电路分析基础范文

导语：如何才能写好一篇电路分析基础，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：案例库；教学效果；学习兴趣

Design and application of case database for circuit analysis fundamental

Liu Minhua， Jia Xianyu

Yangzhou university， Yangzhou， 225009， China

Abstract： Circuit analysis fundamental plays the role of preceding and the following all other major courses in majors about electric and information. Thus teaching effect of this course have a direct impact on the students in such majors. This essay proposes establishing case databases according to classifications and leading typical cases into the classes systematically. This helps students to establish systems of course structures and major structures， broaden their major horizons and increase their major quelities. So this method can efficiently improve the teaching effects.

Key words： case database； teaching effects； study interes

电路分析基础是电气信息类专业重要的专业基础课，在整个专业计划中起着承上启下的作用，其教学目的是通过学习使学生掌握所学专业的基本理论和基本技能，建立专业知识体系结构，培养专业素养，教学效果将直接影响学生的学习兴趣和学习效果，更重要的是影响后续专业课程的学习。为夯实基础，不断提高教学，笔者在电路分析基础教学过程中对传统的教学方法及教学手段进行创新，尝试分类质量建立案例库，将案例有规律有系统地引入课堂，教学效果明显提高。

1 案例库设计的目的

案例教学法是一种集启发、实践、理论联系实际于一体的教学方法，可以引导学生运用所学知识，对案例进行分析研究，培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力，养成科学分析问题、解决问题的习惯。现代高等教育中案例教学法已被广泛应用，同时也在电路分析基础教学中得到应用。但如何更系统、规律、有效地在课程教学中应用案例教学法一直是我们探索的问题。分类建立案例库，教学中的各个环节适时引用相应的案例库，可以更有效地解决这个问题。

案例库不是个体案例的堆积，而是将与课程相关的典型案例按一定规律分类归纳整理，建立各种不同的案例库。案例库可分为名人典故案例库、课程体系结构案例库、专业体系结构案例库、课堂引导案例库、课堂讨论案例库、课外思考案例库、问题型案例库等，针对教学中的不同环节，适时恰当地引用相关的案例库，可以使学生更系统地构建课程知识体系结构、专业知识体系结构，扩大学生的专业视野，提高专业素养和学习兴趣，有效地提高教学效果。

2 案例库的设计

针对电路分析基础教学的现状及特点，笔者尝试设计建立了名人典故案例库、课程体系结构案例库、专业体系结构案例库，通过建立使用这些案例库，教学效果明显提高。

（1）电路分析基础教材中一些原理、单位都是以人名定义的，如基尔霍夫定律、戴维宁定理、诺顿定理等，将这些典故设计成名人典故案例库，并且将电路分析基础课程中用到的相关内容（如安培、伏特、欧姆、瓦特、法拉第等）加入到该案例库中，使学生了解每个重要知识点的渊源，增加学生的专业知识底蕴，激发学生探究新知识的欲望。

（2）把握电路分析基础课程脉络，将主要知识点应用的典型案例归结到课程后续的知识点上，建立专门的案例库，设计并建立链接表。表1为电路分析基础课程体系结构案例库链接表。

表1 电路分析基础课程体系结构案例库链接表

注：代表案例链接

例如，输入电阻知识点在学习过程中看起来比较枯燥，但通过表1链接的戴维宁定理和一阶电路的典型案例，可以了解该知识点在整个课程中的重要性。又如，回路电流法、结点电压法是直流电路分析的系统方法，也是后面正弦交流电路、运算电路的分析方法，在学习过程中通过链接表1案例库中的典型应用案例，可以帮助学生将分析电路的思路从直流拓展到频域和复频域，从而可以解决正弦电路、运算电路的问题，同时学生也能构建课程体系结构。

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电路实验教学再联系工程实际、应用理论解决实际问题方面的锻炼和实践到目前位置比较匮乏。工程教育的核心是培养合格的高层次工程技术人员，从这个要求的角度看，目前我们的电路分析课程普遍存在与实践脱节的问题，学生不能深入理解电路分析的内在思路并应用到实际工程实践中。换句话说，电路分析课程中强调的各种电路分析方法和思路并没能被学生消化吸收并应用到工程实践中。这从一个侧面反映了目前的电路分析课程建设并不满足工程教育背景下对学生实践能力和工程素养培养的要求。如何通过调整教学内容和教学方法，完善建立课程体系来改善这种局面，成为了电路分析教学在工程教育认证背景下面临的首要改革问题。

面向工程教育的课程体系建设

针对前述的问题，电路分析课程体系建设可以从以下几个方面着手：

1.对课程内容进行整合、简化和扩展。教学内容整合，按认证标准要求，调整理论教学内容，内容包括：直流电路、正弦交流电路、一阶和二阶动态电路、电路的频率分析、电网络矩阵分析、分布参数电路。把实践能力、工程能力的培养体现在教学内容设计、相关知识点的处理方法等各个方面，比较具体详尽地提出教学内容的构建思路。对电路分析课程内容简化和扩展的目的是为了更好的适应当前的实际工程技术现状和趋势。理论课程应当在强调电路的两类约束（几何约束和元件约束）的基础上，适当淡化网孔电流法、节点电压法等具体求解方法的叙述，至少不必将某些分析方法作为基本公式要求学生记忆。还有一些内容，例如二阶电路的谐振，实际上是系统频率响应的特殊情况，在信号与系统课程中会更完整的分析，同时在具备拉普拉斯变换等更高级知识后会更容易理解，在本课程中完全可以以介绍或者举例的方式带过。在简化已有内容的同时，还应该增加一些与工程实际结合更紧密的扩展内容，例如大量引入各种实际电路作为例题和作业。考虑到学生都有较好的高中物理学和数学基础，将一些实际电路的建模过程引入到课堂教学是完全可行的。

2.优化实验教学内容和方法。目前的电路分析实验课程以复现电路分析的概念和过程为主，很多具体的实验设置和环境与工程实际相差较远，可以考虑增加一些更加实践型的环节，例如对某些实际电器进行特性测试和建模，建立硬件实验和仿真实验两大类实验环节，划分为基本实验、设计综合性实验和研究创新性实验三个层次，使得实验内容更加贴近工程教育的需求。如果能够将实验与理论课更加彻底的结合，以实验带动理论，则可以有效的帮助学生理解电路分析的思想精髓并将各种抽象电路理论与实际物理过程和感官认识建立联系。例如，针对某些关键概念，可以先做实验，获取基本的实现现象后理论课程再跟进和分析。实验教学方法改革中，加强理论教学与实验联系，加强学生创新精神和创新能力培养的做法，它有效地提高了学生的工程素质。

3.教学方法的改革。实现从单一传授知识的观念向综合能力培养的观念转变，积极推行启发式教学、讨论式教学、研究型教学、案例式教学等先进教学方法。在教学过程中加强与后续课程和相关业的的联系，要充分体现出课程的工程性和实践性，调动学生的学习兴趣和学习积极性，树立理论联系实际的工程观念，提高分析问题和解决问题的能力。

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关键词：电路；考核改革；自测报告；仿真

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）02-0129-02

《电路分析基础》（以下简称为“电路”）课程是电子与电气信息类所有专业的一门技术基础课。通过本课程的教学，使学生掌握集总电路的基本理论、分析方法和实验技能，并为后续课程准备必要的电路知识。目前，我校（天津职业技术师范大学）该课程的考核环节存在一些问题，笔者结合自己近十年的教学经验，就此教学环节做了一些改革和尝试。

