前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇压接实训总结范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词 串联电路 并联电路 电压 连接
中图分类号:G718 文献标识码:A
1如何设立本节课的目标任务,怎样把握本节课的教学重点和难点,用什么样的方法来完成本节课的教学任务
在一堂课的教学准备时,首先先要设定目标。本节课的知识目标是掌握基本公式及应用;能力目标是培养学生的理解和分析串联电路和并联电路的能力,更重要的是培养学生根据电路图连接实物元器件并能正确测量的动手能力;发展目标是使学生具有一定的自主学习能力和理论联系实际能力,并重点培养学生能运用所学的知识解决实际问题的能力,为学生学习更多的专业知识和将来的实习就业打下夯实的基础。
在课堂教学中,教师课堂教学环节的安排以及正确的教学手段和方法,是实现课堂教学有效性的关键,同时选定教学项目和任务的完成地点也至关重要。本节课我们选择了银川职业技术学院汽车工程部汽车实训楼208实训室,本实训室环境优美,既有讲课所需的黑板等,更主要的是有实训台和所需要的各种实训器材。宽敞平整的方形实训台,既便于学生分组围坐,也便于实训器材的摆放,为学生的实训操作创造了必要的条件。本节课根据实训的要求,笔者准备了 实训台6个,汽车电瓶6个,万用表6块,汽车灯泡6只,汽车喇叭6只,工具6套,导线若干。这些器材,完全能满足全班同学六个小组的实训需求,为顺利完成实训课教学奠定了基础。
2怎样顺利地完成本节课的教学任务,其主要环节有哪些
古人云,温故而知新。新课前简短的复习,不仅能巩固已学过的旧知识,为新知识的学习打下基础,起到引入新知识和揭示本节课将要学习的知识和技能的作用,同时,复习是提高学生学习自觉性和集中学生注意力的有效方法。本节课复习的主要内容是欧姆定律和串联电路的相关公式以及并联电路的相关公式 。其主要目的是让学生熟练掌握串联电路和并联电路中的电压公式,为引入新课和实操测量做好准备。
新课的教学过程是严谨而且是环环相扣的。展示串联电路和并联电路所要完成的实物元器件挂图,是教学的第一环节。在串联电路图的画法上,老师要重点强调开关和用电器的关系及连接位置,纠正学生画图中出现的先画灯泡和喇叭,后画开关的错误画法,并讲解其错误原因,使学生牢记“先开关,后用电器”的正确画法。
在并联电路图的画法上,老师同样要重点强调开关和用电器的关系及连接位置,纠正学生画图中出现的先画灯泡和喇叭,后画开关的错误画法,并讲解其错误原因,使学生牢记“先开关,后用电器”的正确画法。
在实物元器件的串联电路和并联电路的连接时,要重点强调连接线路的正确性和合理性,尤其要提醒学生预防短路事故的发生,讲解短路可能造成的不良后果。实物电路连接前的检查(6组同时进行)同样重要。检查内容主要工具是否齐全、元器件是否齐全、检测元器件是否完好等。实物连接并测量(6组同时进行)的任务如下:
(1)灯泡和喇叭用导线连接成串联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(2)灯泡和喇叭用导线连接成并联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(3)根据两种电路中灯泡和喇叭的工作特点,总结出汽车实际电路中各用电器的正确接法。(答案:并联接法)
(4)灯泡和喇叭用导线连接成串联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(5)灯泡和喇叭用导线连接成并联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压的关系式。
(6)根据两种电路中灯泡和喇叭的工作特点,总结出汽车实际电路中各用电器的正确接法。(答案:并联接法)
3如何让学生的积极性高涨,教师在学生实物连接过程中起什么作用
采取小组竞赛的方式,可以充分调动学生动手操作的积极性和各小组成员通力合作的集体主义精神,使学生都有自己的分工任务,每个学生都能参与其中,突出学生的主体地位,不落下一个差生。同时,也要突出学习好的学生的智慧和风采,让他们独立操作,这样,既可以调动学习好的学生的积极性,又可以为其他学生树立榜样,以激励全班学生积极向上,比学赶帮超。
