電工技術實驗教學中的常見故障分析

張義偉++劉寶元

摘 要：結合電工技術實驗的教學，從維護設備、提高電工技術的實踐教學效率的角度出發，以4個具體的實驗為例，總結了電工技術實驗裝置常見的故障.通過實驗裝置的故障狀態提出了詳細的解決思路及方法，所歸納總結的實驗裝置的常見故障對大中院校的電工技術實驗教學的正常進行具有一定的參考價值。最后，就實驗室管理與實驗教學中存在的問題進行了簡單的探討，以期有助于電工技術實驗的系統化、規范化。

關鍵詞：電工技術實驗；實驗裝置；故障維護；實驗管理

中圖分類號： 文獻標識碼：A

Abstract：Combining teaching electrician technology experiment， from the maintenance of equipment to improve the efficiency of electrotechnical practical teaching point of view， with four specific experiments， for example， summed up the common failure. Electrotechnical experimental device. Through a fault condition presented a detailed experimental device Troubleshooting solution ideas and methods， which summarizes the experimental device has certain reference value for normal electrician technology experiment teaching medium and large institutions. Finally， the problems existing in the laboratory management and experimental teaching has carried on the simple discussion， in order to help electrotechnics experiment of systematization and standardization.

Keywords： electrician technology experiment； experimental apparatus； failure to maintain； experiment management

0 引言

自從建院以來，電工技術實驗室每年承擔大量學生的電路分析基礎實驗的教學任務。由于長期使用，再加上大部分學生的對實驗設備的操作不熟練，導致設備的損壞率較大，不可避免的出現了很多故障[1]。

總結起來，出現故障最多的有三相交流電源、直流穩壓電源、信號源，交流電壓、電流表，直流電壓、電流表等。如何快速的解決這些故障，使實驗順利進行。結合歷年的實驗教學經驗，對實驗中出現的常見問題進行了分析探討，總結了其產生原因及維護方法，能在實驗中快速解決問題，提高實驗效率[2]。

1 實驗過程中常見問題及解決思路

在電路分析基礎實驗中，由于實驗內容較多，設備出現故障的也不盡相同，在此以4個具體的實驗為例，通過實驗過程當中出現的具體問題，總結了解決這些問題的具體思路和方法。

1.1 基爾霍夫和戴維南定理的驗證

基爾霍夫定律和戴維南定理作為電路分析基礎的基本理論，雖然概念對于學生來說很容易理解，實驗的操作也很簡單，但在實驗過程中還是不可避免的會出現了一些故障，主要集中在直流穩壓電壓源、直流電流源和可調變阻器上。主要的故障表現為：

（1）直流穩壓電壓源無電壓輸出或者電壓輸出異常。產生故障的原因主要有①學生粗心大意將導線或者直流電流表并聯在穩壓電源上，導致其短路②學生操作力度過大，使旋鈕與可調電阻接觸不良，導致輸出電壓異常。

解決辦法：首先將電源打開，用萬用表的直流電壓檔測量一下穩壓源是否有電壓輸出，如果有電壓輸出，調節可調電阻看電壓是否連續的變化，若沒有連續變化，則說明可調電阻出現問題，及時更換元器件即可。如果沒有電壓輸出，則應切斷電源，檢查保險管是否熔斷，若仍然無輸出電壓，則需檢查穩壓電源的內部電路，應用萬用表檢查順序①變壓器是否將220v的高壓轉化為所需的交流低壓；②整流濾波部分是否將交流低壓轉化為較平穩的直流；③穩壓部分是否能保證直流電壓的穩定輸出。

（2）直流電流源無法輸出電流，或者提供的電流數值趨于零。

解決辦法：切斷設備總電源，讓系統冷卻一下，待寄存器的記憶消失以后，再重新打開設備電源，并接好負載，最后打開電流源的本身的開關，故障即可消除。

1.2 三表法測量電路的等效參數

三表法測量等效電路的參數的實驗主要應用交流電壓表、交流電流表及功率表分別測量元器件兩端的電壓、流過元器件的電流和它所消耗的功率，然后通過計算得到所求的各值。在做實驗時，故障主要出現在功率表。主要的故障表現為：

解決辦法：首先取出保險管，用萬用表測量一下是否開路，若保險管沒有問題，就要檢查一下功率表本身是否燒壞，如果燒壞就要及時更換元器件。

1.3 正弦穩態交流電路相量的研究

在這個實驗當中主要就是研究正弦穩態交流電路中電壓、電流相量之間的關系及日光燈的實驗。日光燈電路是由日光燈管，鎮流器，啟輝器組成。實驗過程中涉及到的單相可調交流電源，日光燈電路的連接等往往出現的故障比較多。

