《電器可靠性技術》開設實驗課程的研究

摘要：學校根據低壓電器企業對人才的需求，調整《電器可靠性技術》課程的教學方式，開設實驗課，以增強學生的實際動手能力和創新能力，使學生掌握四種低壓電器可靠性實驗的方法，以實現畢業后能盡快就業這一目標。

關鍵詞：電器可靠性技術；可靠性實驗；低壓電器

中圖分類號：TM52/L46 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）04-0141-02

《電器可靠性技術》是電氣專業的核心課程，是實踐性很強的課程，與工程實際聯系密切，在學校的教學中占有很重要的地位。該課程一直采用課堂授課的方式進行教學，沒有開設電器可靠性實驗課程，是我校教學方面的不足之處。

一、《電器可靠性技術》課程分析

1.從教學內容及方法上分析?？煽啃约夹g是一門新技術，在現代科學技術中占有十分重要的地位。電器產品種類繁多，廣泛使用于國民經濟的各個部門，所以，電器的可靠性研究受到普遍重視。本課程主要分成兩大部分：第一部分闡述了可靠性基本知識、可靠性統計、可靠性抽樣、可靠性試驗、可靠性設計、可靠性制造和失效分析等可靠性基礎理論與基礎知識；第二部分結合典型保護類電器產品討論了小型斷路器、漏電保護器、低壓斷路器及熱過載保護繼電器的可靠性。該課程一直采用課堂授課的方式進行教學，教學方式以知識傳播為主，即以教師、課堂和教材為中心，方法單一，因為沒有實驗課程，因此學生對課程內容的理解不夠深入，使學生綜合應用電器可靠性技術解決實際問題的能力較弱。

2.從學生的學習狀況上分析。大學的人才培養模式是以理論為基礎，兼顧實踐教學，培養通用型人才。而加強實踐動手能力是培養電氣專業學生的一個重要任務。但僅通過《電器可靠性技術》的理論學習，不利于培養學生獨立分析問題、解決實際問題的能力，更難以培養學生的創新意識、創新能力，不利于綜合素質的提高，從而造成電氣專業畢業生與企業需求存在著一定的差距，影響了大學生的就業。所以，如何削弱不利因素的影響，提高電氣專業學生的實踐能力和創新能力，增強就業能力，是一個非常重要的課題。

3.從企業需求上分析。低壓電器產品的種類很多，他們廣泛應用于國民經濟的各個部門，起著很重要的作用。而低壓電器中的保護類電器，是低壓電器中最重要、并有代表性的產品，當用電設備發生故障時，保護類電器能起到及時切除故障源或發出切除信號的作用，進而達到保護用電設備及人身安全的目的。如果保護類電器的可靠性不高，將導致用電設備因過載、短路及漏電等故障不能及時可靠切除而損壞，從而造成重大的經濟損失，甚至危及人身安全或發生火災。但目前各種電器產品的質量不是很理想，常因電器產品發生故障而使各種系統不能正常工作，從而造成很大的經濟損失。尤其在我國，低壓電器產品普遍可靠性較低，在國際產品中的競爭能力較弱，急需提高低壓電器產品的可靠性。低壓電器企業急需電器可靠性方面的專業人才。如何讓電氣專業的畢業生盡快適應低壓電器企業的需求是目前急需解決的關鍵問題。

二、實驗課程的開設

1.實驗課程的規劃。根據低壓電器企業對于人才的需求，調整《電器可靠性技術》教學模塊，開設實驗課，以增強學生的實踐動手能力和創新能力，提高學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力，使學生掌握四種低壓電器可靠性實驗的方法。實驗過程中要學會抽樣方案的確定；典型電器產品的可靠性指標；典型電器產品可靠性試驗設備的研制過程；典型電器產品的可靠性試驗過程；提高典型電器可靠性的改進措施與建議。