一、原有考核方式和需要解决的问题

目前，我校“电路”课程的考核方式主要由平时考核、实验考核、期末考核三部分组成，其中平时考核包括平时作业、出勤、测评等，占总成绩的10%；实验考核包括实验出勤和实验报告，占总成绩的10%；期末考核采用闭卷考试，占总成绩的80%。

这种考核方式存在的主要问题有：

第一，学生平时作业抄袭现象（抄参考答案书、抄同学作业）非常严重，教师又不得不批改，这不仅浪费教师的精力和时间，而且也不利于反映学生对知识掌握的实际程度；以出勤作为考核形式也欠妥当，教师为了在有限的课堂时间教给学生更多的知识而不愿花费时间去考勤，而考勤次数少又不足以反映整个出勤情况；课堂测试的意义不大，因为学生对知识的理解、掌握需要一定的时间。这种种情况使得平时考核成绩具有不客观性和不真实性。

第二，实验考核的目的是考查学生是否掌握实验内容和方法、是否能够熟练使用有关的电子仪器设备、是否具有一定的操作技能等。我校所有电路实验均在工程实训中心进行，由于受到中心实验平台数量、开放时间、场地大小等因素的限制，不能够保证每位同学都有动手操作的机会，这使得上交的实验报告不能够全面体现学生的真实水平。因此实验考核形式也有待于改革。

第三，期末考核主要是根据教学大纲、所授内容出题，试题类型比较单一（主要包括单选题、填空题、简答题、计算题四种类型）、客观题比重过大、考试内容偏窄、试题答案唯一，这必然导致大部分学生为了应付考试而学习，对知识的掌握仅仅停留在死记硬背概念和公式上，难以形成对本课程知识的系统掌握，难以培养专业技术能力，毕业后难以满足用人单位的需求。

二、改革的具体措施和方法

措施一：针对平时考核存在的问题，提出改革方法――变交“作业”为交“自测报告”。所谓的“自测报告”是指学生在独立解答习题的基础上分析自己对所学知识的掌握情况并形成书面材料。自测报告的具体格式可设定为：题目解答总结未掌握的知识点解题机智反思启发或启示。

通过让学生撰写自测报告（可每章交一次），促使其主动地去了解自己对知识的掌握程度，有助于他们及时发现和思考问题，同时还鼓励学生探求新的方法和途径，提出个性化的解决方案，拓展思维，将已学的知识融会贯通，从而培养学生创造性思维能力；当然也有助于教师准确把握内容的重点和难点，合理调整授课进程等。

措施二：在原来实验考核的基础上，增加仿真实验考核，且仿真实验成绩占总成绩的10%。学生通过Multisim软件进行仿真，可加深对知识的理解，并获得最佳的实验方案，然后再到实验室进行实做，从而缩短研究周期，降低研究成本。另外，通过使用仿真技术，不仅结果直观，且能够提高学习兴趣，并促使学生建立起一种良好的自我学习模式；通过独立撰写实验报告，可培养学生的科研精神，提高其对电路的综合分析能力、设计能力以及创新能力。

比如：可在《电路》这门课程原有5个实际操作实验（占10学时）的基础上，增设10个仿真实验，让学生利用课余时间选做其中的5个。而教师增设的10个仿真实验，只给出实验目的，让学生自己选定实验电路，独立撰写实验过程，并完成数据测量和分析总结。

措施三：增加考试新题型。期末试卷在原有题型的基础上，增加了两类新题型――“实践题”和“设计题”。通过增加主观性试题的比重，以强调考试的导向功能，使得试题的内容和题型更加灵活、实践性更强，这种有意识地向实验分析倾斜，可引导学生综合所学的知识去解决实际问题，从而提高其思维能力和发现问题、分析问题、解决问题的实际能力。

三、改革实施效果问卷调查分析

此项改革持续已实施了两个学期，之后通过问卷的形式对改革效果进行了调查。调查结果表明：

第一，学生对上交“自测报告”这种作业形式持赞同意见的占85.7%，不赞同的比例是14.3%；对“自测报告”格式了解的学生比例是81%，不太了解的占16%，不了解的占3%。可见，80%以上学生对“自测报告”的格式了解，且认同这种作业形式，因此交“自测报告”的举措值得继续推广。

第二，75%以上的学生对Multisim仿真软件已经基本掌握，其中熟练掌握的占25%左右；约90%的学生认为加入仿真对理论知识的学习和理解有帮助，近一半学生觉得帮助很大，且有82%的学生都感觉仿真环节使他们分析问题、解决问题的能力得到了提高；85%以上的学生认为引入仿真环节是必要的，其中23%左右的学生认为是非常必要的。由此可见，措施二的实施也值得继续持续下去。

第三，71%左右的学生认为期末试卷题型设置是合理的；70%左右的学生希望期末考试继续增加“实践题”，约57%的学生希望增加“设计题”；约60%的学生认为“设计题”和“计算题”能够考查对知识的综合运用能力，约70%的学生认为“实践题”可考查学生的实践能力，约20%的学生认为“设计题”可考查学生的实践能力。数据表明，70%以上的学生对增加的新题型持认同态度，认为新题型可考查学生的实践能力和综合能力。

四、结论

通过在“电路”课程中实施考试改革，提高了学生对电路的综合分析能力、设计能力以及实践能力，引导他们在掌握基本理论、基本知识和基本技能的同时，充分发展创新意识和创新能力；激发了他们学习的主观能动性，为其建立起一种良好的自我学习模式打下了坚实的基础；使教育在高起点的基础上，将复合型高技能人才的培养理念有效地落实和实施。总之，这次改革的效果良好，提出的改革措施在“电路”这门课程中值得继续实施下去，在某些同类课程中值得借鉴和推广。

参考文献：

[1]顾倩，李斯伟.《电路分析》课程考试改革的探索与实践[J].机械职业教育，2006，（3）：37-38.

[2]姜静，刘迪，张大为.电路课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2012，（21）：50-51.

[3]张文霞，杨元，郭华.提高”电路分析基础”课程教学质量的探索与思考[J].中国电力教育，2013，（36）：118-119.

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[关键词]研究型教学 教学改革 电路分析基础 电子信息专业

一、前言

传统教学方法的特点是以教师为课堂主体，以教师讲授知识，学生学习知识作为教学的主要目的，从某种程度上教师可以看作是知识的“灌输者”，而学生则是知识的“被动接收者”。而研究型教学方法是以教师为主导，学生为主体，教师启发学生研究兴趣和研究潜能，学生在兴趣的驱动下研究知识作为主要目的，教师作为知识的“引导者”，学生作为知识的“主动探索者”。研究型教学以学生为本、有利于学生自主学习与科学研究的教学模式，通过开展自主学习与研究，培养学生勇于探索、求实创新、主动学习的良好习惯，有助于推进人才培养模式的整体改革。

电路分析基础是学习电子技术专业大学生必修的专业基础课，是电路理论的入门课程，通过本课程的学习使学生掌握电路的基本理论、分析电路的基本方法，为后续课程准备必要的电路知识。课程通过对电路模型的抽象和提取，建立相对简化的数学模型，有利于学生快速掌握电路分析的基本方法。但是，由于当今的大学生长期接受数学思维模式训练，很少参加工程训练，对数学模型与工程实际的对应关系不了解，难以真正理解电路的基本概念，更不用说利用理论知识解决实际应用问题，传统的“灌输式”教育模式很难取得很好的教学效果。

为此，针对电路分析基础课程的研究型教学，本文探讨相关教学内容和教学方式的改革，使得学生在了解基本理论、基本方法的同时，深入理解基本理论的内在涵义；能够熟练应用基本理论分析日常电路现象，并指导有探索意义的电路设计。

