电工电子综合实训装置

一、引言
MY-201A电工电子综合实训装置作为职业教育中重要的教学设备，涵盖了丰富的实训项目，能有效培养学生的电工电子实践操作能力。而电路故障设置与排除是实训教学中的关键环节，通过人为设置故障，引导学生分析、检测和修复电路，有助于学生深入理解电路原理，提升故障排查与解决实际问题的能力。本文将基于该实训装置的技术参数，详细阐述电路故障设置与排除的方法和流程。
二、实训装置概述
电工电子综合实验平台依据教育部职业教育课程改革要求研发，结构合理且扩展性强。装置采用挂箱式实训元器件，可灵活增减实训项目，全面覆盖 “电路分析”“电工基础” 等多门课程的实训大纲内容，适用于高等职业院校、技校、职校等实验室建设，为开展实训教学提供了理想的设备支持 。
三、技术性能
1.输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±5%，50Hz，确保装置稳定运行。
2.工作环境：工作温度 -10℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃），保障装置在常规环境下可靠工作。
3.装置容量：＜1.5KVA，明确装置的功率承载能力。
4.设备重量：约 100Kg，方便设备搬运与安置。
5.外形尺寸：1600mm×700mm×1500mm，合理规划安装空间。
四、装置结构
（一）主机箱
主机箱为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板，集成多种功能模块，为实训提供全面的电源、信号及测量支持。
1.控制及交流电源部分
（1）提供三相固定 380V 交流电源，配备电流型和电压型漏电开关保护，通过转换开关可测量三相输出线电压，保障用电安全与数据监测。
（2）一路单相 0～250V/2A 连续可调交流电源（配备 0.5KVA 单相调压器），经整流可得 0 - 240V 连续可调直流电源，并设有电压指示表，满足不同实验的电源需求。
（3）提供 3V、6V、9V、12V、15V、20V、24V 低压交流电源，电流 1.5A，适配多种低电压实验场景。
（4）配备 3 只～220V 插座，方便外部仪器接入电源。
（5）设有日光灯引线端口，并配备 220V/30W 日光灯管及支架一套，便于开展相关实验。
2.直流电源部分
（1）双路恒流稳压电源，输出电压 0 - 30V，内置继电器自动换档，多圈电位器连续调节，最大输出电流 1.5A，具备预设式限流保护功能，输出由 0.5 级数字电流表、电压表指示，电压稳定度 10⁻²，负载稳定度 10⁻²，纹波电压 5mv，确保稳定、精准的直流电源输出。
（2）低压直流稳压电源提供 ±12V、±5V，电流 0.5A，并设有电压指示，满足特定电路实验需求。
3.功率输出函数发生器：采用直接数字频率合成（DDS）技术，可产生高精度正弦波、方波和三角波。具备大屏幕 LCD 显示，能直观呈现输出频率、波形和衰减值，各项性能指标优良，如正弦波输出幅度≥10V、输出阻抗 50Ω 等，为电路实验提供丰富的信号源。
4.仪表部分
（1）配置真有效值交流数字电压表、电流表，直流数显电压表、电流表，测量范围广、精度高（0.5 级，三位半数显），可准确测量交直流电压、电流参数。
（2）单相智能型功率、功率因数表功能强大，具备高精度测量（功率测量精度 1.0 级，功率因数测量范围 0.3 - 1.0）、多功能显示（2.7 寸 TFT 液晶屏显示有功功率、功率因数等）、智能化操作（按键设置、量程自动切换等）及上位机控制等特性，满足复杂电路实验的测量与分析需求。
（二）电工实训挂箱
1.DG0221 电路基础模块（一）：提供电阻、电感、电容等元件及故障按键（3 个），支持叠加定理、基尔霍夫定律等多种电路原理实验，并可通过设置故障培养学生的电路分析与故障排查能力。
2.DG0222 电路基础模块（二）：配备各类功率电阻、灯泡、稳压管、二极管等元件，为电路参数测量与分析实验提供丰富的器件选择。
3.DG0223 交流电路模块（一）：含铁芯变压器及电流插座，原、副边设有保险丝及电流插座，保障变压器安全运行的同时便于实验测量。
