0引言

　　电工电子基础教学基本分为两大类，一类是针对电类专业学生，其课程按电路原理、电子技术基础等分别单独设置，另一类主要针对非电类专业学生，按电工学实施教学，课程内容包含电工技术和电子技术。

　　现代电工技术的发展和电子技术日益结合［1,2］，实验室建设和实验设备更新，既要考虑电工技术，又要考虑电子技术。进入21世纪以来，很多学校先后建立电工电子教学实验中心，并列为建设重点。电工电子实验教学强调重视素质教育，注重学生知识运用能力的培养，注重学生实验技能的培养，注重学生创新能力的培养。

　　为适应这种新形势，浙江大学方圆科技产业有限公司对原来研制、生产的电工电子实验设备进行更新换代，本文介绍开发、研制新型电工电子实验设备的思路与做法，敬请批评指正。

　　1 电工电子实验设备的设计制造思想

　　对实验室建设和实验设备更新，要能做到：适应面广，模块式结构，功能齐全，降低成本和售价，学生自主性，直观性。以下分别讨论。

　　1.1  适应面广
　　使用电工电子实验设备的学校十分广泛，要求各异。我们分析了以下的不同需要：（1）不同层次的教学，例如大学本科、大专、中专、职业学校、业余教育、培训班等。（2）不同的课程，如电工基础（原理）、电工技术、电子技术、电工学、电机学、电机自动控制、电力电子技术等。（3）不同学校的电类和非电类专业，如普通高等学校电气工程、自动化、通信工程、水利电力等。因此，我们的设计思想是：对这些不同需要进行分解组合，采用模块式结构。使各个学校和任课教师可以按照他们的实际需要，选择不同的内容进行模块重组，开出不同的、符合各种要求的实验课程。为此，我们的产品具有派生系列，如DG－1和DG－2系列现代电工电子综合实验系统都有A～F不同的型号，其配置与价格都有区别，以适应不同的要求。

　　1.2 模块式结构
　　既要适应不同的要求，又要使生产时有一定的批量，我们采用了模块式的结构，即设计制造各种典型的模块，组合时采用适应不同要求的不同配置。例如DG－X系列电工电子综合实验系统从功能上就分别分成01～42数十个模块，以供选用，视用户需要还可以增加新的模块。其功能分别为电源主屏、交直流稳压、信号源、精密负载、各种电表、告警记录仪、实验桌等。在结构上采用了模块结构，可以按需要进行各种组合。这一制造思想已经分别取得了实用新型专利和外观设计专利。

　　1.3  在功能齐全的条件下实现批量生产、降低成本
　　由于采用了模块式结构，虽然用户有不同的要求，但可以通过不同的配置组合，用典型的模块实现。这就使每一模块的批量提高了，有利于生产中设计、组织和管理，可以提高质量并降低成本。

　　1.4  学生自主选择
　　为了加强培养学生的知识运用能力，要求实现实验目标的技术方案由学生自行设计，技术手段由学生自主选择。所以我们的实验设备要做到：实验系统的组合灵活，实验模块的组合灵活，实验对象的构成灵活、变化灵活。例如DZ电子技术实验模块就可以做下列设计实验：家用漏电保护器（剩余电流动作保护器）［4］、电子报警液位控制、温控电路、交流电压表等设计实验。DG07模块还可能变形组合成多种电路，如基尔霍夫、戴维南、诺顿、叠加、互易、特勒根等定理的实验。

　　1.5  直观性
　　学生通过实验不但要加深对理论的理解，还要了解工程实际，其中包括对实际电气元件、电气设备的直观了解，以使更好地运用。所以我们将很多电气元件、电气设备安装在实验模块的面板上，实验模块可按需要插在实验桌的主控制台上。这一设计我们已取得了专利。

　　电表是实验中很重要的设备，我们设计了数字显示和模拟显示共同显示的数模双显电表，已取得了3项实用新型专利，使学生更加直观明了。

　　2 电工电子实验设备的安全性
　　为保障电工电子实验时的人身安全和设备安全，我们采取了如下措施。

　　2.1  人身安全
　　DG-X系列实验设备的供电系统采用图1的结构，从电网来的电源经漏电保护器（剩余电流动作保护器）、隔离变压器两个环节后供给实验。设备的机壳接地，屏蔽了电网任何可能的意外漏电，再加机壳漏电检测确保隔离后的实验电源在意外搭 

