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摘要:在实践性教学环节中,不仅要让学生巩固和加深理解所学的知识,更重要的是训练其实验技能,树立工程实践观点和严谨的科学作风。通过对电子电气实验中的常见故障分析及对故障解决方法的阐述,加强学生对故障的认识,从而达到提高学生实验技能的目的,锻炼学生独自解决问题的能力。在实践教学环节中起到较好的教学效果,对其它课程建设工作也具有参考作用。
关键词:电子电气;故障检查;实践技能;分析能力
作者简介:柏祖进(1968-),男,湖南澧县人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,讲师,主要研究方向:安全控制;吴青娥(1971-),女,河南长垣人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,讲师,工学博士,主要研究方向:信息处理。(河南 郑州 450002)
实验是认识客观世界或事物的重要途径和手段,是理论的基础和源泉。培养实验能力和提高实践技能是高等工科院校教育的重要内容之一,是培养工科学生在从事相关专业方面的工作技能的必要环节。通过实验可帮助学生验证、消化和巩固基本理论知识,学习怎样处理具体问题,通过实验获得实验技能和科学研究方法的训练。从事任何实验,均要求实验人员具备相应的理论基础知识、实验技能以及归纳总结实验结果的能力。电工、电子实验是电气工程与信息领域最基本的实验,内容包括电路理论、基本电工测量仪器仪表的使用以及电工物理量的测量方法、电子技术基本单元设计与实验等,其基础性决定了它在电类各专业的教学进程中起到的重要作用。
结合多年实验教学的经历,从学生们做电类实验的具体情况及经常出现的操作失误出发,总结如下经验,和同行们共同探讨学习,希望能够帮助实践者在具体实验过程中提高分析判断问题的能力、动手能力,使实验技能有所提高。
一、实验中常见故障
对于初次接触电工实践或实践经验还不丰富的学生来说,在实验中会遇到各种各样的问题和故障,这很正常,不应胆怯,通过解决出现的问题,排除故障,会有更大收获。实验中故障产生的原因各种各样,但后果却都导致实验不能顺利进行,不能获得正确的实验结果。常见故障可归纳为如下几方面。
1.仪器设备
由于仪器设备引起的故障常有以下情况:(1)仪器自身工作状态不稳定或损坏:(2)超出了仪器的正常工作范围,或调错了仪器旋钮的位置;(3)测量线损坏或接触不良;(4)仪器旋钮由于松动,偏离了正常的位置。在上述情况中,测量线损坏或接触不良发生得最多,而仪器工作不稳定或损坏在实验过程中出现的概率要少得多。当对仪器的正确使用还未完全掌握或者粗心大意时会出现第二种情况。
2.器件与连接
这类故障常有以下情况:(1)用错了器件或选错了标称值:(2)连线出错,导致原电路的拓扑结构发生变化:(3)连接线接触不良或损坏:(4)在同一个测量系统中有多点接地,或随意改变了接地位置。当实验中的仪器都使用三芯电源线时,稍不注意红夹子和黑夹子的区别,就会在同一测量系统中造成多点接地故障,尤其是初学者常犯错误。
通常说交流信号方向不固定,因此没有正负级,这在理论上是正确的。但在实验室里由于电子仪器的信号输入/输出线,其中一根(黑夹子线)已经和仪器外壳相连,即已经接到在以大地为参考点的地线上,因此实验室红夹子线和黑夹子线就不能随意乱接,黑夹子必须接在参考点上即地线上。这样做并不等于说交流信号就有正负级了,它和直流电源的正负级性是不同的两个概念。
3.错误操作
当仪器设备正常,电路连接准确无误,而测量结果却与理论值不符或出现了不应有的误差时,问题往往出现在错误的操作上。错误的操作一般有如下情况:(1)未严格按照操作规程使用仪器。如读取数据前没有先检查零点或零基线不准确,读数的姿势、表针的位置、量程不正确等。(2)片面理解问题,盲目改变电路结构,未考虑电路结构的改变会对测量结果带来的影响和后果。(3)采用不正确的测量方法,选用了不该选用的仪器。这是学生在电子技术实验中常犯的错误,例如本该选用晶体管毫伏表测量放大电路输入输出交流电压信号,总是有学生错用直流电压表或万用表,造成读数不正确。(4)无根据地盲目操作。
上面列出了一些故障现象,目的是使学生在实验中对这些方面要引起注意,以避免不应有的错误发生,或能较快地找出故障。实验中出现错误是常有的,但不应轻率地犯错误,如粗心大意、操作不规范、无条理、漫不经心等。通过做实验养成良好的工作习惯很重要,否则,可能会造成严重后果,如损坏仪器、烧毁器件乃至整个系统。因此,在实验过程中,除了要学习掌握测量方法、实验技能、积累经验、提高分析问题解决问题的能力外,培养科学的实验态度、养成良好的操作习惯也是非常重要的。
