CN102855796A - 一种电气实训装置 - Google Patents

Abstract

一种电气实训装置，包括电源、控制器、采样单元、驱动单元、三相交流输入、接触器、通断控制单元、实训部组件单元、接线端子排、实训电路连接线、通信接口、计算机、指示元件。通过不同的接线方案，能够完成三相异步电动机的点动和自锁控制、正反转控制、两台电机先启后停的顺序控制、变极调速控制、两地控制、反接制动控制、能耗制动控制，给电气实训教学带来了方便，有利于学生提高动手操作能力。

Description

一种电气实训装置

技术领域

本发明涉及一种教学培训装置，特别是高职高专院校机电一体化及电气自动化专业学生电气实训的装置，属于电气技术领域。

背景技术

高职院校是以培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向基层、面向生产、面向服务和管理第一线职业岗位的实用型、技术型和技能型专门人才为目的高等教育，为了培养高等技术应用型人才，就应使学生具备必要的理论知识和科学文化基础，熟练掌握主干技术，侧重实际应用，侧重相关知识的综合运用。为了培养高职高专院校学生的动手操作能力，结合所学的课程，学校需要对每个学生进行职业技能上的学习、培训及职业技能鉴定。由于在学习过程中难以见到各种错误接线方式及产生的现象、后果，必须对学生进行实际操作训练。在目前的培训学习中，如果学生只通过书本或老师的讲解来学习，由于不直观，因而学生难理解和掌握。如何通过实训课程快速有效地让学生掌握一些基本操作技能，是学校老师研究的任务之一。

目前，也有一些用于电气实训的装置，如专利200920206551.8，将电气实训装置做成一种带桌板的组合式电气实训柜，使用时可在柜体上部挂接窗口内按实训内容的需要更换并挂接实训电路挂板，其优点是提高了工作和教学效率。但此种实训柜也存在以下不足：

1)不能设置故障及代码，不便于学生分析和排查故障。

2)在与实际一致的动手操作方面仍然存在较多的差别。

3)不能对接线的正确性进行快速的判断。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能化的电气实训控制装置，能够通过计算机根据不同的设计方案设置不同的故障部位并由控制器实施，便于学生分析和排查故障训练，并且可以作为技能鉴定考核装置，同时还能够通过计算机监视电气线路中有关的电压电流值。

本发明是这样实现的：一种电气实训装置，其特征在于，包括：电源1、控制器2、采样单元3、驱动单元4、三相交流输入5、接触器6、通断控制单元7、实训部组件单元8、接线端子排9、实训电路连接线10、通信接口11、计算机12、指示13。其中：

控制器2与电源1、接触器6、采样单元3、驱动单元4、通信接口11、指示13相连；

通断控制单元7与实训部组件单元8、采样单元3、驱动单元4、接线端子排9相连。

所述的采样单元3中有电压互感器、电流互感器及相应的隔离、信号调理电路。

所述的通断控制单元7由驱动单元4所控制的继电器、接触器及其电气触点组成，电气触点与实训部组件单元8及接线端子排9相连。

所述的实训部组件单元8中安装有用于完成实训项目的部组件、元器件，其种类包括：低压断路器、熔断器、交流接触器、继电器、时间继电器、速度继电器、按钮、热过载继电器、三相感应电动机、三相双速电动机、二极管、限流电阻、电压表、电流表。

本发明是按照上述构思使用上述主要部件构成的。其工作原理是：电源1为控制器及相关电路提供直流电源，控制器2是实训装置智能化控制的核心，主要器件是微控制器或PLC，在程序的控制下运行。给实训装置提供电源的三相交流电输入5通过接触器6的触点连接到接线端子排9的三相电源端子上，实训部组件单元8中的所有部组件、元器件的电气端子均通过通断控制单元7连接到接线端子排9上，在接线端子排9上的所有端子均有标识，与实训用的电气部组件、元器件的标识相对应，这样，学生在实训时接线只需在接线端子排上找到相应的端子用实训电路连线10完成接线即可，避免了实训时直接在电气元件上频繁拆装，延长了实训装置的寿命。通断控制单元7由驱动单元4所控制的继电器、接触器及其电气触点组成，各触点的开合状态取决于所设置的故障部位代码，是由控制器2输出并经驱动单元4实施的，仅在设置故障用于学生分析和排查故障训练或作为技能鉴定考核时使用，当不需要人为设置故障时，串联在实训部组件单元8与接线端子排9对应线路间的各触点均为闭合状态。

在计算机12中运行有与控制器2配套的监控软件，通过计算机监控软件可以方便地改变实训方案及设置故障部位及代码，通过通信接口11下载到控制器2中，由控制器2通过驱动单元4控制有关的继电器或接触器。将学生分析故障的部位与设置的故障部位及代码对比，可确定学生在实训中分析判断故障的正确性。

采样单元3中有电压互感器、电流互感器及相应的隔离、信号调理电路，作用有三点：一是用于采样通断控制单元7中各触点的状态，便于与驱动单元4形成闭环控制，以便确定通断控制单元7自身是否存在故障；二是通过电压互感器、电流互感器采样有关的电压和电流，将相关的数据通过通信接口11发送给计算机12，以便在计算机上监测相关的电压电流数据；三是在学生按设定的实训方案接好线路后自动检测接线的正确性，判断接线正确后，才输出信号允许接触器6吸合，当判断接线有错误时给出指示13，并禁止接触器6吸合，从而可避免一些严重的后果发生。

