專案教學法在家庭用電線路設計與安裝中的應用論文
專案教學法在家庭用電線路設計與安裝中的應用論文
關鍵詞：專案教學法論文
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）06C-0148-04
一、專案實施背景
家庭用電線路設計與安裝應用的知識隸屬於電路課程中交流電等知識的應用範疇。電路課程的特點是理論性強、電磁現象複雜、概念抽象、涉及領域廣泛。傳統的教法大多強調對書本知識的瞭解和掌握，而忽視了與實際工作的結合，學生在學習電路知識的過程中缺少職業能力的培養，學習興趣普遍低落，實際教學效果與人才培養目標極不適應，它造成了教師難教、學生難學的難堪局面。為了扭轉這種不利局面，近年來，我們課程組對電路課的教學進行了多種探索和研究，探索了將實際工作任務與電路理論知識融合在一起作為教學專案對學生進行施教，從而從根本上解決電路課程難學的問題。
二、專案實施準備
專案化教學的目的是讓學生用已經學習和掌握的電工知識去解決未知的實際問題，採用真實的工作環境，進行課程的專案化教學改革和選取專案。
一是進行工作過程調研。為此，2012―2015年課程組先後對一些建築單位及家庭住宅使用者用電情況進行了調研，找到了將電路課程中交流電知識與實際工作相結合的教學專案。
二是專案的確定。透過對建築單位及家庭住宅使用者用電的調研，將家庭用電與電路課程中的交流電知識融合在一起，如將家庭用電作為工作任務轉化為可實施的教學載體，即：家庭用電線路設計與安裝專案。
三、專案實施過程
（一）制定該專案化教學的能力、知識、素質目標
1.能力目標。能根據實際要求設計出家庭用電電路圖，並對電路進行分析；能根據家庭實際用電要求識讀及詳細分析家庭用電電路圖；能對家庭用電電路進行設計；能根據家庭實際用電要求選擇電氣器件；能計算和測量三相交流電路的電壓、電流和功率；能正確安裝家庭用電線路。
2.知識目標。熟悉交流電的概念，正確掌握正弦量的相量表示及相量運算；掌握交流電路阻抗、電壓、電流及功率的.計算；能根據家庭電路圖正確選擇測試儀器、元器件及線材；正確掌握三相電源、三相負載作星接和三角連線時的相線電壓、相線電流關係；熟練掌握三相電路功率的測量和計算；瞭解三相不對稱電路的特點及分析方法；掌握電度表、導線、開關及燈具的選擇；掌握電度表、配電箱、照明燈具、插座、漏電開關等電氣器件的安裝。
3.素質目標。透過知識和能力訓練，培養學生的團隊合作意識、吃苦耐勞精神、人際協調能力、創新能力和愛崗敬業精神。透過知識和能力訓練，培養學生與人交往的語言表達能力、社會生存能力、安全環保意識、經濟意識。
（二）確定該專案的工作任務
例如：設計某一家庭兩室一廳用電電路並進行安裝（可拓展到：三室二廳、四室二廳、辦公樓、車間等用電線路的設計與安裝），便可把電路中交流電的知識融入到實際工作中，透過交流電知識和家庭用電線路設計與安裝專案的訓練，培養學生進行電能安全生產的方法，進而掌握交流電壓、電流、功率的概念和計算，掌握家庭用電中各種開關電器的選擇、佈置和安裝方法。圖1為兩室一廳（含餐廳）用電電路圖。
（三）家庭用電各元器件的選擇
圖1中的兩室一廳合計五間，分別為客廳（餐廳）、臥室1和臥室2、衛生間、廚房。電源由相線L和零線N及地線E引入，七路配線為：照明及吊扇、插座、客廳（餐廳）空調、臥室空調、熱水器和備用。各室內又設定了吊燈、吊扇、空調或熱水器等不同的用電器。設家庭用電總功率約11KW，選擇的各元件明細表如表1所示。
1.漏電開關選擇。按照國家標準《住宅設計規範》規定：“除空調電源插座外，其他電源插座迴路應設定漏電保護裝置。”其漏電動作電流為30mA，動作時間0.1S。漏電保護開關型號眾多，但工作原理基本相同，表1中選用DZ47LE漏電保護開關。
