電機(jī)與電氣控制技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)置的探討

陳定蘋

【摘 要】電機(jī)與電氣控制技術(shù)是強(qiáng)電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)好這門專業(yè)基礎(chǔ)課，才能更好地理解和掌握后續(xù)的專業(yè)課程；通過(guò)實(shí)踐課程的設(shè)置，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，并學(xué)會(huì)分析、解決電氣控制電路故障的方法。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)機(jī) 電氣控制 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）11C-0075-04

高職高專的電機(jī)與電氣控制技術(shù)課程，不論是項(xiàng)目化教學(xué)、任務(wù)導(dǎo)向還是傳統(tǒng)章節(jié)模式，其包含的內(nèi)容通常會(huì)有：變壓器、異步電動(dòng)機(jī)、直流電機(jī)、控制電機(jī)、低壓電器、基本控制電路、常用典型電氣設(shè)備、簡(jiǎn)單控制電路的設(shè)計(jì)。這些內(nèi)容中的重點(diǎn)又會(huì)放在交流異步電動(dòng)機(jī)的控制，在短短的80～100個(gè)課時(shí)期間，確保學(xué)生掌握理論知識(shí)的前提下，設(shè)置怎樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如何考核實(shí)驗(yàn)的效果，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)，這是我們教師應(yīng)該認(rèn)真考慮的問題。

隨著高校的擴(kuò)招，高職高專學(xué)生的素質(zhì)有所下降，許多學(xué)生不喜歡抽象的理論教學(xué)，學(xué)生們更愿意接受理實(shí)一體化的教學(xué)方式。因此，盡可能多的設(shè)置實(shí)踐課程或采取現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的形式，減少理論公式推導(dǎo)過(guò)程，適當(dāng)增加分析問題、引導(dǎo)、討論模式，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少學(xué)生在課堂中玩手機(jī)或睡覺的時(shí)間，讓他們?cè)谟^察或動(dòng)手的過(guò)程中掌握知識(shí)。根據(jù)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可以安排以下實(shí)踐操作項(xiàng)目：

一、變壓器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意用電安全，在測(cè)量過(guò)程中要注意萬(wàn)用表的量程范圍。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：以小型控制變壓器為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生掌握變壓器結(jié)構(gòu)原理。原邊通交流220V電壓，用萬(wàn)用表檢測(cè)副邊電壓，由于副邊匝數(shù)不同，將得到不同的電壓，如127V，36V，24V，6.3V等，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握變壓器原、副邊電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，U1/U2=N1/N2。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2：以鉗型電流表及小型交流電動(dòng)機(jī)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。小型三相交流電動(dòng)機(jī)（550W）通入380V交流電空載運(yùn)轉(zhuǎn)，用鉗型電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)單相電流，約500mA；如果將單導(dǎo)線繞4圈后放入鉗表中測(cè)量，所測(cè)到的電流值將會(huì)是2A，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握變壓器的原、副邊電流與匝數(shù)成反比，I1/I2=N2/N1。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3：自耦變壓器（也稱調(diào)壓器）實(shí)驗(yàn)。自耦變壓器的原、副邊共用同一個(gè)繞組，是一個(gè)特殊變壓器；輸入端接入220V交流電，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓手柄，在輸出端可以0～250V的可調(diào)輸出電壓；通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握自耦變壓器輸出電壓的可調(diào)性。

二、三相異步電動(dòng)機(jī)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。拆解三相異步電動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生掌握電動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，特別要讓學(xué)生掌握鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的區(qū)別；掌握繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)的作用及接線方法。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2：三相異步電動(dòng)機(jī)接線方式認(rèn)知。三相交流異步電動(dòng)機(jī)有兩種接線方式，一種是星形接法（也叫Y形接法），另一種接法叫三角形接法（也叫△形接法）；通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握Y形及△形接線方式，并且理解Y形接法時(shí)每相繞組的電壓為220V，及△形接法時(shí)每相繞組的電壓為380V。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3：三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法。將三相交流電接入實(shí)驗(yàn)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的方向；停止電動(dòng)機(jī)，在停電的狀態(tài)下，將電動(dòng)機(jī)三相電源線任意掉換兩相接入電源，觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向已相反，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法。

