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關鍵詞:三相異步電動機;電力拖動;機械特性;啟動;制動;調速
異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格低、維護方便等一系列的優點,因此,異步電動機被廣泛應用在電力拖動系統中。尤其是隨著電力電子技術的發展和交流調速技術的日益成熟,使得異步電動機在調速性能方面大大提高。目前,異步電動機的電力拖動已被廣泛地應用在各個工業電氣自動化領域中。就三相異步電動機的機械特性出發,主要簡述電動機的啟動,制動、調速等技術問題。
1 三相異步電動機的機械特性文
三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉速n與電磁轉矩tem之間的關系。由于轉速n與轉差率s有一定的對應關系,所以機械特性也常用tem=f(s)的形式表示。三相異步電動機的電磁轉矩表達式有三種形式,即物理表達式、參數表達式和實用表達式。物理表達式反映了異步電動機電磁轉矩產生的物理本質,說明了電磁轉矩是由主磁通和轉子有功電流相互作用而產生的。參數表達式反映了電磁轉矩與電源參數及電動機參數之間的關系,利用該式可以方便地分析參數變化對電磁轉矩的影響和對各種人為特性的影響。實用表達式簡單、便于記憶,是工程計算中常采用的形式。
電動機的最大轉矩和啟動轉矩是反映電動機的過載能力和啟動性能的兩個重要指標,最大轉矩和啟動轉矩越大,則電動機的過載能力越強,啟動性能越好。
三相異步電動機的機械特性是一條非線性曲線,一般情況下,以最大轉矩(或臨界轉差率)為分界點,其線性段為穩定運行區,而非線性段為不穩定運行區。固有機械特性的線性段屬于硬特性,額定工作點的轉速略低于同步轉速。人為機械特性曲線的形狀可用參數表達式分析得出,分析時關鍵要抓住最大轉矩、臨界轉差率及啟動轉矩這三個量隨參數的變化規律。
2 三相異步電動機的啟動
小容量的三相異步電動機可以采用直接啟動,容量較大的籠型電動機可以采用降壓啟動。降壓啟動分為定子串接電阻或電抗降壓啟動、y-d降壓啟動和自耦變壓器降壓啟動。定子串電阻或電機降壓啟動時,啟動電流隨電壓一次方關系減小,而啟動轉矩隨電壓的平方關系減小,它適用于輕載啟動。y-d降壓啟動只適用于正常運行時為三角形聯結的電動機,其啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的1/3,它也適用于輕載啟動。自耦變壓器降壓啟動時,啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的l/k2(k為自耦變壓器的變比),適合帶較大的負載啟動。
繞線轉子異步電動機可采用轉子串接電阻或頻敏變阻器啟動,其啟動轉矩大、啟動電流小,適用于中、大型異步電動機的重載啟動。
軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新型電動機控制裝置,國外稱為soft starter。它的主要構成是串接于電源與被控電動機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路。運用串接于電源與被控電動機之間的軟啟動器,以不同的方法,控制其內部晶閘管的導通角,使電動機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升,直至啟動結束,賦予電動機全電壓,即為軟啟動。在軟啟動過程中,電動機啟動轉矩逐漸增加,轉速也逐漸增加。軟啟動器實際上是個調壓器,用于電動機啟動時,輸出只改變電壓并沒有改變頻率。
3 三相異步電動機的制動
三相異步電動機也有三種制動狀態:能耗制動、反接制動(電源兩相反接和倒拉反轉)和回饋制動。這三種制動狀態的機械特性曲線、能量轉換關系及用途、特點等均與直流電動機制動狀態類似。
4 三相異步電動機的調速
三相異步電動機的調速方法有變極調速、變頻調速和變轉差率調速。其中變轉差率調速包括繞線轉子異步電動機的轉子串接電阻調速、串級調速和降壓調速。
