发展。作为培养应用型人才的高职院校，在电气自动化、机电 一体化等专业中普遍开设有变频器调速技术这一推广新 技术的应用型专业课程。然而对于包括本学院在内的许多西 部地区高职院校来说，由于资金、设备、师资力量等各种原 因，变频调速技术课程的教学仍然采用的是“二元制”教学 法，既主要是以课堂理论教学为主，配合有限的少

3、量演示实 验的方法，这种教学方式既不能达到让学生学习该课后尽快 掌握变频调速基本技术，更不能达到按照实际需要操作和调 控变频器调速装置的教学目的。学院在 2007 开始投入建设 这门课程，结合当时该地区有色金属企业引进的设备大多数 采用日本三菱公司的通用变频器，该院投资建设的变频器调 速实验室配置了 12 套三菱变频器实验台，同时在教材的选 配上也只考虑以三菱变频器为蓝本的教材以便于和实验相 结合。通过这些年的教学实践，教学效果并不理想，学生的 学习兴趣总是不高，通过对该课程学习后能够基本掌握变频 器技术的学生更少。鉴于变频器调速应用技术的快速发展需 要和课程教学现状，我院变频调速技术课程教学

4、改革势在必 行。2014年 4月，申报了题为“与企业生产应用结合的变频 调速技术课程项目式教学法研究”的云南省教育厅教学科研 课题，在课题的驱动下，团队成员从 7 月上旬开始，开展了 课题调研活动。2 调研情况 考虑到该学院所处地区主要是以有色金属工业为主，学 院的毕业生将会有部分在本地区有色金属企业就业，以及有 色金属企业生产形式多样，设备种类复杂，高新技术引入较 快等特点，课题组拟定该次调研以某有色金属生产集团公司 中的具有代表性的几大生产单位为主要对象，结合课题需要 开展了系列调研工作，团队成员调研所至单位包括有：矿山 采掘，选矿，冶炼化工和机械生产等一、二线企业，调研所 至单位代表了本

5、地区有色金属生产的各个主要环节，也能代 表本地区电气控制技术应用的前沿水平。团队成员与各单位 的设备能源部门、电气工程技术人员以及电气设备维修人员 等进行了广泛的技术交流和变频器应用情况的调查，深入到 设备安装使用现场了解设备的具体情况，收集了技术资料， 对后续课题研究工作的展开和变频器课程教学的改革找到 了导向，打好了基础。3 调研得到的体会认识 通过调研，就变频器调速技术在本地区有色金属行业的 应用情况有了以下的体会和认识。（1）目前，变频器调速技术已经在本地区有色金属企 业的各个主要生产单位中得到了普遍的应用。按照生产流程 的不同，矿山采掘、矿石精选、金属冶炼等各种类型的生产 企业，变频

6、器在具体生产设备上的应用又有所不同，矿山采 掘单位主要应用于卷扬机、提升机、通风机等大型设备；选 矿单位在砂、水泵上大量应用，球磨机也有应用，冶炼单位主要应用在风机、行车等设备中（2）由于目前国内市场变频器厂商众多，本地区有色 金属行业使用的变频器也具备多种品牌的产品形式，当然也 存在一定的规律，早期投资的多以三菱、富士等品牌为主， 近年投资的大多是 ABB 、AB 、施耐德，此外有西门子、安 达等，也采用了像英威腾等一些较大的国产品牌。（3）节能是选用变频器调速技术的重要理由。是否采 用变频调速技术对生产设备进行控制，各企业主要选择的依 据都把是否存在节能空间作为第一要素，就各单位目前使用

7、变频器的设备来看，都具有良好的节能效果。（4）各企业在应用变频器调速技术中的几个主要特点 是：变频器大都是利用 PLC有的甚至还利用了触摸屏来进 行控制，单独使用变频器并利用其自身控制功能来实现生产 过程控制的情况不多； 变频器与 PLC 的控制技术往往与电 脑结合，利用电脑存储控制程序、图纸、调试等技术资料， 利用网络与技术提供商直接咨询运行问题并寻求处理；变 频器调速控制技术基本代表了当今自动控制技术的最新应 用，新技术应用要求一线维修工掌握其基本运行维护技术， 可以直接处理生产中的常见问题，如在对某矿山的调研中我 们就看到电脑配置到了维修班组，维修工直接在电脑上查询 资料，并依此处理运行

