УЧЕБНЫЙ СТОЛ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ С ПЛОСКИМИ СТОЙКАМИ

Полезная модель относится к области учебной техники, в частности к столам и напольным стендам для проведения практических работ по электромонтажу электрических схем при обучении, например, при подготовке электромонтажников и электромонтеров.
Известен учебный стенд, содержащий вертикальную раму с опорой и установленные в раме аппаратные модули, а также размещенный под рамой и прикрепленный к опоре контейнер для хранения принадлежностей (см. свидетельство на полезную модель RU №68748, Кл. С09В 23/18, oп. в 2007 году). Установленные в вертикальной раме наборные модули позволяют монтировать только определенное количество электротехнических схем в соответствии с предусмотренным в задании перечнем элементов, находящихся в вертикальной раме. К недостаткам известного стенда относятся невысокие демонстрационные возможности, отсутствие контрольных электрических приборов.
Известен компактный переносной лабораторный стенд по электротехнике, содержащий наборное поле с пассивными и активными элементами, электронные блоки и измерительные приборы, при этом наборное поле выполнено из листового изоляционного материала с лицевым покрытием, содержит снаружи металлические гнездовые контакты и чертежи электрических элементов и схем цепей, укрепленных с внутренней стороны наборного поля, и включает в себя панель линейных и нелинейных цепей постоянного тока с двумя регуляторами источников постоянного напряжения и линейными и нелинейными резисторами, панель пассивных и активных цепей переменного тока с индуктивностями, конденсаторами, резисторами, магнитно-связанными индуктивностями, операционным усилителем, гнездами входных и выходных сигналов, панель длинной линии с отводами и набором нагрузок, панель функционального генератора с сигнальными гнездовыми контактами, переключателями режимов и регулировками, панель трехфазной цепи с выходами источников трехфазных напряжений и комплексными фазными нагрузками, панель выпрямителя с диодами, индуктивностью на ферромагнитном сердечнике, конденсаторами и резистором, панель частотомера с цифровой шкалой, панель фазометра с сигнальными гнездовыми контактами, цифровой шкалой и регулировками, причем электронные блоки расположены внутри корпуса чемодана и включают в себя блок функционального генератора, блок генератора трехфазного напряжения, блок частотомера, блок фазометра, комбинированный блок источников постоянных напряжений, при этом вход блока частотомера связан с выходом блока функционального генератора, регуляторы источников постоянных напряжений панели линейных и нелинейных цепей постоянного тока подключены к комбинированному блоку источников постоянных напряжений, блок функционального генератора, блок генератора трехфазного напряжения, блок частотомера и блок фазометра подключены цепями питания к комбинированному блоку источников постоянных напряжений, сигнальные контакты функционального генератора, фазометра, генератора трехфазных напряжений и комбинированного блока источников постоянных напряжений подключены соединительными проводниками к пассивным и активным цепям наборного поля, причем электрические параметры элементов наборного поля, блока функционального генератора, блока генератора, трехфазного напряжения, комбинированного блока источников постоянных напряжений взаимосвязаны и в качестве электрических элементов применены миниатюрные низковольтные и слаботочные электронные компоненты (см. свидетельство на полезную модель RU №53056, Кл. G09В 25/00, оп. в 2006 году). Фиксированное расположение всех узлов и деталей ограничивает учебные и демонстрационные возможности стенда. Отсутствие дистанционного контроля со стороны преподавателя не дает возможности оперативно осуществлять учебный процесс.
Известен набор настольных учебных модулей по электротехнике и электронике, содержащий панель с пассивными и активными элементами, электронные блоки, гнездовые контакты и измерительные приборы (см. патент DE №10 2007029037, Кл. С09В 23/18, oп. в 2008 г.). Модули в этом наборе компактно расположены в переносном ящике и предназначены для обучения нескольких человек одновременно. Однако набору присущи те же недостатки, что и предыдущему техническому решению.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является учебный стол, содержащий основание на ножках, поворотную столешницу и средства для размещения учебных пособий, выполненные с возможностью перемещения и фиксации (см. авт. свид. SU №1757619, Кл. А47В 17/06, oп. в 1992 г.). Это техническое решение представляет собой металлический стол сварной конструкции с установленной на ножках осью, вокруг которой поворачивается четырехплоскостная столешница, при этом один из элементов столешницы выполнен в виде перфорированной рамы. Учебный стол предназначен для работы на нем одного ученика. Недостатками известного учебного стола являются: громоздкость конструкции стола, сложность фиксации столешницы в заданном положении, наличие ограниченного числа аппаратных модулей, отсутствие блоков питания, контрольно-измерительных приборов, емкостей для хранения применяемых на столе приборов и проводов, невозможность одновременного обучения на одном учебном столе основам электротехники более одного человека.
