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1、电气故障障诊断实训训装置研研制 成果类型：论文。 电气故障诊断实训装置已获国家知识产权局专利授权（授权公告号：CN201266443Y）.摘要:针针对现有有电气故障障诊断实实训装置置存在的的缺陷，研研制出将将工业级级产品与与教学装装置融为为一体的的新型实实训装置置，具体体介绍了了装置结结构、电电气工作作原理、故故障设置置方法。实实际应用用表明，该该装置设设计简洁洁、结构构巧妙、形形象直观观、操作作方便、成成本低廉廉，具有有较大的的推广价价值。关键词:电气故故障诊断断；实训训装置；设计开开发中图分类类号：TTM5002文献献标识码码：ADeveeloppinggtheCompprehhenssi
2、vee Trainningg Equiipmeent of Eleectrricaal SSysttem Faiilurre DDiaggnossisAbsttracct: Aimiing at thee shhorttcomminggs oof tthe exiistiingccompprehhenssivee traiininng eequiipmeent of eleectrricaal ssysttem failuureddiaggnossis,devveloopinng tthe neww commpreehennsivve ttraiininng eequiipmeent of c
3、ommbinningg thhe iinduustrriall prroduuctss wiith teaachiing devvicees，inttrodduceed aa sppeciificc deevicce sstruuctuure, ellecttriccal worrk iin pprinncipple, faailuure to sett meethoods. Faactss shhow thaat tthe dessignn iss siimplle aand inggeniiouss sttruccturre, vissuall immagee, eeasyy too op
4、peraate, loow-ccostt, tthe greeateer tthe vallue of thee prromootioon.Key worrds :Ellecttriccal sysstemm maalfuuncttionn diiagnnosee；Compprehhenssivee trrainningg eqquippmennt；Dessignn0引言分析电气气故障现现象，进进行电气气故障诊诊断，是是维修电电工国家家职业标标准中规规定的最最重要的的技能之之一。而而现有的的电气故故障诊断断实训装装置，过过于理想想化，忽忽略了工工程的概概念，采采用控制制装置模模拟系统统的工作作
5、过程，把把实训装装置做成成了单纯纯的教具具，没有有实际设设备的特特征，不不能真实实地反映映系统的的实际工工作情况况；没有有采用工工业化的的标准元元件与材材料，电电器元件件、仪表表的布置置及连线线平面化化，与工工业产品品的要求求相距甚甚远，学学生不能能真刀真真抢进行行训练；技术含含量不高高，对新新技术新新设备集集成度较较低，不不含“工业维维生素”变频器器，也不不含单片片机；不不能设置置短路故故障和设设备反转转故障；故障点点暴露，学学生可以以通过观观察故障障开关的的位置排排除故障障，失去去设置故故障的意意义；结结构庞大大、成本本高、不不形象直直观；以以机床电电气控制制作为设设计与开开发对象象，如z
6、z30550摇臂臂钻床，与与学生的的日常生生活相距距甚远，学学生学习习兴趣不不高。因此此，各大大、中专专院校、职职业学校校的电气气、自动动化及相相关专业业、社会会电工培培训、各各县市维维修电工工鉴定所所（站）等等单位实实训迫切切需要能能克服上上述缺陷陷的更好好的电气气故障诊诊断实训训装置问问世。本装置的的设计思思路是，针针对现有有故障诊诊断实训训装置存存在的缺缺陷，提提出一种种符合工工业产品品的要求求、不仅仅包含变变频器、单单片机、压压力表、自自动空气气开关、交交流接触触器、中中间继电电器、按按钮、信信号灯、端端子排等等典型的的工业电电气产品品和控制制装置，而而且包含含了机械械和工艺艺负载的的
