На занятиях по электрическим аппаратам студенту важно увидеть, как срабатывает защита при коротком замыкании или утечке тока, но создавать такие режимы в учебной аудитории нельзя.
Образовательные стенды МИР решают эту задачу за счёт модульного подхода: каждый аппарат представлен отдельным безопасным модулем, а лабораторный практикум собирается из них, как из конструктора. Разберём, как устроена линейка МИР-ЭК, в какой последовательности вводить модули в учебный процесс и для каких задач потребуется другое оборудование.
Моноблочный, виртуальный или модульный: какой учебный стенд выбрать
Учебно-лабораторное оборудование по электротехнике выпускается в трёх основных вариантах, и каждый хорошо подходит для своих задач:
| Тип стенда | Сильные стороны | Ограничения |
|---|---|---|
| Универсальный моноблочный стенд | Позволяет изучать несколько тем на одном рабочем месте | При неисправности одного узла недоступен весь стенд; дооснастить его по частям сложно |
| Компьютерная (виртуальная) лаборатория | Легко масштабируется, не занимает места в аудитории | Студент не работает с физическим аппаратом и реальными органами управления |
| Модульный стенд | Каждый модуль посвящён отдельной теме; оборудование можно закупать поэтапно | Для отработки монтажных навыков нужен отдельный стенд |
Модульный вариант особенно удобен, когда лабораторный практикум нужно точно согласовать с учебной программой по электротехнике и электроснабжению: оборудование подбирается под конкретные темы курса, и программу не приходится подстраивать под возможности стенда.
Что объединяет модули имитации работы МИР-ЭК
Все модули серии выполнены на единой платформе: это моноблок размером 300×70×200 мм с платой на базе микроконтроллера. Модули питаются от сети 220 В и потребляют не более 50 Вт. В комплект поставки каждого входят методические указания и технический паспорт.
Важная особенность видна на лицевой панели: органы управления и индикация работают при напряжении =5 В. Когда студент задаёт регулятором ток 20 А или ток утечки 30 мА, опасных величин в схеме нет. Процесс моделирует микроконтроллер, а светодиоды на мнемосхеме аппарата в разрезе показывают, что происходит внутри: какой расцепитель сработал, какие контакты замкнулись.
Так студент видит физику процесса без риска поражения электрическим током. Кнопка сброса микроконтроллера быстро возвращает модуль в исходное состояние, и опыт можно повторить.
Пять модулей – пять узлов одной электрической схемы
Линейка охватывает две основные функции низковольтных аппаратов: управление нагрузкой и защиту электрической сети.
| Модуль | Что задаёт студент | Что изучается |
|---|---|---|
| Электромагнитное реле МИР-ЭК-ЭР | Род тока катушки (переменный или постоянный), напряжение управления до 50 В | Напряжение срабатывания реле, переключение контактов, работа цепей управления |
| Контактор МИР-ЭК-К | Род тока катушки (переменный или постоянный), напряжение управления до 45 В | Коммутация трёхфазной нагрузки главными контактами, работа вспомогательных замыкающих и размыкающих контактов |
| Автоматический выключатель МИР-ЭК-АВ | Ток нагрузки от 2,5 до 22,5 А, режим короткого замыкания (отдельной кнопкой) | Срабатывание теплового расцепителя при перегрузке и электромагнитного – при коротком замыкании |
| Устройство защитного отключения МИР-ЭК-УЗО | Ток утечки до 50 мА, подключение заземления | Срабатывание устройства при появлении дифференциального тока (тока утечки) |
| Дифференциальный автомат МИР-ЭК-ДА | Ток нагрузки и ток утечки (двумя независимыми регуляторами) | Совместная работа защиты от сверхтоков и защиты от токов утечки |
Параметры указаны по шкалам на лицевых панелях модулей.
Модули связаны между собой так же, как аппараты в реальной электроустановке: реле управляет катушкой контактора, контактор включает и отключает нагрузку, автоматический выключатель защищает линию от сверхтоков, УЗО защищает человека от поражения током при утечке, а дифференциальный автомат объединяет обе функции защиты в одном аппарате.
Как выстроить лабораторный практикум
Модули удобно вводить в учебный процесс парами – от более простого аппарата к более сложному:
- Управление: реле → контактор. На модуле реле студент видит, как напряжение на катушке приводит к переключению контактов. Затем тот же принцип он изучает на контакторе и понимает разницу между маломощной цепью управления и силовой цепью.
- Защита: автоматический выключатель и УЗО → дифференциальный автомат. Студенты нередко считают, что УЗО выполняет те же функции, что и автоматический выключатель. Раздельное изучение помогает избежать этой ошибки: модуль МИР-ЭК-АВ показывает защиту от перегрузки и короткого замыкания, а модуль МИР-ЭК-УЗО – защиту от токов утечки. После этого дифференциальный автомат воспринимается как сочетание двух уже знакомых функций.
Для каких задач потребуется другое оборудование
Модули МИР-ЭК предназначены для изучения принципа работы аппаратов. Ряд практических задач решается на другом оборудовании:
- Монтажные навыки – сборка щита, подключение аппаратов, прокладка проводов – отрабатываются на стендах электромонтажника с реальной аппаратурой.
- Снятие реальных характеристик, например время-токовой характеристики конкретного автоматического выключателя, выполняется на испытательном оборудовании.
- Работа с напряжением 380 В требует отдельных рабочих мест, оборудованных с учётом требований электробезопасности.
Поэтому модули удобно использовать на первом этапе подготовки: к работе с реальным электрощитом студент приступает, уже понимая, как и почему срабатывает защита.
Как подобрать комплект модулей
Мы поставляем оборудование бренда МИР учреждениям образования Беларуси и чаще всего сталкиваемся с двумя ошибками при закупке: приобретением одного модуля на всю учебную группу и выбором оборудования без учёта учебной программы. Рекомендуем:
- Определять количество модулей каждого типа по числу рабочих мест, одновременно задействованных на лабораторном занятии.
- При ограниченном бюджете начинать с модулей автоматического выключателя и УЗО: они охватывают основную тему – защиту электрических сетей – и готовят студентов к изучению дифференциального автомата.
- Дооснащать лабораторию постепенно: модули выполнены на единой платформе, и новые можно добавлять без переоборудования рабочих мест.
Частые вопросы
Безопасны ли модули для студентов?
Да. Модуль подключается к сети 220 В, но органы управления и индикация на лицевой панели работают при напряжении =5 В. Токи нагрузки и утечки моделируются микроконтроллером.
Можно ли приобрести один модуль, а не всю линейку?
Да. Каждый модуль работает самостоятельно и поставляется с собственными методическими указаниями.
Чем модуль дифференциального автомата отличается от пары «автоматический выключатель + УЗО»?
Модуль МИР-ЭК-ДА показывает обе функции защиты в одном аппарате, а пара модулей АВ и УЗО позволяет изучить их по отдельности. Для полного освоения темы полезны оба варианта.
Нужен ли компьютер для работы с модулями?
Нет. Модули работают автономно: параметры задаются регуляторами и переключателями на лицевой панели, а результаты отображаются на встроенных индикаторах.
Поможем подобрать модули МИР для вашей лаборатории
Нормативные источники
- ГОСТ IEC 60898-1-2020. Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.
- ТКП 339-2022. Электроустановки на напряжение до 750 кВ. Министерство энергетики Республики Беларусь.