中職三相負(fù)載電路實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新探討

李紅霞

【摘 要】電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能是一門概念比較抽象，實踐性很強的一門課程。為調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高實訓(xùn)教學(xué)效果，對三相負(fù)載電路實訓(xùn)進行了改進，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧炞C性和探索性為一體的研究性實訓(xùn)。以三相負(fù)載電路的設(shè)計及結(jié)果分析為核心，提出問題，學(xué)生通過實訓(xùn)內(nèi)容、自主觀察實驗現(xiàn)象、討論總結(jié)分析，注重培養(yǎng)學(xué)生實訓(xùn)操作能力，改進了實訓(xùn)教學(xué)方法。

【關(guān)鍵詞】三相負(fù)載電路；案例分析；改進實訓(xùn)教學(xué)；探討

引言

本文對三相負(fù)載的連接及測量實訓(xùn)進行了改革，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧炞C性和探索性為一體的研究性實訓(xùn)。在實訓(xùn)過程中，以實訓(xùn)電路的自主設(shè)計、測量及其結(jié)果分析為核心，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生在掌握電壓、電流測量方法的同時，對電力系統(tǒng)的簡單故障有一個初步了解，并為后續(xù)的“電力系統(tǒng)故障分析”等課程的學(xué)習(xí)提供鋪墊。

一、實訓(xùn)目的與背景分析

三相電路不對稱、短路和斷線均會引發(fā)電力系統(tǒng)的不正常運行狀態(tài)，甚至導(dǎo)致不同規(guī)模的停電事故發(fā)生，通過本實訓(xùn)能啟發(fā)學(xué)生借助簡單低壓三相電路實訓(xùn)平臺，自行設(shè)計各類短路和斷線故障來模擬、驗證和分析高壓電力系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意意識。

具體目標(biāo)如下：

（1）通過學(xué)生自行設(shè)計實訓(xùn)過程，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生探索問題的興趣。

（2）通過三相電路不對稱負(fù)載實訓(xùn)，模擬和分析三相負(fù)載不平衡時的現(xiàn)象及其對實際電力系統(tǒng)的危害。

（3）通過短路和斷線故障實訓(xùn)，模擬和分析各類情況電路的特點及其對電力系統(tǒng)的危害。

二、實驗設(shè)計要求

具體實訓(xùn)要求如下：

（1）利用所提供的儀器設(shè)備設(shè)計一個簡單的三相三線制線制或三相四線線制低壓用電系統(tǒng)，要求負(fù)裁為星形聯(lián)結(jié)；

（2） 設(shè)計該用電系統(tǒng)正常運行過程中可能發(fā)生的故障，要求至少包含兩種可能的故障形式；

（3） 測量該用電系統(tǒng)正常運行和故障狀態(tài)時的電壓、電流，根據(jù)實驗現(xiàn)象和測量結(jié)果，分析各類故障的特征，提出并驗證避免相關(guān)故障的有效措施。

三、案例探究分析

首先提問：一、二、三樓的樓道照明系統(tǒng)連有多個燈泡，采用三相四線制，如何接小燈泡？很多同學(xué)立即回答，應(yīng)該每層多個燈泡并聯(lián)，每層占一相，即接在火線和零線之間，以保證工作電壓220V。以上面討論為基礎(chǔ)，讓學(xué)生設(shè)計出電路圖。

例：負(fù)載和電源均為星形聯(lián)結(jié)的三相電路如圖1、設(shè)電源線電壓為380V，負(fù)載為燈泡，其中一樓為A相負(fù)載，二樓為B相負(fù)載，三樓為C相負(fù)載。

問題1：若三層樓的電燈電阻相同時，討論線電流及中性線電流；

問題2：若三層樓的電燈電阻不同，比如一樓電阻最小，二樓電阻其次，三樓電阻最大。

（1）中性線未斷時討論各線電流、中性線電流及中性線斷開時，討論負(fù)載的相電壓及相電流。

（2）A相短路：中性線未斷及斷開時，求各相負(fù)載相電壓、相電流。

（3）A相斷路：中性線未斷及斷開時，求各相負(fù)載的相電壓、相電流。

（圖1三相四線制白熾燈照明系統(tǒng)）

分析問題1，若三層樓道打開的燈泡數(shù)目相同，研究各三相四線制白織燈照明系統(tǒng)。

樓層燈泡的工作情況及零線電流。學(xué)生回答說是對稱負(fù)載星形連接，線電壓380V，則相電壓220V，由于中性線的存在，各負(fù)載的電壓均為220V，各相電流大小相同依次滯后，故中性線電流為零，則火線是否斷開不影響各負(fù)載正常工作。

