电气工程基本原理篇1

电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械对控制系统的要求，设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料，包括电气原理图、电气元器件布置图、安装接线图等，编制外购元器件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等资料。

【关键词】

电气；自动控制；系统；设计；基本任务

1电气控制系统设计的基本要求

由于系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一个环节都与产品质量和成本密切相关，因此设计工作首先要树立科学的设计思想，树立工程实践的观点。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。电气控制系统设计的基本要求是：①熟悉所设计设备的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制系统的要求。②优化设计方案，妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案，在满足要求的前提下，设计简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。③正确合理地选用电器元器件，尽可能减少元件的品种和规格。④取得良好的平均无故障时间（MTBF）指标，确保使用的安全可靠。⑤谨慎积极地采用新技术、新工艺。⑥设计中贯彻最新的国家标准。

2电气控制系统设计的基本内容和设计步骤

以电力拖动控制系统设计为例，电气控制系统的设计包含原理设计与工艺设计两个基本部分，现分述如下。

2.1电气控制系统的原理设计

电气控制系统原理设计主要包括以下内容。

2.1.1拟订电气控制设计任务书（技术条件）

设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设备竣工验收的依据。因此设计任务书的拟订是一个十分重要而且必须认真对待的问题。在很多情况下，设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指标只能描述一个粗略轮廓，涉及设备使用中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本要求实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设计任务部门等几方面共同协商，最后以技术协议形式予以确定的。

电气控制设计任务书中，除简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外还应说明以下主要技术指标及要求：①控制精度、生产效率要求；②电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作顺序、负载特性、调速指标、起动、制动要求等；③自动化程度要求；④稳定性及抗干扰要求；⑤联锁条件及保护要求；⑥电源种类、电压等级、频率及容量等要求；⑦目标成本与经费限额；⑧验收标准及验收方式；⑨其他要求，如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等等。

2.1.2选择拖动方案与控制方式

电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分，在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技术指标实施的可能性。在设计过程即使个别控制环节或工艺图纸设计不当，可以通过不断改进、反复试验来达到设计要求，但如果总体方案出现错误，则整个设计必须重新开始。

2.1.3确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号

拖动方案决定以后，就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式及容量、额定电压与额定转速等要求。电动机选择的基本原则是：电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载特性相适应，以保证工作中运行稳定并具有一定的调速范围与良好的起动、制动性能。工作过程中电动机容量能得到充分利用，即温升尽可能达到或接近额定温升值。电机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。

应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的交流异步电动机。

2.2电气控制系统的工艺设计

工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。工艺设计的主要内容如下。

2.2.1根据电气原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。

总图应反映出电动机、执行电器、电器箱各组件、操作台、电源以及检测元件的分布状况和各部分之间的接线关系与连接方式。这部分设计资料供装配、调试及日常维护使用。

2.2.2按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列各部分的元件目录表，并根据总图编号统计出各组件的进出线号。

2.2.3根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图（电器元件布置与安装图）、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。

这些资料是组件装配和生产管理的依据。

2.2.4根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸，标明技术要求。

这些图纸是机械加工和外协作加工所必须的技术资料。

2.2.5设计电气箱。

根据组件尺寸及安装要求确定电气箱结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安装尺寸、面板安装方式、各组件的连接方式、通风散热以及开门方式。在电气箱设计中，应注意操作维护方便与造型美观。

3自动控制系统的种类

目前，电气自动控制系统包括：开环控制系统、闭环控制系统。开环控制系统中基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。

4自动控制系统的功能

对于电气设备而言，自动控制系统的主要功能是实现自动化操作，降低人工操作的难度，提高电气设备的运行效率。此外，自动控制系统配备了相应的监控结构，可以通过系统内部的元件对电气设备的故障情况及时监测，对可能发生的故障及时告警处理。随着企业自动化生产水平的提升，自动控制系统的作用更加显著，其逐渐成为支撑电气系统持续运行的重要因素。如：当电气设备在正常运行状态下，自动控制系统检测到异常状况时可自动发出报警信号，提醒设备操作人员注意安全。

【参考文献】

[1]贺家李，沈从炬.电力系统继电保护原理，北京：中国电力出版社，1994.

