《电气控制系统的安装与调试》课程标准.docx
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《电气控制系统的安装与调试》课程标准
《电气控制系统的安装与调试》课程标准
课程名称：
机床电气系统装调与维修
适用专业：
机电一体化技术、机电设备管理与维修、电气自动化专业
计划课时：
84
课程学分：
5
先修课程：
电工技术应用
后续课程：
电气控制系统的调试训练
、电气控制系统的调试训练
制订人：
XXXX
课程标准内容
第一部分前言
一、课程性质
二、课程理念
三、课程项目设计思路
第二部分课程目标
一、总目标
1、培养学生综合运用所学专业知识的能力
2、培养学生基本电气操作技能
3、培养高素质的机电设备装配、调试、维修技术人才
二、具体目标
1、能力目标
2、知识目标
3、素质目标
第三部分内容标准
一、三相交流异步电动机的认知与选择
二、控制变压器和配电变压器的认知与选择
三、典型电机控制回路的装接与调试训练
【参考案例】
1、三相异步电动机单向控制线路的装接与调试
2、三相异步电动机正反转控制线路的装接与调试
3、三相异步电动机双速控制线路布局、装接与调试
4、三相异步电动机顺序控制线路设计、布局、装接与调试
四、典型机床电气系统排故训练
【参考案例】
1、X62W模拟铣床操作与电气排故训练
2、T68模拟镗床操作与电气排故训练
*以上两个教学案例在实施中可根据实际教学学时选作一个。
第四部分实施建议
一、教学实施建议
二、教学评价建议
1、对学生的评价
2、对教师的资格要求与评价
三、课程资源的开发利用
四、教学资源编写建议
1、教学资料
2、学习资料
五、课程实施条件
1、教学团队要求
2、教学硬件环境要求
3、学生应具备的条件
第一部分：
前言
《机床电气系统装调与维修》是机电一体化技术专业核心课程《电气控制系统调试训练》的前修课程。
《机床电气系统装调与维修》课程标准参考中级维修电工有关电机控制部分的技能和知识要求，依据机电一体化技术专业人才培养规格要求课程教学目标制定。
该课程通过普通机床典型电气控制线路的装接、调试和排故训练，为学生从事机电设备的电气系统维修奠定基本知识，积累初步调试技能和维修方法。
一、课程性质
该课程是机电设备大类专业的一门专业基础课，对学生职业能力培养和职业素质养成起主要支撑作用。
该课程以“机电装备制造行业海天人才培养标准”为基础，内容涵盖三相异步电动机和控制变压器基本理论的学习、典型电机控制电路的装接与调试、典型机床控制线路的故障排除训练等。
在课程实施中，通过5S管理知识的渗透，树立质量意识，养成良好的职业规范。
同时为后续的《电气控制系统的调试训练》的学习奠定良好基础。
二、课程理念
（一）通过5S管理渗透教学活动，培养学生质量意识
今天的高职学生是明天的企业员工。
以就业为导向，培养会干活的职业人是高职院校培养人才的重要目标，因此，素质养成训练应该成为高职院校各门专业课程建设的首要任务，应该渗透在理实一体化课程教学之中。
针对现代企业对职业人的行为要求，将安全用电的基本知识和企业化的5S管理引进课程教学。
通过摆放电工工具和项目完成后电工工具整理的场景，让学生学会及时整理工作场地，养成物品及时归位、及时整顿装配元件的好习惯；通过考核学生操作中的环境，以及电器元件装配后设备的整理与清扫情况，让学生养成及时关注环境的良好职业习惯；通过电气安全教育与实际电器元件的装配，让学生能够把安全用电变成一种工作习惯。
（二）精心设计电气设备装配流程与排故操作步骤，培养学生规范操作意识
为了让学生适应现代机电类的生产组织程序,在课程教学中应精心组织教学流程，督促学生严格遵守。
1、在进行典型电机控制电路的装接与调试时，应遵守以下9条：
（1）按照安全用电条例实施项目操作，在项目实施的过程中按照5S规范整理现场，养成从事电气装配的基本职业素养。
