1、電工實(shí)驗(yàn)臺設(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，強(qiáng)化素質(zhì)教育，注重學(xué)生操作技能和動手創(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。
2、電工實(shí)驗(yàn)臺設(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)。對交流電網(wǎng)干擾小，對環(huán)境電磁污染少。
為此，我們著重對以下幾方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，現(xiàn)分述如下。
2.1 電工實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的電氣安全性選擇
在電工實(shí)驗(yàn)臺的電氣安全性上，一方面對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、動作電流和動作時(shí)間的雙重自動空氣開關(guān)和漏電保護(hù)自動開關(guān)相結(jié)合的分級后備保護(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；另一方面對單相交流供電系統(tǒng)也采用了二次自動空氣開關(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)臺布線板和臺面板上涂刷絕緣漆，在實(shí)驗(yàn)臺面鋪設(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)臺規(guī)格為：長×寬×高=160×55×80，實(shí)驗(yàn)臺面板的規(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)臺供電線路的zui大負(fù)荷為三相異步電動機(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)和動穩(wěn)定校驗(yàn)以及直流電纜、DZX系列保護(hù)自動開關(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)臺的試制
3.1 電氣及元器件選擇
元器件除電纜和自動開關(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。電工實(shí)驗(yàn)臺制作規(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。
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，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)收組評定認(rèn)為所研制的實(shí)驗(yàn)臺安全可靠，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)室評估小組評價(jià)為zui有農(nóng)業(yè)大學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)室，并通過了省級基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室合格評估。