电气实训设备保护装置改进与实践

岳晓红

摘要：现阶段，我国的电气行业的发展迅速，随着自动化技术在制造业的应用越来越广泛，我国智能制造技术的发展突飞猛进，由于微电子业、控制理论和技术、计算机控制技术、信息处理技术等在制造业的应用，要求学校必须培养出大批具有多学科知识和职业资格的复合型人才以满足企业的需要。在电气自动化技术专业和机电一体化技术专业教学计划中，职业能力的培养是一项重要的内容。

关键词：电气实训设备保护装置；改进；实践

引言

通过几年的建设，我校自动化实训室已颇具规模，其中多条自动化生产线，多种生产机械设备的电气控制系统，大规模的机加工中心都成为培养高素质人才的摇篮。在各专业综合技能培训过程中，机床电器设备故障排除是最重要的内容之一，关系到学生能否顺利对生产设备进行施工安装并维护。我们在这个模块的技能培训过程中应用了多种机械生产设备的电气控制系统供学生进行技能训练，进行电气控制故障检修处理培训，学生专业素养提高很快，更符合职业教育的要求。但长期以来实训设备的损坏也严重影响了我们的教学，尤其是机床电器柜故障检修模块实训过程中，经常因为各种原因发生因缺相故障引起电动机、相序开关和变压器损坏，给实训教学带来很大困扰，影响学生掌握知识技能的进程，为此，我们专门针对这些问题发生的原因展开研究，进行相关的技术改进工作，并通过实践运用验证效果显著。

职业院校机电类专业的电气接线实训项目中，通常把电气元器件安装在电柜或电路板中，并安装与各元器件对应的端子，各元器件与端子之间用导线连接起来。学生练习时，根据电路原理图在端子间进行接线并通电。检查接线结果主要有两种方法：一是由教师人工逐一检查结果；二是通过通电运行的方式进行检查。但是，采用人工逐一检查的方式，效率较低且容易造成误判；而采用通电运行的检查方式则无法避免通电时因接错线而导致元器件损坏，不够可靠。故采用辅助电路与单片机IO板以及计算机间的配合来实现电气接线的检查，不需要人工的参与，效率较高，不易误判；且检查时不需要通电，有效避免了通电时因接错线而导致元器件损坏的现象，更加可靠。

1 重要性

规范的实训教学才能在保障教学效果的同时最大程度减低设备仪器的损耗或遗失等,因此,在制度的制订过程中,要明确强调对实训准备工作、教学过程、教师职责、学生纪律、管理员职责等各方面的要求,并以此确定相应的考核、奖罚条款。对于实训准备工作,规章制度应从实训方案制订、设备安装调试、教学组织管理、实训安全教育等方面着手,确保实训准备措施的完善。例如,明确规定“开机前必须认真检查设备及电源是否处于安全状态,安全防护装置是否齐全、灵敏、可靠,设备是否润滑,通风是否良好”等等。对于实训教学过程,规章制度应强调教学必须严格按照实训教学方案中所计划的实训程序、实训要求、实训目标进行,并保证教学质量和实训安全,同时对学生课堂纪律及职业素质培养提出要求。例如“教师应根据教务处的要求和教学计划做好实训课安排”、“管理员热情做好服务工作,经常进行巡视,努力为师生排忧解难及时排除各类简单的故障,保障教学正常顺利进行”、“学生在实验中有问题可向指导教师举手示意,不得随意私自更改实验内容或操作设备”等等。

2 电气实训设备保护装置改进与实践

2.1 过流保护器的选择

①普通保险管由电阻率比较大而熔点较低的银铜合金制成的导线叫做保险丝。当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝，保险丝就会在电流异常升高到一定的幅度的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。保险丝的主要优点包括可选择性好、限流特性好、分断能力高、相对尺寸较小且价格较便宜，但是缺点也同样突出，如当短路发生时安装在保险丝外的保险管有可能出现破碎、爆炸、喷溅，引起周围人身或其他元器件的燃烧和破坏等不安全现象。保险丝除故障熔断后必须更换熔体外，还有保护功能单一及不能实现遥控等缺点，这些缺点制约了保险丝在实验中的使用。②可恢复保险丝当电路正常工作时，自恢复保险丝温度与电路环境温度相近、呈低阻状态，其电阻很小，串联在电路中不会阻断电流通过；当电路因故障出现短路时，流经自恢复保险丝的电流(I值)变大使其发热(Q=W=UI)导致元件自身温度上升，其电阻从点1向点2方向变化，当温度超过开关温度点3时，电阻瞬间会成几何倍数变大，把电路中的故障电流切断，此时电路中的电压几乎都加在自恢复保险丝两端，从而可以起到保护电路及其它元件的作用。当人为切断电路排除故障后，自恢复保险丝的电阻值会迅速恢复到原来的零功率电阻状态。电路故障排除后，自恢复保险丝无需更换，可以继续使用。自恢复保险丝的优点是能够实现在物质上不切断电路来保护电路及电路元件，同时电路故障排除后自恢复保险丝无需更换，复原后可以继续使用。缺点是反应速度稍慢，而且不能人为控制阻值的恢复，当故障未排除时，保险丝恢复原来阻值，同样会给人身及生产安全造成损失。

2.2 自动检测辅助系统的使用

电气接线实训设备在接线完毕并通电运行时，元器件与端子之间的所有线对线连接器都必须插接起来，因为学生是在端子间接线的，端子必须与元器件相接电路才能运行；中继端子台与单片机IO板之间的排线必须拔离，避免单片机的I/O点被220V的交流电影响。在接线完毕并用计算机软件评定结果时，系统不允许通电运行，所有元器件与端子之间的线对线连接器都应分离，因为自动检测是靠检测端子之间是否接通来识别接线的对错，有些元器件相当于导体，如果与端子连接的话，会造成判断错误。

2.3 对主电路中三相电流信号进行检测

对于一般电气控制线路中的三相交流异步电动机，其定子绕组一般为Y型或△型连接，不论是电动机启动前还是启动后产生单相运行故障，其定子绕组中流过的电流均比正常三相运转时大的多（均超过电动机额定电流）。为了对电动机进行保护，在对电气控制系统进行缺相保护设计时，利用这一原理，将增大的电流信号检测出来，即在主电路三相电源电路中串过电流继电器，将过电流继电器接点串在控制电路，正常情况下过电流继电器不吸合，对控制电路没有影响，只有检测额定电流的1.1-1.5倍的线电流时，过电流继电器才吸合，断开串接在控制电路的过电流继电器常闭接点，对控制电路的执行元件进行切断控制，从而在发生过流时把电动机从电源上切除并报警。这种方法适用于额定功率较大控制电路逻辑关系比较简单的电气控制线路。

3 结语

良好的实训设备管理制度能提高设备使用效率,保障设备及人身安全。在电气实训室建设的同时切实规范设备管理制度,才能有效保证实训教学正常有序和设备长期安全无事故运行,从而更加有力地发挥实训室强化学生职业素质、专业技能及工程实践能力的作用。

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