二、故障分类
实验时故障一旦发生,就需要想办法排除。通过排除故障可以从中吸取教训积累经验,同时这也是锻炼分析问题、解决问题的好机会。且不可一出现问题,就不观察故障现象也不分析故障原因,不分青红皂白一股脑地将实验电路拆掉重来。这样做既不利于问题的解决,也不利于能力的提高。由于原因不明,可能还会带来其它不良影响或造成严重后果。当故障发生后应应先了解故障性质。
了解故障性质,是为了确定采用什么样的检查手段和方法来排除故障。从故障造成的后果上看,通常有破坏性和非破坏性两种。
1.破坏性故障
出现此类故障时经常会有打火、冒烟、发声、发热等现象、会对仪器电路或器件造成永久性损坏。一旦发现此类故障,应立即关掉实验仪器和被测系统的电源,然后再对其进行检查处理,以免损坏程度进一步扩大。
检查此类故障时,一定要在完全断电的情况下进行。可通过查看、手摸找出电路损坏的部分或发热器件,进而可仔细检查电路的连接、器件的参数值等。如果仅凭借观察不易发现问题,可借助万用表对电路或器件进行检查。通常多采用测量电阻的方法进行,如电路是否短路、开路,某器件的电阻值是否发生了变化,电容、二极管是否被击穿等。该类故障多发生在具有高电压、大电流及含有有源器件的电路中。
当电路出现短路或负载太重(阻值太小)时会对信号源、直流稳压电源造成损坏,当发现电源的输出突然下降到零或比正常值下降很多时,应立即关掉电源进行检查。
2.非破坏性故障
该类故障只会影响实验结果,改变电路原有的的功能,不会对电路或器件造成损坏。此类故障虽不具破坏性,但排除此类故障一般比排除具有破坏性故障难度更大。因此除采用上述检查方法外,通常还需要加电检查,即对实验电路加上电源和信号,然后通过测量电路的节点电位、支路电流来查找故障。在交流电路中,通常检查的是节点电位或支路电压。检查时,可按照实验电路从信号源输出开始,逐点向后直至故障点。
三、排除故障的一般方法
根据故障现象可确定故障的性质,同时可进一步分析故障产生的可能原因,根据不同的原因可采用相应的措施去排除。如故障现象为测试点处无信号,其原因可能有:该点后面电路短路、前面电路有开路、信号源无输出、信号源输出线开路、测量仪表的输入线断开等。再如,考察线性电路某点电位时,调整信号发生器的输出,毫伏表的读数不跟随变化,原因可能有:信号发生器损坏(幅度电位器失灵)、毫伏表输入线未接地(接触不良或导线损坏)等。
确定故障位置,找出故障发生点,采用的方法和手段可多种多样,但总的指导思想应遵循由表及里、由分散到集中、先假设后确定的原则。对于实验中常见的的线路故障,排除方法可总结为以下两种方法。
1.断电检查法
当线路接错线,出现电源短路、开路等错误时,应该立即关闭电源,然后使用万用表的欧姆档,对照实验电路原理图,对电路中的每个元件和接线逐一检查,根据检查点的电阻大小找出故障。破坏性故障常用此方法。
2.通电检查法
当实验电路工作不正常,或出现明显错误的结果时,使用万用表的电压挡,对照实验电路原理图,逐一对每个元件和接线进行检查,根据电压的大小找出故障点。一般的顺序为:(1)检查接线是否有错;(2)检查电源是否正常工作,包括有无输出、输出是否符合要求等;(3)检查电路中的元件是否正常工作,元件与测量仪表的连接是否牢固,导线是否良好;(4)检查测量仪表是否正常工作,是否有输入输出,量程是否适当,测试线是否良好,电源是否通电等。非破坏性故障常用此方法。
四、总结
要想尽快地找到故障点并加以排除,需要有扎实的理论基础和分析问题的能力,更多的是需要积累丰富的实验经验。实验经验的积累,是和平常的努力、善于观察、勤于观察、多动手分不开的。因此,平常要养成良好的习惯,实验时不要轻易放过任何一种现象,并善于发现、观察实验时的一些异常,自觉地锻炼独立分析问题、解决问题的能力:不要一出现问题,就去请求别人或指导教师帮助,更不应回避问题。
在实验中巩固、加深所学的理论知识并能灵活运用于实践中,培养处理实际问题的能力。要养成实事求是、严肃认真、细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。实验中注意操作规程,养成良好的工作习惯,这是实验顺利进行的有效保证,在实验时必须遵循。
参考文献:
[1]孙君曼.电工电子技术实验教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[2]秦曾煌.电工学[M].北京:高等教育出版社,2004.