电气工程基本原理篇2

【关键词】电气知识学习的对象;元器件的学习

前言

电气技术是无处不在的一种应用技术，重要性不言而喻。但电气技术种类繁多，强电、弱电、微电，高压、中压、低压等，面对这些，学习的人会按部就班地学习基础理论知识，然后学习专业基础知识，学习控制系统知识等。之后毕业工作，又在工作中继续学习岗位中的新知识。反正一直都在忙碌着。许久也没有静下来思索一下，到底一直以来，经历的电气技术知识学习，学了什么东西。在此有必要予以探讨，理顺一下。

一、电气技术的理论知识

首先认识一下，电是什么东西？在学习电气技术知识过程，先要了解电的特性，形成的机理，了解电场，电荷，电子，磁场等相互关系。然后学习电的知识应用，涉及到电路的分析。电路分析理论中设定的元器件为理想元件，将其组合形成电路，主要反映电源与元件相互作用的电流、电压关系。电路分析为专业基础知识，包含基尔霍夫定律，电路变换，交直流电路，电路响应等。在此阶段，各种理论、数学知识交织，复杂抽象。若要今后侧重电气技术的设计工作，此阶段学习必须扎实，因为在将来的实际工作中，可能会碰到教科书外的新东西，或要由自己创新推导出适用新公式来进行计算，才能解决问题，如果没有扎实的基础功底，恐怕是难以实现的。

二、专业知识的学习

专业知识的学习，是应用技术知识的学习，其本质就是元器件的应用知识学习。并都能用实物器件构成基础应用电路。任何一种元器件被制作出来应用，肯定具有一定的功能，有的元器件功能简单，有的则非常复杂。要掌握该专业知识，首要的一点就是要充分了解各类器件的结构，特性以及工作原理。以下是工程技术中常用的一些典型元器件。开关：接通、分断电路的基本设备。接触器：开关电器，运用电磁原理实现小信号控制强电的开关电器。有了它，电气控制工作容易实现。电动机：负载电器，看似简单（电能转化为机械能）实则应用复杂，种类很多，特性也众多，常常作为电气技术服务的终端负载，一般而言电动机都是系统中的重要器件。有直流、交流、步进、伺服、特种等电动机，林林总总。PLC：复杂控制器件，功能强大，应用灵活，逻辑运算功能齐全，软电路，指令多，输入输出信号点多，能实现大部分电气技术中信号处理的功能。鉴于其复杂程度，故独立形成一门课程。其本质仍然是元器件知识的应用。变频器：为电动机直接服务专用器件之一。能很好地开发电动机的性能。能调节的参数数百以上，功能很多，能对电动机进行细微调节，精确控制，并易于智能化控制。对于变频器，若仅看生产厂商的产品说明书，并就疑点问题咨询生产厂商，也能掌握该器件的应用。其本质是元器件的应用，由于复杂，也独立形成一门课程。电子技术：其实也是元件学习，学习电阻、电容、电感、晶体管，集成电路等元器件，根据各器件特性，再组合成具有特定功能的电气系统。电子电路变化万千，常常需要电路分析的基础知识紧密伴随。

广义而言，导体、导线，也是一种能输送电能的元件;还有磁性物体等等，都是我们要学习并掌握其特性的元件。

三、控制系统知识的学习

控制系统是由多个各种元器件构成的集合体，即元器件的综合应用。综合应用就是将具有各种功能的元器件，按规律组合，形成能完成特定功能的应用系统。有的复杂元器件，如对于PLC和变频器等综合功能强的器件来说，是由多种器件组合而成的新功能部件，就本身来说可看成一个系统，若其与其他分立元器件一起应用于大系统中，则可看成是其中的一个元器件。应用中我们要注意分清主次对象。对于实现同样功能的控制系统，可选用的电器元件很多，采用不同的元器件组合，都能实现同一功能。具体而言，最终倾向于用何种元器件的组合，这主要由工程技术人员依据系统的成本，系统的可靠性、先进性、维护性、通用性等方面来统筹考虑;还有一方面，就是由工程技术人员本人的对元器件认知的程度，理论知识水平，甚至个人喜好来决定。要理解系统的工作原理，必须有技术文件的说明。典型的技术文件，就是电气图，是用特定的语言在技术文件上进行的功能表达。为了在电气技术领域之间进行技术交流，国家制定了通用的电气技术标准，规定了各类功能的电器元件的文字符号、图形符号，以用于描述电气控制系统的工作原理。所以，学习电器元件知识的同时，必须掌握用符号表达其工作特性的方式。电器元件的文字符号、图形符号，尤其是图形符号，它是对元器件的抽象表达方式，这一点与机械制造的机械工程图形有很大的区别。如果电气工程图也用机械工程图形的方式来表达，方形、圆形、梯形等按比例展示，则图形庞大、杂乱;并且最重要的是，这样的图形没法反映出系统工作的原理特性，所以电器元件以及电路图，必须要用抽象的符号来描述，才能易于记忆和理解工作过程。因此，学习电气知识的人员，必须习惯抽象思维;经常接触电气技术的人，抽象思维的感觉，一般要略好一些。常用的电路图是用图形符号和文字符号一起来共同描述电气控制系统的专用文件。除某些参数外，电路图是系统设计中的最后决定性文件;今后该电气系统的工作，主要围绕着电路图来进行。