2.實驗課程的構建。研究內容主要包括四種低壓電器可靠性實驗：①小型斷路器可靠性實驗，小型斷路器是不頻繁操作類電器，屬于保護類電器。小型斷路器的主要故障模式分為三類：操作故障、誤動故障和拒動故障。針對這三類故障規定兩個可靠性指標。對拒動、誤動故障，可采用保護成功率R的高低作為可靠性指標；對操作故障而言，可采用操作故障率λ的大小作為可靠性指標。利用小型斷路器可靠性實驗裝置，依據小型斷路器可靠性試驗的試驗條件進行可靠性實驗，其可靠性實驗包括操作可靠性試驗和瞬動保護可靠性試驗，最后，根據實驗結果，對小型斷路器的可靠性水平做出判斷。②漏電保護器的可靠性實驗，漏電保護器是廣泛應用于低壓供電線路，防止人身觸電和漏電火災的保護類電器。漏電保護器的技術性能主要有剩余電類保護性能以及操作性能。其故障形式主要有三種：當發生漏電故障時漏電保護器不能迅速可靠的動作（拒動）；沒有發生漏電故障時漏電保護器發生誤動作而將電路切斷（誤動）；操作故障。針對拒動、誤動故障，采用保護成功率R的高低作為可靠性指標；對操作故障，采用操作故障率λ的大小作為可靠性指標。利用漏電斷路器可靠性實驗裝置，依據產品的失效判據和可靠性實驗方法，進行可靠性實驗。在實驗過程中統計相關失效數及失效試品的相關實驗時間，最后對產品合格與否做出判斷。③控制用電磁繼電器可靠性實驗，控制繼電器是一種量大、面廣的基礎電器元件，廣泛用于機械、電子、航天航空、鐵道、郵電和電力等各個部門?？刂评^電器以其失效率高低來劃分其可靠性等級，繼電器的可靠性驗證試驗（失效率試驗）推薦采用定時或定數截尾試驗。利用控制繼電器可靠性試驗裝置進行實驗。統計相關失效數以及各失效試品的相關試驗時間（失效發生時間），根據試驗結果對產品合格與否做出判斷。④塑殼斷路器的可靠性實驗，塑殼斷路器的主要故障模式有三種：操作故障、誤動故障和拒動故障。實驗時，試品應按正常使用方式安裝在支架上，試品應安裝在無顯著沖擊和震動的地方，試品安裝與垂直面的傾斜角度應符合產品標準的規定，試品應在自由空氣中實驗。低壓斷路器的可靠性實驗電源可為直流和交流兩種。負載可為阻性負載、感性負載、容性負載和非線形負載。利用塑殼斷路器可靠性實驗裝置進行實驗，包括瞬動保護可靠性實驗和操作可靠性實驗，實驗方案可選擇定時或定數截尾試驗方案和截尾序貫試驗方案。

3.實驗課程的實踐。將《電器可靠性技術》的教學內容與低壓電器產品相結合，使學生通過四種低壓電器可靠性實驗的操作過程，熟悉各種低壓電器產品的等級、規格、參數及應用場合，可靠性試驗的方法。對試驗結果進行分析，找出產品的失效模式和失效規律。使學生通過《電器可靠性技術》課程的學習，熟悉和掌握與低壓電器產品相關的實驗方法和技能，激發學生的學習興趣，提高學習的主動性，在實踐動手能力、創新意識和創新能力等多方面得到鍛煉和提高。

三、適應企業需求

1.河北工業大學電器研究所現已研制了八種低壓電器可靠性試驗設備。河北工業大學電器研究所建立了我國唯一通過中國合格評定國家委員會評定的“河北工業大學電器可靠性檢測中心”，該中心具有貫徹八個典型電器產品可靠性試驗國家標準的可靠性試驗設備：小型斷路器可靠性試驗設備，漏電斷路器可靠性試驗設備，低壓斷路器可靠性試驗設備，塑殼斷路器可靠性試驗設備，控制用電磁繼電器可靠性試驗設備，接觸器可靠性試驗設備，過載繼電器可靠性試驗設備，具備了為本科生開設實驗課的平臺。在現有設備的基礎上進行改裝，使其適合本科生實驗課的教學任務。

2.八種試驗設備目前已在多家低壓電器企業中得到廣泛應用。河北工業大學電器研究所在電器可靠性研究方面所取得的科研成果已得到廣泛的應用，已幫助國家電器質量監督檢驗中心及常熟開關制造有限公司等十多個單位建立可靠性試驗室，對提高我國低壓電器可靠性起了重要的作用，特別是為廈門宏發電聲股份有限公司建立了國內最大的繼電器檢測中心，在國內率先通過了美國UL及德國VDE等權威機構認證，被確定為在中國是唯一代表VDE進行認證的機構，近年銷售額遞增30%左右，2010年達28.6億元，銷售額已居世界第四位。

3.河北工業大學電器研究所與多家低壓電器企業開展產學研合作。我校電氣專業畢業生已遍及國內低壓電器各個企業，河北工業大學電器研究所已與國內眾多低壓電器企業開展了產學研合作，并為多家低壓電器企業進行可靠性培訓工作。