二、教学内容的更新

研究型教学是基于“问题”的学习方法，以“问题”为导向，通过各种形式的训练载体，对所提炼的现实问题进行分析、研究与判断，深化学生对课程知识的理解，提高学生可持续的自主学习能力。因此，在研究型教学中，对于“问题”的设计尤为关键，它不仅具有一定的挑战性，更具有现实性，能充分激励学生学习的好奇性；同时它还应具有开放性，能够让学生在解决问题的过程中探索多样化的解决方式，并在解决问题的过程中相互沟通、合作、分享不同的视角和观点。

例如，在电路分析基础课程的开篇介绍中，除了介绍电路基本理论的发展史，更注重电路基本理论在实际生活中的各种应用引导。以目前家庭生活最常见的汽车为例，从汽车的点火发动到车内各功能部件的协同工作，其涉及的基本工作原理（一阶直流稳态电路、电路拓扑约束）、基本电子器件（线圈、电源、电阻），甚至车载通讯系统、电子机械系统，都可以作为“问题”首先引出，让学生对课程所要完成的功能有个概要认识，并带着这些“问题”进入课程的学习，使得概念学习“有的放矢”。

再例如，对于学生熟悉的电阻元件，由于高中物理已经学习过欧姆定律，电路分析基础课程又再次介绍，学生听了难免乏味，因此增加在实际工程应用中“如何合理选择电阻元件”的内容，引入电阻功率比的概念，由电阻功率比确定实际可选用的电阻值范围。另外，增加应用于诸如扭矩、压力传感器的电阻应变片知识介绍，“物理变量如何转换为电信号”？加强学生对电阻的微观认识，并引导学生自己动手制作、搭建具有个性的简单应用电阻电路，这样既有助于加深学生对基本概念的理解，又能提高学生自己动手实践的能力，提高学习兴趣，开发创新能力。

三、教学方式的改革

教学形式与教学方法在整个教学过程中是非常重要的环节，对保证课程的教学质量至关重要。以“问题”为导向的教学与以“启发”为模式的互动教学方式相结合，可以说是对研究型教学的必然方式。

“问题”不仅可以由老师提出，更可以根据学生已有的基础，由教师“启发”，引导“学生提出问题”，激发学生的好奇心，扩展学生的思维空间，发挥联想延伸。充分尊重学生的主体地位，激发学生的自主学习精神，形成互动式、讨论式的教学方法。例如，在讨论谐振电路频率响应时，传统的并联谐振是以转移电流比作为传递函数，函数呈现带通滤波特性，这时引导学生以转移电压比作为传递函数，讨论其频率响应特性，并以实验作业形式布置给学生。这样，在电路实验中，就有许多学生自己创造搭建各类课本以外的滤波电路，不仅激发了他们的好奇心，加深对基础理论的理解，更激发了学生的创造性。

另外，将现代教育技术和传统教学手段有机结合，理论教学与实践教学紧密相结合，集中讲解环节和双向互动环节结合，遵循研究型教学方法的主体性原则，在教学过程中运用计算机辅助技术、实验模拟仿真等手段，不断深化学生对基础理论的理解和提高学习兴趣。对于有些难以理解的物理现象，利用Matlab、PSpice等仿真工具，在课堂上直接演示概念和物理过程（如二阶电路的三种暂态响应波形）。对于一些简单的工程现象，辅以课堂实验或录像，增强学生对工程实践的感性认识，引导学生运用理论知识分析实际问题。现场实验、现场解说，促进学生对理论知识的理解。

再次，利用课程设计环节，鼓励学生将理论知识应用于实践。课程设计具有以下特点：一是从题目结构形式看，打破了传统模式，具有开放性和探索价值，富有挑战性，有利于学生创新能力的培养；二是从解答过程和解题策略看，具有发散性、探究性、多样性、层次性、发展性和创新性。课程设计不再拘泥于运用课本中软件求解复杂电路或简单功能电路的设计，并鼓励学生用不同的方式实现，如原理设计、软件仿真、电路制作；也可组队完成设计题目。例如，为加深学生对基础理论知识的理解，改变学生传统的理论太抽象思维，就布置了这样一套课程设计：观察并分析实际生活中具体应用教材中各类电路基本定律和分析方法的实例。开放性的题目，涉及面很广，却又不局限于某一具体理论和方法，可能很简单，也可能有难度，其目的是为了增强学生学习的主动性，培养学生的创新意识，激发学生个性化思维。通过这样的课程设计，有很大一部分学生找到一些相当有深度的实际应用电路，学生不仅深入理解了电路基本概念，更有利于其将理论与实践结合，探索更深层次的理解与应用。

四、结束语

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关键词：电路分析；任务驱动教学模式；教学实践

中图分类号：TM133-4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0108-01

《电路分析基础》课程是作为电子信息科学与技术专业的必修课，认真教好这门课，有利于后续课程的教与学打下良好的基础。因此，最近一些年以来，我们在电子科学与技术专业课程的教学中灵活地运用任务驱动教学模式来进行教学过程的改革与实践探索，并且取得良好效果。现在将有关任务驱动教学模式及其在教学实践中的一些应用进行探讨。

一、任务驱动模式下的教学分析

（一）教学目标的分析。对《电路分析基础》这门课程以及各个单元的教学目标进行分析，从而更好地把握当前重点需要教授知识的“主题”和相应的教学“任务”。通过教学目标来划分出总子目标之间的关系图，也就是意味着得到了可以到达该教学目标需要的所有教学知识点。

（二）学生特征分析。教学设计过程目的是为了可以更加高效地促进学生的学习，学生作为本次学习活动的主人翁，是作为教学设计内容的出发点、归宿也是设计的核心。所以，要想取得整个教学活动的全面成功，就一定需要高度重视对学生特征进行全面的分析。

（三）设计任务。按照对教学目标、教学所需要的内容以及学生所具有的特征情况，设计出与当前学习主题最为密切任务作为本次学习的重点内容，让每一个学生可以针对当前面临的问题能够自觉去解决。

二、任务驱动教学模式在《电路分析基础》中的实践应用

下面将通过“R，L，C串联电路的谐振特性”的教学案例来作为任务驱动教学模式的实践。

（一）实验目的。①学会怎么样绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线图形。②进一步加深和理解当电路发生谐振时特点以及条件，全面掌握好电路品质因数（电路Q值）所具有的物理意义以及其对整条谐振曲线所产生的影响。教学的重点内容：谐振频率的基本概念，Q值对整个谐振特性所产生的影响。教学的难点内容：通过分析多组数据来测量绘出谐振曲线图形。

（二）实验器材。实验所需要的器材有：1台函数信号发生器，1台0～600V的交流毫伏表，每人自备1台双踪示波器，1台频率计以及还要准备谐振电路实验电路板（要求是：R=200Ω，1KΩ；C=0.01μF，0.1μF；L≈30mH）

（三）实验过程。任务一：按实验要求组成监视以及测量电路。首先使用C1和R1，通过交流毫伏表来其测电压，应用示波器来监视电路的输出信号源。要求信号源的输出电压是 ，并且做使其值保持稳定。

任务二：提问：当信号源频率不变化的前提下，电阻R两端电压值UR会发生一定的变化，那怎么才能改变？是否存在着某种特殊情况呢？学生需要带着一系列的疑问来进行本次的实验。当学生思考了一段时间之后，老师可以对学生进行必要的指导，将已有的毫伏表连接在R（200Ω）两个终端，使信号源的频率由小到大慢慢发生变化，如果出现 的读数是属于最大值时，那么所读到频率计上的频率值也就是电路的谐振频率 ，并且测量Uc与UL之值。