四、应用

掌握了电气系统原理，并形成了可实施的电路图等技术文件后，就可以具体应用元器件来组成实在的电气控制系统。但在实施过程中，还有电气安全，电工工艺等事项要符合规范，否则形成的系统也是没有实用价值的。国家标准中，有这么一类的标准，专门控制电气系统的安全与质量;对应的，也有配套的电气工艺技术文件。所以完整的电气知识的学习，还应该包含安全和工艺这类知识的学习。整个过程形成体系，这样才能正确的应用电器元器件。

五、结束语

分析电气课程的学习内容，了解到学习电气技术其实就是认识元器件，并应用的过程。前述的几个学习过程，容易理解和学习的过程是第二过程，因为此过程面对的都是具体元器件实物，相对直观，即使是理论知识学得不是很深，也容易适应。其实熟悉电气元件，掌握典型应用后，就能比较容易地进入电气知识学习的状态，并融汇理论的知识，从而不断从深度、广度进行拓展学习。

参考文献

[1]周元兴.电工与电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

电气工程基本原理篇3

【关键词】高层建筑；电气监理；施工质量；监管和控制

一、高层建筑电气施工监理的基本原则

高层建筑电气监理是对建筑物电气系统整体的质量及其工期等相关要素进行管理和控制，这一工作的完成必须坚持一定的原则，以保证监理工作的有序开展及其监理目标的实现。

首先，高层建筑电气施工监理应以对电气工程的分析作为基础。在施工之前，对建筑物的电气工程进行充分的分析，明确监理施工中的管理和控制重点，从而保证各项工作有的放矢，提高监管的效率。

其次，明确监理的基本点。对于高层建筑电气工程施工监理而言，其基本点是实现对建筑工程本身的施工监督的控制，在实现该目标的同时还应该注重电气工程施工与其他部门的协调与配合，以保证建筑工程整体的有序进行。

再次，注重质量控制。电气工程施工中，由于所使用的电气设备及其材料的质量、施工人员的整体素质等因素的影响，电气工程施工阶段对于质量的控制会出现一定的波动。在工程监理中，要注重对施工单位以及相关技术人员的管理和控制，同时注重施工设备和材料以及在具体操作中可能出现的各种问题，并制定有效的预案进行及时解决。

最后，施工阶段做到跟踪监理。在电气工程的施工阶段，以跟踪监理的方式来保证所使用的电气设备及相关器具的安装质量等符合设计规范及其相关国家规范的规定。在施工的后期，在做好对配电装置等电气设备的试验和调整的监理工作，同时也要做好其它分包单位的如弱电系统、火灾报警及其灭火系统等的调试和验收监理工作，以保证电气工程能够安全稳定的运行。

二、高层建筑电气施工中常见的问题

由于电气施工工程自身特点及其与建筑工程整体之间的关系，在施工中常出现一些问题，这主要有：

对于施工队伍的选择上会存在一定的问题。由于电气工程招投标工作及其实际操作上的不完善等，会存在选择未经过专业培训的人员来负责具体的电气工程施工，这些施工人员的技术及其专业素质可能无法达到相关要求。