在整个竞赛接线过程中,老师要不断巡视学生的操作情况,发现问题及时纠正,并不断鼓励各小组成员,以激励他们的竞赛积极性。同时,要严格竞赛纪律,做到有速有序,保质保量地完成实物元器件的任务。在用万用表测量电瓶、灯泡、喇叭等的实际工作电压时,要提醒学生使用正确的档位,避免损坏万用表,同时,要强调测量中预防短路现象的发生。
一、授课
改变传统的讲课方式,把授课的重点转移到学生“会做”上,再在“会做”的前提下弄“懂”,即“先会后愤”的讲课方式。具体地说就是:程度较差的同学学会做,即“会”。程度好一些的学生,要在“会”的同时,还得要弄懂原理,即“既会又弄懂”。讲课的顺序是:首先由学生在看书的基础上教师示范“怎样做”;再由学生“练习”怎样做,使全部学生学会怎样做;最后老师讲解为何这样做,原理是什么(程度稍好的同学能理解),即:老师示范―学生练习―原理分析。它们之间的时间分配应掌握在2:5:3的范围。例如我在讲授《电工技能与训练》中“日期光灯的安装与维修”一节时,在学生看书预习的基础上,我用了10分钟时间向学生演示日光灯线路的连接方法;然后给学生22分钟的时间,根据老师的示范,在老师的指导下练习连接线路;再用10分钟左右的时间分析讲解日光灯的工作原理――灯管的发光原理、起辉器的启动原理、镇流器的工作原理及构造等等。最后几分钟,找出存在的问题,总结和布置作业。经过这一节的练习和讲解,全部同学都能够完整地安装一架日光灯,学到一项技术,部分同学还能知道日光灯的工作原理和各部件的作用。
二、实验实训
根据学校现有的实验实训条件和学生接受能力,打破教材安排的实验实训内容和顺序,根据学校的实际情况适时进行实验实训。对学校内部有条件做的实验实训要及时完整地做好,对学校内部不具备或不完全具备实验实训条件的实验实训课题,要创造条件,采用走出去观察,或借用器材,或用其他材料顶替,或用其他实验实训说明,或用讲解实验的方法等,把教材中所有涉及的实验实训都要有所交代,不能因学校条件限制把原因推到学校,把实验实训去掉。因为实验实训课是专业课的重要内容,也是真正学习技术和锻炼学生动手能力的重要手段,只有做好实验实训,才能让学生真正学到一技之长。例如。我在讲授《电工技能与训练》中“防雷常识”一节内容时,我采用了走出去观察和用其他材料顶替等实验实训手段。起到了很好的教学效果。具体如下:讲“接闪器”和引下线“时,学校没有条件实训,我就带学生到校外、去楼顶,观察各种接闪器的形状结构、材料规格,到变电室,到楼房墙体看引下线;讲“接地体”时,我带领学生到建筑工地现场,观察接地体的形状、埋没深度等。
三、学生作业
在学生作业的布置上,不是过去的单纯书面作业,而是把作业分了三种形式;一是书面作业;二是实际操作;三是小制作。并且加大实际操作和小制作的作业分量。例如,我在讲授《电工技能与训练》中“电动机全压启动”一节时,作业是让每位学生自己安装一套“电动机可逆运转控制电路”并试车成功。试车成功者为完成作业,试车不成功者要重做,直至试车成功。同学们用了三个多小时才完成这次作业。虽然用的时间比较长,完成后也比较累,但每位同学试车成功后都感到很兴奋,有种胜利的喜悦,也学到知识。这类作业学生也喜欢去做。把“让”学生去做作业变成了我“要”去做作业。对学生来说把做这类作业变成了一种乐趣。克服了职业学校的学生厌学习厌做作业的现象。而且通过做这类作业,能很好地提高学生的动手能力,并验证学生对本技术的熟练掌握程度。再如我在做《电机与变压器》中“三相异步电动机定子绕组首尾端的测定”实验时,我布置的作业不是让学生写出实验报告,而是让每位同学在我面前亲自操作一遍,测定出三相绕组及首尾端。正确者才算完成作业,否则重做,直至测出为止。
四、考试
一、劳动防护用品穿戴要规范
劳动防护用品是劳动者在生产过程中为避免或减轻事故伤害和职业危害的个人穿戴的防护用品,是最普遍、最直接的防护手段,对安全生产工作具有重要的、不可替代的作用。实训过程中,指导教师一定要宣讲正确穿戴劳动防护用品的重要性,教育大家严格遵守国家有关劳动防护用品的穿戴标准。作为维修电工,一定要穿好绝缘鞋,穿好保护服,并做到三紧:领口紧、袖口紧、下摆紧。
二、工具器材摆放要规范
职业技能训练是对学生全方位的训练,不仅在规范操作和设计工艺上,还包括实训工具、设备的摆放,材料、器件和加工余数的放置都要规范。在实训过程中,指导教师要强调学生做到工具器材摆放规范。工具摆放要做到摆放整齐、取用方便。
