电机调速节能原理教学研究

摘要： 在高职电气化专业教学中，电机调速节能原理的讲解是一个难点，只能定性的讲解，学生对节能的原理以及节能效果没有一个定量的概念，无法体会电机调速节能的特点。针对教学中存在的实际问题，提出了构建水塔供水节能模型进行调速节能原理教学的研究，定量的分析节能效果，使学生对于该问题有了一个定量的概念，深入理解电机调速节能原理及效果，提高学习效率。 abstract： in the electrification teaching of higher professional education， it is difficult to explain the motor speed control and energy saving principle， only can qualitatively explain it. the students do not have a quantitative concept for the principle and effect of energy-saving， so they can not understand the

characteristics of motor speed control and energy saving. aiming at the practical problems existing in the teaching， this paper proposes to build the water tower water saving model， makes quantitative analysis of the energy-saving effect to enable students have a quantitative concept for the problem and in-depth understanding of the principle and effect of motor speed control and energy saving and improve the learning efficiency.

关键词： 电机调速；节能；水塔供水模型；教学研究

key words： motor speed control；energy saving；water tower water supply model；teaching research

中图分类号：g642.0 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）18-0249-02 0 引言

电机调速节能是电气化专业的课程中的一项重要内容，它既有理论性又有实践性。该课程综合性强，涉及因素多；要想在有限的学时内学会全面、透彻地分析问题，势必要在传统教学中融入一种系统化、层次化、简明化的教学思想，以收到事半功倍的效果[1]。 任何一门学科都有其内在的联系和规律，如能抓住不同知识点之间的内在联系和规律，不失时机地有效地运用迁移规律，在学习新知识的过程中，科学地指导学生去联系旧知识，充分发挥正迁移的顺利进行，不但可以将陌生的全新的知识转变为熟悉的已知的内容，从而降低学习新知识的难度，而且还可以巩固已有的旧知识，从而达到提高教学效果的目的[2]。所以，本文构造一种学生熟悉的水塔供水模型来系统性的定量分析调速供水节能的原理和效果。 1 建立教学模型

我国的电动机用电量占全国发电量的60%～70%，风机、空调、水泵设备年耗电量占全国电力消耗的1/3。造成这种状况的主要原因是：风机、空调、水泵等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输出功率大量的能源消耗在挡板、阀门地截流过程中。

由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系[3]：p1/p2=（n1/n2）3 （1）

所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量、风量。

为了解释以上的教学内容，现采用水塔供水模型来学习调速节能的原理和效果。水塔供水模型如图1所示。

一水塔采用水泵进行上水，水塔顶部离水池水面高度为h，水塔容积为q，抽水管径为d（直径），水泵的半径为r，在规定的时间t（生产要求）内将水塔注满水。 2 模型的数学分析

现将水泵电机的转速设定为n，流速为v，功率为p，流量为q，此时杨程为h应满足最低供水杨程（h0）的需要（扬程h1>h0），注满水的时间为t，该时间小于规定的时间t，符合生产的要求，完成任务所消耗的功为w，以上各量建立数学关系如下：

由以上可得采用不同的速度，消耗的功的比值等于其转速平方的比值，当转速小时，功耗小，节能。在进行变频器调节水泵电机速度时，只要满足扬程大于规定扬程（能够将水抽到水塔上去），使n2尽量小（即水增加的动能小），远比快速上水要节约能量，节约的效果明显。 4 归纳与结论

通过采用水塔供水模型讲解电机调速节能的原理与效果，学生从

熟悉的水塔供水知识迁移到调速节能供水知识，降低了学生学习的难度，有利于培养学生思维能力、应用知识能力，产生了事半功倍的效果。通过多年的教学经验，发现采用该方法确实使学生对于该部分知识掌握的好，学习喜欢采用该方法教学。 参考文献：

[1]张宁，魏恩甲.基于自适应优化方法的电机教学模式探讨[j].课程教材改革，2013（267）.

[2]赵喜梅.迁移规律在电磁课教学中的应用[j].邢台师范高专学报，2002，17（4）.

[3]严俊，邓缬.变频器应用技术实践[m].北京：中国电力出版社，2011，4.