基于Multisim11的電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)故障應(yīng)用探究

王曉云

[摘? ? 要]在傳統(tǒng)的電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)用實(shí)際實(shí)驗(yàn)去模擬這些故障情況不僅成本過(guò)高，而且還存在一定的危險(xiǎn)。為此，文章提出將仿真軟件Multisim11引入電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)故障應(yīng)用研究領(lǐng)域，借助其強(qiáng)大的整合能力，完成電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)故障排查與分析工作。這樣電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅會(huì)得到增強(qiáng)，而且還能有效地把握故障原因所在，并采取針對(duì)性措施予以解決。與此同時(shí)，仿真軟件Multisim11可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，提高實(shí)驗(yàn)故障排查效率，擴(kuò)展電工設(shè)備實(shí)驗(yàn)的故障和處理的范圍和空間。

[關(guān)鍵詞]電工技術(shù)實(shí)驗(yàn);常見(jiàn)故障;分析;探究工作

[中圖分類號(hào)]G712;TM1-4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–0–02

Research on Application of Multisim11-based Electrical Technology Experiment Failure

Wang Xiao-yun

[Abstract]In traditional electrician experiment teaching， applying actual experiments to simulate these failures is not only costly， but also has certain dangers. To this end， this paper proposes to introduce the simulation software Multisim 11 into the field of electrical engineering experiment fault application research， with its strong integration ability， complete the electrical engineering experiment fault troubleshooting and analysis. In this way， the electrician experiment teaching will not only be enhanced， but also the cause of the failure can be effectively grasped， and targeted measures can be taken to solve it. At the same time， the simulation software Multisim 11 can save laboratory construction costs， improve the efficiency of experimental troubleshooting， and expand the scope and space of electrical equipment experiments and troubleshooting.

[Keywords]electrical engineering technology experiment; common faults; analysis; inquiry work

電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求對(duì)學(xué)生演示某個(gè)元器件出現(xiàn)開(kāi)路、短路故障對(duì)電路產(chǎn)生的影響。這些現(xiàn)象可通過(guò)枯燥的定理、公式和框圖進(jìn)行解釋，但是由于這些現(xiàn)象的出現(xiàn)往往會(huì)對(duì)電路中的相關(guān)元器件或儀器儀表造成損害，因而比較難用實(shí)際實(shí)驗(yàn)去模擬這些故障情況。同時(shí)，由于學(xué)生人數(shù)較多，從而出現(xiàn)了設(shè)備短缺的情況，抑或?qū)?shí)驗(yàn)操作了解不到位，導(dǎo)致失誤產(chǎn)生。因此，相關(guān)分析工作就變得非常重要，通過(guò)全面把握，確保電工實(shí)驗(yàn)可以順利展開(kāi)。采用Multisim11仿真實(shí)驗(yàn)，只需在計(jì)算機(jī)中改變電路中相應(yīng)元器件的參數(shù)，就能模擬出有故障的電路工作情況。

1 直流毫安表故障和處理措施

1.1 直流毫安表故障仿真結(jié)果

直流毫安表通常安裝于電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，對(duì)于具體安裝部分和接線部分沒(méi)有太多要求。即便出現(xiàn)了接線錯(cuò)誤，電流表也能十分直觀地展示出來(lái)。在毫安表上，一共有3個(gè)端子，兩個(gè)為正極，一個(gè)為負(fù)極。其中，負(fù)極需要朝上，正極要朝下。設(shè)電源內(nèi)阻R0為1 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E為12 V，負(fù)載電阻R從0～10 V依次增大，每次增加1 V并記錄電壓和電流結(jié)果。該設(shè)備在進(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，實(shí)際存在的故障問(wèn)題如圖1所示。

如圖1所示，借助Multisim11構(gòu)造電源外特性的測(cè)量電路圖，并運(yùn)行仿真程序。

通過(guò)表1數(shù)據(jù)，建立仿真發(fā)現(xiàn)在假設(shè)故障正極柱部分有連接錯(cuò)誤的情況下，電壓表雖然能夠繼續(xù)正常讀數(shù)，但電流表不能進(jìn)行讀數(shù)。究其原因便是在對(duì)線路進(jìn)行連接時(shí)，沒(méi)有選擇正確的量程，造成電流量過(guò)大，超出了設(shè)備能夠承受的范圍。在進(jìn)行處理時(shí)，工作人員需要立刻將電源切斷，尋找連接錯(cuò)誤的電路，重新調(diào)整，并觀察實(shí)際情況，直到能夠繼續(xù)使用為止。