三、工具使用要规范
所有绝缘、检验工具,应妥善保管,严禁他用,并应定期检查、校验。在学生实训过程中,教师要强调学生按规范使用测电笔,使用注意事项一定要牢记。
一是在使用之前,首先检查试电笔里有无安全电阻,氖泡能否正常发光,再直观检查试电笔是否有损坏。
二是在使用时,不能用手触及测电笔前端的金属探头;要用手触及测电笔尾端的金属部分,在明亮的光线下应特别注意确定测电笔的氖泡是否发光,如造成误判,将涉及人身安全。
同样,其他的电工工具使用也一样要记住使用注意事项,特别是带电操作时,一定要检查工具的绝缘是否良好。
四、元器件安装要规范
学生在安装电力拖动控制线路时,往往比较粗心大意,一些元器件的安装比较随意,带来了安全隐患。指导教师一定要再三强调元器件的安装规范,特别是涉及到人身安全的问题,一定要把隐患消除,如熔断器破损,要让学生更换新的,不能心存侥幸。
五、接线工艺要规范
电力拖动控制线路装接进行板前明线布线的工艺要求是:
第一,走线通道应尽可能少,同路并行导线按主电路、控制电路分类集中,单层平行密排,紧贴敷设面。
第二,同一平面的导线应高低一致或前后一致,不能交叉。
第三,布线应横平竖直,分布均匀。变换走向时应垂直转向。
第四,布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。
第五,布线顺序一般以接触器为中心,由里向外,由低至高,按先控制电路,后主电路的顺序进行,以不妨碍后续布线为原则。
第六,在每根导线的两端套上编码套管。
第七,导线与接线端子连接时,要求接触良好,不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。
第八,同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。
第九,一个元器件接线端子上的连接导线不得多于两根,每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
电拖装板过程是训练学生接线工艺的过程,要求学生要按照规范进行接线。指导教师要按照标准要求学生规范接线工艺,培养学生的工程意识。
六、通电试车前检查要规范
学生在装接完成后,指导教师要强调学生做好通电试车前的自查,学会规范自查。
一是按电路图或接线图从电源端开始,逐段核对接线及接线端子处线号是否正确,有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求,压接是否牢固。同时注意接点接触应良好,以避免带负载运转时产生闪弧现象。
二是用万用表检查线路的通断情况。检查时,应选用倍率适当的电阻挡,并进行校零,以防发生短路事故。以接触器自锁正转控制线路为例,对控制电路的检查,可将万用表搭接在L1、L2两端,合上QF,观察万用表,阻值显示应为“∝”,如果阻值显示为零,则说明电路短路,应认真检查;按下启动按钮SB时,阻值显示应为接触器线圈的直流电阻值,如果阻值显示为零,则说明控制电路短路,如果阻值显示为“∝”,则说明控制电路开路,应认真检查控制电路;借助工具使接触器KM的动合触点闭合,观察万用表,阻值显示应为接触器线圈的直流电阻值,如果阻值显示为“∝”,则说明自锁回路开路,应认真检查自锁回路,如果阻值显示为零,则说明控制回路或主电路短路,应认真检查。
七、通电试车步骤要规范
关键词:电工基础;技能培训;中职;教学
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)36-0262-02
一、前言
中职《电工基础》是一门专业基础课,它不仅肩负着为后续专业课服务的职责,更能为中职学生继续深造奠定扎实的理论基础,同时还能逐步培养学生娴熟的动手能力和良好的职业意识。所以如何开展中职《电工基础》课程教学,如何使学生乐学、会学,如何使学生把所学知识熟练地应用到生活和实践中,如何培养拥有理论知识和操作技能并举的中职生,成为中职教师不断思考和研究的问题。笔者根据多年的工作经验,从以下几个方面论述探讨在中职《电工基础》课程教学中技能培训的方法。
二、中职《电工基础》技能培训的思路