（2）认真阅读电路原理图，画出电气元件摆放图和装接电路详图；
（3）仔细检查电器元件的完好性，弄清装配件的机械结构；
（4）检查装接工具/测量仪表/辅助材料：
一字/十字螺丝刀、尖嘴钳、剥线钳、斜口钳、冷压钳、万用表、导线、接线鼻；
（5）按照工艺要求，进行控制电路的装接；
（6）教师随时检查与指导，及时发现问题，并督促学生改正；
（7）学习小组互相检查，互相帮助，共同提高；
（8）编写项目报告，内容涵盖：
装接原理图、原理分析、仪表工具、装接排故、工作过程得失分析；
2、在进行典型机床控制线路的故障排除训练时，应遵守以下8条：
（1）分组领取排故工具：
万用表、一字/十字螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳；
（2）分组学习，能按照操作规程进行机床的正常操作；
（3）分组讨论，认真阅读电路原理图与接线图，理出排故思路；
（4）教师设置故障，学生按照排故思路进行线路故障的排除；
（5）本组同学/小组之间互设故障，学生按照排故思路进行线路故障的排除；
（6）教师设置2个故障进行考核，每小组抽取两位同学进行故障的排除；
（7）编写项目报告，内容涵盖：
原理分析、排故仪表工具、操作排故记录、工作过程得失分析；
（8）按照安全用电条例实施项目操作，在项目实施的过程中按照5S规范整理现场，养成从事电气装配的基本职业素养。
（三）通过小组合作排故训练，培养团队意识
教学活动中的重要内容是典型电机控制电路的装接与调试、典型机床控制线路的故障排除训练等。
鉴于现阶段我校教学班大多数是40人左右，而授课教师仅为一人，主讲教师无法关注到每一位同学的学习状态。
传统教学中学生的学习是个体行为，同学之间鲜有学习上的交流与帮助。
由于缺乏合作，优秀的学生学有余力而无处施展，能力稍差的学生则跟不上教师的节奏，整体学习效率偏低。
为提高课堂教学的实效性，采用教师集中讲解，学生分组实施的方式进行。
在成立合作学习小组时，选好小组学习带头人，并尽量保证一个小组内的学生各具特色。
这样的分组便于组内成员之间相互学习，促进学生的共同发展，组与组之间也相对公平。
在典型电机控制电路的装接与调试中，指导教师在解决装接过程中的一些疑难问题时，重点关注小组组长的学习状况，再由组长负责其小组的指导工作，并以小组中学困生的进步程度作为组长的加分项。
在典型机床控制线路的故障排除训练时，每一小组一台模拟机床和一套工具，要求每位同学能对机床进行熟练操作和模拟排故。
操作时，小组同学间互相学习；排故时，先是小组成员间互设故障，然后2个小组互设故障。
在故障排除的过程中，互相帮助、共同提高，锻炼同学之间的团队合作精神。
技能训练部分的成绩由指导教师、小组组长以及组员共同评定。
每个任务完成后，指导教师重点考核两位同学的技能训练和知识掌握程度，以此作为合作小组的平均成绩，同时考虑其他同学的贡献度，贡献度在平时成绩加分项中予以考虑。
这样优秀学生就会感到仅仅提高自己的成绩是不够的，还必须尽力帮助组内的其他成员；而基础较差的学生则认识到小组的成功取决于每个成员的努力，认识到自己对于小组所承担的责任，压力能够变成动力，使小组内出现互动、互助、互勉的局面。
（四）通过项目教学-形成性考核，引导学生关注平时技能训练和知识的积累
根据课程教学要求，在实施教学活动的过程中，把教学内容分为综合项目（机床综合排故训练）、单项技能训练项目（典型电机控制电路装接与调试）与基本知识学习三部分。
其中综合项目与单项技能训练项目采用项目化教学。
通过项目的实施，帮助学生了解控制电路的读图方法，掌握典型机床控制电路的排故技能。
为引导学生注重平时成绩的积累，积极参与学习过程，提高综合能力，采取形成性考核。
形成性考核的目的是考察学生在课程（技能与知识）学习期间的学习表现与学习进步，及时记录学生阶段性学习成果，关注学生在整个技能练习与知识学习过程中的综合表现。
