組合式多功能電工技術實驗實訓裝置的設計研究

馬輝

（巴音郭楞職業技術交通工程學院，新疆 巴州 841000）

0 引言

高職院校是我國教育領域的重要組成部分，主要是培養掌握一定理論知識，且具備較強實踐工作能力的高素質人才，為現代社會的發展提供推動力。針對這一目標，高職院校均開始了實訓課程，以不斷提升學生的實踐操作能力。然而對于現代大部分高職院校來說，受到理念、資金實力等方面因素的影響，并未引進性能良好的實訓裝置，導致實訓效果并不理想，未能達到預期目標，在一定程度上制約學生實踐操作能力的培養，對學生未來就業乃至整個社會的發展造成干擾。所以，高職院校急需一款性能良好，且功能完善的實訓裝置。

1 總體思路

高職院校電力專業教學，由很多專業課程構成，如《電工技術》、《電氣自動化技術》等，這些課程開展效果均直接關系到學生的未來成長。所以，本實訓裝置設計時，應滿足這些專業課程實訓教學的要求。其以傳統電工基礎試驗教學為基礎，去掉一些無關緊要的內容，保留精華部分，使學生在實訓過程中，可通過對元件的分離，完成實踐動手操作，逐漸強化學生動手操作能力，以實訓裝置為載體，提升學生綜合運用的技能[1-2]。此外，還要對專業課程予以創新與優化，確保學生掌握豐富理論知識的同時，能夠有效將理論與實踐操作融為一體。具體來說，本裝置的設計思路包括下述幾個方面：（1）將基礎電工技術實訓與現代電氣控制理論技術實訓結合到一起，完成傳統繼電接觸控制實訓項目的同時，兼具PLC、變頻器的基本實訓內容。（2）能夠應用到多項課程實訓，符合多個專業的需求。（3）對于裝置內所采用的元件來說，應同時具備安全性、可靠性與開放性，有利于系統的使用與維護。（4）裝置應具備一定的擴展性，能夠針對實訓內容的不同，設計出相對應的實訓電路，以確保實訓活動達到預期實訓目標，使學生更好的掌握相關電工技能。

2 具體設計

2.1 框架設計

實訓教學活動當中，為了提升實驗的直觀性，有效將各種元件展示在學生面前，本裝置設計時，選擇箱式分層型的模塊化結構作為框架。相對于其他類型的結構來說，該結構具有諸多優勢，具體包括：在確保內部空間符合要求的情況下，體積并不是很大，重量較輕，所需要成本較低，具有非常多的功能，而且如果結構出現問題，能夠很快的修復或更換，為整個實訓裝置的使用奠定良好基礎。同時，利用該結構設計實訓裝置，在開展實訓教學工作之前，無需進行大量準備活動，降低了人力、物力等多方面資源的投入，減少教學成本[3]。

2.2 元件布局

在組合式多功能電工技術實驗實訓裝置內，包含了多種電器元件，只有準確掌握所有元件的性能、特點等信息，才可完成元件布局設計，以使整個裝置更加科學，有利于實踐教學當中的應用。對于一個元件來說，涉及很多屬性信息，具體有：元件的尺寸大小、形狀，引腳的距離，元件所具備的性能等，這些信息均會影響到元件的布置[4]。元件布置過程中，應遵循下述幾項原則：（1）若電平差值較高，或元件間會出現干擾，則應將兩者設置在較遠的區域，且各電路連接時，應保證整體的簡潔性，盡量縮減線路長度，若無必要，不可采用迂回線路；（2）正常條件下，以信號傳遞方面為基礎，對元件進行排列，由輸入端開始，在輸出端結束，確保調節簡單的基礎上，安裝易于調控的元件；（3）對于包含鐵芯的電感線圈來說，應垂直排布，且所處位置較遠一些，以防止各線圈之間產生干擾，影響整個裝置的性能；（4）由于該裝置采用的是箱式分層型的模塊化結構，內部空間較小，因而在元件排布時，在符合其他要求的基礎上，盡量縮小元件間的距離，同時，元件應保持整齊、密度相同，不可交叉放置；（5）在邊緣處布置元件時，應與柜體預留出1.0cm左右的空隙，防止電路板與柜體接觸；（6）保證電路板裝卸方便的條件下，選擇適當的固定位置。

