组合式多功能电工技术的实验实训装置设计论文

组合式多功能电工技术的实验实训装置设计论文篇1

关键词：组合式；多功能；电工技术；实验实训；设计

引言

在科学技术迅速发展的带动下，整个工程技术的领域也快速发展，随着新工艺和新器件的涌现，在满足新的工程标准的同时，对于中等专科院校人才的培养要求也越来越高，而国家中等专科院校进行实践教育的这一环节相对比较薄弱，原因之一是教学经费比较少，另一原因就是教学经费得不到有效利用。现阶段中等专科院校实验室的重要建设工作就是研发新的节约资金却高效利用的实验装置。

1.设计的具体思路

必须要符合国家各类型的中等专科院校的《电工技术》、《电路分析》以及电工基础或是其他的相互关联课程的教学大纲，满足大纲里对实验实训部分的要求。必须要将传统电工基础实验方面精华的部分完全保留，确保学生能够利用分离元件进行实际动手操作，进一步提高实践能力，将试验台作为媒介，培养学生综合运用的技能，同时不断创新和改革电工基础的实验课程，使得电工基础实验的课程有一个全新的平台。

2.设计的具体流程

2.1框架的设计

为将电器元件更加便捷、直观地呈现到学生面前，在设计中进行框架设计的部分就必须采用箱式分层型的模块化的结构。相较于同类的产品，该装置的体积相对较小，重量相对较轻，成本也不太高，相对来说功能更加齐全，同时进行模块更换的时间比较短，这些都是采用箱式分层型结构的优势，并且能够进一步减少实验准备的工作量，有效减少实验设备的投入经费，更加便利于组建流动的实验室。

2.2针对不同原件进行布局

在完全了解各个元件的属性信息的情况下，才能够在不同的模块中进行元件的布局。元件的属性信息主要包括：引脚距离、外观尺寸以及电器性能等，按照以下原则进行设置：电平相差较大和容易互相干扰的电路互不靠近，对于各个电路之间的衔接必须要得当，避免迂回的传递电信号，将信号的走线尽力变短；一般情况下按照信号的流向排列元器件，初始是输入级，终止为输出级，尽量在方便于调节的情况下布置可调控的元器件；尽可能地将有铁芯的电感线圈相互垂直放置并且相互远离，使得彼此间的耦合减小；必须要将元器件排列的紧凑、整齐以及均匀，同时密度保持一致，避免将元器件进行交叉排列或者是斜排；对于处在边缘位置的元器件，距离模块电路板的边缘必选要超过10mm，对于需要固定电路板的位置，必须要留下足够进行紧固的位置，注意这个留下的位置必须方便拆卸和安装。

2.3设计并且制作出模块电路板

根据实验的内容以及项目的具体要求，综合性地运用线路和元器件，用心设计出比较实用、简单的模块电路板，进而利用计算机的软件以及绘制元件将其安装在基板上（模块电路板中的一块绝缘的板），从而成功制作出模块电路板。模块电路板主要的模块可以分为四块，并且在不同的实验内容下，可以进行相互间的更换。

2.4外围的电器控制部分与电器元件的连接

为了使得整个实验实训的装置更加可靠，必须要以插接件的方式进行设计，既可以使得各个电器的接线端子与接点的相连较为可靠，延长电器的使用寿命，同时又为组成不同内容的实验线路的部分提供了更加便利的条件[1]。

2.5具体的安全措施

在组合式的多功能的电子技术实验实训装置中，最为重要的就是安全措施。结合实践的经验可以知道，只有长期培养学生的安全意识，并且反复多次地灌输才能逐步养成良好习惯，所以在实验实训的整个过程中，对学生安全意识的培养都贯穿其中。这个装置是利用三项五线制进行电源的输入，并使用开关、按钮以及接触器进行操作，进行相关的控制，面板上会通过三相电压进行指示。内部会放置电压型和电流型的过流保护器和漏电保护器，当出现输出的短路、负载过重以及漏电现象的时候，这个装置就会及时报警，如果电流值超过了既定的设定值时，就会自动将电源切断，使得操作者人身安全得到保障[2]。