(责任编辑:刘辉)
关键词:电子电气;故障检查;实践技能;分析能力
作者简介:柏祖进(1968-),男,湖南澧县人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,讲师,主要研究方向:安全控制;吴青娥(1971-),女,河南长垣人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,讲师,工学博士,主要研究方向:信息处理。(河南 郑州 450002)
实验是认识客观世界或事物的重要途径和手段,是理论的基础和源泉。培养实验能力和提高实践技能是高等工科院校教育的重要内容之一,是培养工科学生在从事相关专业方面的工作技能的必要环节。通过实验可帮助学生验证、消化和巩固基本理论知识,学习怎样处理具体问题,通过实验获得实验技能和科学研究方法的训练。从事任何实验,均要求实验人员具备相应的理论基础知识、实验技能以及归纳总结实验结果的能力。电工、电子实验是电气工程与信息领域最基本的实验,内容包括电路理论、基本电工测量仪器仪表的使用以及电工物理量的测量方法、电子技术基本单元设计与实验等,其基础性决定了它在电类各专业的教学进程中起到的重要作用。
结合多年实验教学的经历,从学生们做电类实验的具体情况及经常出现的操作失误出发,总结如下经验,和同行们共同探讨学习,希望能够帮助实践者在具体实验过程中提高分析判断问题的能力、动手能力,使实验技能有所提高。
一、实验中常见故障
对于初次接触电工实践或实践经验还不丰富的学生来说,在实验中会遇到各种各样的问题和故障,这很正常,不应胆怯,通过解决出现的问题,排除故障,会有更大收获。实验中故障产生的原因各种各样,但后果却都导致实验不能顺利进行,不能获得正确的实验结果。常见故障可归纳为如下几方面。
1.仪器设备
由于仪器设备引起的故障常有以下情况:(1)仪器自身工作状态不稳定或损坏:(2)超出了仪器的正常工作范围,或调错了仪器旋钮的位置;(3)测量线损坏或接触不良;(4)仪器旋钮由于松动,偏离了正常的位置。在上述情况中,测量线损坏或接触不良发生得最多,而仪器工作不稳定或损坏在实验过程中出现的概率要少得多。当对仪器的正确使用还未完全掌握或者粗心大意时会出现第二种情况。
2.器件与连接
这类故障常有以下情况:(1)用错了器件或选错了标称值:(2)连线出错,导致原电路的拓扑结构发生变化:(3)连接线接触不良或损坏:(4)在同一个测量系统中有多点接地,或随意改变了接地位置。当实验中的仪器都使用三芯电源线时,稍不注意红夹子和黑夹子的区别,就会在同一测量系统中造成多点接地故障,尤其是初学者常犯错误。
通常说交流信号方向不固定,因此没有正负级,这在理论上是正确的。但在实验室里由于电子仪器的信号输入/输出线,其中一根(黑夹子线)已经和仪器外壳相连,即已经接到在以大地为参考点的地线上,因此实验室红夹子线和黑夹子线就不能随意乱接,黑夹子必须接在参考点上即地线上。这样做并不等于说交流信号就有正负级了,它和直流电源的正负级性是不同的两个概念。
3.错误操作
当仪器设备正常,电路连接准确无误,而测量结果却与理论值不符或出现了不应有的误差时,问题往往出现在错误的操作上。错误的操作一般有如下情况:(1)未严格按照操作规程使用仪器。如读取数据前没有先检查零点或零基线不准确,读数的姿势、表针的位置、量程不正确等。(2)片面理解问题,盲目改变电路结构,未考虑电路结构的改变会对测量结果带来的影响和后果。(3)采用不正确的测量方法,选用了不该选用的仪器。这是学生在电子技术实验中常犯的错误,例如本该选用晶体管毫伏表测量放大电路输入输出交流电压信号,总是有学生错用直流电压表或万用表,造成读数不正确。(4)无根据地盲目操作。
上面列出了一些故障现象,目的是使学生在实验中对这些方面要引起注意,以避免不应有的错误发生,或能较快地找出故障。实验中出现错误是常有的,但不应轻率地犯错误,如粗心大意、操作不规范、无条理、漫不经心等。通过做实验养成良好的工作习惯很重要,否则,可能会造成严重后果,如损坏仪器、烧毁器件乃至整个系统。因此,在实验过程中,除了要学习掌握测量方法、实验技能、积累经验、提高分析问题解决问题的能力外,培养科学的实验态度、养成良好的操作习惯也是非常重要的。
二、故障分类
