电工学基础课程设计实施方案.docx
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电工学基础课程设计实施方案
运城职业技术学院
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
课程：
煤矿电工学基础
授课班级：
14矿机1、2班
学时：
80
项目数：
5
任务数：
15
审核：
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目一直流电路分析
任务一电路构成——电工常用工具的使用（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1．会使用各种电工工具。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
1、钢丝钳、尖嘴钳、扁嘴钳
钢丝钳常称钳子，常用于夹持或折断金属薄板以及切断金属丝。
尖嘴钳常用于较小空间下的夹持或弯折操作。
扁嘴钳常用于间断较粗的电线和金属丝。
这些工具也是家庭常用工具。
一般带绝缘手柄的钳子手柄耐压为500V，在带电操作时，手与钳子的金属部分应保持2CM以上的距离。
2、剥线钳
剥线钳是用来剥除电线、电缆端部塑料绝缘层的专用工具。
它可以带电（500V以下）剥除电线末端的绝缘层。
使用方法：
根据电线粗细，选择合适的剥线钳口，把电线头放入剥线钳，然后握紧钳把，即可剥掉绝缘层。
3、压线钳
压线钳是电工用于接线的一种工具，它可以用于压接较小的接线鼻，操作十分方便。
另外，有一种手动的压线钳有4种腔体，不同的腔体适用于不同规格的导线和接线端子。
4、电工刀
电工刀是电工在装配维修时用于割削电线绝缘外皮，割削绳索、木板等物品的工具。
注意，一般电工刀的手柄不是绝缘的，严禁用电工刀带电操作。
5、螺丝刀、活络扳手、手锤
螺丝刀用于拧紧螺丝。
活络扳手用于旋动螺母。
手锤是在安装或拆卸电器设备时捶击用。
6、电烙铁
电烙铁是常用的焊接工具，它可以焊接电线接头、电器元件接点等。
电烙铁的形式很多，有外热式电烙铁等。
7、手电钻、电动螺丝刀、手持磨光机
手电钻是在设备安装时钻孔用。
电动螺丝刀是一种可以拧紧也可以拧松的电动螺钉。
手持磨光机：
用于打磨。
8、低压验电笔
验电笔又称试电笔，简称电笔。
它是用来检查低压导体和电气设备的金属外壳是否带电的一种常用工具。
使用验电笔要注意以下问题：
（1）使用验电笔之前，首先要检查验电笔内有无安全电阻、能否正常发光以及有无受潮或进水现象，检查合格后方使用。
（2）使用时，应当注意避光，防止因光线太强看不清氖管是否发光而造成误判。
（3）螺丝刀状的电笔，在用它拧螺钉时，用力要轻，以防损坏。
五、准备设备及器件（5分钟）
钢丝钳、尖嘴钳、扁嘴钳、剥线钳、电工刀、螺丝刀、活络扳手、手锤、电烙铁、低压验电笔。
六、进行实训（35分钟）
1．用剥线钳剥除旧电线
2．用电工刀剖削废旧塑料单芯硬线（要求：
逐渐做到不剖伤芯线）。
3．简单直流电路测试
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．用剥线钳剥除旧电线发现什么？
2．测试时应该注意什么？
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
１度电可供２２０Ｖ／１５Ｗ的灯泡正常发光的时间是多少？
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目一直流电路分析
任务一电路构成——电流、电位、电压测定（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.实验证明电路中电位的相对性，电压的绝对性。
2.熟练掌握仪器仪表的使用方法。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
一个由电动势和电阻元件构成的闭合回路中，必定存在电流的流动，电流是正电荷在电势作用下沿电路移动的集合表现，并且我们习惯规定正电荷是由高电位点向低电位点移动的。
因此，在一个闭合电路中各点都有确定的电位关系。
但是，电路中各点的电位高低都只能是相对的，所以我们必须在电路中选定某一点作为比较点（或称参考点），如果设定该点的电位为零，则电路中其余各点的电位就能以该零电位点为准进行计算或测量。
在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低虽然相对参考点电位的高低而改变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变。
据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。
若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置作横坐标，将测量到的各点电位在该坐标平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路的电位变化图。
每一段直线段即表示该两点间电位的变化情况。
在电路中参考电位点可任意选定，对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。
五、准备设备及器件（5分钟）
序号
设备名称
数量
备注
1
直流稳压、稳流源
1
DG04
2
实验电路挂箱
1
DG05
3
直流电压、电流表