7、一个真真实的电电气控制制系统，同同时又具具有设计计简洁、结结构巧妙妙、控制制过程直直观，给给人视觉觉冲击力力强，故故障点隐隐蔽、可可设置故故障类型型全，操操作方便便、成本本低廉，与与我们日日常生活活紧密相相关，便便于教师师演示和和学生实实训的实实训装置置。1实训训装置的的研制1.1装置结结构Fig.1 Traainiing equiipmeent strructturaal ddiaggramm off ellecttriccal systtem failuureddiaggnossis电气故障障诊断实实训装置置结构如如图1所示，包包括水箱箱（1），在在水箱（1）内设设有两台台水泵（2）和（6
8、），其其特征在在于，所所述水泵泵分别与与止回阀阀（3）和（7）连接接，水泵泵通过连连接管（8）与水水龙头（5）连通通；连接接管（8）上设设有远传传压力表表（4）；所所述水泵泵分别与与由变频频器控制制的三相相交流异异步电动动机连接接；所述述变频器器以及远远传压力力表还与与控制器器连接。1.2电电气工作作原理Fig.2Traiininng eequiipmeent worrkinng pprinncipple of eleectrricaal ssysttem failuureddiaggnossis实训装置置的电气气工作原原理如图图2所示，短短路故障障设置开开关FS1，闭合合时用于于模拟电电路短
9、路路故障；开路故故障设置置开关Fo1，断开开时用于于模拟电电路断路路故障。正正常工作作时，短短路故障障设置开开关FS1处于断断开位置置，开路路故障设设置开关关Fo1处于闭闭合位置置。首先先将水箱箱中注入入水，合合上电源源QF1、QF2后，接接通电源源，控制制电源指指示灯HL1亮。通通过FPC多泵控控制器设设定当前前压力设设定值。断开停机机信号输输入开关关SA1，使FPC多泵控控制器DI2端与CM2端断开开，多泵泵控制器器通过其其FWD、CM1端子对对变频器器进行启启停控制制，通过过D/A、CM2端子对对变频器器进行转转速控制制。接通通多泵控控制器的的B1端，交交流接触触器KM1线圈得得电，交交
10、流接触触器KM1常开主主触点闭闭合，1#水泵电电机接通通变频器器，启动动1#水泵变变频工作作，指示示灯HL2灯亮，由由变频器器控制的的给水泵泵将水箱中的水水送入用用水管道道，随着着变频器器输出频频率的增增大，水水泵转速速升高，管网水压加大，管网上装设的远传压力表随时检测到水压的变化，检测到的模拟信号送入多泵控制器中与给定压力比较并处理。当水龙头开较小（用水量较少）时，变频器只需对1#水泵进行变频调节就可以保持系统的压力稳定为设定值。如果水龙龙头5开大（用用水量加加大），而远传传压力表表在管网网端测得得的水压压偏小，达达不到系系统压力力设定值值时，则则变频器器输出频频率升高高，当1#水泵工作作频
11、率升升高到到到50HHz时，经经过一定定的延时时（延时时时间可可以任意意设定），如如果测量量压力值值仍然达达不到系系统压力力设定值值，多泵泵控制器器则将B1端断开开，交流流接触器器KM1线圈失失电，交交流接触触器KM1常开主主触点断断开，切切断变频频器与1#水泵电电机连接接，1#水泵停停止变频频状态运运行，指指示灯HL2灯灭，接接通多泵泵控制器器的G1端，交交流接触触器KM2线圈得得电，交交流接触触器KM2常开主主触点闭闭合，将将1#水泵由由变频状状态转换换为工频频工作状状态，并并关断变变频器，延延时3秒，接接通多泵泵控制器器的B2端，交交流接触触器KM3线圈得得电，交交流接触触器KM3常开主
12、主触点闭闭合，2#水泵电电机接通通变频器器，启动动2#水泵变变频工作作，指示示灯HL4灯亮，将将变频器器切换到到2 #水泵，启启动2#水泵进进行变频频工作，供供水系统统依靠调调节2 #泵的工工作频率率来稳定定系统压压力，实实现一台台工频一一台变频频双泵运运行。当当水龙头头开小（用用水量减减少），变变频器的的输出频频率会下下降，当当2#水泵频频率下降降至0Hz时，经经过一定定的延时时（延时时时间可可以任意意设定），远远传压力力表在管管网端测测得的水水压仍然然超过系系统设定定的压力力，多泵泵控制器器将G1端断开开，交流流接触器器KM2线圈失失电，交交流接触触器KM2常开主主触点断断开，切切断1#水
13、泵电电机工频频供电，停停止1号水泵泵工频运运行，由由2#水泵进进行变频频调节保保持系统统的压力力稳定。如如果水龙龙头开大大（用水水量加大大），当当2#水泵变变频工作作在50HHz时，经经过一定定的延时时（延时时时间可可以任意意设定），如如果测量量压力仍仍然达不不到设定定值，则则将B2端断开开，接通通G2端，将2#泵由变变频状态态转换为为工频工工作状态态，延时时3秒，接接通B1端，启启动1#泵进行行变频工工作。停停机时，闭闭合停机机信号输输入开关关SA1，多泵泵控制器器的DI2端与CM2端闭合合，当DI2与CM2端子闭闭合超过过两秒钟钟后，控控制器所所有的输输出都关关闭，包包括D/A输出。设设定