3.实验实训装置的功能及使用效果

3.1具体的功能和特点

在该试验装置的实验器件以及仪器仪表的部分，都使用了组合式分层的结构，进行每层设计的时候，都有功能互不相同的模块，需要单独设计不同的元器件，不能够使用准备好的实验电路，所有进行实践实训的电路都必须通过学生进行独自组建，这样既可以训练学生的基本实验技能，同时也可以锻炼学生独立设计实践电路，构建电路的模型，为学生研究性的实践以及设计性的实践都开辟出了新的道路，从而增强了学生的开拓创新精神以及综合性思维的能力。

3.2实际的使用效果

制作完成组合式多功能电工技术实验实训装置后，在进行试用的过程中，学生以及教师都有良好的反馈，同时大大地便利了教学。这个装置的实际操作比较方便，使得实验的内容变得丰富，加强了学生综合性知识的学习，使得课程的学习事半功倍，更加透彻[3]。

4.结语

在中等专科院校中，对组合式多功能电工技术实验实训装置进行研发以及应用可以使得电工基础实验课程中的所有项目都能得到良好的实践，进一步提高了实践教学的效率，并且为课程相关的科研工作和教学改革提供了全新的工作平台。目前，研制成功的实训装置已经在中等专科院校的相关课程中得到广泛应用。

参考文献

组合式多功能电工技术的实验实训装置设计论文篇2

关键词：专业建设研发设计原则方法

一、教学现状

技工教育是以培养生产、建设、管理、服务第一线技术应用型专门人才和熟练劳动者为目标的教育类型，是国家教育事业的重要组成部分，是国民经济和社会发展的重要基础，是促进经济、社会发展和劳动就业的重要途径。在当代电力技术飞速发展的前进浪潮下，电力应用在国民生产、生活当中所起的作用明显增加，而电工技术类人才则供不应求。这大大增加了我国技工教育特别是电工类专业教育的教学压力。目前大多数院校所使用的设备是20世纪90年代所遗留下来的教学设备，存在形式单一，功能单一，与时代脱节的特点，甚至有些在安全方面都存在设计缺陷，人性化考虑不足。

二、研发意义

现代科技的飞速发展给我国技工教育提出了新的目标：“工学一体化”，即在现有的条件下，不仅要实现教学过程与生产活动相结合，还要实现教学内容与操作项目相结合，教学意义与实际应用相结合。然而，若与教师教授所配套的也只是形式单一、功能单一的过气的教学实训设备，学生的学习效果也可想而知，所以研发和设计出新一代的维修电工通用型实训考核设备具有时代的必要性。

三、研发设计原则与思路

1.安全性能方面

“安全第一，生产第二”，所有的成功企业都必须坚守这一重要的生产文化理念。安全隐患是对生产的最大危害。相对应的，在日常实训教学当中，教学人员的安全，教学设备的安全自然也是第一位的。任何成果的教学都离不开安全的保障，而出现任何安全事故的教学都将成为反面的案例。在设备的设计研发过程中，首要考虑的问题就是安全问题。在注重安全教育的同时，主要就是在设备当中设计加入保护和保护环节，并需要在显眼的位置增设电压显示、电流显示等指示仪表。

使用维修电工实训设备，首先就应具备电气安全保护功能和隔离措施，在电气方面最大限度保证教学人员的人身安全和设备运行安全。为了防止意外事故扩大，还必须设计急停按钮，并作显著标志，增设完备的消防配套设施。

除了电气方面的安全隐患需要消除之外，还需要针对其他安全隐患进行防护，比如设备对人身可能造成伤害，以及在使用过程中出现损坏设备和元件的情况，例如因设备、元件滑落，砸伤人体，损坏元件。鉴于这种情况，可使用防滑材料组件，变旧式木板板件为金属网孔面板，把立式操作板设计成坡式结构。

2.实现功能方面

目前，大多数学校购买的实训教学设备或装置虽然外形美观，但从提高学生的职业素养和岗位能力来讲还存在缺陷。实训教学设备或装置功能往往比较单一、专业综合性及可扩展性不强。所以，在满足基本使用的前提下，应考虑设计研发专业综合性强、通用面广、转换灵活度高的新一代维修电工通用型实训考核装置。