1
D31-2
六、进行实训（35分钟）
1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
2.以图中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ，以D点作为参考点，分别测量A、B、C、E、F各点的电位值φ。
3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，测量电流值。
5.用直流电压表分别测量各负载电阻两端的电压值。
实验电路图
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．电位的相对性和电压的绝对性如何理解？
2．测量电压时如果串联会如何？
３.测量电流时如果并联会怎样？
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
如果是交流电，应该怎样测量电流、电压？
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目一直流电路分析
任务二电路基本定律——基尔霍夫定律验证（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。
运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。
五、准备设备及器件（5分钟）
序号
设备名称
数量
备注
1
直流稳压、稳流源
1
DG04
2
实验电路挂箱
1
DG05
3
直流电压、电流表
1
D31-2
六、进行实训（35分钟）
1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
2.以图中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ，以D点作为参考点，分别测量A、B、C、E、F各点的电位值φ。
3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，测量电流值。
5.用直流电压表分别测量各负载电阻两端的电压值。
实验电路图
电位
参考点
φ值
φA
φB
φC
φD
φE
φF
A
计算值
测量值
误差
D
计算值
测量值
误差
数据记录表
节点
A节点
被测量
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
计算值
测量值
误差
数据记录表
回路
回路ABCD
回路FADE
被测量
UAB（V）
UBC（V）
UCD（V）
UDA（V）
UFA（V）
UAD（V）
UDE（V）
UEF（V）
计算值
测量值
误差
数据记录表
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．选定一个节点和一个回路，用实验数据验证基尔霍夫定律。
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
1．选定另外一个节点和一个回路，用实验数据验证基尔霍夫定律。
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目一直流电路分析
任务二电路基本定律——叠加原理的验证（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围。
2.学习直流仪器仪表的测试方法。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
叠加原理指出：
在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
叠加原理适用于线性电路，如果网络是非线性的，叠加原理不适用。
实验电路含有一个非线性元件（二极管或稳压管），叠加原理不适用，如果将二极管或稳压管换成一线性电阻，则可以运用叠加原理。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
五、准备设备及器件（5分钟）
序号
名称
数量
备注
1
稳压、稳流源
1
DG04
2
直流电路实验
1
DG05
3
直流电压、电流表
1
D31-2
六、进行实训（35分钟）
实验线路如图5-1所示。
图5—1
1.按图5-1，取U1＝+12V，U2调至+6V。
2.U1电源单独作用时（将开关S1拨至U1侧，开关S2拨至短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表格中。
3.U2电源单独作用时（将开关S1拨至短路侧，开关S2拨至U2侧），重复实验步骤2的测量和记录。
4.令U1和U2共同作用时（将开关S1和S2分别拨至U1和U2侧），重复上述的测量和记录。
测量项目
实验内容
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UFA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
线性叠加定理数据记录表
5.将R5换成一只二极管1N4001（即将开关S3拨至二极管侧），重复1-4的测量过程，记录数据。
测量项目
实验内容
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UFA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