1.2 實(shí)測(cè)故障分析

電流表的小流程部分雖然能夠繼續(xù)正常讀數(shù)，但是大流程不能進(jìn)行讀數(shù)。究其原因主要是對(duì)應(yīng)大量程的小電阻值有問(wèn)題。當(dāng)經(jīng)過(guò)的電流量過(guò)大，超出預(yù)期范圍，伴隨繞線焊接位置氧化電阻值出現(xiàn)變化，對(duì)應(yīng)的數(shù)字也會(huì)有所改變。若氧化問(wèn)題非常嚴(yán)重，信號(hào)無(wú)法正常接收，就會(huì)發(fā)生相關(guān)問(wèn)題。在進(jìn)行處理時(shí)，工作人員必須將繞線電阻全部去掉，對(duì)端口部位進(jìn)行清理，之后再重新焊接。

電流表的按鈕無(wú)法正常使用，此類問(wèn)題出現(xiàn)的概率非常高。在處理時(shí)，工作人員需要對(duì)電流表展開(kāi)詳細(xì)檢查，思考是否有頻繁切換量程的情況。由于部分按鈕按壓的次數(shù)過(guò)多，逐漸出現(xiàn)老化的情況，從而失靈。當(dāng)電流表有此類問(wèn)題出現(xiàn)后，在沒(méi)有原件的情況下，按鈕就無(wú)法自動(dòng)彈回。此時(shí)，工作人員可以嘗試對(duì)按鈕重新調(diào)整，讓其回到原有的位置。如果有備用按鈕存在，可以直接進(jìn)行替換。

2 直流穩(wěn)壓電源故障仿真

在電工實(shí)驗(yàn)之中，每當(dāng)直流穩(wěn)壓電源有問(wèn)題出現(xiàn)，都會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生非常大影響。因此，工作人員就要對(duì)此予以重視。采用Multisim11仿真，選擇合適參數(shù)的元器件和萬(wàn)用表（XMM1）、瓦特表（XWM1），面對(duì)不同類型的電源，應(yīng)當(dāng)對(duì)具體故障問(wèn)題予以詳細(xì)分析，提出相應(yīng)的處理措施。

通常來(lái)說(shuō)，可調(diào)電源主要能分為兩類，分別是可調(diào)電壓源和可調(diào)電流源，并記錄測(cè)試結(jié)果（圖2）。

對(duì)可調(diào)電壓源來(lái)說(shuō)，其故障通常體現(xiàn)于輸送電壓源的調(diào)節(jié)范圍有變化。由于范圍相對(duì)偏小，自然會(huì)有各類問(wèn)題出現(xiàn)。若電壓源正常，其范圍不會(huì)超過(guò)30 V，此時(shí)是能夠正常進(jìn)行調(diào)節(jié)的。但如果發(fā)生故障，調(diào)節(jié)范圍就不會(huì)超過(guò)10 V。通過(guò)觀察可以得知，兩條線路不可能同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，只有其中一條可能有問(wèn)題。此時(shí)就要對(duì)線路的電路板予以檢測(cè)，并確定出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題。在發(fā)現(xiàn)電路板沒(méi)問(wèn)題后，就要檢測(cè)連接線。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，可以嘗試采用排除法的方式，在明確具體故障位置之后，直接對(duì)損毀的零件予以替換即可。

3 實(shí)操過(guò)程中常見(jiàn)的故障處理措施

本文引入了Multisim11仿真軟件作為預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的一個(gè)必要環(huán)節(jié)。在仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在保障安全的前提下，還要進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)室操作。在操作過(guò)程中，依然會(huì)遇到一些故障問(wèn)題。下面針對(duì)這些常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行處理措施探索。

3.1 直流穩(wěn)壓電源故障處理措施

之所以會(huì)有直流電源無(wú)法正常供電的情況出現(xiàn)，是因?yàn)殡娫戳髁块_(kāi)關(guān)已經(jīng)打開(kāi)，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有任何外部負(fù)載存在，使流量對(duì)大負(fù)載不具有承受能力。即便已經(jīng)安裝了保護(hù)裝置，同樣無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的效果。在進(jìn)行處理時(shí)，可以將電源拔下來(lái)，讓其慢慢冷卻，將原有的記憶全部消除。在故障完全排除之后，電源就能恢復(fù)，此時(shí)重新啟動(dòng)，對(duì)外部負(fù)載正常連接即可。

在進(jìn)行電源檢測(cè)時(shí)，還需要采取技術(shù)維護(hù)的方式，但所有步驟都要按照特定原則執(zhí)行。首先，對(duì)于開(kāi)路必須采取保護(hù)措施，如果其狀態(tài)持續(xù)時(shí)間過(guò)程，會(huì)使線路溫度持續(xù)升高，從而將設(shè)備燒壞。其次，針對(duì)設(shè)備本身的運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)詳細(xì)觀察，其在實(shí)際運(yùn)行時(shí)有故障出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)立刻關(guān)閉設(shè)備。在設(shè)備停止運(yùn)行后，需要對(duì)故障源予以明確，采取針對(duì)性處理方案。