在设备和材料的选择上经常会遇到问题。在电气工程施工中，采购人员可能只关注产品的合格证上的相关信息而对于设备和材料生产厂家未进行技术及其质量上的评估，从而出现采购上的盲目行为，给工程使用后的设备运行及其检测维修等带来诸多隐患。

电气安装工程与建筑工程本身存在一定的矛盾和问题。在电气工程施工过程中，因为隐蔽部位监理上的失误可能带来一些预埋或者预留上的错误，这些都会直接影响电气设备的安全质量，并且可能带来工程的反工等问题，从而造成不必要的浪费。

可能会存在承包合同上的问题。由于电气施工单位资质等的影响，有些施工单位自身不具备所要求的技术力量，无法完成对建筑物电气线路和建筑物整体设备的布置工作，因此会聘请其他单位的技术人员来完成相关施工工作。这样一种行为会对原有承包合同产生影响，也给发包单位责任的认定带来诸多的不便，从而给监理工作带来困难。

三、高层建筑电气监理施工质量管理和控制的要点

为有效提高对高层建筑电气监理施工质量的管理和控制，我们可以采取以下措施。

第一，从建筑物的实际出发来编制和完善相关监理细则。将施工组织的设计及其相关技术资料和设计文件、建筑工程的标准等资料作为基础，来进行监理细则的编制，从而保证细则能够尽可能的详细并且具有较强的操作性。在编制完成之后，根据高层建筑电气施工监理中所遇到的具体情况对监理细则进行必要的修订或者补充，使其更为完善。在监理细则中尽可能的包含对于质量问题的具体监管标准及其有效的处理措施，从而实现对监理质量的有效控制和管理。

第二，审查施工组织方案与图纸。建筑工程的设计图纸是监理工作的重要依据，为保证电气施工监理工作的效果，在施工之前便要对图纸进行严格的审查，在审查时要对相应的电气设备位置、电气设备与建筑工程相关构件的关系等进行细致的审查，并且对相关轴线等信息进行严格的校对，以保证图纸的正确性和合理性。对于图纸中电气设备与其他的设备交叉施工的情况，仔细审核其冲突的可能性及其有效避免措施，对发现的问题进行及时的调整，保证电气工程设计与建筑工程的协调统一。而在对施工技术进行交底的时候，及时发现并且指出一些存在施工困难或者无法施工的地方，从而减少施工过程中可能出现的缺陷施工以及因此而带来的工期延误等问题。

第三，加强对施工设备和材料的监管并且注重施工单位的资质审核。高层建筑电气工程监理施工中会用到多种电气设备和材料，而这也是电气工作投资中占比最大的部分。为保证工程的质量，在施工中，监理工程师便要对工程所使用的设备和原材料的生产厂家的资质以及产品的质量等进行严格的审查，从购货合同入手实现全过程的监督，在对购货合同的执行进行有效的监督。同时，在施工的过程中，对于工程的质量及其技术标准等进行及时的监督检查，并做好相关的材料使用技术交底工作，按时复核发货清单，保证所使用的材料符合工程标准。对于施工单位的水平，进行必要的抽查或者检查，保证工作人员持证上岗，避免施工中的安全隐患等，并且提供施工的质量。

第四，做好隐蔽工程的监理工作。在高层建筑电气施工中存在大量的隐蔽工作，对于该部分的监理能够有效的提高电气工程施工的整体水平。在施工的过程中，要对隐蔽部分的施工进行及时的检查验收工作，在封闭或者掩埋之前对电气设备和材料的质量规格等进行检查，从而避免一些安全隐患的发生。此外，还要做好隐蔽工程中防雷地接的建立工作，在施工中严格按照工程的验收规范和流程，对于发现的问题及时解决，以保证电气工程的安全。

第五，做好对于施工工序等的控制，真正实现对于电气工程监理施工质量的管理和控制。在施工的过程中，对施工的工序进行有效的监管，对于一些违反工序的现象及时进行纠正，保证施工符合相关标准。同时加强现场巡视及时发现施工中的一些问题，并做好相关记录且做好相关资料的协调与管理工作，保证施工的进度，实现对质量的有效管理和控制。