三、直流電機(jī)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知。通過(guò)拆解直流電動(dòng)機(jī)，使學(xué)生掌握直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，以及直流電機(jī)的工作原理，特別要強(qiáng)調(diào)直流電機(jī)與三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的差別，掌握直流電機(jī)換向器及碳刷的作用，了解直流電機(jī)使用維護(hù)的特點(diǎn)，以及交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)在工程應(yīng)用中的特點(diǎn)與區(qū)別。

四、常用低壓電器

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：常用低壓電器結(jié)構(gòu)認(rèn)知。展示常用的低壓電器，特別針對(duì)接觸器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、速度繼電器、低壓斷路器、熔斷器、行程開關(guān)、控制按鈕等電器，分解它們的結(jié)構(gòu)，講解它們的工作原理；通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們對(duì)低壓電器有初步的認(rèn)知；后續(xù)實(shí)驗(yàn)還要針對(duì)用到的元件進(jìn)行詳細(xì)講解。

五、電氣控制電路基本環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1：電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)及連續(xù)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)是本課程最重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握如何控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行所必須的保護(hù)措施：短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)，由哪些元件實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)功能，這些元件的工作原理及接線方式，如何實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)讓學(xué)生掌握點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行方式及連續(xù)運(yùn)行方式的特點(diǎn)，以及主電路及控制電路的區(qū)別在哪里，由電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行引出“自鎖”概念，如何實(shí)現(xiàn)自鎖。在第一次接電路時(shí)，要讓學(xué)生注意用電安全的問題，掌握接線的一些規(guī)則及方法，也必須遵守規(guī)范，如按鈕的顏色規(guī)定，以及每個(gè)接線端子只能接兩根線等。這些知識(shí)點(diǎn)是必須掌握的內(nèi)容，為后續(xù)學(xué)習(xí)或工作打下良好基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行也是本課程最重要的實(shí)驗(yàn)之一，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握如何實(shí)驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，同時(shí)引出“互鎖”概念，如何實(shí)現(xiàn)互鎖，為什么電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)必須采取互鎖措施，互鎖的目的是防止兩個(gè)接觸器同時(shí)工作造成電源相間短路。互鎖的方法：接觸器常閉觸點(diǎn)互鎖（必須要有）、按鈕互鎖、接觸器的機(jī)械互鎖，采用接觸器常閉觸點(diǎn)互鎖時(shí)，如果要換向就必須先停止，也就是圖9（a）的正—?！纯刂齐娐罚捎媒佑|器常閉觸點(diǎn)互鎖及按鈕互鎖可直接按鈕換向，如圖9（b）的正—反—?？刂齐娐?。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們最容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，要提醒學(xué)生注意每個(gè)元件接線時(shí)的進(jìn)、出端，初學(xué)者在接控制電路時(shí)最好是遵循上進(jìn)下出、左進(jìn)右出的規(guī)律；在接線過(guò)程中要學(xué)會(huì)找等電位點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3：兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制運(yùn)行。這個(gè)實(shí)驗(yàn)要完成對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序控制，由這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們引出了時(shí)間繼電器的使用，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中讓學(xué)生掌握時(shí)間繼電器的工作原理及接線方式，掌握時(shí)間繼電器元件符號(hào)的畫法，學(xué)會(huì)區(qū)分通電延時(shí)與斷電延時(shí)繼電器，掌握如何調(diào)整時(shí)間繼電器的設(shè)定時(shí)間；通過(guò)不斷的實(shí)踐、練習(xí)，提高學(xué)生連接電路的能力，在出現(xiàn)故障的時(shí)候，學(xué)習(xí)分析問題并能解決問題。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4：電動(dòng)機(jī)星—三角降壓起動(dòng)控制。星—三角降壓起動(dòng)控制是籠型異步電動(dòng)機(jī)典型的起動(dòng)控制方式，它的控制方式簡(jiǎn)單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，只適用于空載或輕載起動(dòng)的設(shè)備。由于三角形接線方式的電動(dòng)機(jī)多為10KW以上的中大型電動(dòng)機(jī)，而降壓過(guò)程在電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的是轉(zhuǎn)速的變化，由于時(shí)間短及慣性的作用，轉(zhuǎn)速變化現(xiàn)象表現(xiàn)不明顯，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，主電路建議采用燈箱代替電動(dòng)機(jī)，如圖11所示。在起動(dòng)時(shí)，由于每組燈上所加電壓為220V，燈箱亮度較暗，當(dāng)起動(dòng)結(jié)束后，由于每組燈上所加電壓為380V，燈箱亮度較亮，由此讓學(xué)生感受到降壓起動(dòng)過(guò)程的電壓變化。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們?cè)谥麟娐泛涂刂齐娐返慕泳€中都容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是主電路，由于主電路沒有連接成三角形，使得三組燈中有一組或兩組燈不亮；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生分析、查找問題。通過(guò)前面幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，同學(xué)們動(dòng)手接線的能力有所提高，再經(jīng)過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容5：電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)是電氣制動(dòng)的典型控制方式，是許多中、大型電動(dòng)機(jī)采用的制動(dòng)控制方式，與反接制動(dòng)相比較，具有制動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速停車；該實(shí)驗(yàn)的直流電源可用外部統(tǒng)一的直流電源；通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握能耗制動(dòng)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法。

