電機與電氣控制技術實踐課程設置的探討

陳定蘋

【摘 要】電機與電氣控制技術是強電類專業的專業基礎課程，學好這門專業基礎課，才能更好地理解和掌握后續的專業課程；通過實踐課程的設置，提高學生的實際動手能力，并學會分析、解決電氣控制電路故障的方法。

【關鍵詞】電動機 電氣控制 實驗項目

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）11C-0075-04

高職高專的電機與電氣控制技術課程，不論是項目化教學、任務導向還是傳統章節模式，其包含的內容通常會有：變壓器、異步電動機、直流電機、控制電機、低壓電器、基本控制電路、常用典型電氣設備、簡單控制電路的設計。這些內容中的重點又會放在交流異步電動機的控制，在短短的80～100個課時期間，確保學生掌握理論知識的前提下，設置怎樣的實驗內容，如何考核實驗的效果，讓學生在實驗的過程中養成良好的職業素養，這是我們教師應該認真考慮的問題。

隨著高校的擴招，高職高專學生的素質有所下降，許多學生不喜歡抽象的理論教學，學生們更愿意接受理實一體化的教學方式。因此，盡可能多的設置實踐課程或采取現場教學的形式，減少理論公式推導過程，適當增加分析問題、引導、討論模式，可提升學生的學習興趣，減少學生在課堂中玩手機或睡覺的時間，讓他們在觀察或動手的過程中掌握知識。根據所學習的內容，可以安排以下實踐操作項目：

一、變壓器實驗

實驗過程中注意用電安全，在測量過程中要注意萬用表的量程范圍。

實驗內容1：以小型控制變壓器為實驗設備，讓學生掌握變壓器結構原理。原邊通交流220V電壓，用萬用表檢測副邊電壓，由于副邊匝數不同，將得到不同的電壓，如127V，36V，24V，6.3V等，通過這個實驗，讓學生掌握變壓器原、副邊電壓與匝數成正比的關系，U1/U2=N1/N2。

實驗內容2：以鉗型電流表及小型交流電動機為實驗設備。小型三相交流電動機（550W）通入380V交流電空載運轉，用鉗型電流表測量電動機單相電流，約500mA；如果將單導線繞4圈后放入鉗表中測量，所測到的電流值將會是2A，通過這個實驗讓學生掌握變壓器的原、副邊電流與匝數成反比，I1/I2=N2/N1。

實驗內容3：自耦變壓器（也稱調壓器）實驗。自耦變壓器的原、副邊共用同一個繞組，是一個特殊變壓器；輸入端接入220V交流電，轉動調壓手柄，在輸出端可以0～250V的可調輸出電壓；通過這個實驗，讓學生掌握自耦變壓器輸出電壓的可調性。

二、三相異步電動機

實驗內容1：三相異步電動機結構認知實驗。拆解三相異步電動機，讓學生掌握電動機的整體結構，特別要讓學生掌握鼠籠式異步電動機與繞線式異步電動機的區別；掌握繞線式異步電動機轉子滑環的作用及接線方法。

實驗內容2：三相異步電動機接線方式認知。三相交流異步電動機有兩種接線方式，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）；通過這個實驗，讓學生掌握Y形及△形接線方式，并且理解Y形接法時每相繞組的電壓為220V，及△形接法時每相繞組的電壓為380V。

實驗內容3：三相異步電動機的反轉方法。將三相交流電接入實驗電動機，觀察電動機的方向；停止電動機，在停電的狀態下，將電動機三相電源線任意掉換兩相接入電源，觀察電動機的轉向已相反，通過這個實驗讓學生掌握電動機的反轉方法。

三、直流電機

實驗內容：直流電機的結構認知。通過拆解直流電動機，使學生掌握直流電動機的結構，以及直流電機的工作原理，特別要強調直流電機與三相交流異步電動機結構的差別，掌握直流電機換向器及碳刷的作用，了解直流電機使用維護的特點，以及交流電動機、直流電動機在工程應用中的特點與區別。

四、常用低壓電器

實驗內容：常用低壓電器結構認知。展示常用的低壓電器，特別針對接觸器、熱繼電器、時間繼電器、速度繼電器、低壓斷路器、熔斷器、行程開關、控制按鈕等電器，分解它們的結構，講解它們的工作原理；通過這個實驗，讓學生們對低壓電器有初步的認知；后續實驗還要針對用到的元件進行詳細講解。

五、電氣控制電路基本環節

實驗內容1：電動機點動及連續運行。電動機點動與連續運行實驗是本課程最重要的一個實驗，通過這個實驗，讓學生掌握如何控制電動機的運轉，電動機運行所必須的保護措施：短路保護、過載保護、失壓保護，由哪些元件實現這些保護功能，這些元件的工作原理及接線方式，如何實現保護功能，為后續的實驗打下良好基礎。同時讓學生掌握點動運行方式及連續運行方式的特點，以及主電路及控制電路的區別在哪里，由電動機連續運行引出“自鎖”概念，如何實現自鎖。在第一次接電路時，要讓學生注意用電安全的問題，掌握接線的一些規則及方法，也必須遵守規范，如按鈕的顏色規定，以及每個接線端子只能接兩根線等。這些知識點是必須掌握的內容，為后續學習或工作打下良好基礎。