参考文献：

[1]杜金锋.浅析高层建筑电气监理施工质量的管理和控制[J].中国建筑金属结构，2013（18）

[2]陈学禹.高层建筑电气工程施工监理探究[J].企业技术开发：中旬刊，2012（4）

[3]于峰.高层建筑电气施工质量的监理控制[J].城市建设，2012（22）

电气工程基本原理篇4

1一般技术方案

在电网建设工程中，变电所增容升压等改造工程一般分为两个阶段：第一阶段为新建部分施工，一般先进行土建基础施工，然后进行电气安装；第二阶段为改造部分施工，需要停电后方可进行，一般先拆除原有的电气设备，再由土建根据新设备情况进行拆除或改造，最后完成改造部分新设备的安装。

2本次方案设计

2.1德胜变原状

德胜变原为35kV电压等级变电所，其规模如下：(1)原有主变为SZ9－16000/35三相油浸式有载调压变压器，电压为35±3×2．5%/10．5kV；(2)35kV进线1回，采用中置式手车开关柜，额定电流1600A，开断能力为25kA；(3)10kV出线6回，采用中置式手车开关柜，额定电流630A，开断能力为20kA；(4)本所北侧为预留的110kV场地，中间为主变场地，南侧为配电生产综合楼，电容器场地设在综合楼底层东侧，进所道路由变电所西北侧接入。

2.2改造内容

经项目批复建设规模如下：(1)本期升压扩建新增的110kV主变压器及110kV配电装置布置于户外前期预留位置；原35kV主变压器予以拆除；(2)将原一层10kV开关柜、电容器、接地变拆除，并将隔墙拆除，改造为新的10kV开关室；(3)将原配电楼二层的35kV开关柜拆除，将此开关室改造为电容器室；(4)主控保护室地坪进行改造；(5)10kV配电装置、保护及通信系统全部更新。

2.3方案设计

为提高项目进度、缩短施工周期，我们协调好各工序的衔接，合理安排交叉作业，对拆除顺序及施工方法进行优化，得出了以下方案：(1)户外本期新建的#2主变、110配电装置土建施工；(2)户内本期新增电容器组、10kV开关柜Ⅰ基础施工；(3)#2主变、110配电装置电气安装；(4)停运#1主变、35kV、10kV配电装置，10kV出线在外部搭接进行负荷转供；(5)拆除#1主变、35kV、10kV配电装置及保护装置；(6)户内电容器组安装；(7)户内未施工部分地坪根据设备要求作适当改造，破坏的户内地坪原状恢复；(8)户内新配电装置进行安装；(9)10kV出线外部线路恢复，全所改造完成。

2.4改造后现状

经本次增容升压，德胜变改造后规模如下：

(1)新增主变压器采用SZ11－80000/110低损耗三相三圈有载调压自冷一体式油浸变压器，电压为110±8×1．25%/10．5kV，容量比80/80MVA，远景规模2×80MVA；

(2)新建110kV出线回路数2回，采用常规敞开式设备；断路器选用SF6单柱式单断口，弹簧机构三相联动操作型式，额定电流2000A，开断能力为31．5kA；隔离开关采用双柱水平旋转式，主刀配置电动操作机构、地刀手动，额定电流1250A，动、热稳定电流/持续时间为31．5kA/4s；电流互感器采用单相油浸倒立式；电压互感器采用电容式，远景2回；

(3)10kV侧改造后本期出线12回，采用中置式真空开关柜，内配真空断路器，额定电流2500A(主变、分段)，开断能力25kA。远景24回；

(4)无功补偿方面配置了3组10kV电容器，容量为3×6000kVar。

3变电所土建与电气施工的方案设计

我们结合一般技术方案对德胜变升压工程进行综合分析：(1)户外新建阶段，110kV配电装置、主变基础施工及设备安装，不涉及停电施工；(2)户内改造阶段，先拆除原有电气设备，再进行土建的拆除与改造，最后进行10kV新配电装置安装，期间全所停电，10kV出线负荷需转供。

为提高项目施工进度、保障工程施工的有续衔接，我们组织设计、监理、施工等参建单位熟悉设计图纸所含括的具体工作内容，对变电所进行了实地勘察，重点为涉及停电的户内施工部分。