本发明的优点及效果：

(1)能够通过计算机方便地设置故障及代码，便于学生分析、排查故障。

(2)作为电工电气技能鉴定考核使用时，可提高效率和智能化程度。

(3)能够通过计算机监视有关的电压电流值。

(4)实训时只需在接线端子排上完成接线即可，避免了直接在电气元件上频繁拆装，延长了实训装置的寿命。

(5)能够对不同实训方案的接线进行判断，从而可避免一些严重的后果发生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电路原理方框图。

具体实施方式

参看图1，电源1将220V50Hz的市电转换为12V、5V和3.3V的直流电，为控制器及相关电路供电，控制器2由C8051F340单片机及其相关的电路构成，在程序的控制下运行，是实训装置智能化控制的核心。

给实训装置提供电源的三相交流电输入5是三相四线制电源进线，通过接触器6的4组常开触点连接到接线端子排9的1～4端子上。

实训部组件单元8中安装有用于完成实训项目的部组件、元器件，包括：低压断路器1只，熔断器2只，交流接触器3只，继电器1只，时间继电器1只，速度继电器1只，按钮4只，热过载继电器2只，三相感应电动机2台，三相双速电动机1台，二极管1只，限流电阻4只，电压表2只，电流表3只。其中除电压表、电流表以外的所有部组件、元器件的电气端子均通过通断控制单元7连接到接线端子排9上，在接线端子排9上的所有端子均有标识，与实训用的电气部组件、元器件的标识相对应，这样，学生在实训时接线只需在接线端子排上找到相应的端子用实训电路连线10完成接线即可，避免了实训时在电气元件上频繁拆装，延长了实训装置的使用寿命。

通断控制单元7由驱动单元4所控制的继电器、接触器及其电气触点组成，各触点的开合状态取决于所设置的故障部位代码，是由控制器2输出并经驱动单元4实施的，仅在设置故障用于学生分析和排查故障训练或作为技能鉴定考核时使用，当不需要人为设置故障时，串联在实训部组件单元8与接线端子排9对应线路间的各触点均为闭合状态。

在计算机12中运行有与控制器2配套的监控软件，通过计算机监控软件可以方便地改变实训方案及设置故障部位及代码，通过通信接口11下载到控制器2中，由控制器2通过驱动单元4控制有关的继电器或接触器。将学生分析故障的部位与设置的故障部位及代码对比，可确定学生在实训中分析判断故障的正确性。

采样单元3中装有电压互感器、电流互感器及相应的隔离、信号调理电路，作用有三点：一是用于采样通断控制单元中各触点的状态，便于与驱动单元4形成闭环控制，以便确定通断控制单元7自身是否存在故障；二是通过电压互感器、电流互感器采样有关的电压和电流，将相关的数据通过通信接口11发送给计算机12，以便在计算机上监测相关的电压电流数据；三是在学生按设定的实训方案接好线路后自动检测接线的正确性，判断接线正确后，才输出信号允许接触器6吸合，当判断接线有错误时给出指示13，并禁止接触器6吸合，从而可避免一些严重的后果发生。

该电气实训装置作为实训教学时，通过预设的不同的接线方案，能够完成三相异步电动机的点动和自锁控制、正反转控制、2台电机先启后停的顺序控制、变极调速控制、两地控制、反接制动控制、能耗制动控制，给电气实训教学带来了方便，有利于学生提高动手操作能力。该电气实训装置作为技能鉴定考核装置时，可以完成一些常用的电气技能考核操作，老师可以根据考试题目临时编制正确的接线代码，从而可让计算机自动判断学生操作的正确性。

Claims (4)

1.一种电气实训装置，其特征在于，包括：电源(1)、控制器(2)、采样单元(3)、驱动单元(4)、三相交流输入(5)、接触器(6)、通断控制单元(7)、实训部组件单元(8)、接线端子排(9)、实训电路连接线(10)、通信接口(11)、计算机(12)、指示(13)。其中：

控制器(2)与电源(1)、接触器(6)、采样单元(3)、驱动单元(4)、通信接口(11)、指示(13)相连；

通断控制单元(7)与实训部组件单元(8)、采样单元(3)、驱动单元(4)、接线端子排(9)相连。

2.根据权利要求1所述的采样单元(3)中有电压互感器、电流互感器及相应的隔离、信号调理电路。

3.根据权利要求1所述的通断控制单元(7)由驱动单元(4)所控制的继电器、接触器及其电气触点组成，电气触点与实训部组件单元(8)及接线端子排(9)相连。

4.根据权利要求1所述的实训部组件单元(8)中安装有用于完成实训项目的部组件、元器件，其种类包括：低压断路器、熔断器、交流接触器、继电器、时间继电器、速度继电器、按钮、热过载继电器、三相感应电动机、三相双速电动机、二极管、限流电阻、电压表、电流表。