非线性叠加定理数据记录表
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性。
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
1．在以后工作中我们什么情况下会用到叠加原理。
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目一直流电路分析
任务二电路基本定律——戴维南定理的验证（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。
2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。
戴维南定理指出：
任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
诺顿定理指出：
任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
开路电压、短路电流法测R0，在有源二端网络的端口处，用电压表直接测其开路电压Uoc，然后再用电流表直接测其短路电流Isc，则等效内阻为R0=Uoc/Isc
五、准备设备及器件（5分钟）
序号
名称
数量
备注
2
稳压、稳流源
1
DG04
3
实验电路、可变电阻箱
1
DG05，DG09
4
直流电压、电流表
1
DG31-2
六、进行实训（35分钟）
1.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R0和诺顿等效电路的Isc、R0
按图6-4接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。
测出Uoc和Isc,并计算出R0。
（测UOC时，不接入毫安表。
）将测量数据填入表中。
Uoc（v）
Isc（mA）
R0=Uoc/Isc（Ω）
2.原二端口网络外特性
按图6-4接线，并接入RL。
改变RL阻值，测量电阻RL两端的电压及通过的电流值。
RL（KΩ）
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
U（v）
I（mA）
图6-4
3.验证戴维南定理
按6-5构建电路，注意电压源为测得的Uoc，R0为计算出的内阻，改变RL阻值，测量电阻RL两端的电压及通过的电流值。
RL（KΩ）
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
U（v）
I（mA）
图6-5
4.验证诺顿定理
按6-6构建电路，注意电流源为测得的Isc，R0为计算出的内阻，改变RL阻值，测量电阻RL两端的电压及通过的电流值。
图6-6
RL（KΩ）
0
1
2
3
4
5
6
7
∞
U（v）
I（mA）
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即戴维南、诺顿定理。
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
1．通过实验数据绘制源二端口网络电路、戴维南等效电路、诺顿等效电路中电阻RL的电压电流外特性曲线。
U=F（RL）,I=F（RL）,共六副曲线图。
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目二正弦交流电路分析
任务一正弦交流电路基本知识——正弦交流电路相量研究（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系
2.掌握日光灯线路的接线。
3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
1.在单相正弦交流电路中,用交流电流表则得各支中的电流值,用交流电压表测得回路各元件两端的电压值,它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律,即
和
2.如图13-1所示的RC串联电路,在正弦稳态信号
的激励下,
与
保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时,
的相量轨迹是一个半圆,
、
与
三者形成一个直角形的电压三角形。
Ｒ值改变时,可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图13-1
五、准备设备及器件（5分钟）
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
单相交流电源
0~220V
1
2
三相自耦调压器
1
3
交流电压表
1
4
交流电流表
1
5
功率因数表
1
DGJ-07
六、进行实训（35分钟）
用两只15W/220V的白炽灯泡和4.7µf/450V电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自藕调压器输出调至220V。
记录U、UR、UC值,验证电压三角形关系。
白炽灯盏数
测量值
计算值
U（V）
UR（V）
UC（V）
U’（V）
φ
2
220
200
84
217
22.8
1
220
213
45
218
11.9
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