我们注意到现场有2项可利用为优化方案的条件：(1)本期的电容器室为原配电楼二层的35kV开关柜拆除后改造而来，但本期新增的电容器组邻近现有的35kV开关柜而未与其位置重叠；(2)本期新增10kV开关柜西侧的13个柜子(以下称10kV开关柜Ⅰ)基础为现有的资料室。该两部分土建拆除、改造施工可不涉及停电，即户内部分土建施工可提前至原电气设备拆除前进行。

从而，我们以全所停电、原电气设备拆除为界，将户内施工分为两个阶段，并结合土建基础保养期满即可开始部分电气安装的特点，对一般技术方案进行了细化、调整。并根据优化方案调整了土建拆除顺序：(1)综合配电楼中改造范围与运行设备位置未重叠的一层西半部隔墙、地坪及二层东半部隔墙部分，拆除改造工作在户外施工结束而电气设备仍在运行的情况下进行；(2)综合配电楼中其余涉及运行设备基础的部分，在全所停电、电气设备拆除后进行。

4措施保证

为此，我们采取了以下几项措施来保证施工的顺利进行：

(1)工期保证措施：集中技术含量大且专业技术优势的实体，为最终实现工期、质量目标提供保障；合理安排先后工序、平行工序、交叉工序；运用P3及EXP软件管理系统对工程进行全方面有效控制和管理；加强业主和监理的协调与监督作用，平衡好建设过程中各施工关系；定期召开例会，及时解决工程施工中出现的问题，保证工程顺利推进。

(2)安全保证措施：认真实际地编制、落实安全施工方案，指出每一项作业主要危险点和防范措施；落实安全防护措施，严格执行安全防护标准，配备安全防护用品；做好安全防范，在带电设备附近等需提示、警告、禁止的场所布置醒目的标志牌；加强电土配合，避开交叉作业可能造成的相互伤害，重点控制电土配合过程中立体交叉物体打击、土建预留孔洞、各种电动工具施工用电安全、现场消防等安全难点。

(3)文明施工措施：加强现场文明布置，防止土建施工过程中扬尘等污染对运行设备产生影响；注重文明施工，防止土建施工机械对电气设备造成损害。

5效益与结论

电气工程基本原理篇5

[关键词]大时段电气控制技术实践教学

[中图分类号]G[文献标识码]A

[文章编号]0450-9889（2013）02C-0128-02

电气控制技术是电气自动化技术专业的技术基础课，是偏重实践教学的一门重要课程。如何处理好理论和实践教学的关系，是学好这门课程的关键，直接关系到学生综合实践能力的培养和岗位能力的形成。经过几年的探索和思考，笔者尝试使用大时段教学，用3周时间，共计84个课时完成课程的教学任务，以期在短时间内快速提升学生的专业认知能力和实践操作能力，进而形成在电气控制领域的岗位能力，并为后续课程的学习及毕业设计打下良好的基础。

一、教学目标的确立

全面贯彻教、学、做一体化教学，课程更名为电气控制系统设计与安装，把本课程分为三个基本模块。一是常用低压电器应用系统的学习与安装；二是常用机床与起重设备控制系统的学习与安装；三是电力拖动系统的设计与安装。学生通过本课程的学习，达到以下目标。

1.掌握由低压电器构成的基本电路，实训设备的接线和基本的故障查找方法。

2.掌握典型生产机械的电气控制线路、电气设备的选配、安装的规范及方法。

3.掌握根据控制对象进行电气原理设计和工艺设计的方法。

二、具体做法与要求

编写适用于大时段教学所用的教学大纲和教学计划，采用边讲边做的方法，把课程分解成若干个任务下达给学生，由学生根据电气控制实训指导书中相应的任务，由浅入深地进行电气控制系统的安装与调试，进而完成一个电力拖动系统的设计和安装。学习结束后要求学生具有以下五项能力。

1.能够根据控制要求，提出正确、可行的电气控制方案。

2.能够看懂电气控制图纸。

3.能够根据被控对象及控制要求，正确选用低压电器。

4.能够对照电气控制图纸进行电气控制系统的安装和调试。

5.能够对电气控制系统进行维护。

对传统的教学内容进行整合，编制实训指导书和更为适用的教材。把整个课程分为三个阶段。

第一阶段，识别低压电器元件和其符号，识读电气控制图纸，要求学生能看懂电气控制原理和电气控制线路的连接情况，经过这一时段的实训，学生能够熟练识读电气控制图纸。学生必须完成的任务包括电动机的点动控制电路、顺序控制电路、自锁控制电路、互锁电路的接线和安装。