中职专业基础课教学有别于中学基础教学,中职侧重于技能的培养,引导学生在基础理论的指导下熟练掌握一定的操作技能和知识技能,也就是学知识、用知识的能力。所以对于《电工基础》这样一门专业基础课,要求在中职学生接受知识的能力范围内掌握一定的专业基础知识,比如电路的基本物理量,磁的基本知识,交流电、变压器的理解等。而这些知识要通俗易懂地引入到日常生活、生产以及自然现象中,用知识去解释我们所碰到或见到的各种现象,这就是知识技能的培养。这样更能使学生对抽象的理论知识产生兴趣。而操作技能的培养就是培养学生勤动手、勤思考、技术精湛熟练,这不仅是职业教育的基本要求,而且能引领学生适应中职的学习形式,逐步提高学生就业的自信心。所以教师在设计操作内容时,第一要结合教材培养学生掌握基本的电工基本操作技能,第二要兼顾学生两年后考取中级职业资格证(电工证),为学生顺利就业提供帮助。如万用表的使用、日光灯电路的连接、简单焊接技术、电子元件的分辨、电表的安装等。
三、中职《电工基础》技能培训的方法
(一)生活常识融入课程教学,重视知识技能的培养
知识技能是指学生能灵活地应用所学到的理论知识解释身边看到或碰到的电学现象,从而能提出妥善的解决方案,由此展示中职学生应有的知识水平。中职学生思维灵敏、动手能力强,而对理论知识的理解记忆能力差,枯燥的电工基础理论性知识很多,单纯的理论讲解并不适合中职学生的理解,往往是事倍功半达不到效果。而如果在讲解电工基础知识的同时经常性地插入学生常见的电工学现象或常用的电器设备的使用,一方面丰富课程的教学内容,扩大了学生的知识视野,有助于提高学生的学习兴趣;另一方面通过引导学生应用自己所学的理论知识解释身边见到或碰到的电学现象,使学生有种解开谜底茅塞顿开的舒畅,这样既活跃课堂教学气氛又培养学生养成学知识用知识的良好学习习惯。
故在课堂之上将专业理论知识与生活常识相结合是提高中职学生知识技能的有效途径之一。比如讲解电能、电功率的概念时,指导学生如何计算家庭家电设备的用电量,并解释为什么空调、电视、电脑等用电设备关闭但不拔电源插头仍然耗电;讲解电路的组成时指导学生自己试画出家庭、卧室关电路图,并试连接;还有静电的产生及危害、雷雨天气不能走近铁杆、不在树下躲雨的原因;医院体检时应用的电磁知识,家用电磁炉的工作原理,电容在日常生活中的应用;等等。这些知识的推广不仅使抽象的电学知识更加形象、直观地展现在学生面前,培养了学生的学习兴趣,更极大程度地建立了中职学生学习的自信心及自豪感。
(二)实践操作融入课程教学,加强学生的操作技能培训
培养学生具有一技之长,将学到的知识熟练地运用到实际操作过程之中是中职教学的最终目的,而实践教学是将理论知识应用到实践中去的最佳时机,故最大程度地为学生提供操作实践的平台,一方面顺应了中职教学改革的要求,另一方面为中职学生就业提前做好了充分的准备。
中职《电工基础》课程教学中的操作技能培训是教学中最重要也是关键的环节,技能培训要求人人参与,使学生在理论教学指导下结合实际要求做到技能操作熟练,将课堂中的理论知识与工作实践相对应。比如使用指针式万用表测量电路中的电位和电压,不仅要熟练掌握测量方法及正确读数,而且能正确说出如何通过测量电路中的电位分析电路故障,焊接技术的要求,安全用电注意事项与电气安装技术等。伽利略说过科学的真理不应该在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找,而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找,故在课堂之上学习理论知识,在实际操作中实践运用,加强学生的操作技能培训,才能使学生对《电工基础》中的知识真正地掌握领会。
(三)课堂之上开展技能培训的方法及要求
1.应用多媒体课件形象地展示课程教学。《电工基础》作为一门典型的工科课程,枯燥无味,学生难以产生学习兴趣,而多媒体教学具备画面多变、具体、生动优美、声音动听的优点,能将教师口述的较抽象的电学知识形象地展示出来,然后再经过教师的解释、总结,能给学生留下很深的印象。比如在学习电压与电位的概念和测量时,如果单纯在黑板上比划,学生听着非常无趣,教师也达不到理想的教学效果,但多媒体教学过程中效果截然相反,首先它能在规范的电路图中解释电压和电位的概念,然后通过清晰、具体的电视机故障现象引导学生如何测量电压和电位,由测量结果分析故障原因,这样学生不仅从中学会了电压及电位的测量方法,正确理解电压与电位的区别与联系,而且由此领悟了专业基础知识的实用性和重要性。同时可将多媒体课件分享给课堂上的每一位学生,使学生利用课下时间结合自身情况,针对自己薄弱环节,有目的地自主选择学习观看课件,如此最大程度地提高了学生的学习效率和教师的教学质量。
