李紅霞

【摘 要】電工技術基礎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)動學生的學習積極性，提高實訓教學效果，對三相負載電路實訓進行了改進，將其轉變?yōu)榧炞C性和探索性為一體的研究性實訓。以三相負載電路的設計及結果分析為核心，提出問題，學生通過實訓內(nèi)容、自主觀察實驗現(xiàn)象、討論總結分析，注重培養(yǎng)學生實訓操作能力，改進了實訓教學方法。

【關鍵詞】三相負載電路；案例分析；改進實訓教學；探討

引言

本文對三相負載的連接及測量實訓進行了改革，將其轉變?yōu)榧炞C性和探索性為一體的研究性實訓。在實訓過程中，以實訓電路的自主設計、測量及其結果分析為核心，充分發(fā)揮學生的主體作用，使學生在掌握電壓、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”等課程的學習提供鋪墊。

一、實訓目的與背景分析

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)，甚至導致不同規(guī)模的停電事故發(fā)生，通過本實訓能啟發(fā)學生借助簡單低壓三相電路實訓平臺，自行設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)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意意識。

具體目標如下：

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

（2）通過三相電路不對稱負載實訓，模擬和分析三相負載不平衡時的現(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，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、實驗設計要求

具體實訓要求如下：

（1）利用所提供的儀器設備設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)，要求負裁為星形聯(lián)結；

（2） 設計該用電系統(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)象和測量結果，分析各類故障的特征，提出并驗證避免相關故障的有效措施。

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？很多同學立即回答，應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，讓學生設計出電路圖。

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

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。學生回答說是對稱負載星形連接，線電壓380V，則相電壓220V，由于中性線的存在，各負載的電壓均為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。學生討論后認為，有中性線時保證了各負載的工作電壓均為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)以上推導由學生討論，可得出小結：

（a）不對稱三相負載星形聯(lián)結且無中性線時，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和熔斷器。一旦由于某種原因零線斷開，就會出現(xiàn)小結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)學生的良好職業(yè)素養(yǎng)

電工基礎是一門注重實訓的學科。把理論知識的教學和實訓進行結合，進行創(chuàng)新，能夠讓學生從理論知識的學習到實踐操作的過程當中達成一個質的飛躍。教師在教學中要加強直觀教學，采用實物、模型、多媒體等教學手段，激發(fā)學生的學習興趣，電工基礎實訓內(nèi)容主要包括驗證性實訓、設計性實訓、計算機仿真實訓等。驗證性實訓是以電路基本理論應用和基本實驗技能訓練為主要目的，通過實訓，使學生的實踐動手能力得到提高，使學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。在驗證性實訓中，教師可以將一些驗證性實訓改為學生探索性實訓，在實訓中發(fā)現(xiàn)問題和尋找解決問題的方法，給學生創(chuàng)造獨立思考的機會，適時對學生思考出來的方法給予支持和幫助，鼓勵學生獨立思考，并通過實驗來加以驗證，從而培養(yǎng)學生解決問題的能力。設計性實訓是培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識和實際操作的能力。在進行實踐教學前，教師首先對實訓項目進行分析研究，做好課前準備。要求學生復習理論知識，提出實訓要求、方法和步驟，提出實訓報告的填寫要求，強調(diào)實訓操作流程和儀器使用方法，注意安全事項，組織和指導實訓，要求學生獨立操作完成整個實訓，對實訓報告認真評閱并及時歸納總結實訓存在的問題，提出解決方法，為今后實訓積累更多的經(jīng)驗。

【參考文獻】

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