2.普通開關及插座選擇。燈開關的種類繁多，按安裝方式分為明裝式、暗裝式、附裝式、懸掛式開關；按操作方法分為翹板式、倒板式、拉線式、按鈕式、推移式、旋轉式、觸控式開關等；按接通方法分為單聯、雙聯、雙控、雙路等。一般燈開關選擇按鈕式；插座選擇兩孔及三孔插座。
3.照明燈具選擇。照明燈具有LED燈、熒光燈、白熾燈、汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈等，按其發光原理又分為熱輻射光源和氣體放電光源兩大類。LED新型光源被譽為21世紀的綠色照明產品，它具有壽命長、啟動時間短、結構牢固、節能等特點。照明燈具可根據家庭財力進行選擇，建議選擇LED燈具。
4.空氣開關選擇。空氣開關是一種具有過載與短路雙重保護的限流型高分斷斷路器。它是低壓配電網路和電力拖動系統中非常重要的一種電器，它除了能完成接通和分斷電路外，還能對電路或電氣裝置發生的短路、過載及欠壓等進行保護。常用的空氣開關有1路（簡稱1P）、2P、3P、4P等，電流有3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、100A等，其中DZ47型主要用於照明，DZ10系列塑膠外殼式斷路器適用於不頻繁操作在電壓380V以下，作電路接通和分斷之用，該斷路器具有過載及短路保護，用於保護電纜和線路等裝置。
5.導線及熔絲的選擇。家庭用電中的進戶線是按每戶用電量以及考慮未來家庭用電的發展情況進行選擇，既要滿足安全要求又要留有一定的裕量。每戶用電量為4.0-5.0KW，電錶選5（20）A，進戶線選BV（銅芯）-3×10.0mm2；每戶用電量6.0-8.0kw，電錶選15（60）A，進戶線選BV-3×16mm2；每戶用電量為10.0KW，電錶選20（80）A，進戶線選擇BV-2×25.0+1×16.0 mm2。使用者配電箱各支路導線的規格，按照照明電路為BV-2×2.5，普通插座迴路為BV-3×2.5進行選擇，廚房迴路、空調回路選擇BV-3×4.0 mm2。銅芯線電流密度一般環境下可取4.0-5.0A/mm2。
家庭住宅常用的銅導線截面為1.5mm2、2.5mm2、4.0mm2、6.0 mm2、10.0mm2、16.0 mm2、25.0 mm2、35.0 mm2、50.0 mm2等。熔絲的選擇應根據用電量的大小來選用，即選用的保險絲應是電錶容量的1.2-2.0倍。如使用容量為10A電錶時，保險絲應>12A且<20a，如選用容量為5a電錶時，保險絲應>6A且<10A；選用的保險絲只能用一根，不能以小及多根保險絲並用，更不能以銅絲代替保險絲使用。
6.配線結構。低壓配電系統多為400/230V配電系統，低壓配線結構應接線靈活，保護可靠。饋電電纜應考慮電壓等級、用電負荷、未來發展、留有裕量，以及敷設方式、周圍環境等因素，同時還要考慮出線開關與電纜的相互配合。空呼叫電、照明與插座、廚房和衛生間的電源插座應該分別設定獨立迴路。除了空調電源插座外，其他電源插座應加裝漏電保護器，衛生間應作區域性等電位連線。
7.照明電路。家庭客廳開關的選擇，一般採用多聯開關，也可用單聯或調光開關，樓梯間可選用節能延時開關。照明用斷路器一般選用DZ12系列塑膠外殼式斷路器，其體積小巧，結構新穎、效能優良可靠。照明開關必須接在火線上，如果將照明開關裝在零線上，雖然斷開時電燈也不亮，但燈頭的相線仍然是接通的，容易造成觸電事故。白熾燈壽命短、光效低，建議用在點燃時間短、開關頻繁的場所，如樓梯或洗手間；日光燈及LED燈作為顯色指數高、壽命長、節能、高效的光源，可作為首選光源；住宅電氣照明應根據辨別顏色的不同要求，合理選擇光源的顯色性，當使用一種光源不能滿足光色要求時，可採用多種混合光源。