任务三：提问：全面了解了谐振频率相关的概念这后，我们还需要关心好在谐振点之外的事，如：UR，UL，Uc之间的一些变化情况，也就是需要找出 和 以及 的变化，具体操作过程是在谐振点的两侧，将频率递减或者递增500HZ也可以是1KHZ，按一次的顺次取出8个适当的测量点，测出Uo，UL，Uc在8个点中的各个值并做好记录。

任务四：可以任意选择三组数据绘制出三条曲线 ， ， ……通过这种做法来引入新的知识点：谐振曲线。

任务五：电路中R和C值的变化与Q值之间存在什么样的关系？（学生在问题适时的启发下，与所学的知识产生联系，从而很容易的分析出R和C的改变会直接对Q的值产生变化）

任务六：在结合以往所学到知识的基础上，要求能够计算出有多种情况的通频带与Q值，说明当出现不同的R值时对电路通频带与品质因数之间的影响。

任务七：观察实验所得到的三组数据中的谐振，判断输出电压 和输入电压Ui之间是否存在相等？请分析具体原因。

任务八：实验结整后要求学生总结和归纳出串联谐振电路的特性。

三、“电路分析基础”课程任务驱动教学模式的探讨

笔者通过多年的教学实践，对于任务驱动教学法在《电路分析基础》课的应用有以下几点建议：

（一）重视任务制定的合理性。建构主义教学设计原理中是这样强调的：作为学生的学习活动一定需要与大的任务或者问题相结合起来，让每一个学生都可以在真实的教学情境中带着任务进行学习，通过探索问题的方法来驱动以及维持学习者对学习产生兴趣与动机。最终使制定的任务是合理的、科学的。

（二）保留和发扬传统授课模式的积极因素。任务驱动教学需要教师进行必要的指导，假如过度的强调由学生去自由学习和发现，最终会造成学生在学习出现放任自流的现象，同时也会造成教学上的混乱，因此，在明确教师的主导性这一点来看，任务驱动教学模式需要吸收过去的课程讲授法的一些优点，通过传统讲授的优点结合任务驱动教学模式来达到教学的制高点。

（三）对教师提出了高水平的要求。任务设计中需要考虑学生在学生中可能会遇到的一些难点，因此，教师在上课前需要抓住上课内容的重点、难点，并且进行必要的分析，提供“暗箱”式的教学思路，对学生的学习加以引导。学生在学习遇到的任务难题时，怎么样才能在有限的时间内使学生可以快速地完成任务并且少走一些弯路，因此，教师进行一定的暗示是十分必要的，但是应以“暗箱”式给予解答，一定不要固化步骤，从而造成禁锢学生的思维。

四、结束语

综上所述，文中在任务驱动教学模式指导下进行教学设计所必须完成的内容以及步骤，通过实验案例来进行教学实践，结果表明了任务驱动教学符合学生认知规律，能够促进学生学习《电路分析基础》的积极性、主动性，还培养了学生动手实践能力。

参考文献：

[1]刘景夏.“电路分析”课程教学改革的再思考[J].电气电子教学学报，2008.

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【关键词】机电设备；电气线路；故障；处理

0.前言

机电设备在长期使用过程中，会因为使用不当或电气损坏，造成机械不可避免地出现一些故障，致使机器完全不能动作或部分动作不能实现。机电设备一旦出现故障，不仅仅会影响机器的性能，还会影响施工速度，影响到企业的经济效益。因此，当机电设备在实际运行过程中出现故障后，要求机器维修人员须在充分了解机电设备的结构、动作原理及电气线路原理的基础上，对故障进行分析、判断直至修复，以保证机电设备的正常运行。一般，机电设备的故障，有机械方面、液压方面或气压方面、电气方面等各方面的原因，在本文中主要就机电设备电气线路的故障及处理措施进行简要阐述，以供参考。

1.机电设备电气线路的故障的检修步骤

通常，机电设备电气线路的故障的检修步骤具体如下：

1.1熟悉机电设备电气系统维修图，包括机电设备电气原理图、电气箱内各电器元件位置图、电气安装接线图及设备电器位置图等。

1.2 当机电设备电气线路发生故障后，首先须向操作者详细了解故障发生前设备的工作情况和故障现象，这有利于排除故障。

1.3 在了解了故障经过及故障现象的基础上，检修人员应对照设备原理图进行故障分析，确定故障的可能范围。

1.4故障的可能范围确定后，应对有关电器元件进行外观检查。检查方法一般有：闻、看、听、摸。

1.5在外表检查中没有发现故障点时，或者对故障还需要进一步检查时，可采用试验方法对电气控制的动作顺序和完成情况进行检查。

在采用试验方法对电气控制的动作顺序和完成情况进行检查时，应注意几个小点：①短路故障不能试验；②在试验时应尽可能地断开主回路，只在控制回路进行；③试验时，不能人为触动接触器等电器元件，以免故障扩大和造成设备损坏；④试验时应先对故障可能部位的控制环节进行试验。

1.6通过试验检查，发现某一个控制环节或某一个动作顺序出现问题，就可确定电气线路的某条之路可能有故障，这时候就需要借助仪表来检测，这也是排除故障的有效措施。

一般，机电设备电气线路的检修步骤按图表示，如图1。

图1 机电设备电气线路的检修步骤

2.机电设备电气线路常用的检修处理方法

机电设备电气线路常用的检修方法有：

2.1咨询用户法

这是检修电气线路故障的最基础的方法。由于在机电设备的运行和检修中，操作者和维修者往往不是同一人，当检修者在进行故障分析时，应向机电设备操作者咨询，以了解故障现象、故障时间和地点以及故障发生的整个过程等等。如故障发生前是否过载、频繁启动或停止；故障发生时是否有异常声音相振动、有没有冒烟、冒火等现象。

2.2 操作检查法

操作检查法是检修故障的一个重要方法，它是通过操作某些开关、按钮、行程开关等看一些动作是否正确。这个检修方法可在断电的情况下进行，也可在通电的状态下进行，但通电时必须注意安全。

2.3感官判断法

感官判断法，则是利用眼、耳、鼻、手等感官来发现故障点。

2.3.1眼，则是用眼睛看，看电气线路的外观变化情况，是否有发黑、掉线等异常现象。

2.3.2耳，即是用耳朵听，听设备运转声音是否异常。如电动机或变压器出现两相电时，会有明显的异常“嗡嗡”声，从而可以判断出故障点。又如磁力启动器的真空接触器、馈电开关中的断路器，当听到它们吸合的声音不清脆时，就应注意，并准备随时更换，以免故障隐患变大。

2.3.3鼻，即是用鼻子闻，闻是否有焦臭味、灼烧味等，以准确判定故障部位。

2.3.4 手，即是用手摸，摸机电设备发热是否正常，从而判断出故障的原因。

2.4万用表等专用仪表、仪器及工具检查法

对于某些特殊故障或疑难故障，需使用一些专用仪表、仪器及工具进行检修。一般，常用的电工仪表有万用表、兆欧表、钳形电流表、电桥等，在此仅介绍万用表检查法中最常用的两种方法：电压检查法和电阻测定法。

2.4.1电压检查法

电压检查法是利用万用表的电压档来测量电路中两点之间的电压，通过多次测量，找出故障点。该检查法判断故障快而准确，但在检修时要注意安全。

如图所示，线路如果出现“按下启动按钮接触器不能吸合”故障，可将万用表拨到交流500V电压档，然后参照图2的顺序进行检查：

图2

（1）将表的一根表笔（黑表笔）固定在“1”点上，另一只表笔沿着“8”“7”“6”“5”点进行检查，看各点电压是否正常，若发现某点没有电压，则相关的电器或接线即为故障点。