2.顺应中级职业资格证(电工证)的考试要求,将教学落实到实处。一般情况下学校建议机电和电子专业的毕业生都考取中级职业资格证(电工证),学生也非常乐意,这是中职毕业生求职时最基本的硬件之一。而中职《电工基础》中的学习内容非常符合技能等级证的考试内容,如照明电路的安装、电表的安装、电工工具的使用、负载星形连接及三角形连接等。所以在课程教学中一方面加强基础知识的学习,另一方面有目的地安排学生实训项目。目前在教学中我们采用的是任务驱动法,学生预先看项目课件,然后依据实训要求操作,并且提出疑问和回答相应问题,每位学生都以录像的形式记录下自己的实训操作过程,而教师的任务是解疑、点评和总结。学生首先熟悉并熟练实训项目,然后依据技能等级考试的要求进一步熟练和规范实训操作,实践证明这样的教学形式取得了很好的教学效果。
(四)课程考核的形式
《电工基础》是一门基础理论知识与专业技能实训相结合的课程,理论知识指导学生正确进行相应的实践操作,在实践操作过程中更加熟练地掌握运用理论知识。比如学习理论知识“使用万用表检测电路的通或断的方法”,才能在双联开关电路的连接时,懂得使用万用表判断开关哪一点是定点哪一点是动点,解决实际操作中遇到的问题,而在操作过程中又对理论知识加深了理解。故单纯的卷面考核很难衡量学生对知识的掌握程度,死记硬背成就不了学生的技能培养。所以《电工基础》课程考核应以基础理论与技能操作相结合的形式进行:基础理论知识考核提前考,占考试成绩的30%;技能操作以抽签的形式考试,占考试成绩的50%;平时成绩占20%。而在技能操作考核环节,不规定具体的考试项目,每个学生的考试项目根据抽签决定,各不相同如有的考万用表的使用,如何测量电路的电流、电压、电阻等;有的考日光灯的安装;有的考关电路的连接;等等。这样能够比较全面地掌握学生的学习情况,客观反映学生的学习效果,更能促使学生在掌握理论知识的基础上,重视实际操作能力的锻炼。
四、结语
中职课程教学必须顺应社会发展对中职学生的要求,在教学过程中都应该与就业现状紧密结合。而作为中职教师的我们,在教学过程中需不断地摸索与实践,改变教学理念,在实践中寻求更适合中职教学要求的教学方法,提高学生的学习兴趣,让学生愿意学、喜欢学,所以中职教师不仅要有扎实的理论基础知识,娴熟的操作技能,而且还必须具有与时俱进的教学理念,这样才能更好地开展课程教学与课程研究,才能适应社会的发展需求,在众多竞争者中脱颖而出。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.中等职业学校基础课程和部分专业技术基础课程教学大纲[M].北京:高等教育出版社,2000.
[2]周中立.如何应用项目教学法设计中职《电工基础》课程――以小型变压器的制作为例[J].职业技术教育,2012,(60):172-173.
关键词:变压器;故障模拟;智能实训装置
作者简介:徐光举(1961-),男,江苏连云港人,江苏省电力公司职业技能训练基地,工程师;张长营(1968-),男,江苏宿迁人,江苏省电力公司职业技能训练基地,高级工程师。(江苏 连云港 222069)
中图分类号:TM4?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)36-0138-03
电力变压器是一个重要的电气设备,不同电压等级的电力线路要依靠不同型式的电力变压器将其连接起来,组成一个强大的电力系统,而处于电力系统末端的配电网中大量的配电变压器更是发挥着重要的作用,它直接为电力用户提供电能,一旦配电变压器出现故障将会影响电力用户的生产和生活用电,因此能否准确、快速地判别配电变压器故障进而排除故障,在尽可能短的时间内恢复配电变压器运行不仅事关电力优质服务质量,而且考验着电力运行和检修人员的技能水平。因此,对电力变压器运行和检修人员进行变压器基础知识和相关技能培训,使他们掌握相应的变压器运行和检修知识、技能尤为重要。
