【摘要】本文針對三相交流電路這一教學(xué)內(nèi)容，闡述了教學(xué)思路，明確了能力目標(biāo)、知識目標(biāo)，梳理了教學(xué)方式、手段及步驟，應(yīng)用行動導(dǎo)向教學(xué)理念，設(shè)計了有序、遞進(jìn)的實驗法教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】行動導(dǎo)向；三相交流電路；實驗教學(xué)

1.引言

電路分析基礎(chǔ)是電類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和實踐性都較強(qiáng)，實驗教學(xué)時電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。選擇何種實驗手段以適應(yīng)教學(xué)條件，怎樣設(shè)計教學(xué)使實驗效果從簡單驗證拓展到電路探究，怎樣通過實驗既鍛煉學(xué)生的動手能力更培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。這些都值得教師深入思考和付諸實施。

2.三相交流電路教學(xué)思路

三相電路是電力系統(tǒng)主要的供電方式，三相電路也是是電路分析課程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)交流應(yīng)用電路的關(guān)鍵章節(jié)。以往的教學(xué)先講理論，再做實驗，而學(xué)生往往在做完實驗之后仍然沒弄懂電路的工作，也不理解實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果，動手是盲從。調(diào)整教學(xué)思路，以行動為先導(dǎo)，以實踐為中心，理論與實驗穿插，真實實驗和仿真實驗結(jié)合，驗證與探究遞進(jìn)。

3.三相交流電路教學(xué)設(shè)計

三相電路教學(xué)中，針對不同聯(lián)接方式的負(fù)載，重點內(nèi)容和目標(biāo)及教學(xué)手段設(shè)計如下。

3.1 對稱三相電路

知識目標(biāo)：

（1）五種三相電源系統(tǒng)電路；

（2）對稱三相電路的相、線電壓與電流的大小和相位關(guān)系；

（3）三相電路的各功率關(guān)系。

能力目標(biāo)：

（1）能識別、選擇、連接符合要求的三相電路；

（2）能對三相電進(jìn)行基本測量；

（3）能用Multisim對不同聯(lián)接的三相電路進(jìn)行虛擬仿真測量和分析；

（4）能用相量圖法進(jìn)行分析，能對三相電路的電壓、電流、功率進(jìn)行一定的工程測量和計算。

理實一體的教學(xué)方式、手段及步驟：

（1）實驗認(rèn)識三相電源，測量電源電壓；

（2）教師講解三相負(fù)載的連接，三相電源系統(tǒng)的種類及特點；

（3）學(xué)生搭建一典型三相供電系統(tǒng)—三相四線系統(tǒng)，測量相線電壓電流，理解各物理量含義和特點；

（4）仿真實驗測量三相電源及三相負(fù)載各種連接情況下的相、線電壓電流值，分析比較大小和相位關(guān)系；

（5）教師指導(dǎo)下，學(xué)生分組討論數(shù)據(jù)，分析各電壓電流值的特點及關(guān)系；

（6）教師講授相量圖分析法，學(xué)生練習(xí)運(yùn)用；

（7）教師講解分析P、Q、S值的工程公式；

（8）學(xué)生仿真實驗，測量功率；

（9）討論總結(jié)。

3.2 不對稱三相電路

能知目標(biāo)：

（1）了解不對稱三相電路的概念、特點；

（2）理解中線的作用；

（3）能正確連接和測量不對稱三相電路。

教學(xué)方式、手段及步驟：多媒體、仿真實驗。

4.三相交流電路實驗設(shè)計

教學(xué)過程中實驗與理論教學(xué)緊密結(jié)合，考慮到三相電源高電壓大電流工作且負(fù)載不對稱易致?lián)p毀故障，為避免出現(xiàn)意外并提高實驗效率部分實驗采用仿真實驗。

4.1 三相電源測量相、線電壓

使用交流電壓表分別測量實驗臺上的星型電源的三個相電壓和三個線電壓，直觀理解三相電源的對稱性和相線電壓的量值關(guān)系。左圖1為電工實驗臺的三相電，測量數(shù)據(jù)填入表格。

圖1 電工實驗臺的三相電

圖2星型負(fù)載仿真測試電路

4.2 星型負(fù)載仿真實驗

應(yīng)用multisim軟件創(chuàng)建測試電路如圖2所示。

接入虛擬示波器，測量UVW三相電壓波形，繪出波形圖，理解三相相位關(guān)系。

（1）三相對稱星形負(fù)載的電壓、電流測量

接入電壓表和電流表，J1打開，J2、J3閉合，測量對稱星形負(fù)載在三相四線制（有中性線）時各線電壓、相電壓、相（線）電流和中性線電流、中性點位移電壓。記入表1中。

打開開關(guān)J2，測量對稱星形負(fù)載在三相三線制（無中性線）時電壓、相電壓、相（線）電流、中性線電流和中性點位移電壓。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析三相對稱星形負(fù)載聯(lián)接時電壓、電流“線量”與“相量”的關(guān)系。

（2）三相不對稱星形負(fù)載的電壓、電流測量

接入電壓表和電流表，J1閉合，J2、J3閉合，測量不對稱星形負(fù)載在三相四線制（有中性線）時各線電壓、相電壓、相（線）電流和中性線電流、中性點位移電壓。

打開開關(guān)J2，測量不對稱星形負(fù)載在三相三線制（無中性線）時各線電壓、相電壓、相（線）電流、中性線電流和中性點位移電壓，記入表1中。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析，說明三相負(fù)載不對稱時中性線的主要作用，由此得出為什么中性線不允許加裝熔斷器的原因。

（3）三相對稱星形負(fù)載故障探究

三相對稱星形負(fù)載，將U相斷路，即J3打開，J1打開、J2閉合，測量四線制時各線電壓、相電壓、相（線）電流和中性線電流、中性點位移電壓。

上述負(fù)載中，打開開關(guān)J2，測量三線制U相斷路時各線電壓、相電壓、相（線）電流和中性線電流、中性點位移電壓，記入表1中。

（4）三相電路功率測試

圖3 二瓦法測試聯(lián)接

接入功率表測出每相功率，計算出總功率。在B相接入電流表測出IB，計算總功率P總。參見圖3接法，建立二瓦法功率測試電路并驗證總功率P=P1+P2。

（5）三角形型負(fù)載仿真實驗

創(chuàng)建測試電路如圖4所示。

圖4 三角形型負(fù)載仿真實驗電路

正確接入電壓表和電流表，分別測量J1閉合和打開兩種情況下，各線電壓、相電流、線電流，記錄。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析三相對稱負(fù)載三角形聯(lián)接時，線電流與相電流，相電壓與線電壓的關(guān)系。探究思考不對稱負(fù)載、一相斷路等情況在三角形聯(lián)接時對電路的影響。表2是三相三角形負(fù)載的電壓、電流。

5.效果及總結(jié)

在三相電路教學(xué)中實驗貫穿全過程，應(yīng)用行動導(dǎo)向，從淺到深、逐步分層驗證關(guān)系、探究現(xiàn)象、研究規(guī)律。學(xué)生通過動手實驗、分組討論、計算總結(jié)，不僅加深了對三相電路理論的理解，而且學(xué)會了帶著問題有目的地去操作，邊思考邊完成。相比大量的理論推導(dǎo)分析，實驗引領(lǐng)、探究的教學(xué)方法極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生積極動手、踴躍交流，教學(xué)效果明顯提高。

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作者簡介：王勤（1972—），女，蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：應(yīng)用電子。