分析問題2：

（1） 若不同樓道里打開的燈泡數(shù)目不同，分析中性線的作用，如何接入保險絲？分析家庭用電使用大功率用電器會造成跳閘的原因。學(xué)生討論后認(rèn)為，有中性線時保證了各負(fù)載的工作電壓均為220V，各樓層燈泡正常工作，相電流和電阻成反比，使各相電流不再對稱，中性線上有電流流過。

根據(jù)以上推導(dǎo)由學(xué)生討論，可得出小結(jié)：

（a）不對稱三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)且無中性線時，各相電壓和阻值成正比，造成電阻大的電壓過大被燒壞，電阻小的達不到工作電壓而亮度較弱。

（b）照明負(fù)載三相不對稱，必須采用三相四線制，且中性線上不允許接開關(guān)和熔斷器。一旦由于某種原因零線斷開，就會出現(xiàn)小結(jié)a的情況，故必須保證中性線的連接。而且保險絲要串連在各火線上，以保證只熔斷本相而不影響其它相的工作。

（c）若用電器功率大，在工作電壓相同情況下，阻值和功率成反比，相電流和電阻成反比，那么功率越大則相電流越大，造成該火線的總電流過大而使該火線上的自動空氣開關(guān)跳閘。

分析問題2：

（2） 若某層被短路，分析有無中性線時各樓層燈泡工作情況，學(xué)生討論如下：

A相短路a）中性線未斷開：A相短路電流很大，將A相熔斷絲熔斷，B相和C相未受影響，其相電壓仍為220V，正常工作。b）中性線斷開：負(fù)載中性點N和A點電位相同，A相電壓為0，B、C相電壓等于線電壓為380V，超過額定電壓220V，會被燒壞。

（3）A相斷路a）中性線未斷開，B、C相燈仍承受220V電壓，正常工作。b）中性線斷開，B、C相負(fù)載串聯(lián)在B、C火線間，相電流相同，相電壓和阻值成正比，使各相負(fù)載不能正常工作。

四、改進實驗方法，培養(yǎng)實際操作能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的良好職業(yè)素養(yǎng)

電工基礎(chǔ)是一門注重實訓(xùn)的學(xué)科。把理論知識的教學(xué)和實訓(xùn)進行結(jié)合，進行創(chuàng)新，能夠讓學(xué)生從理論知識的學(xué)習(xí)到實踐操作的過程當(dāng)中達成一個質(zhì)的飛躍。教師在教學(xué)中要加強直觀教學(xué)，采用實物、模型、多媒體等教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，電工基礎(chǔ)實訓(xùn)內(nèi)容主要包括驗證性實訓(xùn)、設(shè)計性實訓(xùn)、計算機仿真實訓(xùn)等。驗證性實訓(xùn)是以電路基本理論應(yīng)用和基本實驗技能訓(xùn)練為主要目的，通過實訓(xùn)，使學(xué)生的實踐動手能力得到提高，使學(xué)生正確掌握基本的實驗操作步驟與方法，常規(guī)儀器儀表的使用與調(diào)試，實訓(xùn)過程中故障的分析與排除方法以及實驗數(shù)據(jù)的分析處理與測量誤差的分析方法。在驗證性實訓(xùn)中，教師可以將一些驗證性實訓(xùn)改為學(xué)生探索性實訓(xùn)，在實訓(xùn)中發(fā)現(xiàn)問題和尋找解決問題的方法，給學(xué)生創(chuàng)造獨立思考的機會，適時對學(xué)生思考出來的方法給予支持和幫助，鼓勵學(xué)生獨立思考，并通過實驗來加以驗證，從而培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。設(shè)計性實訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識和實際操作的能力。在進行實踐教學(xué)前，教師首先對實訓(xùn)項目進行分析研究，做好課前準(zhǔn)備。要求學(xué)生復(fù)習(xí)理論知識，提出實訓(xùn)要求、方法和步驟，提出實訓(xùn)報告的填寫要求，強調(diào)實訓(xùn)操作流程和儀器使用方法，注意安全事項，組織和指導(dǎo)實訓(xùn)，要求學(xué)生獨立操作完成整個實訓(xùn)，對實訓(xùn)報告認(rèn)真評閱并及時歸納總結(jié)實訓(xùn)存在的問題，提出解決方法，為今后實訓(xùn)積累更多的經(jīng)驗。

【參考文獻】

[1]張嶺，朱長青，王勇.三相電路功率計算縱向關(guān)聯(lián)教學(xué)實踐[J].南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013.35（1）：53-55

[2]戚康標(biāo)，王宏斌.開放式研究性實驗教學(xué)的設(shè)計與管理[J].北京：實驗技術(shù)與管理，2010.7（27）：25-28

[3]沈一騎.鐵芯變壓器研究性實驗設(shè)計[J].北京：實驗技術(shù)與管理，2014.1（31）：153-157