中职三相负载电路实训教学创新探讨
引言
本文对三相负载的连接及测量实训进行了改革，将其转变为集验证性和探索性为一体的研究性实训。在实训过程中，以实训电路的自主设计、测量及其结果分析为核心，充分发挥学生的主体作用，使学生在掌握电压、电流测量方法的同时，对电力系统的简单故障有一个初步了解，并为后续的“电力系统故障分析”等课程的学习提供铺垫。
一、实训目的与背景分析
三相电路不对称、短路和断线均会引发电力系统的不正常运行状态，甚至导致不同规模的停电事故发生，通过本实训能启发学生借助简单低压三相电路实训平台，自行设计各类短路和断线故障来模拟、验证和分析高压电力系统的故障现象，从而培养学生的创新能力和创新意意识。
具体目标如下：
（1）通过学生自行设计实训过程，培养学生发现问题和解决问题的能力，激发学生探索问题的兴趣。
（2）通过三相电路不?Τ聘涸厥笛担?模拟和分析三相负载不平衡时的现象及其对实际电力系统的危害。
（3）通过短路和断线故障实训，模拟和分析各类情况电路的特点及其对电力系统的危害。
二、实验设计要求
具体实训要求如下：
（1）利用所提供的仪器设备设计一个简单的三相三线制线制或三相四线线制低压用电系统，要求负裁为星形联结；
（2） 设计该用电系统正常运行过程中可能发生的故障，要求至少包含两种可能的故障形式；
（3） 测量该用电系统正常运行和故障状态时的电压、电流，根据实验现象和测量结果，分析各类故障的特征，提出并验证避免相关故障的有效措施。
三、案例探究分析
首先提问：一、二、三楼的楼道照明系统连有多个灯泡，采用三相四线制，如何接小灯泡？很多同学立即回答，应该每层多个灯泡并联，每层占一相，即接在火线和零线之间，以保证工作电压220V。以上面讨论为基础，让学生设计出电路图。
例：负载和电源均为星形联结的三相电路如图1、设电源线电压为380V，负载为灯泡，其中一楼为A相负载，二楼为B相负载，三楼为C相负载。
问题1：若三层楼的电灯电阻相同时，讨论线电流及中性线电流；
问题2：若三层楼的电灯电阻不同，比如一楼电阻最小，二楼电阻其次，三楼电阻最大。
（1）中性线未断时讨论各线电流、中性线电流及中性线断开时，讨论负载的相电压及相电流。
（2）A相短路：中性线未断及断开时，求各相负载相电压、相电流。
（3）A相断路：中性线未断及断开时，求各相负载的相电压、相电流。
（图1三相四线制白炽灯照明系统）
分析问题1，若三层楼道打开的灯泡数目相同，研究各三相四线制白织灯照明系统。
楼层灯泡的工作情况及零线电流。学生回答说是对称负载星形连接，线电压380V，则相电压220V，由于中性线的存在，各负载的电压均为220V，各相电流大小相同依次滞后，故中性线电流为零，则火线是否断开不影响各负载正常工作。
分析问题2：
（1） 若不同楼道里打开的灯泡数目不同，分析中性线的作用，如何接入保险丝？分析家庭用电使用大功率用电器会造成跳闸的原因。学生讨论后认为，有中性线时保证了各负载的工作电压均为220V，各楼层灯泡正常工作，相电流和电阻成反比，使各相电流不再对称，中性线上有电流流过。
根据以上推导由学生讨论，可得出小结：
（a）不对称三相负载星形联结且无中性线时，各相电压和阻值成正比，造成电阻大的电压过大被烧坏，电阻小的达不到工作电压而亮度较弱。
（b）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制，且中性线上不允许接开关和熔断器。一旦由于某种原因零线断开，就会出现小结a的情况，故必须保证中性线的连接。而且保险丝要串连在各火线上，以保证只熔断本相而不影响其它相的工作。
（c）若用电器功率大，在工作电压相同情况下，阻值和功率成反比，相电流和电阻成反比，那么功率越大则相电流越大，造成该火线的总电流过大而使该火线上的自动空气开关跳闸。
分析问题2：
（2） 若某层被短路，分析有无中性线时各楼层灯泡工作情况，学生讨论如下：
A相短路a）中性线未断开：A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，B相和C相未受影响，其相电压仍为220V，正常工作。b）中性线断开：负载中性点N和A点电位相同，A相电压为0，B、C相电压等于线电压为380V，超过额定电压220V，会被烧坏。
（3）A相断路a）中性线未断开，B、C相灯仍承受220V电压，正常工作。b）中性线断开，B、C相负载串联在B、C火线间，相电流相同，相电压和阻值成正比，使各相负载不能正常工作。
四、改进实验方法，培养实际操作能力，注重培养学生的良好职业素养
电工基础是一门注重实训的学科。把理论知识的教学和实训进行结合，进行创新，能够让学生从理论知识的学习到实践操作的过程当中达成一个质的飞跃。教师在教学中要加强直观教学，采用实物、模型、多媒体等教学手段，激发学生的学习兴趣，电工基础实训内容主要包括验证性实训、设计性实训、计算机仿真实训等。验证性实训是以电路基本理论应用和基本实验技能训练为主要目的，通过实训，使学生的实践动手能力得到提高，使学生正确掌握基本的实验操作步骤与方法，常规仪器仪表的使用与调试，实训过程中故障的分析与排除方法以及实验数据的分析处理与测量误差的分析方法。在验证性实训中，教师可以将一些验证性实训改为学生探索性实训，在实训中发现问题和寻找解决问题的方法，给学生创造独立思考的机会，适时对学生思考出来的方法给予支持和帮助，鼓励学生独立思考，并通过实验来加以验证，从而培养学生解决问题的能力。设计性实训是培养学生综合运用所学的理论知识和实际操作的能力。在进行实践教学前，教师首先对实训项目进行分析研究，做好课前准备。要求学生复习理论知识，提出实训要求、方法和步骤，提出实训报告的填写要求，强调实训操作流程和仪器使用方法，注意安全事项，组织和指导实训，要求学生独立操作完成整个实训，对实训报告认真评阅并及时归纳总结实训存在的问题，提出解决方法，为今后实训积累更多的经验。
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