變極調速是通過改變定子繞組接線方式來改變電機極數,從而實現電機轉速的變化。變極調速為有級調速,變極調速時的定子繞組聯結方式有三種:y-yy、順串y-反串y、d-yy。其中y-yy聯結方式屬于恒轉矩調速方式,另外兩種屬于恒功率調速方式。變極調速時,應同時對調定子兩相接線,這樣才能保證調速后電動機的轉向不變。
變頻調速是現代交流調速技術的主要方向,它可實現無級調速,適用于恒轉矩和恒功率負載。
繞線轉子電動機的轉子串接電阻調速方法簡單,易于實現,但調速是有級的,不平滑,且低速時特性軟,轉速穩定性差,同時轉子銅損耗大,電動機的效率低。串級調速克服了轉子串接電阻調速的缺點,但設備要復雜得多。
異步電動機的降壓調速主要用于風機類負載的場合,或高轉差率的電動機上,同時應采用速度負反饋的閉環控制系統。
把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(dc),這個過程叫整流。再把直流電(dc)變換為交流電(ac),這個過程叫逆變,把直流電變換為交流電的裝置叫逆變器(inverter)。對于逆變為頻率可調、電壓可調的
關鍵詞:三相異步電動機 點動控制 自鎖控制 即可點動又可自鎖的控制
三相異步電動機是機械生產中的基礎元件。目前,大多數生產機械為接觸控制型機械,即通過正、反轉繼電來實現上下、左右、前后的操控。
交流電動機繼電――交流接觸器是接觸控制電路的主體設備,它由電磁系統、觸頭系統、消弧系統、接線端子、反作用彈簧等組成。
①電磁系統:主要是鐵芯,吸引線圈和短路環。
②觸頭系統:包括主觸頭和輔助觸頭。根據吸引線圈得電前后觸頭的動作狀態,觸頭系統有動合(常開)與動斷(常閉)之分。
③消弧系統:切斷大電流的觸頭上通常已裝設滅弧罩,能夠將電弧迅速切斷。
④接線端子,反作用彈簧等。
控制回路一般通過接觸器的輔助觸頭進行自鎖與鎖控制。自鎖,即接觸器線圈得電后自動保持動作后的狀態。
一般情況下,接觸器動合觸頭和起動按鈕并聯就能達到自鎖的目的,確保電動機長期運行,通常將這種動合觸頭叫做“自鎖觸頭”,在這種模式下,兩電器得電無法同步。
短時通、斷小電流的控制回路一般通過控制按鈕對電動機的啟停和正反轉運動進行遠距或近距的人工操控。而復合按鈕通常按以下規律執行觸電動作:按下按鈕時,動斷觸頭先斷,動合觸頭后合;松開按鈕后,動合觸頭先斷,動斷觸頭后合。
電動機運行階段的故障保護非常重要。
用熔斷器作短路保護,發生短路故障后,可快速反
映將熔體熔斷,以免線路遭受破壞,從而實現對電源的保護。
1 點動控制
點動控制線路接線的安裝須遵循既定的原則。首先進行主電路接線,用導線將三相交流電源QS的輸出端U.V.W、接觸器KM主觸頭、熱繼電器FR熱元件及電動機M的A、B、C線端依次串聯。其次是控制電路接線,即進行輔助電路的接線。該控制回路實際是對接觸器KM線圈供電的電路。接線時,須由三相交流電源某輸出端經常開按鈕SB1,連接接觸器KM線圈、熱繼電器FR的常閉觸頭,最后達到三相交流電源的另一端。
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2 自鎖控制
自鎖控制電路在控制電路中多串聯一只常閉按鈕SB2,并且將接觸器KM的常開觸頭與常開按鈕SB1并聯來實現設備自鎖。這是它不同于電動控制電路的一個優勢。
3 即可點動又可自鎖控制
它與自鎖控制電路的不同點在于控制電路中的常開按鈕SB1上并聯一只常開按鈕SB3,同時在接觸器KM的常開觸頭上并聯一只常閉按鈕SB3,它起點動作用。
4 可逆轉控制
三相異步電動機的可逆轉運行就是實現電動機的正,反轉控制,采用接觸器聯鎖正反轉控制。由三相異步電動機的工作原理可知,只要調整三相電源的相序,即任意調換兩根電源線,就能實現反轉運轉。電路中用兩個按鈕分別控制兩個接觸器來改變電源相序。按下正轉按鈕SB2,KM1線圈通電并自鎖,主電路接通正序電源,電動機正轉。按下停止按鈕SB1,電動機停轉,再按下按鈕SB3,KM2線圈通電并自鎖,主電路接通反序電源,電動機反轉。
KM1和KM2的常閉輔助觸頭分別串接在對方線圈電路中,形成接觸器的電氣互鎖。一只接觸器保持通電狀態時,另一只接觸器將無法得電,這樣有效地防止了兩只接觸器同時動作造成主電路短路。
FU1和FU2分別用作主電路和控制電路的短路保護,FR用作電動機的過載保護。
參考文獻:
[1]董力,鄭怡.電工技術[M].化學工業出版社,2005.4.