2.3 電路板設計

針對實訓教學的具體內容，結合項目的實際要求，系統化地排布線路與布置元件，以設計出符合要求，且結構較為簡單的電路板。之后，通過CAD、protel等軟件，繪制出相應的電路圖，并以此為基礎，選擇適當的絕緣板，將各元件安裝上去，進而形成最終的電路板[5-6]。針對電工技術實訓要求，本裝置當中，共設計出4個電路板，在不同實訓活動當中，針對具體的實訓內容，選擇相應的模塊進行搭配，以保證整個實訓活動順利開展。

2.4 元件連接

該裝置主要用于學生對電工技術進行實踐操作，需要多種不同的元件電路，應用較為頻繁，元件容易出現損壞，因而需要對元件連接予以高度重視。該裝置設計時，為了提升裝置的可靠性，應采取插接件的模式，整個元件分成兩部分，一個為插件，另一個為接件，正常情況下，兩者完全分開，只有在應用時，才可將兩者合為一體。一方面，這使各元件連接時更加安全可靠，提升元件以及整個裝置的使用年限；另一方面，操作較為簡單，可根據實訓活動具體需求，選擇合理的元件插接到一起，以構成相應的實訓線路，為整個實訓活動的開展奠定良好基礎。

2.5 安全措施

本裝置主要應用于培養電子專業學生電工技術方面的實踐操作能力，而電工技術實踐操作時，很容易出現一些安全事故，對裝置以及學生的人身安全造成危害[7]。所以，在對該裝置設計時，需要關注裝置的安全性。開展電工技術實訓教學活動時，應不斷提升學生的安全理念，同時通過反復調查練習，逐漸形成良好的操作習慣。在本裝置當中，采用三相五線制進行電源的輸入，通過開關、按鈕與接觸器予以控制；在面板上，安裝多個指示燈，開展不同操作時，會將各指示燈打開，以給予相關人員提示。在裝置內部，安裝了多種保護元件，以對整個裝置予以保護，當線路出現短路等故障時，保護元件能夠及時診斷出來，將該線路切斷，防止對學生造成危害，同時還可將這一信息傳遞給報警系統，使報警燈啟動，確保相關人員了解這一情況，及時對裝置進行維修[8]。

3 裝置的應用效果

3.1 功能分析

整個裝置設計時，均以組合式分層結構為主，各層設計過程中，均安裝了多種功能的模塊，并在各模塊內，布置出不同的元件。開展實訓教學時，由于教學內容不同，對實訓電路要求存在差異，因而無法直接應用現有的實訓電路。應針對實訓教學的具體內容，由學生完成電路的組件工作。一方面，這有利于學生基本電子技能的提升，另一方面，還能夠強化學生電路設計能力，建設出良好的電路模塊，對學生就業以及未來成長提供重要幫助。

3.2 應用效果

按照上述原理與思路設計出實訓裝置后，為了掌握該裝置的應用效果，我們選擇我校幾個班級的學生為實驗對象，用該裝置完成實訓活動。應用一段時間后，通過技能考核以及問卷調查的方式，向實訓教室、學生等進行調查。通過對考核與調查結果進行分析可以發現，不論是實訓教室，還是實驗學生，均表示該裝置性能良好，進一步提升了學生的實踐操作能力。對于該裝置來說，不僅操作較為簡單，而且在裝置內部，包含多個可隨意搭配的模塊，能夠連接成多個實驗電路，可以完成多種實訓教學活動。一些學生指出，以往開展實驗實訓教學活動時，只是了解元件的符號，實物形狀則并不了解。而應用該裝置則有效轉變了這一情況，使學生提升了對元件符號與實物形狀的了解程度，有利于學生的實際操作。

4 結語

綜上所述，高職院校開展電工技術實驗實訓活動時，應根據實訓內容，結合實訓活動的具體目標，采取科學、合理的實訓裝置。只有這樣，才會提升學生的實踐操作能力，為學生就業奠定良好基礎。而想要達到這一目標，則可采用組合式多功能電工技術實驗實訓裝置。