六、電氣控制電路綜合實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：模擬X62W萬(wàn)能銑床電氣控制電路安裝接線。用一周的時(shí)間，在實(shí)訓(xùn)室電控柜中完成X62W銑床電氣控制電路的元件安裝及接線，繪制電氣原理圖；根據(jù)專業(yè)要求不同，還可以給出電動(dòng)機(jī)容量，要求學(xué)生根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行元件、導(dǎo)線選型，拓展學(xué)生的思維能力。

在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，要求學(xué)生兩人一組完成電柜接線任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作及溝通能力；由學(xué)生自己設(shè)置線路走線方式，但必須遵守電氣安裝規(guī)范；并用多媒體方式為學(xué)生展示工程應(yīng)用中電柜的布線方式；說(shuō)明實(shí)際工程接線的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)，掌握實(shí)際電控柜的接線方式、方法，讓學(xué)生的模擬實(shí)訓(xùn)更接近工程項(xiàng)目。電柜采用線槽布線方式，要求接線安全可靠，布線整齊，同時(shí)注意等電位點(diǎn)的連接，減少不必要的導(dǎo)線浪費(fèi)；完成接線工作后，一定要有檢查的過(guò)程，在檢查的過(guò)程中學(xué)會(huì)分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。整個(gè)過(guò)程都由學(xué)生自主完成接線、檢查、通電調(diào)試、故障排除；老師只是起指導(dǎo)作用。完成接線任務(wù)后，每個(gè)學(xué)生還要就銑床的工作原理進(jìn)行答辯，以檢驗(yàn)學(xué)生理論分析問題能力。

圖13 X62W萬(wàn)能銑床電氣原理圖

通過(guò)以上單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作，再結(jié)合“銑床電氣控制柜”接線綜合實(shí)訓(xùn)，提高了學(xué)生的實(shí)踐接線能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電氣原理圖的分析與理解能力，掌握排除電氣故障的方法，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，鞏固電機(jī)及電控知識(shí)；也是對(duì)電機(jī)與電氣控制技術(shù)課程知識(shí)的綜合考核。

【參考文獻(xiàn)】

[1]許翏.電機(jī)與電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）