關鍵詞 橡筋動力直升機;航空模型;螺旋槳;迎風角
中圖分類號:G875.3 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)03-0132-02
2014年秋季,臨沂市蘭山區義堂中學參加了山東省第三屆無線電模型大賽。其中有祥云橡筋動力直升機這個項目,拿到訓練器材才發現橡筋直升機并非全國都在使用的猛虎槳。實際測試發現飛得很不好,高度不過10米,留空不過七八秒鐘。如此情景如何參賽?馬上靜下心投入到對祥云的研究。經過近一個月的研究、訓練,終于取得不小的突破,在省賽祥云項目,義堂中學幾乎包攬了男女組的前三名。在此把前期的研究資料進行總結,以免散亂遺棄。
如圖1所示,話說橡筋動力直升機,最先看到它的人,一般都以為就是玩具,但是若以留空計時賽來看,則是標準的航空模型。無論是制作還是放飛,都大有學問。
1 實測數據及結論
常規的制作和放飛方法不再贅述,重點研究影響成績的主要因素。研究的方法主要是通過實驗來驗證,下面通過幾個方面來進行。
猛虎和祥云螺旋槳的差異對比性實驗 重量對比,手感祥云螺旋槳比猛虎的要重,實測結果一對槳的質量:猛虎4.3克,祥云5.2克。所以后期減重是必須要做的。
猛虎和祥云的螺旋槳的實測飛行對比數據如表1所示。結論:在不對螺旋槳做任何改動的情況下,猛虎槳比祥云槳效率要高,主要原因是猛虎槳比祥云槳要輕。所以必須對祥云槳進行打薄減重。
橡筋的極限測試 由于直升機的動力來源于扭緊的橡筋,所以應盡可能地把橡筋繞到最大圈數。祥云套裝里有深色和淺色兩根橡筋,需要對它們進行極限測試,相關數據如表2所示。
結論:深色橡筋極限在440圈左右,淺色橡筋極限在465圈左右,淺色橡筋比深色橡筋的拉伸倍數要大。所以實際比賽中應盡可能選用淺色橡筋。
槳尖迎風角測試 螺旋槳的槳尖處的線速度最大,減小此處的誘導阻力是必要的。把槳尖的迎風角減小是有效的手段。為此做對比試驗,使用同一副槳,每次螺旋槳的70%處迎風角保持20°,改變槳尖的角度來進行對比,如表3所示。
結論:槳尖處的誘導阻力對能量的消耗是比較大的,槳尖處迎風角維持10°較好。
測試螺旋槳迎風角對留空時間的影響 角度大則阻力大,角度小則阻力小。要避免大馬拉小車或者是小馬拉大車的情況出現,就一定要研究最佳迎風角。實驗結果如下。
準備三根相同的淺色橡筋,同樣做預拉伸,每次都是繞到400圈。并且使用相同的一副螺旋槳。螺旋槳經過打薄減重,并且槳尖處迎風角維持在10°左右,保證不同角度下的可比性,如表4所示。
結論:在繞到400圈左右時,螺旋槳的最佳迎風角是20°左右。要明確的是最佳迎風角的大小和橡筋繞數有關,和橡筋的種類、質量有關,所以并非不變,需要隨時依據實情來進行調整。但是在這個比賽項目中調整到20°就可以了。
以上主要是通過實驗來獲取一些理想數據,實際制作、調整、飛行中還有需要注意的一些事項。
2 實飛注意事項
關于阻力板 首先要確定阻力板在機身上的位置。通過實驗發現,必須仔細調整阻力板的安裝位置,使得飛機既能穩定上升,又能翻滾降落。這里涉及重心和阻力中心,調整時重心位置應該在阻力中心的上邊,飛機才能豎直穩定上升,如圖2所示。
