電機實訓裝置和系統的製作方法
2023-05-08 22:38:56
本實用新型涉及自動化技術領域，尤其是涉及一種電機實訓裝置和系統。
背景技術：
電機實訓是自動化專業重要的實踐環節之一，是電機與電力拖動、機電傳動控制和可編程邏輯控制器PLC學等課程理論與實踐相結合的重要環節。電機實訓主要採用多種器件的不同的連接方式來控制電機的轉向、轉速和啟動方式。
在現有的實訓過程中，有些實驗室僅僅將相關設備零散地放在桌臺上，零散設備不容易整體移動，進而不便於進行實訓；同時，實訓中使用的380V和220V電源電壓較高，且保護措施不到位，導致實訓的安全性較差。
針對上述電機實訓的便利性和安全性較差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種電機實訓裝置和系統，以提高電機實訓的便利性和安全性。
第一方面，本實用新型實施例提供了一種電機實訓裝置，包括絕緣底板、導軌和控制器件；其中，控制器件包括可編程邏輯控制器PLC，以及功能控制開關、熱繼電器、交流接觸器、空氣開關、時間繼電器、中間繼電器中的多種；導軌設置於絕緣底板上；控制器件設置於導軌上，並沿導軌可移動；控制器件均設置有導線接口，在對電機進行實訓時，控制器件通過導線接口連接導線，與電機連接形成控制電路；在控制電路運行過程中，PLC接收控制電路中其它控制器件的控制信號，向電機發送控制信號對應的控制指令，以改變電機的運行狀態。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括變頻器；變頻器設置於導軌上，並沿導軌可移動；變頻器通過導線接入控制電路中，用以調整控制電路的電流的大小。
結合第一方面的第一種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，上述變頻器和控制器件通過卡扣連接的方式固定於導軌上。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，上述功能控制開關包括功能控制按鈕；功能控制按鈕的數量為多個；功能控制按鈕包括功能開通按鈕和功能關斷按鈕。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括電源插頭；電源插頭包括220V電源插頭和/或380V電源插頭。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，上述裝置還包括輔助觸點；輔助觸點用於連接電路。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，上述絕緣底板上還設置有配線槽，用於容納導線。
結合第一方面的第六種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，上述導軌的個數為兩條；兩條導軌平行排列於絕緣底板上；該絕緣底板包括環氧板；上述配線槽設置於每條導軌的周圍。
第二方面，本實用新型實施例提供了一種電機實訓系統，包括上述電機實訓裝置，還包括電機；該電機通過卡扣連接的方式固定於導軌上，並沿導軌可移動。
結合第二方面，本實用新型實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，上述電機包括三相鼠籠式異步電動機。
本實用新型實施例帶來了以下有益效果：本實用新型實施例提供的一種電機實訓裝置和系統，通過將控制器件可移動地設置於導軌上，並將導軌設置於絕緣底板上，可以將零散的器件整理至實驗裝置內，提高了電機實訓的便利性；同時，由於控制器件已經固定，避免了實訓人員搬動，且控制器件和導軌均設置於絕緣底板上，可以提高電機實訓的安全性；上述方式提高了電機實訓的便利性和安全性。
本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的一種電機實訓裝置的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的一種電機實訓裝置的具體結構示意圖；
圖3為本實用新型實施例提供的一種電機實訓系統的結構示意圖；
圖4為本實用新型實施例提供的一種電機實訓系統的具體結構示意圖；
圖5為本實用新型實施例提供的一種電機實訓系統的應用電路結構圖；
圖6為本實用新型實施例提供的一種電機實訓系統的具體應用電路圖。
圖標：
100-絕緣底板；102-導軌；106-PLC；108-功能控制開關；110-熱繼電器；112-交流接觸器；114-空氣開關；116-時間繼電器；118-中間繼電器；200-變頻器；202-電源插頭；204-輔助觸點；206-配線槽；208-把手；300-電機實訓裝置；302-電機。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
