1、電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案的提出
我校電子電氣實(shí)驗(yàn)室（原電工電子實(shí)驗(yàn)室）始建于60年代，原隸屬于電工電子教研室管理，1995年被改制為校、系二級(jí)管理的實(shí)驗(yàn)室；主要承擔(dān)機(jī)電、水電和計(jì)算機(jī)系的電工學(xué)、電子技術(shù)、電工學(xué)與電器設(shè)備、單片微機(jī)原理與應(yīng)用、測試技術(shù)等課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)任務(wù)，并承擔(dān)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等工作；其機(jī)電CAD室還面向全校學(xué)生開放。
多年來電子電氣實(shí)驗(yàn)室始終堅(jiān)持教學(xué)*，加強(qiáng)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)，探索改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，努力培養(yǎng)新一代復(fù)合型人才。近年來，電子電氣實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化教學(xué)管理和服務(wù)意識(shí)，強(qiáng)化素質(zhì)教育，注重學(xué)生操作技能和動(dòng)手創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高。依據(jù)多年教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室達(dá)標(biāo)改造，為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，設(shè)計(jì)和試制了新型通用電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
2、電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
為適應(yīng)現(xiàn)代化的電工類教學(xué)需要，通用電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求應(yīng)為：
1）通用性強(qiáng)。即可滿足直流電路，單相交流，又可進(jìn)行三相交流，磁路，電機(jī)及其控制等多項(xiàng)實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)。
2）電氣安全性高。實(shí)驗(yàn)臺(tái)涉及三相交流等強(qiáng)電領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)安全尤其重要。
3） 操作便利性好。電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)習(xí)任務(wù)多耗時(shí)久，不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)都要便于進(jìn)行，適應(yīng)人體工程學(xué)的要求。
4） 電路布局合理，規(guī)范化。
5） 電磁兼容性強(qiáng)。對(duì)交流電網(wǎng)干擾小，對(duì)環(huán)境電磁污染少。
為此，我們著重對(duì)以下幾方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，現(xiàn)分述如下。
2.1 電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的電氣安全性選擇
在電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電氣安全性上，一方面對(duì)三相交流供電線路采用三相四線制樹干式配電線路供電和工作接地，設(shè)置了不同額定電流、動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的雙重自動(dòng)空氣開關(guān)和漏電保護(hù)自動(dòng)開關(guān)相結(jié)合的分級(jí)后備保護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)短路、失壓、欠壓和漏電保護(hù)等功能，而且還在各實(shí)驗(yàn)臺(tái)上又采取重復(fù)接地和保護(hù)接零，并加裝了保護(hù)零線；另一方面對(duì)單相交流供電系統(tǒng)也采用了二次自動(dòng)空氣開關(guān)保護(hù)，且單相與三相電路單獨(dú)供電，zui大限度地降低了兩相觸電惡性事故發(fā)生的概率。三相供電系統(tǒng)采用橡皮絕緣四芯銅電纜，直流供電采用雙芯PVC 絕緣電纜并穿于PVC 絕緣管內(nèi)敷設(shè)于地下引入。并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布線板地線線路上設(shè)計(jì)了保護(hù)接零，以預(yù)防線路故障造成的單相觸電事故。此外，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)布線板和臺(tái)面板上涂刷絕緣漆，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面鋪設(shè)絕緣橡膠墊，并在實(shí)驗(yàn)室地面鋪設(shè)絕緣材料。多重保護(hù)充分反映出以人為本，安全*的設(shè)計(jì)思想。
2.2 電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作便利性和交直流電路布局的合理性設(shè)計(jì)