（五）通过精品课程建设，为学生提供时时处处学习的课程资源
随着《机床电气系统装调与维修》省级精品课程的建设，课程标准、教学课件、学习指导、虚拟训练平台、课程录像等陆续上网，为学生提供了一个人人、时时、处处可以学习的网络平台。
为引导学生自主学习，在教学活动实施中，引导学生利用精品课程网上资源课后学习。
网络资源中的虚拟项目为学生提供了一个动画版的典型电机控制电路学习平台，对于课堂难以理解的动作原理通过Flash的形式多次播放，加深理解。
此外课程网站还提供了“中级维修电工试题库”，“学生模拟测试试题库”，为机电设备类学生进行中级维修电工考级的知识学习与技能练习提供了网上资源。
三、课程项目设计思路
课程项目是引导教学实施和学生学习的主脉络，课程项目的选取直接影响教学效果。
《机床电气系统装调与维修》课程从实际机床控制电路中抽取了适合教学的6个典型工作任务作为该课程的教学项目，内容涵盖典型机床电气控制系统的装接与调试，典型机床电气控制系统的维修。
表1典型教学项目应用场合
课程项目
实际机床控制系统
典型教学项目
知识储备
各型机床电气动力系统
三相交流异步电动机的选择
各型机床信号与照明回路
控制变压器和配电变压器的选择
单项技能
CW6132车床主轴电动机单向控制系统
三相异步电动机单向控制线路的装接与调试
Z3040型摇臂钻床摇臂电动机正反转控制系统
三相异步电动机正反转控制线路的装接与调试
T68卧式镗床主轴双速控制系统
三相异步电动机双速控制线路布局、装接与调试
CY6140普通车床的主轴-冷却泵顺序控制系统
三相异步电动机顺序控制线路设计、布局、装接与调试
综合提高
X62W万能铣床控制系统
机床电气系统排故训练
*T68卧式镗床控制系统
*T68模拟镗床的操作与电气排故训练
表1课程项目的知识-技能递进关系
典型教学项目
知识点
技能点
知识
储备
三相交流异步电动机的选择
三相交流异步电动机的原理、反转、调速
电动机选择与安装
控制变压器和配电变压器的选择
变压器结构、原理
变压器选择与安装
单项
技能
训练
三相异步电动机单向控制线路的装接与调试
器件识别电路自锁
电路装接与调试
三相异步电动机正反转控制线路的装接与调试
器件识别与检查
电路自锁电路联锁
电路装接与调试
三相异步电动机双速控制线路布局、装接与调试
器件选择与调整
电路自锁电路联锁
时间控制
电路布局、装接与调试
三相异步电动机顺序控制线路的设计、布局、装接与调试
器件选择、检查与调整
电路自锁电路互锁
顺序控制时间控制
电路设计、布局、装接调试
综合
技能
提高
X62W模拟铣床操作与电气排故训练
机床电路读图
机床控制电路分析
机床电路故障分析
模拟机床操作
模拟机床排故训练
*T68模拟镗床操作与电气排故训练
在教学实施的过程中，教师基于工作过程进行教学项目的设计，典型化的教学项目源于工业现场，体现职业应用技能。
学生通过工作任务的实施积累知识、提高技能，在循环递进的过程中锻炼学生独立实施工作任务的能力。
项目的安排由易到难，由单一到综合，符合学生学习的认知规律，便于知识的积累和能力的提高。
第二部分：
课程目标
一、课程总目标
《机床电气系统装调与维修》是机电类专业的一门技术基础课，是培养机电一体化领域高级技术人才不可缺少的必修课程。
（一）培养学生综合运用所学专业知识的能力
《机床电气系统装调与维修》课程内容涵盖三相异步电动机和控制变压器基本理论的学习、典型电机控制电路的装接与调试、典型机床控制线路的故障排除训练等。
该课程是在完成《电工技术应用》课程后，以普通机床的典型控制环节为载体，在机床电气系统装调与维修的理论学习与实践中运用所学知识，完成设备选择、布局规划、电路接线、试车调试、故障排除等操作的一门综合课程。
（二）培养学生基本电气操作技能
《机床电气系统装调与维修》课程的总体目标是训练机电类学生的电气设备装配与调试的通用技能。