4.DG0224 交流电路模块（二）：提供多种高压电容、镇流器、启辉器等，可开展日光灯电路连接和功率因数提高实验。
5.DG0225 交流电路模块（三）：设有四组负载和电流插座，可插入多只白炽灯，用于三相交流电路实验。
（三）电气控制实训挂箱
铝质面板设计，电气元件接线点引至安全插座，实验接线安全便捷。配备交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮等元件，可开展三相异步电动机控制等多种电气控制实验。
（四）三相交电机
380V/180W，铝质外壳，为电气控制实验提供动力设备。
（五）电子技术实训模块
采用 PCB 面板与磁吸固定机构，结构紧凑、使用方便。
1.模拟电路实训模块：涵盖晶体管放大电路、波形发生电路、集成运放电路等多种类型，可开展单管放大、RC 正弦波振荡等丰富的模拟电路实验，部分模块还支持调幅、调频、鉴频等通信电路实验。
2.数字电路实训模块：包括 DIP 拓展电路、逻辑电平输出电路、LED 显示电路等，配备多种数字芯片套件，可完成逻辑门电路测试、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路分析等数字电路实验项目。
（六）实验桌及其他配件
实验桌采用高性能铝型材和优质饰面板，结构稳固、承重能力强，配备储存柜和万向可制动脚轮，便于存放实训工具和移动设备。此外，还包括储存柜和学生凳，为实训教学提供完善的配套设施。
五、电路故障设置
（一）故障设置原则
1.安全性原则：故障设置不能危及学生人身安全和设备安全，避免设置可能导致短路起火、高压触电等严重危险的故障。
2.针对性原则：根据教学目标和实训项目需求，设置与教学内容紧密相关的故障，如在验证叠加定理的实验中，设置电阻开路或短路故障，帮助学生理解定理在故障电路中的应用。
3.层次性原则：故障难度应循序渐进，从简单的元件损坏（如电阻烧毁、导线断路）到复杂的电路逻辑错误（如多级放大电路的信号失真），逐步提升学生的故障排查能力。
4.可重复性原则：故障设置应具有明确的操作方法和稳定的故障现象，便于多次实训和学生重复练习。
（二）常见故障设置方法
1.元件故障设置
（1）开路故障：在电工实训挂箱中，可拔掉电阻、电容等元件的插接线，或使用故障按键断开电路连接，模拟元件开路故障；在电子技术实训模块中，通过断开电路板上的焊点或拨动故障设置开关，使元件脱离电路。
（2）短路故障：使用短路线连接电路中的两个节点，模拟元件短路；对于二极管、晶体管等元件，可通过更换损坏的元件（如将正常二极管换成短路的二极管）来设置故障。
（3）参数改变故障：调整电位器的阻值、更换不同容量的电容或电感等，改变电路参数，使电路工作异常，如在 RLC 串联谐振电路实验中，更换不合适的电容值，导致电路无法谐振。
2.线路故障设置
（1）断路故障：剪断或剥开导线绝缘层后断开导线，或松动接线端子，造成线路接触不良或断路；在电气控制实训挂箱中，可故意插错导线连接位置，导致控制线路错误。
（2）短路故障：将两根不应连接的导线连接在一起，模拟线路短路；对于交流电路，可将火线与零线短接（需在确保安全的前提下进行，如通过特定的短路测试装置），观察电路保护装置的动作情况。
3.设备故障设置
（1）电源故障：在主机箱中，调节直流稳压电源的输出电压异常（如超出正常范围或不稳定），或设置交流电源的缺相故障；对于函数发生器，可改变其输出波形参数（如频率、幅度错误）或设置输出故障。
（2）仪表故障：模拟仪表指针卡顿、数字显示错误等故障，如在智能功率、功率因数表中，通过设置错误的参数或干扰仪表信号传输，使仪表显示异常。
（三）不同实训项目的故障设置示例
1.电工技术实训
（1）叠加原理验证实验：设置其中一个电源支路的电阻开路，观察其他支路电流和电压的变化，引导学生运用叠加原理分析故障电路。
（2）RLC 串联谐振电路实验：改变电容或电感的参数值，使电路无法达到谐振状态，让学生通过测量和分析查找故障原因。
2.电气控制实训
（1）三相电动机接触器联锁的正反转控制线路实验：将接触器的联锁触点接线错误，导致电动机无法正常正反转切换，或设置接触器线圈断路故障，使接触器无法吸合。