3.2 受控源故障和處理措施

在電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)在會(huì)中，受控源部分有故障產(chǎn)生一直都非常常見(jiàn)，此時(shí)既需要對(duì)相關(guān)問(wèn)題予以分析，并采取針對(duì)性處理方案。

3.3 燈管故障和處理措施

在實(shí)驗(yàn)室之中，經(jīng)常需要開(kāi)展日光燈相關(guān)的電路實(shí)現(xiàn)。教師通常會(huì)將提高功率的實(shí)驗(yàn)和日光燈電路實(shí)驗(yàn)整合在一起，共同開(kāi)展。另外，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于涉及的內(nèi)容有很多，因此應(yīng)用的設(shè)備也包含多個(gè)不同的種類，出現(xiàn)的問(wèn)題也變得十分復(fù)雜。為此，工作人員就要提高重視程度。

燈管在電源接通之后，經(jīng)常會(huì)有燈管不亮的情況，基本上可以判斷的是保險(xiǎn)管已經(jīng)被完全燒壞，抑或內(nèi)部燈絲完全斷開(kāi)，此時(shí)可以對(duì)插腳部分展開(kāi)檢查，把握其是否有接觸不良的情況。若保險(xiǎn)管或燈絲燒斷，進(jìn)行更換即可;若接觸不良需要對(duì)脫落的導(dǎo)線展開(kāi)處理，重新進(jìn)行焊接。由于處理的方法基本上都是更換為主，而且實(shí)際耗費(fèi)的時(shí)間成本也不高，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)流程造成的影響非常小。

3.4 三相電源故障和處理措施

在電工技術(shù)維修工作之中，三相電源缺相一直都是非常嚴(yán)重的問(wèn)題。問(wèn)題出現(xiàn)的原因有很多，在實(shí)際操作時(shí)，往往很難進(jìn)行查找。最為常見(jiàn)的便是插頭沒(méi)有完全插好，或電源部分有問(wèn)題存在。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，工作人員需要使用萬(wàn)用表，檢查其電壓的數(shù)值是否有異常。若沒(méi)有問(wèn)題，則需要將注意力放在電源插頭和插座部分，了解其使用狀態(tài)，是否有任何問(wèn)題。

3.5 實(shí)驗(yàn)室人員管理的基本措施

基于電工設(shè)備的日常維修經(jīng)驗(yàn)可以得知，在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，工作人員理應(yīng)滲透以下3方面處理方法。

3.5.1 及時(shí)維修

在開(kāi)展教學(xué)課時(shí)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備本身出現(xiàn)了任何問(wèn)題，都要第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)告，讓相關(guān)人員予以處理，并做好檢測(cè)工作。如果問(wèn)題不大，經(jīng)過(guò)短時(shí)間處理就能修復(fù)的設(shè)備，還可以繼續(xù)使用。如果問(wèn)題十分嚴(yán)重，無(wú)法直接修好，則堅(jiān)決不能繼續(xù)使用。

3.5.2 積極和廠家溝通

相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)和廠家之間保持良好的關(guān)系，定期展開(kāi)溝通，向其告知設(shè)備運(yùn)行的情況。如果設(shè)備出現(xiàn)了一些較小的問(wèn)題，基本上能夠自己解決，則無(wú)須申請(qǐng)售后。如此就能有效降低售后成本的投入，同時(shí)還能減輕廠家的工作壓力。

3.5.3 標(biāo)準(zhǔn)化管理

在電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，所有使用的設(shè)備都是高精密度設(shè)備，很容易受到一些細(xì)節(jié)因素的影響。因此，工作人員就需要提前準(zhǔn)備好備用零件，在問(wèn)題出現(xiàn)后就能及時(shí)予以更換。通過(guò)對(duì)以上3個(gè)方面的基本措施進(jìn)行有效貫徹，就能大幅度提升教學(xué)活動(dòng)的綜合質(zhì)量，同時(shí)設(shè)備的使用率也會(huì)隨之提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)因?yàn)槎喾矫嬉蛩卮嬖?，造成設(shè)備出現(xiàn)了故障情況。此時(shí)工作人員就需要對(duì)故障予以明確，分析其中出現(xiàn)的具體原因，并采取針對(duì)性措施展開(kāi)處理。如此設(shè)備就能正常運(yùn)行，確保實(shí)驗(yàn)可以順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐永清，李世良.電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)故障分析與探討[J].科教導(dǎo)刊（電子版），2017（4）：63.

[2] 陳駿.電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)故障分析與探討[J].電子制作，2020（9）：92-93.

[3] 徐中鑫.電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)故障分析與探討[J].工業(yè)B，2015（10）：5-6.