橡筋的選擇、保養、預拉伸、清潔、等工作注意事項 橡筋動力模型飛機的代號是p1b或者f1b,是用扭轉的橡筋帶動螺旋槳轉動,螺旋槳產生拉力使得模型爬升或者保持平飛。橡筋釋放完畢,螺旋槳停止轉動,模型轉入滑翔。
動力時間越長,模型滑翔時間越長,飛行的總時間越長。橡筋動力飛機的爬升是靠橡筋帶動螺旋槳實現的,橡筋儲存的能量越多,模型可以爬升的高度就越大,所以怎樣使得橡筋獲得更多的能量,是模型飛機研究的重點。
平時訓練的時候橡筋應該選擇單位質量能高、拉伸倍數大、殘余形變小、均勻性較好、耐久性較好的橡筋。
新橡筋首次使用必須做預拉伸,這樣橡筋才會比較均勻,可以得到較好的性能,也能增加可繞圈數。如果不做預拉伸,容易老化,性能下降快,壽命短。
清洗:可以用洗手液搓洗后用清水漂干凈。
:最好是用蓖麻油來進行。
機頭的處理 實際制作中發現,螺旋槳插入槳窩里,左右兩根槳的迎風角是不一致的,這點在猛虎槳身上同樣存在,所以必須對槳窩進行處理,才能使兩根槳的迎風角保持一致。掏挖的時候要注意大小合適。
3 結語
制作和訓練中的研究和結論基本情況就是以上內容,實際比賽還有許多的細節需要注意。通過一個小小的看似玩具的橡筋直升機,花費了筆者和航模組學生一個月的休息時間,除了比賽取得好成績外,也理解了一般橡筋動力模型的構造、原理,學會了熟練組裝橡筋動力飛機模型,掌握了橡筋動力直升機模型的飛行方法和注意事項。
在過程和方法上,通過對橡筋動力直升機模型的組裝和放飛,體驗到模型制作的過程,體會科學知識在實際應用中的作用。通過動手實踐,切身感受知識的學有所用,理論和實踐緊密結合的重要性。
再有在情感態度和價值觀上,通過近一個月對橡筋動力直升機模型的組裝和放飛,提高了動手操作能力,培養了科技創新意識和創造能力,形成一絲不茍的科學探究精神和認真嚴謹的做事態度,這對于中學生科學素養的提高有著重要的意義。
中華大地有縱橫交錯的河流,星羅棋布的湖泊,穿山越谷的溪流,為垂釣提供優良的自然釣場和豐富的魚類資源。古往今來,無數釣魚愛好者陶醉于這項活動之中,他們懷著對大自然的熱愛,對生活的激情,走向河邊、湖畔,享受生機盎然的野外生活情趣,領略賞心悅目的湖光山色。深谷的清風吹走了城市的喧囂,釣竿的顫動帶給老人以童子般的歡樂,只要一竿在手,性情暴躁的小伙子也會“靜如處子”……此中樂趣無法用語言來描述。
三百多年前,世界聞名的釣魚大師愛扎克·沃爾頓曾預言:釣魚將成為全世界人民廣泛喜愛的活動。今天,垂釣已經風靡世界。這項有益于身心健康的體育活動也越來越受到人民的青睞,發展形勢十分喜人。
冬季釣魚更是別具一格,具有挑戰性。唐代文學家、哲學家柳宗元酷愛釣魚,他在《江雪》一詩中寫下膾炙人口的佳句:“千山鳥飛絕,萬徑人蹤灰。孤舟蓑笠翁,獨釣寒江雪?!贝嗽娒鑼懞?、寂靜、垂釣的情景。
如果打算冬季去釣魚,估計沒有人會將東北列入行程計劃之內,更不用說是鄉村了,事實上在吉林省輝南縣三角龍灣腳下的一個小山村正是冬季釣魚的好地方。