第二阶段主要有两个任务。一是典型控制电路的安装与调试，主要是三相笼形异步电动机控制电路、三相笼形异步电动机制动电路、减压启动电路、电动机调速控制电路、直流电动机控制电路、同步电动机控制电路等电路的安装与调试。二是特定生产设备的电气控制电路的安装与调试，如6140车床和3050摇臂钻床电气控制电路的安装与调试，以及故障分析处理。学生必须完成的任务是分组完成电气柜整体的安装、调试。

第三阶段是选择一个控制对象进行控制系统的设计、安装和调试。其中包括拖动系统主电路的设计和控制电路设计、保护电路设计，包括元件及参数的选择。学生根据被控电动机的额定电压正确选择接触器、热继电器等低压电器的额定电压，根据被控电动机的额定电流正确选择接触器、热继电器等低压电器的额定电流，选择合适型号的电动机，确定所用材料的数量及备用件的数量等。

三、教学的组织实施

这是大时段教学改革中最为困难的部分，如果在实施过程中不能充分完成理论和实践的有效结合，就不能帮助学生完成知识的自我构建、生成，达不到培养人才的目标。

人类对未知事物的认知是一个螺旋上升的过程，知识的构建和生成也不是一蹴而就。电气控制系统设计与安装课程分为三个基本模块，也是一个循序渐进的过程。

第一阶段是基础知识模块，是构建整个课程的基本理论知识和能力的基础，学生在学习过程中不能片面理解为学习只为技能，忽略理论，导致学习只追求实用，在理论课上情绪低迷，虽然操作兴趣高，但碰到理论问题又感觉困难，难以提高水平。第一阶段先通过一定课时的理论课，夯实学生的基础，使用直观形象的多媒体课件讲授各低压电器元件的结构、原理、参数和图形，用元件构成电路，分析典型电路。下一步完成电路的接线配线，把基础的理论知识以实物的形式体现出来，也是学生由感性认知到理性认识的一个提高，老师通过操作演示达到传授知识和方法的目的，学生通过效仿接受知识，进而产生疑惑和探究欲，此时学生已经开始构建知识，但能力还没有得到巩固和提高。

进入第二阶段，进一步加深理论。通过分析各个典型控制电路，讲解电动机的减压启动原理，电动机速度控制原理，制动电路的原理，直流电动机的控制原理等。然后就是安装与调试的具体典型电路了，老师做好组织工作，及时纠正学生的错误操作，适当进行引导，同时做好观察和评价。这个阶段学生加深对知识的理解，同时掌握技能，提升职业能力和职业素质。因此，不强求学生不犯一点错误，鼓励学生在认真思考的前提下进行探索，直到熟练掌握知识和技能技巧。老师也可以通过设置常见故障让学生处理，让学生提高技术应用能力。最后进行电气柜的组装，学生分组进行，分工协调，教师对每个环节进行考核，得到成绩，检验了前一阶段的教学效果，也进一步提升了学生的工程施工能力、专业技术水平、组织协调能力，培养他们团结互助的精神。

第三阶段又是一个理论知识的加深过程。老师通过一个具体的设计案例，分析电力拖动系统的组成、主电路设计原则、元件选用原则、控制电路设计、逻辑关系分析设计、保护环节的设计等。此后由学生完成整个电力拖动系统的设计、施工安装，同时完成电气原理图、电气安装配置图、元器件明细表。通过这个阶段的学习和训练，营造了自主思维的学习氛围，激发学生创新意识。这个阶段旨在培养学生的设计能力和开放的思维，学生通过讨论，展示自己的方案和提出自己的独特意见。各个项目和任务都可以供学生探索和研究。

电气工程基本原理篇6

【关键词】电气控制PLC实验教学改革

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2013）15-0070-01

学校在“十一五”期间初步构建应用型本科人才培养的战略下，学院着力打造机械工程及自动化本科专业，在其中的机电一体化技术以及数控技术这两个方面，电气控制与PLC是其中的专业核心课程。学生毕业后主要从事生产线管理、数控加工以及设备维护等方面的工作，电气控制与PLC的运用能力就成为不可或缺的重要职业技术能力，如何真正实现学校的教学与实际工程应用的无缝对接成为必须解决的问题。