8、中出现的问题。5）变频器运行维护中需要处理问题出现概率最高的 是：工频电源切换、启动转矩不足和输出频率跳变等问题。（6）相关技术应用新动向：在代表该地区有色金属企 业最新科学技术应用水平的某铜业公司看到了在高压电动 机调速控制上应用的高压变频器实体，高压变频器的结构原 理是有别于通用变频器，其内部由很多个相同的单元模块构 成，每一个单元模块就是一个单相变频电路， 每 N 个模块串 联为一组，分别对应高压回路的三相，单元模块的多少由输 出电压的大小决定。在行车的变频控制中，配有监控视屏的 先进操作控制台完全不同于传统的操作方式，主钩、副钩、 大车、小车的操作都采用了无级调速，更能体现变频调速的

9、优越性能。4 课程教学改革的思路 针对于该次教学研究课题，拟定应该取得的几个突破点 为：（1）要突破长期以来理论教学与实践训练二元分离的局 面，探索和实施以工作任务为中心，实现理论与实践相结合 的一体化教学模式； （ 2）要突破传统教育中“师本位”的教 学理念和格局，实现在教学过程中以学生为本，在任务引领 下学习相关知识，发展职业能力，通过完成任务获取成果， 从而激发学生的成就动机，激发学习兴趣和创新意识，培养 创新能力；（3）要突破一般教材只选用单一厂家机型组织教 学内容的屏障，拓展学生视野，增强应用能力，要结合该地 区、该行业常用的厂家机型进行教学，做到让学生熟练一种 机型，至少掌握两种以

10、上机型。 （ 4）要突破课程教学只限于 在校内进行的局限，要开发和利用好校外实训基地，整合校 内外课程教学资源，探索开展在生产一线的教学活动，培养 学生的生产一线专业知识和技能。 结合调研得到的 体会和认识，课题研究及今后变频调速课程建设与教学改革 的思路应该注意以下几点。（1）必须遵行高等职业技术教育教学为生产应用服务， 为生产一线提供应用型专门人才的办学原则，结合生产实际 需要的内容来组织教学项目与任务，应该注意避免只是单一 地按照教材的内容来安排和进行教学。（2）按照“项目式”教学法的模式，采取讲与训结合 的教学方式，探索“以就业为导向，以能力为本位”的任务 引领型教学方法， 激发学生的

11、成就动机， 突出职业能力培养。 教学过程要注意以学生为主体，教师为学生学习过程中的引 导者、指导者和监督者的教学定位，学习的重点在学习过程 而非学习结果，让学生在这个过程中锻炼各种能力，避免采 用只是以老师为主，在课堂讲过理论后再配合有限的少量演 示实验的教学方式，这种方式既不能达到让学生学习本课后 尽快掌握变频调速基本技术，更不能达到按照生产实际需要 操作和调控变频器调速装置的教学目的。（3）现行变频器教材都只是以一个特定的品牌来编著的，这就局限了学生的适应能力，因而操作系统与方法部分 的教学应该在注重基础理论的前提下，以一个典型品牌的操 作系统为主兼顾多个品牌的操作方法，培养学生在熟练掌握

12、 一种机型操作的基础上，至少还能掌握两种以上机型的基本 操作方法。（4）通用变频器是电动机调速中采用的主要变频器， 应该作为教学的主要内容，但是根据企业的应用情况，教学 中应该注意同时介绍高压变频器、 交 -交变频器的结构、 原理 等。增加教学内容，会形成学时的不足，在教学学时不足的 情况下如何组织好讲与训结合的项目式教学法需要对项目 任务的设定认真酌定。（5）开发和利用好校外实训基地的资源，探索生产车 间与课堂的结合模式，开展在生产一线的教学活动，直接培 养学生的生产一线专业知识和技能。（6）变频器控制技术代表了当今电气控制技术的新领 域，变频器与 PLC 、电脑、触摸屏等人机界面的结合应用是 大趋势，利用电脑存储控制程序、图纸、调试等技术资料， 利用网络与技术提供商直接咨询运行问题等，充分体现了现 代信息技术在电气自动控制中的运用。这样的现实要求