通过电气设备装调与维修的技能训练，提高学生实践能力，并为学习后续的《电气控制系统的调试训练
》与《电气控制系统的调试训练
》课程与专业综合技能打下良好基础。
（三）培养高素质的机电设备装配、调试、维修技术人才
《机床电气系统装调与维修》课程作为机电类专业的专业基础课之一，其长远目标是培养高技能的机电一体化设备装配与调试的技术人才。
通过该课程的学习，使学生掌握机电一体化设备电气设备的装配工艺、安装技巧、接线规范、调试与排故方法等，同时树立电气安全与质量意识、养成良好的职业规范。
二、课程具体目标
（一）能力目标
1、能根据安装、调试、排故的任务要求选择合适的电工工具和测量仪表；
2、能识别、检测、合理选用并判定常用低压电器的质量，以适应企业的电气设备采购岗位；
3、能根据给定的电气设备装配图，并按照工艺要求进行电路的装接与调试，以适应企业的机电产品装配的岗位；
4、能使用必要的电工工具与仪器，实施典型机床控制电路的故障排除，以适应企业机床设备的维修电工岗位；
5、*能根据给定的资料和控制要求，在熟悉控制现状的基础上进行电路的规划设计与改进，以适应产品更新与改进的需要。
（二）知识目标
1、熟悉机床常用的三相异步电动机的结构、工作原理与应用场合；
2、熟悉机床常用的控制变压器的结构、工作原理与应用场合；
3、掌握典型电机控制电路的原理与分析方法；
4、了解典型机床控制电路的基本功能，熟悉控制电路的读图方法；
5、为中级维修电工考级储备必要的理论知识。
（三）素质目标
1、具备勤奋踏实的工作态度和吃苦耐劳的劳动品质，遵守电气安全操作规程和劳动纪律，文明生产；
2、具备较好的沟通能力，能够协调人际关系、适应工作环境；
3、具有较强的专业表达能力，能用专业术语口头或书面表达工作任务；
4、具备积极向上的人生态度、自我学习能力和良好的心理承受能力；
5、养成团队合作、认真负责的工作作风，能够通过个人能力或团队协作寻找解决问题的途径；
6、积极做好5S活动，养成良好的作业习惯。
第三部分内容标准
《机床电气系统装调与维修》课程的内容标准包括4个一级主题，即：
1、三相交流异步电动机的认知与选择
2、控制变压器和配电变压器的选择
3、典型电机控制回路的装接与调试训练
【参考案例】
（1）三相异步电动机单向控制线路的装接与调试
（2）三相异步电动机正反转控制线路的装接与调试
（3）三相异步电动机双速控制线路布局、装接与调试
（4）三相异步电动机顺序控制线路设计、布局、装接与调试
4、典型机床电气系统排故训练（实施中可根据实际教学学时选作一个）
【参考案例】
（1）X62W模拟铣床操作与电气排故训练
（2）T68模拟镗床的操作与电气排故训练
每个一级主题由若干二级主题及具体内容标准和教学实施过程组成。
具体内容标准规定了《机床电气系统装调与维修》课程所要达到的基本的学习目标。
教学实施过程列举了有利于学习目标达成的任务准备与资料收集、方案讨论、项目实施、检查评估、总结提高等实施过程建议。
一、三相交流异步电动机的认知与选择
全世界70%以上的电能是通过电动机把电能转化为机械能的，在转化为机械能的过程中完成了产品的制造。
机电装备类学生未来工作的场所所接触的大多数是机电一体化设备，要进行机电一体化设备的装配与调试、故障维修、生产管理等工作，对电动机的结构、工作原理的认知不可或缺。
熟悉电机设备的结构和工作原理、了解电机设备在机电设备中合理选择和正确的使用方法，是学生从事机电设备中电气部分安装、调试和维修的基础。
1、任务与目的
（1）了解三相异步电动机的结构与工作原理；
（2）熟悉三相异步电动机的启动、调速、反转、制动方法；
（3）掌握机床用三项异步电动机的选择要素（转速、转矩、调速要求）；
2、学习内容
（1）三相交流异步电动机定子、转子的结构；
（2）三相交流异步电动机定子旋转磁场的产生；
（3）三相交流异步电动机的工作原理；