考慮到現有技術中電機實訓的便利性和安全性較差的問題，本實用新型實施例提供了一種電機實訓裝置和系統，該技術可以應用於自動化專業的教學中，也可以應用於與電機相關的實驗中，下面通過實施例進行描述。
實施例一：
參見圖1所示的一種電機實訓裝置的結構示意圖，該裝置包括絕緣底板100、導軌102和控制器件；其中，該控制器件包括PLC(可編程邏輯控制器)106，以及功能控制開關108、熱繼電器110、交流接觸器112、空氣開關114、時間繼電器116、中間繼電器118中的多種；上述導軌102設置於絕緣底板100上；上述控制器件設置於導軌102上，並沿導軌102可移動；
上述控制器件均設置有導線接口，在對電機進行實訓時，控制器件通過導線接口連接的導線，與電機連接形成控制電路；在該控制電路運行過程中，PLC106接收控制電路中其它控制器件的控制信號，向電機發送控制信號對應的控制指令，以改變電機的運行狀態。
其中，圖1中示出了功能控制開關108、熱繼電器110、交流接觸器112、空氣開關114、時間繼電器116、中間繼電器118，這些控制器件在實際應用中，可以是其中的部分或全部，本實用新型實施例對此不進行限制。
該電機實訓裝置在沒有使用時，上述電機以及控制器件沒有導線連接；該電機實訓裝置在使用時，上述控制器件可以僅有部分使用，被使用的控制器件通過導線連接，形成電路，進而控制電機的運行狀態。
上述不同的控制器件實現的功能不同，具體描述如下：(1)可編程控制器PLC；由於電機在進行正轉和反轉換接時，有可能因為電動機容量較大或操作不當等原因，使電機的接觸器主觸頭產生較為嚴重的起弧現象，如果電弧還未完全熄滅時，反轉的接觸器就閉合，則會造成電源相間短路；採用PLC來控制電機則可避免上述電源相間短路的問題。(2)中間繼電器；由於該中間繼電器的觸頭只能通過小電流，所以中間繼電器可以用於控制電路中，起到傳遞中間信號的作用。(3)熱繼電器；該熱繼電器在電機過載時，其內部的金屬片會發生形變，從而推動連杆動作，因此熱繼電器可以斷開電路起到保護作用。(4)交流接觸器；該交流接觸器可以用來接通和分斷電機，進而控制電機的啟動方式、Y-△轉換、以及正反轉等，同時還可以與熱繼電器或者其他器件相配合，起到保證電機安全運行的作用。(5)空氣開關；該空氣開關是低壓配電網絡和電力拖動系統中非常重要的一種電器，集控制和多種保護功能於一身；該空氣開關不能能完成接觸和分斷電路，還能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用於不頻繁地啟動電動機。(6)時間繼電器；該時間繼電器可以調節電機的正轉到反轉的轉換時間，以及Y-△降壓啟動自動運行轉換時間，可以對電機實現進一步的自動控制。(7)功能控制按鈕；該按鈕可以用來控制電路的通斷，可以控制電機的啟動、停止、正轉、反轉等功能，可以對電機實現手動控制。
本實用新型實施例提供的一種電機實訓裝置，通過將控制器件可移動地設置於導軌上，並將導軌設置於絕緣底板上，可以將零散的器件整理至實驗裝置內，提高了電機實訓的便利性；同時，由於控制器件已經固定，避免了實訓人員搬動，且控制器件和導軌均設置於絕緣底板上，可以提高電機實訓的安全性；上述方式提高了電機實訓的便利性和安全性。
實施例二：
為了對上述實施例一中的電機實訓裝置進行詳細地描述，參見圖2所示的一種電機實訓裝置的具體結構示意圖，在實施例一提供的電機實訓裝置的基礎上，該裝置還包括變頻器200；該變頻器200設置於導軌上，並沿導軌可移動；該變頻器200通過導線接入控制電路中，用以調整控制電路的電流的大小。在實際應用時，由於電機直接啟動不僅會對電網造成嚴重的衝擊，而且還會對電網容量要求過高，電機啟動時產生的大電流和震動時對設備、管路的使用壽命具有較大的負面影響；因而，將變頻器設置於電路中，可以利用變頻器的軟啟動功能使啟動電流從零開始，逐漸增大，且電流的最大值也不會超過額定電流，從而減輕了電機的大電流對電網的衝擊，降低了對供電容量的要求，延長了電機的使用壽命，同時也節省了設備的維護費用。
為了便於拆卸和後期維修，上述變頻器和控制器件通過卡扣連接的方式固定於導軌上。具體地，電機和控制器件這些零散的設備按照一定順序位置以卡扣連接的方式固定在導軌上；一方面可以使電機和控制器件固定在導軌上，便於實訓過程中的接線和控制；另一方面，在電機和控制器件發生故障時，或者電機或控制部件不使用時，可以將故障電機或控制器件拆卸下來，便於實際操作和維修。