依據(jù)人體工程學(xué)原理，坐姿的適宜高度為75~80cm，手臂的舒適伸展長度約在50~60cm之間，據(jù)此設(shè)計(jì)的兩人用實(shí)驗(yàn)臺(tái)規(guī)格為：長×寬×高=160×55×80，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的規(guī)格為：140×15×40，即方便學(xué)生的實(shí)習(xí)和操作使用，又能觀察老師的指導(dǎo)和講解。
在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板布局上，為減少不慎觸碰交流線路的機(jī)率，又方便多個(gè)直流電路實(shí)驗(yàn)和交流電機(jī)實(shí)驗(yàn)的聯(lián)線，采用三相交流來電顯示和保護(hù)器及通電顯示從上向下靠左邊布置，各相電壓和電流指示表由左至右靠上布置，三相電路實(shí)驗(yàn)接線柱及負(fù)載電路靠右邊安排，低壓直流接線及插座布放在正中央，實(shí)際操作表明該布局考慮較為合理。
此外，為減少電磁環(huán)境污染，在實(shí)驗(yàn)面板加裝了鋁合金條框，并在實(shí)驗(yàn)室窗上加裝了鐵柵欄，產(chǎn)生一定程度的電磁屏蔽。
2.3 電氣負(fù)荷計(jì)算及元器件參數(shù)選擇
電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)供電線路的zui大負(fù)荷為三相異步電動(dòng)機(jī)，功率為2.4~3KW，額定電流約6A，空載電流小于1A。異步電機(jī)計(jì)劃更換為600W的微型電機(jī)，正常工作電流約1A。按二項(xiàng)式法對(duì)兩分支線路進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算：
Pe = B ΣPe + C ΣPx =0.5(0.6+0.6+0.6+0.6)=1.2 KW
低壓配電分支線的尖峰電流為：Ipk=ΣKst In=4×7×1=28 A
按導(dǎo)線材料消耗量zui小的原則，在滿足導(dǎo)線發(fā)熱和允許電壓降的條件下選擇線路的導(dǎo)線截面：
A=(ΣM+Σam)/C ΔUal %=(Mab+Mbc)/C ΔUal %
=1200×5×2/（77000×2.5）=0.62mm2
應(yīng)選取相線和中線截面為 2.5mm2，但考慮到目前還在使用小功率電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，截面選定為4mm2。
由于篇幅所限，熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)以及直流電纜、DZX系列保護(hù)自動(dòng)開關(guān)的選擇、整定電流和靈敏度校驗(yàn)計(jì)算等一并從略。
3、電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)的試制
3.1 電氣及元器件選擇
元器件除電纜和自動(dòng)開關(guān)外，其余顯示儀表和各種不同類型的插座、接線柱和燈座，按慣例依耐壓等級(jí)和額定電流選取和購置。
3.2 電工電子實(shí)驗(yàn)室整體布線與實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作和驗(yàn)收檢驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)室依樹干式兩分支布置線路，穿管敷設(shè)連接至各實(shí)驗(yàn)臺(tái)。電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作規(guī)程及驗(yàn)收程序如下：畫線路圖→打孔→三相交流、直流、負(fù)載的聯(lián)線和焊接→安裝調(diào)試→耐壓試驗(yàn)→短路試驗(yàn)→耐久性操作試驗(yàn)→開關(guān)和插座的可靠性試驗(yàn)→典型實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)→驗(yàn)收檢驗(yàn)→評(píng)估檢驗(yàn)→zui終調(diào)整→再驗(yàn)收檢驗(yàn)。
試制的通用電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
在學(xué)校籌備的專項(xiàng)資金不足的情況下，依靠自己的技術(shù)力量，設(shè)計(jì)和試制了安全可靠的通用電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)，基本滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，并節(jié)省資金數(shù)萬元。學(xué)校實(shí)驗(yàn)專家驗(yàn)收組評(píng)定認(rèn)為所研制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)安全可靠，儀表布置合理，顯示直觀；經(jīng)實(shí)驗(yàn)操作和兩屆學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)檢驗(yàn)，表明其電器及安全性能良好，使用方便，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。此外，改造后的實(shí)驗(yàn)室被甘肅省高校實(shí)驗(yàn)室評(píng)估小組評(píng)價(jià)為zui有農(nóng)業(yè)大學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)室，并通過了省級(jí)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室合格評(píng)估。