（1）單相可調交流電源故障。單相可調交流電源的故障多表現為無電壓輸出、有電壓無輸出電流。無電壓輸出的原因可能是學生的誤操作，將電源的輸出端子短接，導致保險管熔斷、或者是電刷與線圈接觸不良。有電壓無輸出電流的原因某一相保險管熔斷，導致三相電源不對稱，使這一相的電壓變為其它兩相的一半，雖然有電壓但沒有電流輸出。

解決方法：首先切斷電源，更換保險管。其次，如果還是無輸出，檢查輸出端子是否存在脫焊或者損壞的情況。

（2）日光燈不亮。解決方法：首先，檢查啟輝器是否安好或者燒壞，其次，如果燈管仍然不亮，就需要將燈管卸下用萬用表測量一下燈管的燈絲是否燒斷，如果燒壞及時更換即可。根據以往的實踐經驗，啟輝器和鎮流器使用壽命相對較長，不易燒壞，即使燒壞現場更換即可，對實驗正常進行的影響不大。[2]

1.4 三相交流電路相關實驗

由于三相交流電在實際的生產與生活中應用非常廣泛，故針對三相交流電路的實驗就顯得尤為重要。三相交流電路的實驗內容一般包括電壓、電流、功率的測量，三相交流電路的不對稱情況的研究。在此我們以三相燈泡負載實驗為例，實驗教學當中下面兩種情況經常出現的問題：

（1）三相電源出現缺相或者輸出電壓不正常。產生故障的主要原因是：①實驗室供電電源的問題②電源輸入插座或者插頭的問題③可調變壓器的問題④其中某一相或者兩相的保險管燒斷。

解決方法：首先，斷開電源，檢查三項保險管是否斷開，如果保險管沒有問題，則需要用萬用表直接測量插座的的四個插孔相互之間的電壓值是否正常，如果插座沒有問題，則需檢查插頭是否有線松動脫落，如果插座依然沒有問題，就需要檢查設備內部三相電輸出是否有線接觸不良或者變壓器是否出現故障。

（2）負載燈泡的連接問題。在三相燈泡負載實驗中，燈泡負載采用星形和三角形連接兩種方式。在三相對稱負載實驗中，經常出現三相燈泡負載連接方式不一致，造成實驗誤差。燈泡負載不平衡實驗中，某相的燈泡電壓很大，使燈泡燒毀。產生問題的原因：學生對星形和三角形負載的概念模糊，連接方式搞錯，忽略了中性線的重要性。

解決方法：首先指導教師應通過實驗演示，并且結合相應的理論知識，幫助學生掌握兩種不同的接線方法和理論概念，進而減少學生的誤操作，以免燒壞燈泡，甚至燒壞設備。

2 關于實驗教學的思考

針對目前學生在實驗過程中不規范操作導致的問題，如何科學管理實驗室，提高實驗教學質量，保證實驗安全，是我們面臨的嚴峻問題。

首先，應該建立完善的實驗課考核制度，其中包括實驗課前預習書寫預習報告、上課考勤、實驗獨立完成、實驗報告數據處理等幾個方面，這幾個方面具體的所占比例如下表：

其次，在實驗課之前，實驗室管理人員應對實驗設備進行檢查，清除隱患，確保實驗設備處于良好的狀態。在學生實驗之前，實驗教師一定要對實驗設備的使用與實驗操作過程中注意的事項進行有針對性的講解。尤其是實驗設備操作的過程，一定要注意實驗順序，必須遵守“先接線、后通電，先斷電、后拆線”的操作原則。[5]如若實驗設備出現故障，需要更換器件維修時，一定要將實驗臺的總電源關掉，養成良好的實驗習慣。

最后，實驗完畢，實驗室管理人員一定要與實驗指導教師及時溝通，掌握最新的實驗設備使用情況，做好設備故障維修登記；在遇到復雜故障問題不能自行解決時，要及時聯系廠家維修，并采取應急措施，保證實驗課程的正常開出。

3 結語

通過4個具體的實驗，詳細的闡述了電工技術實驗裝置在實驗過程中經常出現的故障問題，結合具體的實驗操作提出了相應的解決方法。使我們能在實驗過程中快速有效的解決相關實驗故障問題，保證高品質的完成相應的實驗課。

參考文獻：

[1] 李欣茂. 電工技術實驗裝置常見故障維修[J].實驗室研究與探索，2012，31（4）： 240-242.

[2] 莆永紅. 電工技術實驗中常見故障分析與探討[J].實驗室研究與探索，2015，34（9）： 269-272.

作者簡介：張義偉（1988-），河北黃驊人，學士，助理實驗師，研究方向：實驗室管理與實驗教學。