吉林省輝南縣蛤蟆塘村是以農業觀光垂釣、養殖為主的綠色生態綜合性度假村莊。幾乎戶戶都是農家樂,例如唐振山家就是其中集垂釣、養殖、餐飲住宿于一體的農家休閑場所的典型代表。
一、如何科學、正確地認識和理解行動導向教學法的基本內涵
行動導向教學法在教學內容、組織形式、教學方式、教師、學生等方面呈現如下特征:教學內容可以是一個章節或者一個復習單元,多為結構較復雜的綜合性問題;與職業實踐或日常生活有關,具有工作過程系統性;有一定的實際應用價值;可促進跨學科學習;學生自行組織學習過程,多以小組進行,把更多的思考留給學生,讓學生自己去嘗試新的行為方式和實踐空間;根據教學內容可以采用多種教學方式交替使用;教師是學生學習過程的組織者、咨詢者和專業知識的對話伙伴,應促進并習慣讓學生采用獨立學習的工作方式;照顧學生的興趣和經驗,通過知識遷移應用使理論與實踐相聯系;積極調動學生之間的合作與交流等。
二、行動導向教學法在高職課程建設應用中的若干思考
(一)轉變教學觀念
在教學設計上,教師的主要職能應從“授”轉變為“導”,在整個教學過程中起引導、指導、誘導、輔導的作用,在角色定位上,教師應從知識的傳授者成為問題的策劃者、方法上的引導者、活動中的組織者、形式上的主持人。在教學過程中,突出學生的自主探討,只控制過程,不控制內容,只控制主題,不控制答案。
(二)更新教學內容
在課程建設原有基礎上和現有的制度條件下調整課程的內容、形式,構建合理、有效、針對性強的課程內容體系——“一二三”教學內容體系。即“一條主線”:以培養學前教育崗位的職業技能為主線;“兩大基礎”:使學生掌握兩大基礎,一是課程設計的基礎知識,二是先進的課程理念;“三大關鍵能力”:按照學前教育崗位的職業需要,本課程重點培養學生的三大關鍵能力,即課程的設計能力、課程的組織指導能力、課程的評價能力。針對行業發展需要,適當調整教學內容,引進了多元智能游戲、蒙特梭利教育、奧爾夫音樂教育、親子教育課程等教學內容,使課堂教學緊密結合實際,讓學生在學校的學習中,能夠接觸到最先進的教育教學理念,為將來更好地開展學前教育工作奠定扎實的理論基礎。
(三)優化教學資源
1.教材建設與選用。在行動導向教學模式的實施過程中,教材的編寫和選擇是很重要、很關鍵的一環。我們選用學前教育專業優秀教材(國家級),并為學生的自主學習和研究性學習指定專門的輔導材料及配套的實驗教材,以滿足教學需要。為學生推薦了《三歲決定一生》、《卡爾威特的教育》等優秀課外讀物,以提高學生的理論素養,豐富學生的精神世界;為學生準備不同版本的幼兒園課程實驗教材、幼兒故事,要求學生認真熟悉幼兒園的教學內容,并結合課堂所學內容,練習設計教學活動、游戲活動,并大量組織試講,使每個學生都有機會進行實際訓練,達到培養從教能力,培養分析、解決問題的能力的目的。
2.實踐教學條件。課程的建設與發展必須具備相應的教學環境和條件。實踐教學的場所要充分體現其職業性,讓學生在真實的職業情境中接受綜合職業行為能力的課程訓練。我們注重以多媒體教學為主線,建立多媒體課件、立體化教材、網上資源、實訓基地融為一體的教學條件體系。充分利用已建立的四十余個教學實訓基地,定期組織學生見習、實習,架通學院與幼兒園對接的橋梁,使理論與實踐相融,為學生就業打下堅實基礎。利用已建的模擬實訓室,加大實踐教學比例,為課程的建設、學生的崗位練兵提供條件。為適應不斷發展的學前教育及相關產業的需要,更好地完善教學條件,力爭達到同行業先進水平,我們還制定了實驗室和實訓基地建設規劃,加大經費投入,改、擴建了模擬實訓室,為課程建設提供了更優越的條件。