14、与测测量显示示都正常常。输出出关闭的的顺序为为先关D/AA 3秒，关RUNN (CCM1, FWWD)22秒，关关变频泵泵接触器器，最后后顺序关关闭工频频接触器器（先起起先停），中中间间隔隔2秒。为了防止止交流接接触器KM1与交流流接触器器KM2、交流接接触器KM33与交流流接触器器KM4同时动动作，损损坏变频频器，在在交流接接触器KM1与交流流接触器器KM2之间、交流接接触器KM33与交流流接触器器KM4之间设设置了互互锁；同同时为了了防止一一台变频频器同时时带动两两台水泵泵变频运运行，在在交流接接触器KM11与交流流接触器器KM3之间也也设置了了互锁。此外，本本实训装装置充分分考虑了了工业
15、现现场的实实际，具具有压力力测量值值防抖动动补偿控控制功能能、参数数调整和和设定具具有密码码锁定及及保护功功能、采采用人工工智能模模糊控制制算法，控控制精度度高，内内带看门门狗电路路，采用用数字滤滤波及多多项抗干干扰措施施，防止止软件跑跑飞功能能、具有有压力传传感器零零点和满满度补偿偿功能、具具有小流流量水泵泵睡眠控控制功能能；具有有手操器器功能，可可手动调调节输出出电压来来控制变变频器的的频率等等。1.3故故障设置置方法本实训装装置可设设置电路路故障、元元器件故故障、参参数设置置故障、水水泵反转转故障四四种。电电路故障障的设置置，在电电路中任任意两个个相同电电位点都都可设置置故障开开关Fo，
16、当故故障开关关Fo闭合时时，电路路正常；当故障障开关Fo断开时时，电路路发生断断路故障障，如开开路故障障设置开开关Fo1。在图图中任意意两个不不同电位位点都可可设置故故障开关关FS，当故故障开关关FS断开时时，电路路正常；当故障障开关FS闭合时时，电路路发生短短路故障障，如短短路故障障设置开开关FS1。本实训装装置中电电气控制制箱前、后后都开门门带锁，在在距控制制箱后门门一定距距离处设设置一绝绝缘隔板板，在绝绝缘隔板板后布置置安装电电路故障障设置开开关。控控制箱盘盘面布置置（如图图3所示）、打打开控制制箱前门门看到的的元件布布置（如如图所所示），看看到的与与工业级级产品一一样。距距控制箱箱后门
17、10mm处设置置一绝缘缘板，在在绝缘板板后布置置安装F1到F16故障设设置开关关。电路路故障的的设置和和排除，只只需打开开后门拨拨动电路路故障设设置开关关即可。实实训时，将将电路故故障设置置好后，关关闭后门门并上锁锁，从而而实现故故障点的的彻底隐隐蔽，锻锻炼和培培养了学学生运用用电气原原理分析析和查找找故障的的能力。Fig.3 CControol bboxssurffaceearrranggemeent diaagraam Figg.4 Coompoonennt aarraangeemennt iin cconttroll boox元器件故故障的设设置，用用损坏的的元器件件代替正正常的元元器件
18、。参参数设置置故障，由由于变频频器或多多泵控制制器参数数设置不不合理，而而导致的的系统无无法正常常运行。如如变频器器加速时时间设置置过短，可可出现变变频器过过电流故故障；变变频器减减速时间间设置过过短，可可出现变变频器过过电压故故障。水水泵反转转故障，设设定当前前压力设设定值P011=0.03 Mpaa，发现现当1#水泵变变频运行行50HHz时系统统压力为为0.0028 Mpaa，仍然然达不到到压力设设定值0.003 MMpa时，1#水泵由由变频状状态转换换为工频频工作状状态，并并关断变变频器，延时3秒，将变频器切换到2#水泵，实现1#水泵工频、2#水泵变频运行，但供水系统调节2#水泵的工作频
19、率达到50Hz时，系统压力却只有0.025 Mpa。在水龙头开度不变的情况下，出现了1#水泵工频、2#水泵变频两台水泵同时开没有1#水泵变频单独开压力大的奇怪现象。故障原因为1#水泵工频反转、2#水泵变频反转所致，水泵电机正转时出水量较大，压力上升明显，水泵电机反转，压力小。分别调整交流接触器KM2、交流接触器KM3主触点电源进线任意二相即可。2 结束束语本实训装装置将工工业级产产品与教教学装置置完美地地融为一一体，不不仅设计计简洁、结结构巧妙妙、操作作方便、功功能强大大，而且且成本极极其低廉廉，投资资不到60000元，不不到相关关企业的的恒压供供水实训训装置的的1/110，可供供各大、中中专院校校、职业业学校的的电气、自自动化及及相关专专业、社社会电工工培训、工工厂电工工培训、各各县市维维修电工工鉴定所所（站）等等单位完完成恒压压循环供供水实验验、变频频调速实实验和电电气系统统故障诊诊断实训训教学，市场开发前景广阔,电气故障诊断实训装置已获国家知识产权局专利授权（授权公告号：CN201266443Y）。