8.電源插座。插座迴路應按住戶面積大小、插座數考慮迴路數。如住戶面積較大，插座數多，建議設兩個普通插座迴路。
住戶選擇插座時應考慮用電安全、使用方便，其數量不宜少於以下數值：客廳電源插座3-5組，空調插座1-2組；主臥室：電源插座4-5組，空調插座1組；次臥室：電源插座3組；餐廳：電源插座1組；廚房：電源插座2-3組；衛生間：電源插座1-2組。
插座的選型。應根據住宅檔次、經濟實力、售價等因素確定。每組插座可選擇1-2個單相二孔插座和一個或多個單相三孔插座。
9.空調回路。空呼叫電量大，工作時間長，空調正常起動與電源的電壓變化關係密切，因此不宜與其它電器合用一路線路。要求空調插座使用一單獨迴路，且一個空調回路最多隻能帶兩部空調。櫃式空調獨佔一個迴路。
10.漏電開關。漏電開關應根據用電線路的相數、額定電壓、負載電流、漏電動作電流、預期短路電流、負載型別等選擇。一般家用的漏電開關應選用漏電動作電流為30mA及以下快速動作產品。如DZL18-20系列家用漏電開關，它適用於額定電壓220V，額定電流20A及以下的單相線路。
購買漏電開關時應有安全認證標誌。如長城認證標誌（CCEE）或CCC認證標誌等。從抗干擾角度來說，應儘量避免使用微處理器等數字積體電路的漏電開關，因為漏電開關工作環境處於強電包圍之中，是典型的弱電控制強電的電子裝置，很容易受到干擾而造成誤動。特別注意不要以為裝了漏電開關就絕對安全。
11.電度表選擇。
電錶引數選擇。選購電度表時首先看產品銘牌及各項技術資料。如額定電壓、額定
電流、轉速等引數。例如某電度表電壓220V、電流5（20）A，表示該電度表的額定電壓為220V、額定電流為5A和最大電流為20A。這樣，我們可以透過計算估算出電錶允許的最大總功率：如P=UI=220×20=4.4KW。
家庭總用電量計算。選購電度表前，先把家中所有用電電器的功率加起來，比如，電視機30W-120W+電冰箱90W-150W+洗衣機200W-500W+白熾燈100W-400W+電熨斗800W-1200W+空調800W-2000W=2.02KW-4.37KW。在選購電度表時，電錶允許的最大總功率應大於家中所有用電器的總功率且留有餘量。如上例中家庭選購5（20）A的電度表較合適，因為即使家中所有用電器同時工作，電流的最大值I=P/220=19.8A，沒有超過電度表的最大電流值20A，用電安全可靠。
單相電子式電能表。電子式電能表具有準確度高、低功耗、起動電流小、負載範圍寬、無機械磨損等優點。目前市場上電子式電能錶廠家繁多。電子式電能表與機械錶比較，感應表採用電磁感應元件，表內是鐵芯、線圈加機械傳動裝置；而電子錶主要採用電阻、電容加積體電路等元件。
照明住戶選配電度表計算公式。住戶選配電度表應根據使用者的IL≥80%IN、但小於電度表允許誤差規定的最小負載電流來選擇。負載電流估算公式：I=P/220。
12.弱電部分。一般每戶配可視防盜對講機一部，資訊插座一個，兩對電話線入室；兩個以上電視插座；水、電、氣表遠傳計量系統；區域網等設施。
電視。可採用城市有線電視網路、光纖網或同軸電纜，不管採用何種方式，每個單元入口均應設入口孔，若為穿管暗佈線，樓層內設接線盒，距地0.3m-1.8m。
電話線。由市話網進入小區的，每層樓梯間內設電話分線箱，由分線箱引出兩對線、透過PVC管進入住戶客廳及主臥室電話插座，供接電話機和上網。
（四）家庭用電負荷計算
國家規定，一般兩居室住宅用電負荷約4.0KW-6.0KW，進戶銅導線截面不應小於10mm2。對於電熱裝置較多的住戶按6.0KW-12.0KW/戶考慮。
