电机模拟负载实验教学的设计与探索

徐晓艳

摘要：电机拖动课程是一门与工业生产紧密联系的课程。电机拖动的实验是理论教学的重要补充，通过实验学生能够更好地理解电机学知识，还能够提高学生的动手能力，锻炼学生分析电机问题，解决电机问题的能力。本文设计了电动机模拟负载系统的实验，解决了电动机在实验室中不能带动工业生产中的负载进行实验，电动机无法处于真实生产状态的问题。本实验既可以深化学生的电机理论知识，又可以激发学生的创新思维。

关键词：电机实验教学;模拟负载;教学探索;

一、引言

電机拖动是一门实践性较强的课程，为了使学生更好的理解电机拖动的理论知识，能够运用理论知识分析解决电动机运行时出现的问题，能对电机进行维修和维护，电机实验是不可或缺的教学环节[1]。电机实验可以培养学生的实践能力和创新思维，锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题的能力[2]。

传统的电动机相关实验教学只是在实验室中搭建简单的电机起动、控制电路。电动机多半是处于空载状态，不能完全反应电动机只生产实践中运行的真实状态。而工业生产中的电机拖动环节千差万别，设备多种多样，不可能将实际的生产设备都放入实验室中，特别是有许多环节设备繁多，工艺复杂，成本高，体积大，更是不可能在实验室中建设。所以建立电动机的负载模拟系统是很有必要的。

二、电动机模拟负载实验的设计

1、实验原理

如果想要模拟电动机的负载，就需给电动机加一个按照生产中实际负载的转矩变化情况相一致的负载转矩。本实验应用PLC控制变频器，变频器连接三相异步电动机，通过PLC控制变频器输出的电压和频率，使三相异步电动机定子的电压和频率按一定规律变化，从而使三相异步电动机输出的电磁转矩按照我们希望的负载转矩的变化规律来变化。由这台三相异步电动机模拟生产中的负载设备，作为电动机的负载来工作。

2、实验步骤

（1）教师发布实验的负载类型，学生确定模拟负

载的转矩特性，由学生分小组讨论如果三相异步电动机想要输出这样规律的电磁转矩，电动机需要接入的定子电压和频率需要如何变比。各组组长说明自己组的讨论结果，同学展开现场讨论，教师最后总结并给出正确的结果。

（2）各小组在根据三相异步电动机电动机定子电

压和频率的变化规律，来设计PLC的控制程序，编写梯形图语句，调试程序，查看PLC连接的变频器输出电压和频率是否按希望的规律来变化的。如果按规律变化，就进行下一步，如果没按规律变化则修改程序，直至满足要求。

（3）将PLC、变频器和三相异步电动机构成的负

载系统进行综合调试，查看三相异步电动机的转矩输出是否满足要求。满足要求则进行下一步，如果没满足要求则查找原因，进行改正。

（4）将模拟负载系统连接到实验电机上，检测实

验电机带动该负载运行时的运行状态，测量电机的转速。改变实验电机的控制方法，使实验电机处于起动、稳定运行、制动等状态，记录电机的电气参数，测量并电机的转速的变化。

（5）教师设定故障状态，让学生查看电机故障现

象，分析故障原因，提出解决方案。

（6）学生整理实验数据，完成实验报告

3、实验考核方式

实验成绩的评定注重实验过程的评价，不指单纯考核实验结果的正确与否。采用多元的评价方式，实验最终成绩设置为：

实验成绩=实验纪律（10%）+小组讨论表现（20%）+实验正确度（20%）+故障分析情况（20%）+实验报告（30%）

三、电机实验教学的探索

电机实验教学既要为电机的理论教学服务，又要重点培养学生工程实践能力。传统的实验教学，教师按照实验指导书进行讲解，学生按老师的要求进行实验[3]。学生在实验环节的主体性不突出，学生的实验积极性没有得到很好的调动，本次对实验教学的设计进行了探索。

1、小组讨论式实验教学方式

2、传统的实验教学多是老师先对学生提出实验要求，给学生讲解实验原理，告诉学生实验步骤和实验的正确结果应该是什么。在这个过程中，学生的创新思维得不到锻炼。本实验教学采用小组讨论式实验方式，让学生们自己讨论实验的正确结果是什么，锻炼学生理论知识的运用能力和思维能力。

3、开放性实验模式

传统的实验采用统一的实验步骤和实验要求，不能体现出学生的个性化。本实验不设定固定的电机运行模式，学生可以在电机起动、稳定运行、制动状态中任选一种模式，也可以三种模式都选择进行实验，记录分析实验数据。

4、多元化的过程评价方式

传统的实验成绩评定主要包括实验表现和实验报告两部分，多学生实验过程的评价考核不足。本实验采用多元的过程评价方式来确定学生最终的实验成绩，充分调动学生的实验积极性。

四、结束语

电机模拟负载实验可以很好的培养学生的动手能力、分析解决电机问题的能力、创新性思维，可以帮助学生更好的理解电动机的理论知识。探索了电机实验教学的模式，设计了锻炼学生创新思维的实验过程和过程化的评价考核方式，在实践的过程中取得了很好的效果。

参考文献

[1]曲春雨，王秀平，高阳，许晓峰.基于内容和过程创新的电机实验教学研究[J]，高教学刊2015（19）：206-207.

[2]赵翠华.电机实验教学的探索[J]，中国电力教育2008，11（124）：141-142.

[3] 欧阳明，王旭红.论电机实验教学的改革与创新[J]中国电力教育，2012（246）：75-77.

辽宁科技大学校级实验教学改革项目，项目编号SYJG202141

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