用TRIZ理论进行电气控制技术教学改革

用 TRIZ理论进行电气控制技术教学改革

谭培红

山东理工大学电气工程学院 山东淄博 255049

摘 要：在对大学生进行三相交流电机手动控制教学和实训时，学生对

主电路、控制电路融为一体的电气控制原理图难以进行接线、故障测试与维

修，用TRIZ理论的分离原理分离后实训效果明显提高，之后对二者融为一体

的原理图也顺利掌握，明显提高了教学质量。

关键词：主电路； 控制电路； TRIZ理论； 实训

中图分类号：TG659 文献标识码：A

1. 引言

三相交流电机在制造业广泛用做机电设备动力源，图1连续控制电机正转、停转电气控制原理图，由控制电路和主电路组成，学生按照图1进行电气控制试验台安装、接线、故障测试与维修时并不太顺利，因为主电路和控制电路融为一体，实训过程中发现学生对先接控制电路、进行调试、故障测试与维修，再接主电路、进行调试、故障测试维修不直观^[1][2]，影响了实训质量，本文用TRIZ理论的分离原理解决了这一问题，明显提高了教学质量。

2. TRIZ理论中的分离原理

TRIZ 是发明问题解决理论，它将导致技术矛盾的因素总结成 39 个通用工程特性并和 40 条发明原理建立了对应关系。TRIZ理论在总结解决物理矛盾方法的基础上，提出了分离原理，包括空间分离、时间分离、条件分离及系统分离^[3]，其意义为：当产品系统中对同一个特性提出完全相反的性能要求时就产生物理矛盾，这时解决物理矛盾的方法可以利用分离原理实现矛盾的两个方面分离，就降低或消除了相反的特性，即解决了矛盾。

2.1 问题的提出

图1所示为现有教科书中常见的手动低压电

气控制三相交流电机正转、停转原理图，该图描述电气元件动作逻辑控制关系，大量教科书中讲在讲授、阅读、安装、故障测试与维修工作中要求先控制电路后主电路^[1]。作者在指导教学实训中

发现，因图1将控制电路和主电路电源融为一个四插头电源比较复杂，且还有地线，虽然初学者理解电气控制原理时还可以，但在低压电气控制实训台设计、安装、调试、故障测试与维修实训过程中，较难落实先控制电路后主电路，影响教学和实训效果。

2.2 用TRIZ理论的分离原理解决复杂矛盾

图1主电路和控制电路融为一体比较复杂，主电路和控制电路难以区分，互相影响，即产生了矛盾，影响教学和实训。今用TRIZ理论的分离原理把四插头电源进行分离，即将主电路和控制电路进行分离，再按照国家标准绘制成图2所示带功能区、图区的电气控制原理图，根据图2再设计图3所示电气控制接线图，主电路电源是三相三线插头，控制电路电源和地线用单相三线插头，控制电路和主电路实现了分离，就解决了矛盾，教学和实训就方便多了。

3. 三相交流电机控制故障测试与维修

电气控制系统故障测试与维修分控制电路故障测试与维修和主电路故障测试与维修，当按下图2所示SB2交流接触器KM不吸合时，控制电路就有故障；当按下图2所示SB2交流接触器KM吸合但电机M不正转则主电路有故障。

控制电路和主电路的故障测试有试电笔法、电压分段分阶测量法、电阻分阶分阶测量法、蜂鸣器测量法等等，文献[4]有相应介绍，这里不再论述。

4. 结论

按照TRIZ理论的分离原理进行前述教学改革

后，学生理解和掌握电气控制原理图和接线图明显直观、容易理解掌握，学生实训及掌握控制电路和主电路故障测试与维修的效果明显提高，之后学生设计类似于图1那样将主电路和控制电路电源融为一起的电气工程设计及应用也就水到渠成了。该案例将TRIZ理论应用于教学改革创新具有思路清晰、直观性强、测试方便、可操作性强、故障判断准确等优点，该方法可以拓展到类似的其他电气控制电路中，明显提高了教学质量，具有推广应用价值。

参考文献

[1] 王立新，徐秀美，曹立军. 电工电子工艺实训教程[M],电子工业出版社，2019年5月第1版：45-65.

[2] 殷勇. 浅析C620 型普通车床电气控制线路原理及故障维修[J], 电子测试, 2021,(06)

：90-92.

[3] 冯凯. 基于TRIZ分离原理的城市管理应用研究[J], 现代营销(学苑版), 2012,(11)：244-245.

[4] 赵庆志，姜卫东，李磊. 机电设备组装测试与故障维修[M],机械工业出版社，2015年2月第1版：199-218.

谭培红（1967，5，27），女，汉族，学士，山东省威海市人，山东理工大学电气与电子工程学院高级实验师，研究方向：电气控制及其故障维修。

通讯地址： 山东省淄博市张店区新村西路266号，山东理工大学电气与电子工程学院 邮编：255049，电子信箱： tanphme@163.com，手机：13864403299。

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