实验时故障一旦发生,就需要想办法排除。通过排除故障可以从中吸取教训积累经验,同时这也是锻炼分析问题、解决问题的好机会。且不可一出现问题,就不观察故障现象也不分析故障原因,不分青红皂白一股脑地将实验电路拆掉重来。这样做既不利于问题的解决,也不利于能力的提高。由于原因不明,可能还会带来其它不良影响或造成严重后果。当故障发生后应应先了解故障性质。
了解故障性质,是为了确定采用什么样的检查手段和方法来排除故障。从故障造成的后果上看,通常有破坏性和非破坏性两种。
1.破坏性故障
出现此类故障时经常会有打火、冒烟、发声、发热等现象、会对仪器电路或器件造成永久性损坏。一旦发现此类故障,应立即关掉实验仪器和被测系统的电源,然后再对其进行检查处理,以免损坏程度进一步扩大。
检查此类故障时,一定要在完全断电的情况下进行。可通过查看、手摸找出电路损坏的部分或发热器件,进而可仔细检查电路的连接、器件的参数值等。如果仅凭借观察不易发现问题,可借助万用表对电路或器件进行检查。通常多采用测量电阻的方法进行,如电路是否短路、开路,某器件的电阻值是否发生了变化,电容、二极管是否被击穿等。该类故障多发生在具有高电压、大电流及含有有源器件的电路中。
当电路出现短路或负载太重(阻值太小)时会对信号源、直流稳压电源造成损坏,当发现电源的输出突然下降到零或比正常值下降很多时,应立即关掉电源进行检查。
2.非破坏性故障
该类故障只会影响实验结果,改变电路原有的的功能,不会对电路或器件造成损坏。此类故障虽不具破坏性,但排除此类故障一般比排除具有破坏性故障难度更大。因此除采用上述检查方法外,通常还需要加电检查,即对实验电路加上电源和信号,然后通过测量电路的节点电位、支路电流来查找故障。在交流电路中,通常检查的是节点电位或支路电压。检查时,可按照实验电路从信号源输出开始,逐点向后直至故障点。
三、排除故障的一般方法
根据故障现象可确定故障的性质,同时可进一步分析故障产生的可能原因,根据不同的原因可采用相应的措施去排除。如故障现象为测试点处无信号,其原因可能有:该点后面电路短路、前面电路有开路、信号源无输出、信号源输出线开路、测量仪表的输入线断开等。再如,考察线性电路某点电位时,调整信号发生器的输出,毫伏表的读数不跟随变化,原因可能有:信号发生器损坏(幅度电位器失灵)、毫伏表输入线未接地(接触不良或导线损坏)等。
确定故障位置,找出故障发生点,采用的方法和手段可多种多样,但总的指导思想应遵循由表及里、由分散到集中、先假设后确定的原则。对于实验中常见的的线路故障,排除方法可总结为以下两种方法。
1.断电检查法
当线路接错线,出现电源短路、开路等错误时,应该立即关闭电源,然后使用万用表的欧姆档,对照实验电路原理图,对电路中的每个元件和接线逐一检查,根据检查点的电阻大小找出故障。破坏性故障常用此方法。
2.通电检查法
当实验电路工作不正常,或出现明显错误的结果时,使用万用表的电压挡,对照实验电路原理图,逐一对每个元件和接线进行检查,根据电压的大小找出故障点。一般的顺序为:(1)检查接线是否有错;(2)检查电源是否正常工作,包括有无输出、输出是否符合要求等;(3)检查电路中的元件是否正常工作,元件与测量仪表的连接是否牢固,导线是否良好;(4)检查测量仪表是否正常工作,是否有输入输出,量程是否适当,测试线是否良好,电源是否通电等。非破坏性故障常用此方法。
四、总结
要想尽快地找到故障点并加以排除,需要有扎实的理论基础和分析问题的能力,更多的是需要积累丰富的实验经验。实验经验的积累,是和平常的努力、善于观察、勤于观察、多动手分不开的。因此,平常要养成良好的习惯,实验时不要轻易放过任何一种现象,并善于发现、观察实验时的一些异常,自觉地锻炼独立分析问题、解决问题的能力:不要一出现问题,就去请求别人或指导教师帮助,更不应回避问题。
在实验中巩固、加深所学的理论知识并能灵活运用于实践中,培养处理实际问题的能力。要养成实事求是、严肃认真、细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。实验中注意操作规程,养成良好的工作习惯,这是实验顺利进行的有效保证,在实验时必须遵循。
参考文献:
[1]孙君曼.电工电子技术实验教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[2]秦曾煌.电工学[M].北京:高等教育出版社,2004.
(责任编辑:刘辉)