（4）三相交流异步电动机的启动方法（直接启动、定子串电阻、Y-∆运行启动、自耦调压降压启动）；
（5）三相交流异步电动机的调速方法（变频、变转差率、变极）；
（6）三相交流异步电动机的反转方法；
（7）三相交流异步电动机的制动方法（能耗、反接、*反馈）；
（8）三相交流异步电动机的选择（转速、转矩）。
表3三相交流异步电动机的认知与选择内容标准
电机认知与选择
基本要求
三相异步电动机基本知识
定子与转子
结构
了解定子、转子的材料
了解定子、转子的构成
了解定子、转子的装配
旋转磁场与
工作原理
了解定子线圈的构成与绕制
掌握定子旋转磁场的产生
了解转子感应电动势、转子电流、转子磁场的产生
掌握异步电动机的旋转原理
启动方法
了解异步电动机直接启动的方法
熟悉异步电动机降压启动的各种方法：
定子串电阻、Y-∆运行启动、自耦调压器降压启动
调速方法
了解异步电动机调速的各种方法：
变频、变转差率、变极
反转方法
掌握异步电动机反转的方法并能在工作中实施电动机反转的接线
制动方法
了解异步电动机常用制动的方法：
能耗制动、反接制动、*反馈制动
电动机的选择
*电机转矩
异步电动机的选择主要考虑以下几个因素：
功率、电压和转速、结构型式、种类和型式等。
连续运行的电动机功率应等于或略大于生产机械的功率；短时工作的电动机在运行中有短暂的过载，所选功率可等于或略小于生产机械的功率；根据工作环境的条件还要考虑开启式、防护式、封闭式等型电动机。
*电机转速
参考案例：
三相交流异步电动机的认知与选择
课时：
8学时。
目的：
探究三相异步电动机的启动、调速、反转、制动方法，了解三相异步电动机选择应考虑的因素
材料器具：
三相交流异步电动机定子、转子实物模型
教学过程：
●通过实物、图片和动画展示，帮助学生了解三相交流异步电动机的定子、转子结构与装配过程；
●通过虚拟动画展示，帮助学生了解定子线圈的构成与绕制、定子旋转磁场的产生、转子感应电动势、转子电流、转子磁场的产生、异步电动机的旋转原理；
●通过虚拟动画展示，帮助了解异步电动机直接启动的方法、熟悉异步电动机降压启动的各种方法：
定子串电阻、Y-∆运行启动、自耦调压器降压启动；
●通过虚拟动画展示，了解异步电动机的变频、变转差率、变极调速方法，掌握异步电动机反转的方法并能在工作中实施电动机反转的接线，了解异步电动机常用的能耗制动、反接制动、*反馈制动方法
●*通过实际案例的分析，帮助学生了解异步电动机选择需要考虑的因素：
功率、电压和转速、结构型式、种类和型式等。
●对学生按每5人进行分组，给出一个实际电动机的各项技术参数，要求学生能够在分组讨论之后，复述电动机的结构、工作原理、启动、反转、制动、调速方法。
以此检验学习效果。
【典型案例】一台三相笼型异步电动机，其铭牌数据如下：
Y255M-6，50HZ，20KW，220/380V，Δ/Y，970r/min，η=91.5%，cosϕ=0.84，Ist/IN=7.0，Tm/TN=2.1，Tst/TN=2.0。
求：
1）电动机的额定电流；
2）电动机额定运行时的输入功率、转差率、额定转矩；转子感应电动势的频率？
3）该电机在什么条件下可以采取Y-∆方式启动-运行，此时的起动电流（159.4）、启动转矩各为多少；
4）若电源电压为380V，电机应采取何种方式接线，还有哪些降压启动措施（定子串电抗/自耦调压器启动）？
5）若电源电压为380V，自耦降压器有80%、70%、60%三个电压抽头，此时负载转矩为额定转矩的80%，可选择那个电压抽头进行起动？
起动转矩（193Nm）、起动电流为多少？
这部分内容以知识学习为主，为提高学生的综合应用能力，建议在实施的过程中，可为每个小组提出不同的电机参数，引导小组同学之间在互相讨论之后给出方案；最好能够留出一定的时间由同学讲解方案，教师和同学都可以针对方案给出自己的评价，这样不论方案好坏大家都能从中受益。