1．根据实验数据,分别绘出电压、电流相量图,验证相量形式的基尔霍夫定律。
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目二正弦交流电路分析
任务一正弦交流电路基本知识——接线训练（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.掌握导线绝缘层的剥切方法，单股导线、多股展线的“一”字形和“T”字形连接的方法，以及绝缘层的恢复
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
1.单芯导线的直接连接
2.单芯导线的“T”字形分支连接
3.导线与接线柱的连接
（1）线头与针孔接线桩的压接
连接端子板、一些熔断器、电工仪表等的接线，大多利用接线部位的针孔并用压接螺钉来压住线头以完成连接，如果线路容量小，可只用一个螺钉压接；如果线路容量较大或对接头质量要求较高，则使用两个螺钉压接。
单股芯线与接线桩连接时，最好按要求的长度将线头折成双股并排插入针孔，使压接螺钉顶紧在双股芯线的中间。
（2）线头与螺钉平压式接线桩的连接
单股芯线（包括铝芯线）与螺钉平压式接线桩，是利用半圆头、圆柱或六角螺钉加垫圈将线头压紧完成连接的。
对载流量较小的单股芯线，先将线头弯成压接圈（俗称羊眼圈），再用螺钉压紧。
为保证线头与接线桩有足够的接触面积，日久不会松动或脱落，压接圈必须弯成圆形。
图2-13为单股芯线压接圈弯法
4.不规范接法
五、准备设备及器件（5分钟）
1、铝绝缘导线BLV2.5
2、铝芯塑料线BLV16（7/1.7）
3、电工绝缘胶布
4、电工刀
5、一字改刀
6、钢丝钳
7、尖嘴钳
六、进行实训（35分钟）
1、剖削导线绝缘层；
在剖削绝缘层时，既要注意安全，又不能损伤导线。
2、单股导线的“一”字形连接和“T”字形连接；
进行单股导线的“一”字形连接时，先将两根导线的要连接部分对绕三圈后，将剩余部分紧绕七圈后，将余线剪去。
“T”字形连接，将分支线线头紧绕七圈后，将余线剪去。
3、多股导线的“一”字形和“T”字形连接；
多股导线的“一”字形连接，先将多股线芯散开拉直，并将靠近绝缘层
处的线芯绞紧，剩余
部分散成60°伞状，再把两个伞状线芯线头隔根对插后合拢，然后取一端的任意两股扳起，同时缠绕3～4圈后，另换两根缠绕，并把原来两股端部压在线束中，依此类推直到缠完为止。
多股导线的“T”字形连接，先将分支线分散成两组后钳直排紧，然后用旋凿将干线芯撇开，再把支线的一组插入干线中，最后把支线的两组线芯分别按正、反两个方向贴紧在干线上绕4～5圈，余线剪去。
4、恢复绝缘层。
导线连接完毕后，连接处通常用电工绝缘胶带带缠绕包扎以恢复绝缘层。
操作时，应从导线左端开始包缠。
同时绝缘带与导线应保持一定的倾斜角，每圈的包扎要压住带宽的
，直至缠到另一端原绝缘层为止。
当线路电压为
V时，一般包扎两层绝缘带即可。
七、抛出问题，引导进行讨论（15分钟）
1．我们平时如何连接，会出现什么问题？
八、学生点评，教师总评（8分钟）
选取学生进行点评，教师进行总评。
九、电子作业布置（2分钟）
1．想一想，我样还会遇见什么接线情况，如何处理。
《煤矿电工学基础》课程设计实施方案
项目二正弦交流电路分析
任务二单一参数的正弦交流——交流电流、电压的测量（90分钟）
一、六个一案例讲解（5分钟）
二、提出本次任务的目的（3分钟）
1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。
2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。
三、学生分组（2分钟）
5人一组，并推举1名组长。
组长负责组织小组成员完成本次任务
四、原理说明（15分钟）
三相负载可接成星形（又称“Y”接）或三角形（又称""接）。
1、当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的
倍。
线电流IL等于相电流Ip，即UL＝
UP，IL＝Ip
当采用三相四线制连接法时，流过中线的电流IO=0，所以可以省去中线。
当对称三相负载作形连接时，有：
IL=
IP，UL=UP。
2、不对称三相负载作Y行连接时，必须采用三相四线制接法。
而且中线必须牢固连接，以保证满足三相负载中每相负载额定电压的要求。
五、准备设备及器件（5分钟）
工具、设备和耗材名称
数量
工具、设备和耗材名称
数量
工具、设备和耗材名称
数量
三相交流电源
1
交流电压表
1
三相灯组负载
1
三相自耦调压器
若干
交流电流表
1
导线
1
六、进行实训（35分钟）
1、三相负载星形连接
按如下图线路组接实验电路，即三相灯负载经三相自耦调压器接通三相对称电源，并将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为0V的位置，合上三相电源开关后调节调压器的输出，使输出的三相电压为220V。
按数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点间的电压，记录数据。
观察各相灯组亮暗的变化程度，特别注意观察中线的作用。
（1）三相负载星形连接且采用三相四线制供电
按图（a）线路组接实验电路，是输出的三相线电压为220V。
（2）按数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、相电流、
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