實驗內容2：電動機正反轉運行。電動機正反轉運行也是本課程最重要的實驗之一，通過這個實驗，讓學生掌握如何實驗電動機的反轉，同時引出“互鎖”概念，如何實現互鎖，為什么電動機正反轉必須采取互鎖措施，互鎖的目的是防止兩個接觸器同時工作造成電源相間短路。互鎖的方法：接觸器常閉觸點互鎖（必須要有）、按鈕互鎖、接觸器的機械互鎖，采用接觸器常閉觸點互鎖時，如果要換向就必須先停止，也就是圖9（a）的正—停—反控制電路，采用接觸器常閉觸點互鎖及按鈕互鎖可直接按鈕換向，如圖9（b）的正—反—停控制電路。在做這個實驗時，同學們最容易出現短路現象，要提醒學生注意每個元件接線時的進、出端，初學者在接控制電路時最好是遵循上進下出、左進右出的規律；在接線過程中要學會找等電位點。

實驗內容3：兩臺電動機順序控制運行。這個實驗要完成對兩臺電動機的順序控制，由這個實驗我們引出了時間繼電器的使用，在實驗的過程中讓學生掌握時間繼電器的工作原理及接線方式，掌握時間繼電器元件符號的畫法，學會區分通電延時與斷電延時繼電器，掌握如何調整時間繼電器的設定時間；通過不斷的實踐、練習，提高學生連接電路的能力，在出現故障的時候，學習分析問題并能解決問題。

實驗內容4：電動機星—三角降壓起動控制。星—三角降壓起動控制是籠型異步電動機典型的起動控制方式，它的控制方式簡單，但起動轉矩較小，只適用于空載或輕載起動的設備。由于三角形接線方式的電動機多為10KW以上的中大型電動機，而降壓過程在電動機控制過程中表現出來的是轉速的變化，由于時間短及慣性的作用，轉速變化現象表現不明顯，在這個實驗中，主電路建議采用燈箱代替電動機，如圖11所示。在起動時，由于每組燈上所加電壓為220V，燈箱亮度較暗，當起動結束后，由于每組燈上所加電壓為380V，燈箱亮度較亮，由此讓學生感受到降壓起動過程的電壓變化。在這個實驗中，同學們在主電路和控制電路的接線中都容易出現錯誤，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；當出現故障時，鼓勵學生分析、查找問題。通過前面幾個實驗的練習，同學們動手接線的能力有所提高，再經過這個實驗的練習，提升學生分析問題、解決問題的能力。

實驗內容5：電動機能耗制動控制。電動機能耗制動是電氣制動的典型控制方式，是許多中、大型電動機采用的制動控制方式，與反接制動相比較，具有制動平穩，可實現準確、快速停車；該實驗的直流電源可用外部統一的直流電源；通過這個實驗，讓學生掌握能耗制動的特點及實現方法。

六、電氣控制電路綜合實訓

實訓內容：模擬X62W萬能銑床電氣控制電路安裝接線。用一周的時間，在實訓室電控柜中完成X62W銑床電氣控制電路的元件安裝及接線，繪制電氣原理圖；根據專業要求不同，還可以給出電動機容量，要求學生根據電動機容量進行元件、導線選型，拓展學生的思維能力。

在實訓過程中，要求學生兩人一組完成電柜接線任務，培養學生團隊合作及溝通能力；由學生自己設置線路走線方式，但必須遵守電氣安裝規范；并用多媒體方式為學生展示工程應用中電柜的布線方式；說明實際工程接線的特點及注意事項，掌握實際電控柜的接線方式、方法，讓學生的模擬實訓更接近工程項目。電柜采用線槽布線方式，要求接線安全可靠，布線整齊，同時注意等電位點的連接，減少不必要的導線浪費；完成接線工作后，一定要有檢查的過程，在檢查的過程中學會分析問題、發現問題、解決問題。整個過程都由學生自主完成接線、檢查、通電調試、故障排除；老師只是起指導作用。完成接線任務后，每個學生還要就銑床的工作原理進行答辯，以檢驗學生理論分析問題能力。

圖13 X62W萬能銑床電氣原理圖

通過以上單個實驗項目的操作，再結合“銑床電氣控制柜”接線綜合實訓，提高了學生的實踐接線能力，加強學生對電氣原理圖的分析與理解能力，掌握排除電氣故障的方法，將理論與實踐相結合，鞏固電機及電控知識；也是對電機與電氣控制技術課程知識的綜合考核。

【參考文獻】

[1]許翏.電機與電氣控制技術[M].北京：機械工業出版社，2015

（責編 丁 夢）