（2）将黑表笔固定在“8”点上，红表笔沿着“1”“2”“3”“4”点进行检查，判断方法同上。

（3）如上述检查都正确，可按下启动按钮，测量其两端电压U4、5，正常情况下应为0，如仍有电压，则启动按钮的触点有故障。

2.4.2电阻测定法

将万用表调到R*1或R*10档，如图2所示，按下列步骤进行检查：

（1）将一支表笔（黑表笔）固定在“8”点上，红表笔沿着“7”“6”“5”点进行检查，如哪一点表的指针不动则相关的元器件或接线有问题。

（2）黑表笔固定在“1”点上，分别测量“2”“3”“4”点，判断方法同（1）。

（3）也可以直接测量某元件或某触点两端（“1-2”“3-4”“6-7”等两点之间），看表的指针偏转是否正常从而判断故障点。还可以按下启动按钮，测量“4-5”两点之间是否接通。

但在采用电阻测定法检修时，应注意几点：①不能带电测量，测量时必须先断开电源，将万用表拨到电阻档，根据线路中的负载大小，合理选择量程，并调零；②测量值应与理论值相近甚至相等，才说明线路接线完好，若测量值超过理论值太多，则线路中有接触不良的故障，若测量线圈等负载，电阻值为零，则线圈短路；注意万用表的量程。③应特别注意“回路电”的电路。如图3所示，两个线圈并联连接时，要测量其中一个线圈好坏，必须拆除其一端接线再进行检测，才能准确判定故障。

图3

2.5 短接法

短接法就是用一根良好绝缘的导线，将所怀疑的断路部位短路接起来，如短接到某处，电路工作恢复正常，说明该处断路。该检修法是除了电阻法、电压法检查外最为简单可靠的方法，但在采用该法进行检修时，应注意：①该法只适用于检查导线断路、虚连、触头接触不良的断路故障，对线圈、绕组、电阻等负载的断路故障，不能采用此法；②短接时千万不能短接线圈等负载，否则会引起短路路故障；对机床等设备的重要部位，最好不要使用短接法，以免考虑不周，造成事故；③主回路最好不使用此法，特别是不能采用“触碰”，容易产生火花，造成事故；使用短接的导线绝缘要良好。

3.结束语

总之，机电设备在经过长时间的运转下会不可避免地出现各种故障，当故障发生时，应先确认其属于哪种故障，机械故障，或是液压故障，或是电气线路故障。如已确定电气线路故障后，应则按照电气线路的故障检修步骤、方法等，准确查找故障部位、及时快速排除电气故障，以确保机电设备的安全正常运行。

【参考文献】

［1］赵红毅.机电设备运行中常见的故障及维修措施[J].科技风，2011（03）.

篇7

关键词：软土地基；输电线路；杆塔基础

1引言

输电线路杆塔地下部分总体为基础,基础是稳固输电线路杆塔,输电线路基础施工是按设计要求进行施工,普通土坑的开挖前都必须做好复测和分坑工作。

输电线路施工复测是指线路施工前,施工单位对设计部门已测定线路中心线上各直线桩,杆塔位中心桩及转角塔位桩位置,档距和断面高程进行全面复核测量。若偏差超过允许范围时,必须查明原因并予以纠正,根据定位的中心桩位,基础类型依照设计图纸规定尺寸进行坑口放样工作为分坑测量，通常把这两步工作统称为复测分坑,分坑可用经纬仪及皮尺进行分坑。

2 软弱地基高压输电线路杆塔基础分析

软弱地基是高压输电线路建设经常遇到问题,软弱地基对输电线路影响是最明显,一旦在施工中出现差错就会造成基础的不均匀沉降导致杆塔倾斜,造成重大事故,在工程建设各个环节都必须高度重视软弱地基问题。

2.1勘测设计方面

在工程勘查阶段首先要确定线路的走向,是线路走向沿线地区具有良好地质条件，尽量避开软弱地基,如果对于路线走向无法避开软弱地基桩位,要选择合适杆塔、基础型式确保工程质量,在地形条件允许情况下首先选用拉线杆塔,当软弱土层较浅时宜选用浅埋直立柱大板式基础,挖去软土层后换填良好土进行填筑碾压,当软弱层较深可采用于木桩铺垫层办法增加地基承载力或者采用桩基础。地基承载力较低时(一般[R]≤50kPa)对于转角塔和大负荷直线塔宜选用桩基础。一般慎用主角钢插入式斜柱基础,因为基础稍有不均匀沉降,铁塔主材与主角钢很难连接造成结构性破坏。

对基底采用加固措施按设计要求进行加固,采用加石块充填加固在最后一层土挖至设计深度时抛入预先准备石块,将石块夯入土中至密实为止并清理被挤出表面的软土再铺上碎石；采用清淤加木桩按要求清去顶层淤泥后打人木桩再充填砂层,清理被挤出软土,灌水让砂层沉实,对于需要铺混凝土垫层,垫层铺好后需要停留48 h才能制模浇制基础以使垫层有充分凝固时间。

2.2工程施工方面

软弱地基杆塔基础施工关键是要做好基坑开挖和混凝土浇制过程排水措施,尽量避免基底原状土受到扰动。

测量人员用全站仪精确测量基槽平面位置,根据底面尺寸及埋置深度、地质水文条件等确定基坑开挖尺寸。基坑底平面尺寸比结构物基础设计尺寸各边加宽1.5m。由测量人员定出开挖边桩,连接边桩即为基坑开挖边线。在放样过程中适当加大基坑开口尺寸保证在基坑开挖过程中遇到不稳定土层时，能够适当加大不稳定土层坡率。

使用挖掘机开挖，顶部无静荷载。根据现场土质实际情况适当调整开挖坡度,开挖至基底以上20cm范围采用人工开挖防止超挖,施工前人工突击挖除并尽快进行下道工序施工。

开挖过程中开挖底面低于地下水位基坑时,地下水会不断渗入坑内,如果流入坑内水不及时排出,土被水泡软后会造成坑壁坍塌,地基承载力下降。因此做好基础施工过程排水工作是软弱地基基础施工基本要求,基坑排水方法很多,施工单位可根据基坑的排水量以及自身排水设备等情况确定采用何种排水方法。对于流沙坑,为防止坑壁坍塌,减少流入坑底的水量,可以采用挡土板或沉箱的方法开挖。为避免或减少对原状土的扰动,基坑不要一次挖至设计深度。当开挖至接近设计深度200-300mm时暂不开挖,而向监理部门申请验坑。验坑后从局部开挖,逐步展开,挖至设计深度后施工人员不要直接在坑底行走要铺上木板通行。

挖至设计标高后不得长时间暴露、扰动或浸泡。基底不得受水浸泡,其上淤泥须清理干净。施工过程强化质量意识教育,组织施工人员学习施工设计图纸、质量标准及验收规范。坚持岗前培训及持证上岗制度,坚持“三检、四按、五不准、六做到”。