　　接机壳时迅速切断电源。此外，在辅助电源中尽量采用特低安全电压，以确保人身安全。漏电保护器整定在30mA  0.1s。这符合文献［4］和通用的习惯。国内外很多研究证明：这一数据可保证人身不受暂时或永久的伤害。浙江大学程肇基教授曾与浙江省机电设计研究院、杭州开关厂等专业人员于1969年在杭州市少年宫对一对白兔进行模拟试验，即用交流220V直接触及兔子，经过兔子及铁笼回到电源地，保护器整定在30mA  0.1s。经过数千次试验，每次兔子均能主动跳跃避开电源，从未发现有暂时或永久的伤害。试验过程中母兔正常怀孕并正常分娩小兔。
在30mA  0.1s触电时人会感到有点麻，但能本能地避开，不会有暂时或永久的伤害。麻的感觉对触电者是一种误接触的警告。

　　2.2  设备安全
　　电工电子实验设备一般分成三部分：

　　（1）测量系统，包括各种测量仪表；（2）电源(交流、直流)和信号源；（3）实验对象，包括精密负载、其他负载、实验模块、常规电气元件等。综合学生实验过程中，这些设备损坏的原因主要有下列三种：

　　（1）超量程使用，例如低量程电压表误接高电压。最严重情况是电流表（或功率表的电流输入端）错误地当作电压表直接接到电源，可能造成电源短路和仪表输入电流冲击。

　　（2）不同电压等级的电源、信号源错误地直接连接，造成低电压电源的灌流和承受意外的高电压。最严重的情况是380V交流电直接接到信号源或低压直流电源等设备中。

　　（3）实验对象的过载，例如电阻过功率、电容过电压、电感的过电流和过电压等。

　　在实验设备的三大部分中，实验对象中的常规实验电气元件和实验模块主要由电阻、电容和较廉的电子元器件组成，不容易误接损坏，即使损坏其维护费用也不高。而测量仪表、电源、信号源、精密负载等容易误接，也较贵重，我们采用了下列措施保护：
　
　　（1）测量电表既保证对被测电路的影响很小，又有高的过载能力和超量程告警的保护功能。例如电压表的输入阻抗高达1MΩ，电流表输入阻抗只有0.1Ω，这样既对被测电路影响很小，又提高了过载能力。此外，通过特殊的电路设计，直流电表误接到交流，交流电表误接到直流，电压表误当电流表串接到电路，以及电流表误当电压表并接到电路，都不会损坏。特别是电流表如果错误地直接连接到380V电源，能够承受冲击而不致损坏。功率表和功率因数表也同样能承受通常的错误连接而不会损坏。此外，还有超量程告警的保护功能，可以确保电表的安全，并通知误操作者。

　　（2）DG－X系列设备的交直流电源和信号源，都采用了特殊的设计，提高了抗冲击的能力。不论是固定低压直流稳压电源、可调直流稳压电源、可调直流稳流电源、0～420V三相可调交流稳压或不稳压电源、各种信号源等，都可以两两误连接而不会损坏。这就保证了电源和信号源的安全性，满足了实验设备的安全要求。

　　（3）精密负载采用了数字式调节，并带有过载保护功能且能自锁，能误连接到交流380V而不会损坏。

　　总之，在人身安全和设备安全方面都有做了较完善的考虑，能够满足实验室的安全要求。

　　参考文献

　　［1］ 叶挺秀主编.电工电子学.北京：高等教育出版社，1999
　　［2］ 范印哲.一本具在21世纪课程教材改革特点的新教材.电气电子教学学报，2000，22（1）：34～36
　　［3］ 王香婷，刘涛，程健等.电工技术与电子技术实验教学的改革与探索，电气电子教学学报，2000，22（2）：51～52
　　［4］ GB　6829-1995　剩余电流动作保护器的一般要求.北京：中国标准出版社，1996
　　［5］ 钱克猷，江维澄.电路实验技术基础.杭州：浙江大学出版社，1997

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