基于配电变压器故障模拟的智能实训装置研究与开发,将通过模拟配电变压器在运行中常见的故障现象,让学员在实训中通过故障现象准确地对故障类型进行判别,同时通过相应的仪器仪表测量对故障点进行确定,进而提出排除故障的方法,对于提高配电变压器运行与检修人员的技能水平将起到事半功倍的效果。
一、国内外研究水平综述
经查证,国内外对变压器相关技能的教学与培训方法,目前仅限于对变压器原理的讲解和对某一类型变压器进行解剖观察,还不能对变压器运行中可能发生的故障现象进行再现,同时由于培训用的变压器一旦选定,在变压器相关性能测试和试验中,只要变压器本身电气特性没有变化,测试数据具有唯一性,无法实现对多位学员进行个性化测试考核,这种培训方式不利于学员的理解和学习,在教学实践中诟病颇多。因此,提高员工实际操作技能以及维护、检修和测试技术水平,进行配电变压器智能仿真实训装置的研发和设计,改进现有教学与培训方式势在必行。
据了解,现阶段国内外研究机构尚未出现类似的理论研究和产品研发,本实训装置的研发结合变压器实际运行环境,模拟变压器发生故障时的参数变化,揭示不同故障时变压器参数变化的规律性,属国内外技术首创。
二、装置研发的理论和实践依据
1.原理简述
配电变压器在出厂试验和正常运行以及故障发生时的电气参数检测中需要进行绝缘耐压试验、绝缘电阻试验、直流电阻测试、容量测试、变比及连接组别等测试试验,该类试验如耐压试验在实际进行时危险性较大,技术要求也较高,一般在实验室环境下均不进行该类试验;绝缘电阻试验在实际试验中,无法模拟多种绝缘特性,使用真实变压器作为试验对象,测试数据单一,变压器故障发生时的参数变化无法模拟;直流电阻和变压器容量参数在不同变压器上体现不同的测试电阻值,电阻值从mΩ到几十Ω不易模拟;变比及连接组别无法加载实际电压实现变比测试。针对以上变压器试验存在的问题,对现有变压器进行模拟实训具有一定的现实必要性。
现场教学中,通常是将实际应用的某一型号配电变压器搬到实训室,让学员进行测试实训,实训变压器到位后,各类参数均恒定不变,学员很难从变压器参数的变化中判别故障状态和故障类型,非常不利于教学及考核。因此,为了便于教学与考核,减少操作时的危险性,需要对现有变压器实训装置进行改进。基于配电变压器故障模拟的实训装置将应用模拟技术通过改进10kV油浸电力变压器内部的原理结构,将原配电变压器内部铁心及线圈去掉,在变压器内部安装直流电阻模拟部件、容量测量模拟部件、绝缘耐压部件、变比设定模拟部件等需要进行变压器模拟实训的部件,同时保持实训装置外观、实训用的测试设备与真实测试设备完全一致,并通过软件控制设定实现变压器不同容量参数的设定和模拟,测试变压器通过无线方式与计算机控制主机通讯,实现数据传输无线化、参数设定智能化、数据模拟多样化的设计,实训人员操作测试设备和使用真实测试设备的方法和步骤一样,实现各类配电变压器的电气参数的测试和分析,从而解决了配电变压器电气参数检测实训中试验安全性和试验多样性的技术难题,同时也为模拟配电变压器不同状态下的电气参数量提供了可能。
2.研发依据
通过对现有变压器技术规范及技术标准的研究,总结现有变压器需要进行的试验及检定项目,根据GB-50150-2006《电气装置安装工程-电气设备交接试验标准》的技术要求,结合现场实际运行环境,油浸电力变压器需要进行的交接试验及满足标准如下:
(1)测量绕组连同套管的直流电阻,应符合下列规定:
1)测量应在各分接头的所有位置上进行。
2)1600kVA及以下电压等级三相变压器,各相测得值的相互差值应小于平均值的4%,线间测得值的相互差值应小于平均值的2%;1600kVA以上三相变压器,各相测得值的相互差值应小于平均值的2%;线间测得值的相互差值应小于平均值的1%。
3)变压器的直流电阻与同温下产品出厂的实测数值进行比较,相应变化不应大于2%;不同温度下电阻值按照下式换算:
R2=R1(T+t2)/(T+t1)
式中R1、R2分别为温度在t1、t2时的电阻值;T为计算用常数,铜导线取235,铝导线取225。
(2)检查所有分接头的电压比,与制造厂铭牌数据相比应无明显差别,且应符合电压比的规律。
(3)检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性;必须与设计要求及铭牌上的标记和外壳上的符号相符。