2.3混凝土强度检查

混凝土在搅拌和浇注过程中检查混凝土组成材料质量和用量,每个工作班至少两次，在搅拌地点及浇注地点检查混凝土的坍落度,每一工作班至少两次，在每一工作班内,如混凝土配合比由于外界影响而有变动时应及时检查，混凝土搅拌时间应随时检查,试块应用钢模制作,必须在浇注地点制作,试块的尺寸应做150×150×150mm试体,每组(三块)试块应在同盘混凝土中取样制作,其强度按下述规定确定: 取三个试块试验结果的平均值,当三个试块中的过大或过小强度值与中间值相比超过15%时,以中间值代表该组试块的强度。检查混凝土质量应做抗压强度试验,试块是做抗压强度试验的,其制作数量应符合转角、耐张、终端及悬垂转角塔的基础每基应取二组,一般直线塔基础,同一施工班组每5基或不满5基应取二组,单基或连续浇筑混凝土量超过100m3时亦应取二组,按大跨越设计的直线塔基础及其拉线基础,每腿应取二组,但当基础混凝土量不超过同工程中大转角或终端塔基础时,则应每基取二组,当原材料变化、配合比变更时,应另外制作,当需要做其它强度鉴定时外加试块的组数由个工程自定。每二组试块制作后,一组与基础同条件养生,一组进行标准养护。评定基础混凝土是否达到设计混凝土强度等级的方法是将一组试块在温度为20±3℃和相对湿度为90%以上的潮湿环境或水中的标准条件,经28d养护后试验确定混凝土抗压强度。其试验结果作为评定基础混凝土是否达到设计混凝土强度等级的依据,与基础同条件养生的一组试块作为检测基础混凝土在不同龄期所达到强度的依据。

2.4 监理方面

监理单位应制订施工监理规划,认真审核施工方案,现场施工队伍是否具有相应资质,是否组织验槽程序、记录、审签手续是否正确、齐全,有关材料、设备的进场检查是否符合规定,各个工序质量、隐蔽工程是否按规定及时进行检查验收,记录是否规范,施工过程试件、试块是否进行见证检验,检验报告是否符合规范规定要求,施工中设备、工艺条件是否具备项目施工要求,是否对不利环境影响有可行处理方案,采取必要措施等等,还要按规定进行各个阶段工序质量监理，对各个主要部位和施工要点监理,施工保证资料监理,保证中间产品质量，对各主体质量保证体系和质量管理制度运行和落实进行监理。通过规范质量行为促进质量机制运行,以足够人力、物力、设备工艺、技术方法、环境投入保证投入质量和工作质量,实现规范规定工序质量。

3结束语

软弱地基基础是输电线路建设难点,只要勘测设计、施工、监理人员有高度责任感,密切配合,科学管理,就一定能使软弱地基的线路投资得到控制,质量得到保证并能安全可靠运行。

参考文献

[1]KLym TW,王钊.杆塔基础的螺旋锚板[J].土工基础,1991(2).39-45

[2]刘义建,刘勇健.深基坑支护方案最优决策方法研究[J].基建优化,2002,23

(6):46-47

[3]徐杨青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J],岩石力学与工程学报2001

(2),248-251

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关键词：PLC；改造；继电接触器控制电路；问题

PLC是以微处理为核心，综合了自动化技术、计算机技术和继电器逻辑控制，具有编程灵活，抗干扰能力强，体积小，应用广泛，功能齐全等优点，并且价格便宜，操作简便，是自动化控制的基础之一。而传统的继电接触器控制电路存在费用高，工期长，维修困难，可靠性差，改造复杂等问题，影响了其应用。因而研究PLC改造继电基础器控制电路具有积极的意义，为相关的研究提供参考。

一、PLC改造继电接触器控制电路的准备

1.主电路的确定：PLC在改造继电基础器控制电路中，电动机电源是由主电路提供的，仍由接触器主触头控制的，其主电路是基本保持不变的。

2.输入输出的确定：PLC输入是用来接受生产过程的各种参数信号，一般用速度继电器、主令电器等触点作为输入信号。

当SB闭合时，X1接通，内部继电器动作。如果将输入触点改为常闭触点，当PLC接通时，内部继电器就会工作了，因而要将PLC输入端与常开触点相连，否则，PLC接入电源就会处于工作状态。PLC控制电路的设计需要明确输入输出继电器的编号、元件代号、作用等，并绘制输入输出分配表。

3.外部接线图的确定：PLC外部接线图是将供电、控制元器件、输入、输出的接线关系画清楚，明确各部分之间的关系，并且外部接线图要清晰，易于理解，以便理解和调试维修。

二、PLC改造继电接触器控制电路的程序设计

改造继电接触器控制电路的前提是PLC程序设计，如果工作原理分析不全，相关的功能就难以表达出来，甚至导致PLC无法正常运转。设计PLC控制系统，是为了通过控制被控对象来实现工艺要求，在满足工艺的前提下，力求PLC简单、经济、实效、安全、可靠。梯形图设计要根据输入输出分配表将继电接触器控制电路来转换，要注意几点工作：（1）触点不能画在垂直分支线上，而应画在水平线上；（2）梯形图的各种符号要以左母线为终点，绘画的顺序为从左向；（3）不包含触点的分支不可水平方向设置，而应在垂直方向；（4）当存在几个电路块并联时，要将触点的支路块放在最上面；其后，当梯形图遇到不可编程的情况时，要对原梯形图重新编排，以便正确进行编程。但是，在编排梯形图时必须注意，要符合设计的流程，不能有程序混乱或跳跃性的情况，程序设计之后还要经过审核，确保正确性。

三、PLC改造继电接触器控制电路的问题分析

以PLC改造正反转串电阻降压启动控制电路为例，经过PLC改造之后，具有双重连锁保护，并实现正反转串电阻降压启动，当闭合正转启动按钮SB1时，电动机串电阻R实现正转，并且线圈KT开始定时，达到定时时间之后，KM3得电动作，R短接，电动机正常正转。同理，当闭合反转启动按钮SB2时，KM1与KM3失电，KM2得电，电动机串电阻R降压反转启动，并且线圈KT开始计时，当达到既定的时间后，接触器KM3得电动作，R被短接，电动机正常反转运行。如果电动机过载，常闭触点KH分断，时间继电器线圈、接触器线圈都会失电，电动机停止运转，以保护设备。

外部接线图中停止按钮SB3和过载保护触点KH用常开触点，程序可以正常运行，继电器所有触点的动作与线圈通断电同时发生，但是，PLC是串行工作的，指令是扫描执行的，触点与线圈的工作并不是同步的，存在输入输出之后的问题，循环扫描输入阶段、执行阶段和输出阶段。在第一个扫描周期的输入处理阶段出现输入信号，各数据锁存器都处于“0”状态，而在第二个扫描周期，输入继电器X0的输入锁存器处于“1”状态，执行阶段Y1，Y2的锁存器都为“1”，在第三个扫面周期的程序执行阶段，Y0接通，输出锁存器驱动负载接通，会有长达两个周期的响应延时。经过应用发现，存在一定的问题，如，当X2接入输入T0始终得电，难以实现串电阻启动控制；如果X1接收输入信号Y1，Y3在5S后接通。PLC在改造继电接触器控制电路时可以实现低成本、高效、稳定的目标，提高生产效益，但是同样存在一定的问题，需要进一步的研究来减少这些问题带来的影响，尤其是对于重要的工作场所。

我国作为制造业大国，工业控制在其中发挥着重要的影响，PLC与继电接触器在控制系统中都占有很大的比重，而传统的继电接触器可靠性不高，改造复杂，利用PLC进行改造可以有效地提升其工作的稳定性和精确性，为相关的工作贡献一份力量。

参考文献：

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关键词：电缆线路；维护管理；要点；研究

中图分类号：A715文献标识码： A

0 引言

随着城乡一体化等一些列城乡和谐发展措施的推行和应用，电力线路也得到了更广泛的使用。为了提高电力供电的可靠性和稳定性，确保电力运输的正常运行，降低电力工程对周边生态的影响，绝缘电缆在电力线路的建设中的优势越来越明显，使得在电力企业安全生产中，电缆的故障和施工管理的形式也愈加的严峻，因此预防线路故障和线路管理不当在整个电力工程中所占的比例也越加的不可忽视。

