电机与电气控制技术实践课程设置的探讨

陈定蘋

【摘 要】电机与电气控制技术是强电类专业的专业基础课程，学好这门专业基础课，才能更好地理解和掌握后续的专业课程；通过实践课程的设置，提高学生的实际动手能力，并学会分析、解决电气控制电路故障的方法。

【关键词】电动机 电气控制 实验项目

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）11C-0075-04

高职高专的电机与电气控制技术课程，不论是项目化教学、任务导向还是传统章节模式，其包含的内容通常会有：变压器、异步电动机、直流电机、控制电机、低压电器、基本控制电路、常用典型电气设备、简单控制电路的设计。这些内容中的重点又会放在交流异步电动机的控制，在短短的80～100个课时期间，确保学生掌握理论知识的前提下，设置怎样的实验内容，如何考核实验的效果，让学生在实验的过程中养成良好的职业素养，这是我们教师应该认真考虑的问题。

随着高校的扩招，高职高专学生的素质有所下降，许多学生不喜欢抽象的理论教学，学生们更愿意接受理实一体化的教学方式。因此，尽可能多的设置实践课程或采取现场教学的形式，减少理论公式推导过程，适当增加分析问题、引导、讨论模式，可提升学生的学习兴趣，减少学生在课堂中玩手机或睡觉的时间，让他们在观察或动手的过程中掌握知识。根据所学习的内容，可以安排以下实践操作项目：

一、变压器实验

实验过程中注意用电安全，在测量过程中要注意万用表的量程范围。

实验内容1：以小型控制变压器为实验设备，让学生掌握变压器结构原理。原边通交流220V电压，用万用表检测副边电压，由于副边匝数不同，将得到不同的电压，如127V，36V，24V，6.3V等，通过这个实验，让学生掌握变压器原、副边电压与匝数成正比的关系，U1/U2=N1/N2。

实验内容2：以钳型电流表及小型交流电动机为实验设备。小型三相交流电动机（550W）通入380V交流电空载运转，用钳型电流表测量电动机单相电流，约500mA；如果将单导线绕4圈后放入钳表中测量，所测到的电流值将会是2A，通过这个实验让学生掌握变压器的原、副边电流与匝数成反比，I1/I2=N2/N1。

实验内容3：自耦变压器（也称调压器）实验。自耦变压器的原、副边共用同一个绕组，是一个特殊变压器；输入端接入220V交流电，转动调压手柄，在输出端可以0～250V的可调输出电压；通过这个实验，让学生掌握自耦变压器输出电压的可调性。

二、三相异步电动机

实验内容1：三相异步电动机结构认知实验。拆解三相异步电动机，让学生掌握电动机的整体结构，特别要让学生掌握鼠笼式异步电动机与绕线式异步电动机的区别；掌握绕线式异步电动机转子滑环的作用及接线方法。

实验内容2：三相异步电动机接线方式认知。三相交流异步电动机有两种接线方式，一种是星形接法（也叫Y形接法），另一种接法叫三角形接法（也叫△形接法）；通过这个实验，让学生掌握Y形及△形接线方式，并且理解Y形接法时每相绕组的电压为220V，及△形接法时每相绕组的电压为380V。

实验内容3：三相异步电动机的反转方法。将三相交流电接入实验电动机，观察电动机的方向；停止电动机，在停电的状态下，将电动机三相电源线任意掉换两相接入电源，观察电动机的转向已相反，通过这个实验让学生掌握电动机的反转方法。

三、直流电机

实验内容：直流电机的结构认知。通过拆解直流电动机，使学生掌握直流电动机的结构，以及直流电机的工作原理，特别要强调直流电机与三相交流异步电动机结构的差别，掌握直流电机换向器及碳刷的作用，了解直流电机使用维护的特点，以及交流电动机、直流电动机在工程应用中的特点与区别。

四、常用低压电器

实验内容：常用低压电器结构认知。展示常用的低压电器，特别针对接触器、热继电器、时间继电器、速度继电器、低压断路器、熔断器、行程开关、控制按钮等电器，分解它们的结构，讲解它们的工作原理；通过这个实验，让学生们对低压电器有初步的认知；后续实验还要针对用到的元件进行详细讲解。

五、电气控制电路基本环节

实验内容1：电动机点动及连续运行。电动机点动与连续运行实验是本课程最重要的一个实验，通过这个实验，让学生掌握如何控制电动机的运转，电动机运行所必须的保护措施：短路保护、过载保护、失压保护，由哪些元件实现这些保护功能，这些元件的工作原理及接线方式，如何实现保护功能，为后续的实验打下良好基础。同时让学生掌握点动运行方式及连续运行方式的特点，以及主电路及控制电路的区别在哪里，由电动机连续运行引出“自锁”概念，如何实现自锁。在第一次接电路时，要让学生注意用电安全的问题，掌握接线的一些规则及方法，也必须遵守规范，如按钮的颜色规定，以及每个接线端子只能接两根线等。这些知识点是必须掌握的内容，为后续学习或工作打下良好基础。