(4)测量与铁芯绝缘的各紧固件(连片可拆开者)及铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻,应符合下列规定:
1)进行器身检查的变压器,应测量可接触到的穿心螺栓、轭铁夹件及绑扎钢带对铁轭、铁心、油箱及绕组压环的绝缘电阻。当轭铁梁及穿心螺栓一端与铁心连接时,应将连接片断开后进行试验。
2)不进行器身检查的变压器或进行器身检查的变压器,所有安装工作结束后应进行铁心和夹件(有外引接地线的)的绝缘电阻测量。
3)铁心必须为一点接地;对变压器上专用的铁心接地线引出套管时,应在注油前测量其对外壳的绝缘电阻。
4)采用2500V兆欧表测量,持续时间为1min,应无闪络及击穿现象。
(5)测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数,应符合下列规定:
1)绝缘电阻值不低于产品出厂试验值的70%。
2)当测量温度与产品出厂试验时的温度不符合时,可按表1换算到同一温度时的数值进行比较。
注:表中K为实测温度减去20℃的绝对值;测量温度以上层油温为准。
当测量绝缘电阻的温度差不是表1中所列数值时,其换算系数A可用线性插入法确定,也可按下述公式计算:
A=1.5K/10
校正到20℃时的绝缘电阻值可用下述公式计算:
当实测温度为20℃以上时:
R20=ARt
当实测温度为20℃以下时:
R20=Rt/A
式中R20为校正到20℃时的绝缘电阻值(MΩ);Rt是在测量温度下的绝缘电阻值(MΩ)。
(6)绕组连同套管的交流耐压试验,应符合表2规定。
针对以上变压器交接试验标准要求,根据实际应用环境进行的试验项目,特设计模拟变压器及模拟测试设备进行要求的试验项目,试验项目测试满足以上技术标准要求。
3.关键技术及难点
装置研发的主要内容是对配电变压器的模拟,根据实际应用测试设备的步骤及方法,装置根据设定项目制定的相应测试分析项。
(1)本项目的关键技术一是解决了实际耐压试验危险性较高的问题。二是解决了直流电阻按照变压器容量的不同从毫欧级到欧姆级线性变化等多种量级模拟的问题。三是解决了变比测试无法加载真实电压的问题。四是解决了多状态变压器特性的模拟。
(2)技术难点:配电变压器内部的改进以及变压器参数设定智能化、多样化的实现路径是装置研发与设计的主要技术难点。
三、装置研究内容和实施方案
1.研究内容
(1)需求研究。主要研究配电变压器检修、试验培训的现状和发展趋势,国家和行业相关标准,现有装置的技术与性能特点,以确定装置研发的差异化方向,最后编制需求分析报告和装置功能性能规格书。
(2)硬件平台方案研究。根据需求分析报告和装置功能性能规格书的要求,设计满足上述报告和功能性能要求的硬件平台技术方案,包括技术方案、机械结构、主要器件选择等。
(3)软件平台方案研究。根据需求分析报告和装置功能、性能规格书的要求,设计满足上述报告和功能性能要求的软件平台技术方案,包括软件架构、操作系统选择、编程工具选择、功能模块划分等。
(4)模拟变压器测试仪器配置和测量算法方案研究。研究我国配电变压器交接试验的应用需求,并根据该需求确定装置设计的测试应用方案,以及对应的模拟变压器的技术参数和测试数据标准,设计模拟变压器测试项目功能模块,制定各个测试项目的技术参数要求。在上述工作的基础上,设计整体软件实现方案,包括逻辑图与流程图。
2.技术实施方案
(1)总体方案。通过对配电变压器交接试验项目需求和技术条件研究,确定装置的总体方案及原则如下:
1)变压器外形设计方案。采用标准10kV配电变压器外壳,去掉铁芯及线圈,保留高低压接线柱、调压分接开关、油位指示器等变压器部件,在变压器一侧对变压器外壳进行改进,改进后的外壳采用开门式设计,方便测试部件的安装及维护工作。
2)测试仪器外观设计方案。根据配电变压器交接试验项目需要用到的测试项目对变压器装置进行改进,在配电变压器内部增加各测试功能模块,配置必要的测试电路,以实现原测试仪器应实现的测量功能。
3)采用高速工业CPU设计。为提高性能和可靠性,所有测试仪器及模拟变压器装置均需采用高速CPU设计。模拟变压器各功能部件采用高可靠性通用元器件设计,以提高管理性能以及兼容性与扩展性。
4)装置抗干扰设计。装置结构采用全密封设计;印刷电路板设计选用静电放电保护(ESD)的芯片以及快速瞬变电压抑制器件,采用表面安装技术(SMT)及多层印制板,全部选用工业级芯片,以满足装置体积、可靠性以及电磁兼容能力等要求。