一目前的实验状况

在目前的实验教学过程中，课程的实验教学与理论教学联系不够紧密，实验教学没有受到足够的重视。电气部分的实验在高级维修电工实验室完成，PLC的实验在PLC实验室完成。电气部分的实验内容基本达到熟悉控制原理，正确使用电器元件，完成基本线路正确接线的教学目的；PLC部分只是通过模拟的实验室面板进行实验，输入信号通过按钮的形式模拟，输出信号通过指示灯的形式模拟，这在学习PLC的初级阶段是可行的，初步掌握PLC的基本原理、功能、编程技巧和程序调试方法。但是学生在以后的工作中会发现，这个和实际的工作环境有一定的差异，关键就在于不知道PLC与工业现场的输入设备与输出设备是怎么进行连接的，信号的传递过程以及输出信号的执行过程是怎么进行的。如在设备现场，输入电源、输出电源与PLC的连接，控制电器、保护电器与PLC的连接，传感器与PLC的连接，触摸屏、变频器与PLC的连接以及程序的执行过程等。针对以上问题，电气控制与PLC实验改革势在必行，必须要让学生体会所学的电气控制与PLC的相关知识和技能在设备运行过程中是如何实现自动控制的。

二改革的具体措施

1.基础阶段：激发兴趣、扎实基础

课堂教学非常重要，让学生明白电气控制与PLC在实际工业自动控制中的作用，以及在以后的工作过程中对学生专业技术发展的影响，这样才会有学习的动力；编辑一些简单有趣的程序，如智力抢答游戏规则的制订；自动门的设计程序等让学生感到学习是一个愉快的过程，激发其学习兴趣。

2.提高阶段：项目引导、任务驱动

在此阶段要把更多的时间留给学生，发挥学生的主观能动性，让学生积极主动地思考问题，培养学生独立分析问题的能力。教师在整个实验过程中对学生循循善诱，让学生从电气原理的设计、电器元件的选择、安装工艺、故障排除等方面有完整的工程实践背景。如设计一个双重连锁正、反转启动能耗制动的电气控制电路，学生在初步设计的过程中，大概需要20～30分钟时间把电气控制的原理图设计出来，在这个阶段，老师在指导学生进行原理图设计的过程中，注意把控制要求分成小的知识点，分步骤实现控制要求，以增强学生的信心。学生根据原理图选择相应的电器元件、测量仪器。检验结果出现问题时，还应注意引导学生从控制原理与电器元件的正确使用等方面进行，让学生具备工程师的基本素质。

3.综合运用阶段：差异培养、锐意创新

经过前两个阶段的学习，学生对知识的理解和掌握水平是有差异的，有的学生可能对电气控制的原理没有深入的理解，所以在设计控制原理图时，还存在一些困难；有的学生对于PLC的控制原理没有真正理解和掌握，或对指令的掌握以及编程方法的运用等方面存在问题，这些学生有可能在学习过程中产生畏难情绪，逐渐丧失了学习的动力与兴趣。有一部分学生则通过学习之后，对整个电气控制与PLC的运用有了一定的应用能力，在提高阶段项目完成后，他们更有自信心了。对于这种情况，老师要根据学生的实际需求给予不同的指导，分层次教学，对症下药。对于所需知识能力的不同、控制任务的难易程度来设置不同的任务。如对于电气控制的原理掌握得不好的学生，就让他们再做一些基本电路的设计实训；对于PLC编程方法没有真正理解的学生，就让他们多编一些类似的程序，帮助他们解决疑惑，增强学习的信心。对于学习能力强的学生，在设置任务的时候，增加难度，挖掘解决问题的潜力，培养其创新能力。如对于复杂的磨床、铣床的电气控制线路用PLC进行正确的改造，改造之后的控制程序不是对原来继电器、接触器控制思路简单的“复制”，而是要用更加简单的PLC程序设计方法达到控制要求。

三结束语

在实验教学改革的过程中，笔者通过分析电气控制与PLC的实验过程中出现的问题，提出了一些改革的意见，体现了在现代教学模式下，学生是主角、老师是配角的教学理念。在实验过程中按照工程师的要求，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力，达到培养应用型人才的目标。