实验内容2：电动机正反转运行。电动机正反转运行也是本课程最重要的实验之一，通过这个实验，让学生掌握如何实验电动机的反转，同时引出“互锁”概念，如何实现互锁，为什么电动机正反转必须采取互锁措施，互锁的目的是防止两个接触器同时工作造成电源相间短路。互锁的方法：接触器常闭触点互锁（必须要有）、按钮互锁、接触器的机械互锁，采用接触器常闭触点互锁时，如果要换向就必须先停止，也就是图9（a）的正—停—反控制电路，采用接触器常闭触点互锁及按钮互锁可直接按钮换向，如图9（b）的正—反—停控制电路。在做这个实验时，同学们最容易出现短路现象，要提醒学生注意每个元件接线时的进、出端，初学者在接控制电路时最好是遵循上进下出、左进右出的规律；在接线过程中要学会找等电位点。

实验内容3：两台电动机顺序控制运行。这个实验要完成对两台电动机的顺序控制，由这个实验我们引出了时间继电器的使用，在实验的过程中让学生掌握时间继电器的工作原理及接线方式，掌握时间继电器元件符号的画法，学会区分通电延时与断电延时继电器，掌握如何调整时间继电器的设定时间；通过不断的实践、练习，提高学生连接电路的能力，在出现故障的时候，学习分析问题并能解决问题。

实验内容4：电动机星—三角降压起动控制。星—三角降压起动控制是笼型异步电动机典型的起动控制方式，它的控制方式简单，但起动转矩较小，只适用于空载或轻载起动的设备。由于三角形接线方式的电动机多为10KW以上的中大型电动机，而降压过程在电动机控制过程中表现出来的是转速的变化，由于时间短及惯性的作用，转速变化现象表现不明显，在这个实验中，主电路建议采用灯箱代替电动机，如图11所示。在起动时，由于每组灯上所加电压为220V，灯箱亮度较暗，当起动结束后，由于每组灯上所加电压为380V，灯箱亮度较亮，由此让学生感受到降压起动过程的电压变化。在这个实验中，同学们在主电路和控制电路的接线中都容易出现错误，特别是主电路，由于主电路没有连接成三角形，使得三组灯中有一组或两组灯不亮；当出现故障时，鼓励学生分析、查找问题。通过前面几个实验的练习，同学们动手接线的能力有所提高，再经过这个实验的练习，提升学生分析问题、解决问题的能力。

实验内容5：电动机能耗制动控制。电动机能耗制动是电气制动的典型控制方式，是许多中、大型电动机采用的制动控制方式，与反接制动相比较，具有制动平稳，可实现准确、快速停车；该实验的直流电源可用外部统一的直流电源；通过这个实验，让学生掌握能耗制动的特点及实现方法。

六、电气控制电路综合实训

实训内容：模拟X62W万能铣床电气控制电路安装接线。用一周的时间，在实训室电控柜中完成X62W铣床电气控制电路的元件安装及接线，绘制电气原理图；根据专业要求不同，还可以给出电动机容量，要求学生根据电动机容量进行元件、导线选型，拓展学生的思维能力。

在实训过程中，要求学生两人一组完成电柜接线任务，培养学生团队合作及沟通能力；由学生自己设置线路走线方式，但必须遵守电气安装规范；并用多媒体方式为学生展示工程应用中电柜的布线方式；说明实际工程接线的特点及注意事项，掌握实际电控柜的接线方式、方法，让学生的模拟实训更接近工程项目。电柜采用线槽布线方式，要求接线安全可靠，布线整齐，同时注意等电位点的连接，减少不必要的导线浪费；完成接线工作后，一定要有检查的过程，在检查的过程中学会分析问题、发现问题、解决问题。整个过程都由学生自主完成接线、检查、通电调试、故障排除；老师只是起指导作用。完成接线任务后，每个学生还要就铣床的工作原理进行答辩，以检验学生理论分析问题能力。

图13 X62W万能铣床电气原理图

通过以上单个实验项目的操作，再结合“铣床电气控制柜”接线综合实训，提高了学生的实践接线能力，加强学生对电气原理图的分析与理解能力，掌握排除电气故障的方法，将理论与实践相结合，巩固电机及电控知识；也是对电机与电气控制技术课程知识的综合考核。

【参考文献】

[1]许翏.电机与电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2015

（责编 丁 梦）