(2)硬件方案。组成系统装置的主要设备有:模拟变压器装置、摇表、直流电阻测试仪、容量测试仪、耐压仪、变比测试仪等设备。
模拟变压器设计:模拟变压器采用真实10kV配电变压器外壳,内部去掉变压器铁芯及线圈,针对变压器测试试验项目设计不同模拟功能部件,如安装绝缘耐压模拟部件、吸收比及极化指数模拟部件、直流电阻模拟部件、容量测试模拟部件等,模拟部件输入信号分别接到变压器A、B、C三相高压接线端子和a、b、c、n低压接线端子及地线上,各模拟部件间通过继电器控制断开和接入到各接线端子。
1)绝缘耐压模拟部件。配电变压器故障模拟智能实训装置绝缘模拟部件,通过软件设定改进变压器高低压接线端子之间以及与变压器接地线之间的电阻值,实现配电变压器绝缘电阻故障的设定和模拟,模拟绝缘电阻在0Ω到500MΩ之间,模拟绝缘电阻设定细度为20MΩ,并能模拟变压器断线功能,即变压器接线端子间绝缘电阻为∞。
配电变压器耐压模拟:通过改进耐压测试仪器及模拟变压器实现,模拟耐压仪可以按照正常方式进行接线、升压,但是加载到变压器上的电压并不是实际输出的几千伏高压,而是30V低压,同时通过计算机设定实现变压器放电声音模拟,以达到真实的试验效果。
2)吸收比及极化指数模拟部件。根据电容具备充放电的特性,在绝缘实验电阻回路中串入耐压及容量大的电容器,通过电容器充放电的曲线特性,模拟不同时间点的绝缘电阻值,即实现吸收比及极化指数的模拟功能。
3)直流电阻模拟部件。直流电阻模拟通过在变压器一次侧接入0~30Ω不同组合形式的电阻值,模拟一次侧直流电阻,在变压器低压侧(二次侧)接入0~0.021Ω不同组合方式的电阻值,模拟二次侧直流电阻,各电阻档位设定及控制通过计算机控制实现,并能模拟故障状态下组合电阻值。
4)容量测试模拟部件。配电变压器容量测试模拟部件通过计算机控制在一次侧接入7~80Ω不同组合电阻值,并能模拟不平衡条件下的各项电阻值。
5)变比测试模拟部件。配电变压器变比模拟根据变比测试仪的特性,模拟部件通过测试一次侧接入的电压值及相位过零点,在二次侧产生设定比例的电压及相位角,模拟变比功能,模拟部件通过检测励磁调节开关的接入点位置,产生不同变比条件下的二次电压值。
(3)软件方案。系统软件设计采用模块化设计,主控制计算机实现总体控制和设定,主控制计算机通过无线通讯方式实现与模拟变压器的数据交换。
模拟变压器各模拟功能模块需根据接收到的计算机设定命令,做出判断,确定工作模块内容及设定项目,供学员通过测试仪器进行实际测量。
通过主控制计算机可以实现各模拟模块项目的设定,可以根据测试的需要设定不同的变压器故障。
(4)通信方案。根据方案设计的可靠性及现场运行环境的需要,同时由于真实现场接线只有电源线和测试线,没有独立的变压器与模拟模块的通讯线,为了和真实现场保持一致,特选择无线通讯方式,为了实现多设备间的互通,需采用无线组网方式实现。
3.装置研究步骤及开发方法
装置的研究与开发需要进行计算机程序设计、硬件电路设计和单片机控制程序设计,同时装置研发需采用理论分析和试验验证法进行设计:
(1)前期先进行市场调研与分析,论证项目设计的可行性和必要性。
(2)与相关电力培训机构专家和电力生产一线技术人员进行沟通,进行实训内容及可行性研究,确定装置研发实施方案,重点解决技术难点问题。
(3)对设计功能模块进行相应试验验证,对各模拟模块方案进行设计验证。
(4)设计产品软硬件;并试制样机。
(5)对设计产品进行功能调试,确定测试指标。
(6)进行指标检定和功能检定。
装置研发技术路线框图如图1所示。
四、预期目标和成果形式及创新点
通过装置的研究与开发工作,系统分析了实现配电变压器预防性和特性试验的模拟测试以及对应的技能培训,创新性地引入了多型号配电变压器电气特性和电气参数的模拟技术,研究了现有试验条件下根据不同型号配电变压器及测试试验设备的操作,加强对相关配电变压器运行和检修人员的技术技能培训。装置的主要技术创新点为配电变压器试验数据传输无线化、参数设定智能化、数据模拟多样化的设计。
参考文献:
[1]国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材[M].北京:中国电力出版社,2011.
[2]职业技能鉴定指导书——变压器检修[M].北京:中国电力出版社,