1 电缆故障分析

故障产生的原因可以概括性的分为以下三类：第一类是外部因素，如外力、火灾等对电缆线路产生的破坏等；第二类是电缆本身的因素，比如电缆质量不合格。由于近段时间物价的飞涨，某些厂家为了实现更高的利润而降低产品出厂的标准、生产工艺不规范等举措，使电缆的寿命和正常使用得不到有效的保证，导致电缆线路产生故障；第三类则是在施工和管理不但所造成的，假如工程验收把关不严谨，使得工程工艺和质量达不到标准，则会给电缆线路的正常运行带来更多的不稳定因素。在现今电缆故障产生的原因中，第三类所占的比例是最大的。由于第一类故障的客观性导致预防难度较大，第二类故障则基本上是厂家和制造商在生产时偷工加料，降低材料的使用量，而此类问题在试验和检测中根本无法发现。因此对于电力企业来说，如果在施工前不能对电缆的质量进行严格的把关，质量不合格的电缆一旦进入电网，其后患是无穷的。因此，电力企业中负责物资管理的部门，一定要严格把握质量关，保持监造和抽检送验工作的严谨性，保证电缆合格的质量。

第三类故障的客观原因也非常多，如在敷设电缆的过程中电缆管道进水，施工不慎导致的电缆外皮损失而进水，制作电缆头时工艺较差导致的电缆头受潮等，都会给电缆线路的正常运行带来极大的危害：电缆内部的进水可导致在进行耐压试验时电缆被击穿，而受潮的电缆虽然在运行初期不会产生太大的故障，但随着运行时电场的作用会导致最终被击穿。目前以我们现有的技术和设备是无法处理进水电缆的，在实际的施工中，若发现了电缆断口进水，则往往是锯掉几米后再查看里面是否干燥，若不行则继续往前锯，有时甚至需要调整整段电

缆，这就导致了物力和人力的严重浪费。因此，我们应以预防为主，同时做好电缆的施工管理，这是决定电缆寿命的重要因素[1]。

2 故障点距离测量方法

判明电缆故障的性质后，若通过巡视无法查找到故障点，则此时需要借助相关仪器设备确定故障点的位置，为维护奠定基础。进行电缆故障探测的方法有许多种，如脉冲法、电桥法和驻波法等。脉冲法通常包括高压闪络测量法和低压脉冲反射法，其特点是所使用的仪器

设备精度已经达到了较高的水平，其探测的效果和准确程度也是较为理想的，基本原理是：假设电缆长线是均匀的，应用行波理论对均匀的电缆长线进行分析，通过对电缆中往返脉冲所需的时间来计算故障点的位置。脉冲法较好地解决了闪烁性故障和高阻抗的问题，且对长度、截面材料等特征依赖性不高，因而得到了越来越多的应用。

3 电缆施工管理的措施

(1) 由于市政的排水管道建设相对滞后，因此地势较低的旧管道内都是污水，这就造成了电缆线路中间部位长期浸泡在污水中，腐蚀了电缆线路。由于电缆中间部位是电缆易发生故障的地点，因此通常采用新型复合材料对井内的管道进行封堵和修正，同时查找污水源，进行堵漏和疏导工作，针对一些现场地理条件较好的位置，将电缆的中间头改为电缆对接箱布置在绿化带或人行横道上。

(2) 对于新建的电力管道从设计方面入手，优化转角和中间接头井的设计，综合考虑排水措施，保证设计到位和施工的方便。要根据现场的实际情况而尽量采用电缆对接箱的方式，尽最大可能地将电缆的中间头制至地上。同时由于受地形环境的影响，中间头必须放置在窨井内的，则应先固定电缆中间头的位置，保证其高出窨井内水面的位置。

(3) 严格保证电缆头的密封性良好，对于施工中已经锯开的电缆头，无论是处在堆放还是敷设中，都要采取措施保证密封的良好性，在防止受潮的同时严禁电缆断口浸泡在水里。

(4) 当前施工单位都使用大马力的绞磨机来牵引电缆，在一些转角处并未做好保护措施，而是直接牵引电缆，这就造成了电缆的外皮及内部受到严重的机械损伤，即使是交流耐压试验也很难发现，而在其运行时由于受损处发热会导致绝缘下降，直至发生事故。因此，要尽量避免电缆施工时的扭力作用，当电缆发生转弯时，自然弯曲电缆，避免内部的机械损伤。

(5) 由于施工人员的技术水平参差不齐，而电缆安装的技术要求较高，由此造成的电缆事故也较多。因此，提高施工人员的专业技术水平，加强电缆附件相关制作工艺的管理可有效防止电缆事故的发生，且在制作电缆附件前应根据遥测的结果判断电缆是否合格，对于电缆附件的施工要严格按照尺寸要求进行，以确保电缆的外护套、钢铠、铜屏、半导体层施工削切尺寸的正确性。对主绝缘层进行深度的锥度处理，打磨划痕半导体层以消除坚硬的细角，同时进行应力及防水层的处理，保证每个步骤要严格按要求进行。剥离铜的屏蔽层时，要保证不损伤主绝缘及半导体层，以免产生由于电场应力变化所导致的电缆接头故障。

(6) 进行交流耐压试验可对保护管中的电缆起到防患于未然的作用，而对于投入运行的电缆可防止其事故的发生，因此电缆线路施工中要进行严格的预防性试验，发现缺陷和其中的薄弱环节，以便对其进行及时处理。

(7) 从城市配电网规划的角度考虑，电缆线路应严格满足“N-1”的供电可靠性要求，可采用环网方式进行连接，在有条件的地区可采用“多供一备”和“3-1”的接线方式，这样就能保证电缆发生故障时及时切除故障点，缩小了停电的范围，给抢修带来了便利[2]。

4 结论

电缆线路作为一种重要的供电线路，应从设计、敷设、施工、试验及运行等多方面进行维护，各个环节都应严把质量关，保证电缆线路的可靠运行。

参考文献：

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关键词：VAR炉 电气故障 晶闸管 预防措施 分析处理

中图分类号：TF066 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（c）-0060-03

由于钛的化学活性较低，使得钛及以钛为主要元素的合金化合物在进行熔铸时无法应用如黑色金属一类的常规操作方法。目前应用的钛及钛合金熔铸方法除真空感应熔铸、电渣熔铸、电子束和等离子冷床炉熔铸外最主要的应用方法就是真空自耗电弧熔铸，简称VAR。采用VAR法进行熔铸最大的优点是可以节约成本，并最大程度地提高金属性能，而且VAR炉的操作较为简便，可以较好地稳定控制产品质量，因此广泛地应用在航空航天等材料制作过程中。虽然VAR炉具有许多的优点，但在工业化应用中依然存在问题，必须寻找方法加以有效控制。

1 VAR技术浅析

VAR炉主要由7部分组成，分别为：真空系统、直流电源、自动及手动控制系统、稳弧搅拌系统、检测和自动记录系统、电极驱动机械系统、铜坩埚及冷却循环系统。VAR技术应用的一般流程为：混料―压制电极―电极焊接成自耗电极―熔炼―铸锭表面处理―检验。

VAR炉及其电气特点是由硅整流变压器和整流单元组合提供熔炼需要的DC电源，熔炼电压为30～45 V。电极驱动系统主要由电机及机械传动部分组成，在使用过程中能非常精准地控制熔速。另外稳弧系统避免了杂散电场的不对称性对熔池的影响，改善金属成份的均匀性，较好地控制产品质量。