3.網絡教學環境?,F代教育技術為我們提供了全新的教育觀念、教育環境和教育手段,行動導向教學法所倡導的各種教學方法在實施過程中,都不能缺少現代教育技術的支持。我們充分利用網絡資源,實現資源共享。適時更新網絡教學內容,把部分教案、自制課件、參考書目、習題、理論教學大綱及實踐教學大綱、課程教學進程表、課程建設規劃等掛到網頁上,供學生上網點擊、查閱,建立課程互動平臺,為學生的自主學習、教師的在線答疑等提供方便。
(四)改進教學方法
在課程建設的過程中,注意教學理念與思路的探索,更注重扎扎實實地做好每一節課,每一個教學環節,特別是實訓環節。在進行行動導向教學時根據專業、課程、課型以及訓練目標的不同而選擇不同的教學方法,以切實提高課堂教學效率。在相互交流學習的過程中,問題最終獲得了解決,而解決問題的過程就是學生學會學習的過程,也是學生獲得經驗的過程。要求學生整個過程全部參與,使他們對每一具體環節有所了解,通過實踐或行動來培養和提高自己的職業能力。我們選擇合理的案例或項目作為載體,模擬學前教育實踐情景,采用適當的教學方法引導學生學習知識、技能,積累職業經驗.
(五)實行以能力為中心的開放式、全程化考核
針對高職“學前教育活動設計與指導”課程應注重實踐性、創造性和技能培養的要求,本課程實行考試改革,建立與課程體系改革相適應的一套科學而嚴格的考核制度,實行以能力為中心的開放式、全程化考核。具體包括三個方面:一是考核基礎理論知識;二是考核實際操作能力,即學生根據指定的幼兒園教學內容,設計教學方案、模擬教學;三是實行全程化考核,對學生平時課堂參與狀況、作業完成情況、特別是實踐教學中的表現等進行全面考核,作為成績構成的一部分。在考試過程中,學生普遍表現出較高的積極性,提前做好各項準備工作,綜合運用所學的課程設計的基礎知識來設計課程、編寫教案,教學方法運用恰當靈活,教學基本功比較扎實。
三、需進一步研究的主要問題
(一)教學組織協調難度加大
行動導向教學法強調工作過程的完整,而不是強調學科知識體系的完整,教學過程打亂了傳統的教學秩序,如授課計劃、教學大綱、教材選擇、教學實踐分配等,都要求學校突破常規的管理才能真正地保證行動導向教學法的有效進行。
(二)教學成本大大提高
行動導向教學法往往以小組的形式進行教學,小組人數過多將難以保證教學效果,這就要求學校要加大教學配套軟硬件資源的投入,從而使教學成本大大提高。
(三)缺少保障機制和激勵機制
行動導向教學法對教師提出了很高的要求,教師不僅需對理論知識有較深入的了解,實際經驗也要十分豐富;教師不僅要投入過多的備課時間,還要充分了解學生的學習狀態。如果學校缺少相應的保障機制和激勵機制,將不利于激勵教師轉變教學理念,影響教師開展行動導向教學的積極性。