在当代新生产设备日益更新的工业生产和生活使用上，新技术已经逐步开始替代旧时期的产物。在新兴技术当中PLC技术、触摸屏技术、变频器技术、液压及气动传动技术、单片机IC技术等等已经慢慢地在教学内容上占据了重要部分。然而新技术的学习和传授往往就需要新设备的支持，在设计教学设备的同时必须考虑新技术的教学在设备上的可行性问题。

新一代的维修电工通用型实训考核装置不仅要能满足良好地完成基本教学内容，还要能够满足递进式的教学内容，即不仅简单的实训能够完成，复杂的部分也能够胜任。一般的教学设备在使用几年之后，在实际应用上往往会落后于学生所学的新知识、新技术和企业生产一线技术。针对这一情况，就应在保障专业综合性的同时，还需要在设计当中预留再开发再成长的空间。例如，在基础照明配电模块当中，可以保留原来的电源与计量内容并增设工业电力拖动、单片机IC、气动液压、液晶显示控制、网络技术等模块，在锻炼学生动手能力的同时也激发其发展创新思维。

3.经济适用性方面

经过长时间的使用，根据众多教学人员的使用情况来看，设备落后于时代发展已是不言而喻的。除此之外，设备在长期使用中，难免会出现损坏和故障，从往期的实训设备的情况来看，相当一部分的损坏和故障是不可修复的，因而如何使得实训设备能够经受时间的考验是一个长期的课题。在实训设备满足当前技术学习需要的同时，必须考虑延伸扩展功能，同时应考虑设备的耐用性，在选材和结构设计上，务必做到“好用耐用，易懂简修”以达到经济实用，使用周期长的目的。

4.以人为本方面

教学的主体是学生，教学的主导是教师，教学过程的实施需要我们去实现。结合旧设备的使用反馈，根据众多教学课堂和生产一线所得到的反馈信息可知，以人为本的设计理念必将渗透至新设备的研发当中。

（1）教学管理问题。当前仍有相当多的立式板件还在教学一线服役，但这种立式教材存在阻碍视线的弊端。当教师在讲解授课或巡回指导过程中想要了解学生情况时，因板件将实训室划分成了多个小隔层，对学生的可视角度明显受到严重限制，不能满足教师审视全场的广泛性视角的要求。这无疑增大了课堂管理的难度。

（2）教学心理问题。根据上述分析，学生群体被分割在隔层当中，在实训过程中，学生不能够较好地观察教师及其他同学的操作过程，而在讨论环节和互相学习方面也存在缺失。在立式板件上端进行元件安装接线时，身材较为矮小的学生明显不能够很好地完成任务。这样的情况对学生的心理也易造成负面影响。

（3）教学环境问题。立式板件会阻隔大部分的光照部分，即使开启普通日光灯补光，也容易在雨天阴天形成“小黑屋”的情况，同时通风效果也可想而知。教学人员在密闭的昏暗环境下进行教学活动，显然容易出现烦躁易怒，缺少耐心等悲观情绪，不得不说是因为立式板件的设计不足所致。

（4）美化效果问题。往期的实训板件往往只针对实训内容进行设计，在要求学生对板件内元件进行美观布局的同时，忽视了板件自身的美化。所以在新设备的设计当中，应当考虑如何加入新颖、灵活甚至多彩的元素来体现“快乐学习”的设计理念，力求使得教学人员最大限度地减轻视觉疲劳，在新设备上尽可能地保持兴趣和专注力。

四、研发实例

在对其他旧式的维修电工实训考核装置不断学习、借鉴和改进之后，现已研发出新一代维修电工通用型实训考核装置。该装置已获得国家实用新型专利、通过了质量监督部门的监督检测，在地区进行推广使用，得到一致好评，并荣获中国职协2015年度优秀科研成果二等奖。

五、研发心得

教学设备的研发不能一蹴而就，在研发过程中应当考虑设备的实用性、综合性、灵活性和扩展移植性，并广泛吸取教学人员、生产工人的宝贵经验和意见，总结归纳，同时讨论研究，分析整合。“行而不思，创新无望；行而三思，脱颖出新。”只有不断思考，反复推敲研究，并形成自己解决问题的思维方法，才能不断推陈出新，实现超越。在发展理论结合实践的教学模式当中，设备的作用日渐增长，不断地设计推广更新更全面更适合当代技工教育的教学培训考核设备是我们共同的目标。