2 实例分析

以VAR炉使用过程中出现的故障为例，探究VAR炉电气故障的原因及处理措施。

2.1 故障现象

VAR炉在正常熔炼过程中，熔炼电压突然从30 V上升到32 V，熔炼电流从7 900 A下降至7 000 A，此时从设备上未发现任何异常现象，也并没有收到报警提示。熔炼仍在继续进行，但熔炼速度有明显下降。

2.2 故障排查和原因分析及处理

第一，假设为水冷电缆线损坏导致故障发生。根据故障发生后所表现出的现象，可以先假设推断为水冷电缆线某处被烧断或连接处接触不良。通过对整套系统中的水冷电缆线的分析，选择其中最容易被烧断的4根电缆进行检查，采用机械旋动和检测外部磁场的方法对4根水冷电缆线进行逐条检查判断，判断3根电缆并未被烧断。

第二，假设整流电源故障。对最有可能出现故障的整流柜中的整流元件及控制板进行检查判断，如图1。

在判断分析过程中我们逐个检查整流单元的元件，发现有3只可控硅异常，表现为可控硅两端电压为零（在正常熔炼工作中的可控硅，用万用表直流电压档测量应有40 V电压）。在停机后，针对该3只可控硅整流回路进行重点检查，发现其中有两只可控硅的快速熔断器已经损坏，另外有一只可控硅经测量为控制极与阴极反向短路，判断其也已损坏。除去这3个原件外，其余都未发现异常。除此之外又单独对整流控制单元板元件进行了测试，按照其使用说明用其控制36 V电路中灯泡，观察其明亮程度，可以判断出整流控制单元板基本正常，触发信号正常，可以排除因控制单元板发生故障造成的VAR炉故障。

基于上述检查情况，确定更换损坏熔断器和可控硅。

在更换新的两只快速熔断器和一只晶闸管后，重新启动设备，在熔炼过程中无故障迹象，熔炼电流稳定工作在8 500 A，可判断故障基本排除。

2.3 整流元件损坏的原因分析

主回路晶闸管及其控制系统检测很重要。即经常观查整流变压器网侧的三相电流是否平衡，当出现三相电流不平衡时，就意味着设备的主回路系统及其控制系统有故障（既少相整流，现象为设备达不到额定输出状态）。产生此种现象的原因较多。下面就其中几项进行说明。

（1）晶闸管触发不良：晶闸管在工作一定时期后有可能因其自身某些参数的改变，致本来可能触发良好的到后来触发不开，形成少一相整流。此时可在该相晶闸管的脉冲触发变压器线路板盒 JDG-RCP 中的限流电阻 R1 上并接一电阻（50～100 Ω/2W）一试，其作用是加大触发电流。

导致可控硅性能劣化损坏的另外一个主要因素是通态压降损耗及连接损耗共同产生热影响的结果。流过电流大的支路，会使可控硅结温度超过最高允许的125 ℃而损坏，实践证明可控硅器件的表面温度最高不宜超过65 ℃。经综合分析：自耗炉整流可控硅因桥臂均流恶化造成的损坏占60%，因冷却水管路端部被腐蚀堵塞致使可控硅过热损坏占30%，因其他原因（过电压、过电流或瞬态冲击等）损坏的占10%。

多并联可控硅不均流超过标准后，将致使整流器内磁场分布越来越不均匀，从而引起漏磁场局部集中现象加重，造成整流器内涡流损耗和杂散损耗增加。不断增加的内涡流损耗和杂散损耗表现在可控硅内部为热损，可加速可控硅老化，造成最终损坏。

（2）晶闸管本身损坏：晶闸管一般在正常使用条件下不易损坏，但使用日久难免发生。此时可用备件晶闸管更换。晶闸管损坏有3种现象，即主体击穿、断路和门极击穿或断路。具体检测方法为断开晶闸管的一端后，用万用表电阻挡检测晶闸管阳极和阴极两端电阻值，正常应为无穷大。用万用表电阻挡检测晶闸管门极和阴极两端电阻值，正常应在10～20 Ω左右。

（3）串接在各只晶闸管上的快速熔断器损坏：一般此种故障很少发生，通常发生此种故障时，伴随发生缺相报警。但当使用日久时，在快速熔断器上的断相微动开关有可能因尘土等原因，在熔断时不能动作，致不发出报警信号使设备少相运行，解决办法为更换。少相故障还可用钳形表做快速检测，具体为用钳形表卡测整流变压器二次侧至整流柜整流主回路间的铜母排电流是否基本相等，如某相无电流，即可判断该相有故障。

2.4 预防措施

（1）经常检测冷却风机的风量。风量减小将导致冷却量不足，致使温度检测元件超温动作，使设备停机，影响正常生产。产生的原因一般为冷风流通部位尘埃的积量过大或某个风机损坏。

（2）经常检测冷却水管路是否畅通。水流量的减小导致系统冷却量不足，致设备超温报警后停机。尤其水冷却系统测温元件多，每只晶闸管处及主回路双孔铜排处都有，且都是并联水路，局部的水路受阻既有可能发生上述报警过程。在冷却水质较差的情况下，将在水冷却系统管路中迅速产生结垢或固体颗粒堆积过多等造成水流量下降致使设备超温。经常检查冷却水系统连接处状况。因胶管两端的连接水嘴所处电位不同，致其在设备运行时通过水路产生一定的电流，使水嘴发生电解腐蚀，在冷却水质较差时，此现象将会非常迅速地发生。另外还应经常检查水路中的胶管及卡紧胶管用的喉箍卡紧情况。

（3）整流变压器阀侧至整流柜的主回路铜排连接紧固性不良。此种现象导致铜排的连接部位发热快速氧化，使连接部位更加接触不良。具体表现为接触部位发红、打火，直流输出状态不稳定；整流柜直流输出回路铜排连接不良，现象同上，但对整流元件造成的过流发热损坏更加严重。

（4）改善桥臂组件接触电阻不良造成的影响：自耗炉整流柜结构设计紧凑，各支路间空隙小，可控硅的拆装非常困难，可控硅组件各元器件难以定位、难以压装，造成可控硅压装质量上的差异，引起同一桥臂可控硅的接触电阻分散性大，导致桥臂均流情况较差。同时由于可控硅损坏率高，很难保证更换的可控硅在参数上与其他器件保持一致，使桥臂不均流现象更为明显，导致可控硅加速老化。均流与可控硅的压降有关，压降大小直接与热损耗有关，热损耗大，造成可控硅结温度高，元件性能劣化加快。

（5）发生可控硅损坏不应急于拆卸组件，应对组件接触电阻情况再确认，看是否与组装时测得接触电阻发生变化与否，以便分析可控硅损坏原因。对拆卸的组件表面按安装要求进行表面处理，不能有原导电膏在上面。同时注意更换的快速熔断器的电阻值必须符合要求，过大或过小都会导致桥臂新的不均流发生。

3 结语

通过对故障案例分析可以看出，对初期的水冷电缆烧断的结论未经过严格分析，只对最容易发生腐蚀的3根进行了检验，未检验其他，导致在故障处理过程中走了许多的弯路，在以后的故障处理工作中，必须吸取其中经验，杜绝此类现象的再次发生。通过此案例，使我们对VAR炉的工作原理，控制系统和主电路都有了较为明确的认识，为以后的正常使用打下了较为坚实的理论基础，另外在故障调查过程中，要对故障原因进行详细分析，避免二次检修的现象发生，以免造成人力以及物力的二次浪费。

参考文献

[1] 徐超朝.VAR炉电气故障原因分析及修复[J].装备制造技术，2013（9）：90-91.

[2] 邹伟，高欣.真空自耗电弧炉电控系统的技术改造与实现[J].自动仪表化，2010（4）：37-40.