（2）三相电动机时间继电器控制 Y/△降压起动实验：调整时间继电器的延时时间错误，或设置时间继电器触点接触不良故障，观察电动机起动过程中的异常现象。
3.电子技术实训
（1）模拟电路 - 单管放大电路实验：设置晶体管基极偏置电阻开路，导致晶体管截止，放大电路无输出；或改变耦合电容的容量，影响信号传输，使输出波形失真。
（2）数字电路 - 集成逻辑门电路的逻辑功能实验：将逻辑门芯片的电源引脚与地短路，使芯片无法正常工作；或在输入引脚处设置高电平或低电平固定故障，验证逻辑门的功能是否正常。
六、电路故障排除
（一）故障排除基本步骤
1.观察现象：学生在发现电路故障后，首先仔细观察电路的外观，查看是否有元件烧焦、导线破损、接线松动等明显异常；同时观察仪表显示、设备运行状态（如电动机是否转动、指示灯是否亮起）等，记录故障现象。
2.分析原理：根据实训项目的电路原理，结合故障现象，分析可能导致故障的原因。例如，在放大电路实验中，若输出信号幅度异常小，可从电源供电、晶体管工作状态、信号输入输出回路等方面进行原理分析。
3.初步检查：对电路进行初步的直观检查，包括检查电源是否正常供电、各元件的连接是否正确、接线端子是否牢固等。使用万用表测量电源电压、元件引脚间的电阻值等，判断电路是否存在短路、断路等基本故障。
4.分段检测：采用分段检测法，将电路分成若干个部分，逐步缩小故障范围。例如，在复杂的多级放大电路中，可从输入级开始，依次检测各级电路的输入输出信号，确定故障所在的级联电路。
5.故障定位：通过进一步的测量和分析，准确定位故障元件或故障点。如使用示波器观察电路中各点的波形，对比正常波形和故障波形，找出波形异常的位置，从而确定故障元件。
6.修复故障：根据故障定位结果，更换损坏的元件、修复松动的接线、调整错误的参数等，排除故障后再次检查电路，确保电路恢复正常工作。
（二）常用故障排除方法
1.电阻测量法：使用万用表的电阻档，测量电路中元件的电阻值，判断元件是否开路、短路或阻值异常。对于怀疑有故障的导线，也可测量其电阻值，若电阻无穷大，则表示导线断路。
2.电压测量法：在电路通电状态下，使用万用表的电压档测量各元件两端的电压，与正常工作电压进行对比。若某元件两端电压异常，可能该元件或其连接电路存在故障，如晶体管的集电极 - 发射极电压异常，可能表明晶体管工作状态不正常。
3.电流测量法：通过测量电路中的电流，判断电路的工作状态。对于怀疑有短路故障的支路，可测量该支路的电流，若电流过大，则可能存在短路问题；在放大电路中，测量晶体管的集电极电流，可判断晶体管是否工作在正常的放大区域。
4.替代法：当无法确定故障元件时，用相同规格的正常元件替换怀疑有故障的元件，观察电路是否恢复正常。例如，在振荡电路中，若怀疑电容损坏导致电路不起振，可更换电容进行验证。
5.信号注入法：在电子电路中，从电路的输入端注入合适的信号（如正弦波信号），然后使用示波器从前往后依次检测各点的信号波形，观察信号的传输和放大情况，找出信号中断或失真的位置，从而确定故障点。
（三）故障排除注意事项
1.安全操作：在进行故障排除时，必须确保断开电源或在安全电压下操作，避免触电事故发生。使用万用表等测量仪器时，要正确选择量程，防止损坏仪器和设备。
2.规范操作：严格按照实验操作规程和仪器使用说明进行操作，避免因操作不当导致新的故障或损坏设备。在插拔元件、连接导线时，要轻拿轻放，防止损坏电路板和元件引脚。
3.记录与总结：在故障排除过程中，详细记录故障现象、检测步骤、测量数据和处理方法，便于分析故障原因和总结经验。实验结束后，对故障排除过程进行总结，加深对电路原理和故障排查方法的理解。
七、结语
电工电子综合实训装置的电路故障设置与排除是培养学生实践能力和创新思维的重要教学环节。通过合理设置故障，引导学生运用所学知识和技能进行故障排查，不仅能提高学生分析和解决实际问题的能力，还能增强学生的安全意识和规范操作意识。教师在教学过程中，应根据学生的实际水平和教学需求，精心设计故障设置方案，加强对学生故障排除过程的指导，不断提升实训教学质量，为社会培养出更多高素质的电工电子专业技能人才。

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