二、控制变压器和配电变压器的选择
控制变压器和配电变压器是机床上必不可少的变电装置，它满足机床照明灯、信号指示灯、接触器和继电器等设备对特种电压的使用要求，同时还是机床控制电路的供电电源。
机电装备类学生要进行机电一体化设备的装配与调试、故障维修等，对控制变压器和配电变压器的结构、工作原理的认知不可或缺。
熟悉控制变压器和配电变压器的结构和工作原理、了解控制变压器和配电变压器在机电设备中的合理选择和正确的使用方法，是学生从事机电设备中电气部分安装、调试和维修的基础。
1、任务与目的
（1）了解控制变压器和配电变压器的结构与工作原理；
（2）熟悉控制变压器和配电变压器各项技术参数的计算方法；
（3）掌握控制变压器和配电变压器的选择要素（电压、容量、型式）；
2、学习内容
（1）控制变压器（单相）的铁芯（材料）、线圈与结构；
（2）配电变压器（三相）的铁芯（材料）、线圈与结构；
（3）变压器的工作原理；
（4）变压器各项参数的计算（电压、电流、功率、*损耗等）；
（5）控制变压器（单相）的选择；
（6）配电变压器（三相）的选择。
表4控制变压器和配电变压器的选择内容标准
变压器认知与选择
基本要求
变压器基本知识
铁芯与线圈的结构
了解变压器铁芯的材料、构成与装配
了解变压器线圈的材料、绕制与装配
变压器工作原理
掌握变压器空载运行时的电压关系（U1/U2=N1/N2）
掌握变压器负载运行时的电压关系（I1/T2=N2/N1）
变压器各参数的计算
了解负载状态时变压器各项参数的计算：
一二次侧电流，*铁芯损耗/线圈损耗
变压器的选择
*电压选择
变压器的选择主要考虑以下几个因素：
负载电压、负载容量、负载性质、工作环境
变压器的使用主要考虑以下几个因素：
同名端（极性），电源端与负载端、变压器损耗
*容量选择
型式选择
参考案例：
控制变压器和配电变压器的认知与选择
课时：
6学时。
目的：
探究控制变压器和配电变压器的结构、原理、工作过程，掌握控制变压器和配电变压器选择应考虑的因素
材料器具：
控制变压器、配电变压器的铁芯、线圈、固件实物模型
教学过程：
●通过实物、图片和动画展示，帮助学生了解了解变压器铁芯、线圈的材料、构成与装配过程；
●通过课件展示与公式推导，帮助学生掌握变压器空载运行时的电压关系、掌握变压器负载运行时的电压关系，从而正确理解变压器的工作原理；
●通过变压器技术参数的分析，帮助学生了解负载状态时变压器各项参数的计算，一二次侧电流，*铁芯损耗/线圈损耗方法；
●通过实际案例的分析，帮助学生了解变压器选择主要考虑的几个因素：
负载电压、负载容量、负载性质、工作环境；变压器使用主要考虑的几个因素：
同名端（极性），电源端与负载端、变压器损耗。
●对学生按每5人进行分组，给出一个机床用电器设备组（信号灯、接触器、继电器等）的各项技术参数，要求学生能够在分组讨论之后，给出控制变压器的选择结果，并复述控制变压器的结构、工作原理、选择方法。
以此检验学习效果。
【典型案例】某机床电路的负载为照明灯36V，30W；控制电路中3个特殊接触器参数为36V、18W、功率因数0.6；2个继电器为36V、20W、功率因数0.5。
1）可接电源为三相四线制机床供电线路，线电压380V，相电压为220V。
备选变压器1：
BK-200（一次电压380，二次电压36V，额定容量200VA）；
备选变压器2：
BK-150（一次电压380，二次电压36V，额定容量150VA）；
备选变压器3：
BK-200（一次电压220，二次电压36V，额定容量200VA）；
备选变压器3：
BK-200（一次电压220，二次电压48V，额定容量200VA）；
2）为满足控制电路需要，试选择一台单相控制变压器，选择该变压器的电压和功率，并说
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