為了使控制電機的方式具有多樣性，上述功能控制開關包括功能控制按鈕；該功能控制按鈕的數量為多個；該功能控制按鈕包括功能開通按鈕和功能關斷按鈕。具體地，該功能控制按鈕可以用來控制電路的通斷，可以控制電機的啟動、停止、正轉、反轉等功能；在實際實現中，不同功能的按鈕可以以顏色進行區分，例如，紅色按鈕可以是用來使某一功能停止，而綠色按鈕則可以開始某一項功能；該功能控制按鈕的外觀可以是圓形。與通過功能控制開關實現電機狀態的手動切換方式相對應的是時間繼電器，該時間繼電器可以用來調節電機的正轉到反轉的轉換時間或者Y-△降壓啟動自動運行轉換時間，屬於電機的進一步自動控制方式。
進一步，上述裝置還包括電源插頭202；該電源插頭202包括220V電源插頭和/或380V電源插頭。在實際應用中，可以根據電路的實際需要選擇220V電源或380V電源。
為了在實訓過程中便於連接電路，上述裝置還包括輔助觸點204；該輔助觸點204用於連接電路。具體地，該輔助觸點204也可以通過卡扣連接的方式固定於導軌上。通過該方式可以在電路連接觸點不夠的情況下，提供輔助觸點，方便電路連接。
為了方便實訓人員整理線路，上述絕緣底板上還設置有配線槽206，用於容納導線。在實際實現時，電機實訓裝置中的導軌的個數為兩條；兩條導軌平行排列於絕緣底板上；上述配線槽設置於每條導軌的周圍。通過該方式可以將導線整齊地設置於配線槽內，一方面提高了電機實訓的安全性，另一方面便於實訓人員檢查導線連接的正確與否，提高了電機實訓的實訓效果，進而提高了電機實訓的教學質量。
為了提高絕緣作用，上述絕緣底板包括環氧板。該環氧板可以起到絕緣耐潮的作用。該環氧板，也稱為環氧玻璃纖維板，使用環氧樹脂粘合而成，再經加溫加壓製作而成；環氧板在中溫下機械性能高，在高溼下電氣性能穩定，因此適用於機械、電器及電子用高絕緣結構零部件，具有高的機械和介電性能較好的耐熱性和耐潮性。
另外，上述電機實訓裝置還包括把手208，該把手的數量可以為一對，每個把手分別設置於絕緣底板的對稱兩側，以方便移動電機實訓裝置。
實施例三：
對應於上述裝置實施例，本實用新型實施例提供了一種電機實訓系統；參見圖3所示的一種電機實訓系統的結構示意圖，該系統包括上述電機實訓裝置300，還包括電機302；具體地，參見圖4所示的一種電機實訓系統的具體結構示意圖，上述電機302通過卡扣連接的方式固定於導軌上，並沿導軌可移動。
進一步，上述電機302包括三相鼠籠式異步電動機。該三相鼠籠式異步電動機，結構簡單、製造容易、成本低、運行維護方便。另外，該電機還可以是其他類型的電機，例如，單相異步電動機、罩極異步電動機，以及其他類型的三相異步電動機等。
本實用新型實施例提供的一種電機實訓系統，通過將電機和控制器件可移動地設置於導軌上，並將導軌設置於絕緣底板上，可以將零散的器件整理至實驗裝置內，提高了電機實訓的便利性；同時，由於電機和控制器件已經固定，避免了實訓人員搬動，且控制器件和導軌均設置於絕緣底板上，可以提高電機實訓的安全性；上述方式提高了電機實訓的便利性和安全性。
實施例四：
為了對上述電機實訓裝置和電機實訓系統的結構和用途進行進一步描述，參見圖5所示的一種電機實訓系統的應用電路結構圖，以及圖6所示的一種電機實訓系統的具體應用電路圖。該電路中，採用380V電源供電，所連接的控制器件包括PLC、功能控制開關、空氣開關、交流接觸器、熱繼電器、中間繼電器以及外接的熔斷器和線圈，用以控制電機的運行狀態。在應用上述電機實訓裝置連接時，可以根據應用電路結構圖中的連接關係，對各個器件進行連接，並將連接導線整理至配線槽中，以方便控制電機，且保證實訓的安全性。
本實用新型實施例提供的電機實訓系統，可以克服現有的實訓技術中由於強電(380V和220V的電)保護不到位，設備零散不宜移動的缺陷，能夠多方面的實現電機與電力拖動、機電傳動控制和PLC學等課程理論與實踐相結合，並通過變頻器改變電機的轉速；通過PLC和時間繼電器控制Y-△降壓啟動時間，從而實時調節電機的轉速和轉向；改善電機實訓的安全環境和可移動性。本實用新型將多學科的知識點進行同和，可以綜合實訓電機的轉速轉向，且裝置的安全性和可移動性較高。同時，電機實訓裝置可以是實訓對象通過體驗不同教學方法、教學內容、教學條件、成績考核四位一體的融合創新，激發學習興趣，培養技術技能與創新能力，全面提高教學質量。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
另外，在本實用新型實施例的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
最後應說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，本實用新型的保護範圍並不局限於此，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。