家用電器容量：微波爐為600W-1500W；電飯煲為500W-1000W；電磁爐300W-2000W；電炒鍋為800W-2000W；電熱水器為800W-2000W；電冰箱為70W-2500W；電暖器為300W-2500W；電烤箱為800W-2000W；消毒櫃為600W-800W；電熨斗為500W-2000W；空調器為500W-4000W。每戶的用電量均應考慮遠期用電，按同時使用電器最大功率總和計算出總用電量。
（五）家庭用電線路的安裝
1.電度表的安裝。通常先用電筆找出電源的相線和地線，然後按照電路圖連線到單相電度表的電壓、電流四個接線柱上，如圖2所示。進線1是相線，出線2是相線，進線3是零線，出線4是零線。為便於抄表和檢修，表的安裝高度約為1.8m-2.1m。電錶安裝後，開啟電燈開關，電錶轉盤應從左向右轉動。
2.配電箱的安裝。電錶通常由供電部門統一安裝在室外以便於管理，室內配電裝置一般由保護器（熔絲盒）和控制器（總開關）組成，如圖3所示。配電箱安裝要求佈局整齊、美觀、整潔、對稱。
3.照明燈具安裝。安裝燈具時，燈泡距地面高度≥2.0m，如低於2.0m需採取防護措施。經常碰撞的場所應採用金屬網罩防護，溼度大的場所應有防水滴措施；大功率燈泡不能用普通導線，應採用非燃材料（瓷管、石棉、玻璃絲）製成的護套保護，避免高溫破壞絕緣材料，造成短路。同時燈的下方不可堆放可燃物品；並注意通風散熱。
對於低壓照明電路，應儘可能選擇足夠大的導線截面，可防止導線發熱引起短路。有粉塵、容易引起燃燒等場所，可採用防塵燈具。爆炸場所應安裝相應的防爆照明燈具。
4.插座的安裝。安裝高度可根據人們的生活習慣、個人裝修特點來確定。如客廳電源插座，電視機櫃櫃高0.5m-0.55m時，電源插座距地0.3m不合適，應改為0.6m。微波爐、電飯煲、洗衣機使用單相三孔帶開關插座。空調插座用單相三孔帶開關（有保護門）產品，臥室空調插座安裝高度距地1.8m-2.0m，宜採用單相三孔插座。
一般插座距地高度0.3m以上且設於牆內，安裝高度在1.8m以下的插座採用帶安全防護型。電源插座之間的距離控制在2.5m左右，衛生間的插座應採用防濺式，安裝高度為1.5m-1.6m左右，插座不能設在淋浴器的側牆上，抽油煙機電源插座距地高度為1.6m-1.8m。排氣扇插座距地高度1.6m-2.0m；廚房插座距地高度為1.5m-1.8m。
單相三孔插座的安裝：單相用電、移動式用電裝置，應使用三芯插頭及三孔插座。接線時專用接地插孔與專用保護接地線相連線，採用接零保護時，接零線應從電源端引入，否則會導致觸電。
5.漏電開關的安裝。按產品使用說明書的要求進行安裝接線，且使用在中性線接地的系統中，按規定接線，不能反接。漏電開關接線時，不能將輸出端的中性線重複接地，否則將發生誤動作，造成觸電事故。
單極兩線和三極四線（四極）的漏電開關產品上標有N極和L極，接線時相線接在L極，中性線接N極。
漏電開關第一次通電時，按壓操作開關上的“試驗按鈕”，檢查能否動作，確認能動作後，方可投入使用。以後應定期每月操作“試驗按鈕”1次，檢查漏電開關的保護功能是否正常。
專案化教學採用“實踐――理論――再實踐”的教學形式，融理論與專案於一體，在實踐中教理論，在運用中學技術，突出了課程的應用性和操作性，充分激發了學生學習的求知慾望，既鍛鍊了學生的學習能力和實踐能力，又培養了職業能力。
專案化教學透過對學生進行知識和能力的訓練，培養了學生的團隊合作意識、人際關係協調能力、創新能力和愛崗敬業精神；同時，培養了學生熟悉電能安裝的操作方法，進而掌握交流電壓、電流、功率的計算，掌握電氣開關、燈具、插座，電錶、配電箱等的選擇，掌握電能的測量、燈具、插座、電錶的安裝等知識，達到舉一反三的目的。
專案化教學作為讓學生在教師指導下透過完成一個比較完整的“工作專案”而進行學習的教法，將傳統教學體系中的知識轉化為一個或若干個“教學專案”，圍繞專案組織和開展教學，使學生全程參與、體驗和論證，實現了專業課教學與實際職業崗位的零距離對接。