Производители учебных пособий по электротехнике предлагают использовать готовые модули, в которых уже смонтированы элементы электрических цепей. В этом случае учащимся остается только соединить их клеммы проводами. Такой подход оправдан, когда речь идет об обучении теории электрических цепей, но недостаточен для наработки практических навыков работы с электроустановочными изделиями.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи расширения функциональных возможностей учебного стола по электротехнике при увеличении наглядности и электробезопасности проводимых лабораторных занятий и повышении эффективности обучения и контроля учебного процесса преподавателем, при увеличении номенклатуры учебного оборудования, быстро заменяемого в процессе обучения.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в учебном столе по электротехнике, содержащем набор имитаторов оборудования электроустановок, комплект проводов, блок питания, раму с ножками и столешницей и две малые задние плоские стойки, малые задние плоские стойки имеют прямоугольное сечение и снабжены крепежными уголками, жестко связанными со стойками в их нижней зоне и снабженными вертикальными отверстиями для крепления на столешнице с помощью болтов, причем плоские стойки связаны между собой верхней и нижней перекладинами, снабженными расположенными по их торцам уголками с отверстиями для крепления в отверстиях стоек, при этом блок питания расположен между стойками, перекладины снабжены расположенными на них и свободно установленными двумя съемными перфорированными панелями с зацепами, причем часть проводов снабжена электробезопасными штекерами, а блок питания снабжен электробезопасными контактами, при этом стол снабжен наборами монтажных клипс и крепежных элементов для размещения в отверстиях перфорированных панелей. Электробезопасный штекер включает электропроводящий стержень круглого сечения с пластиковой заглушкой на конце, расположенный в пластиковом цилиндрическом гнезде, при этом другой конец электропроводящего стержня связан с металлическим гнездом, вмонтированным в стенки пластикового трубчатого гнезда на безопасном расстоянии от его края, причем трубчатое гнездо расположено в пластиковом стакане с зазором между их стенками, при этом внешние размеры стержня совпадают с внутренними размерами трубчатого гнезда, причем внешние размеры трубчатого гнезда совпадают с внутренними размерами цилиндрического гнезда, а внешние размеры цилиндрического гнезда совпадают с внутренними размерами пластикового стакана. Монтажные клипсы выполнены пластиковыми. Стол снабжен дополнительными съемными перфорированными панелями.
Полезная модель поясняется графическими материалами.
На фиг.1 изображен учебный стол по электротехнике с плоскими стойками, вид спереди. На фиг.2 - верхняя стойка, вид сбоку. На фиг.3 - то же, вид спереди. На фиг.4 - блок питания при присоединении съемной боковой крышки. На фиг.5 - боковая крышка блока питания, вид А на фиг.4. На фиг.6 - лицевая панель блока питания, вид сбоку. На фиг.7 - фрагмент сборки электрической схемы и подключения питания. На фиг.8 - перфорированная панель в сечении. На фиг.9 - фрагмент перфорированной панели с отверстиями прямоугольной формы. На фиг.10 - фрагмент перфорированной панели с отверстиями круглой формы. На фиг.11 - электробезопасный штекер в сечении. На фиг.12 - провод с вилкообразной клеммой. На фиг.13 - клипса, вид спереди. На фиг.14 - клипса, вид сверху. На фиг.15 - клипса, вид сбоку.
Учебный стол по электротехнике имеет модульную конструкцию, включает набор имитаторов оборудования (учебных элементов) электроустановок и предназначен для одновременного обучения двух человек путем сборки и тестирования цепей переменного и постоянного электрического тока. Учебный стол по электротехнике включает раму 1 с ножками 2 и столешницей 3, а также две малые задние плоские стойки 4. Стойки 4 имеют прямоугольное сечение и снабжены крепежными уголками 5, жестко связанными со стойками 4 в их нижней зоне. Уголки 5 имеют вертикальные отверстия 6 для крепления на столешнице 3 с помощью болтов. Снизу на раме 1 в направляющих 7 установлены выдвижные ящики 8. Расположенные на столешнице 3 в ее задней зоне плоские стойки 4 связаны между собой верхней и нижней перекладинами 9 и 10. Перекладины 9 и 10 снабжены расположенными по торцам уголками 11 с отверстиями для крепления в отверстиях 12 стоек 4. Между стойками 4 под перекладиной 10 расположен блок 13 питания, установленный выше уровня столешницы 3. Блок 13 питания подключен к сети переменного и постоянного тока и имеет функции защиты от короткого замыкания и перегрузки с автоматическим самовосстанавливающимся предохранителем со световой и звуковой сигнализацией. Блок 13 выполнен из пластических материалов, имеет модульную сборно-разборную конструкцию и состоит из профильной лицевой панели 14, профильной задней панели 15, верхней и нижней плоских панелей 16 и боковых съемных профильных крышек 17. Профильная лицевая панель 14 и профильная задняя панель 15 и крышки 17 снабжены пазогребневыми соединениями, выполненными в виде прямоугольных пазов 18, расположенных в концевых зонах панелей 14 и 15 с внутренней стороны и сопрягаемых с гребнями 19 на торцевых боковых стенках крышки 17. Пазы 18 выполнены в виде примыкающих к внутренней поверхности панелей 14 и 15 полок 20 с отбортовками 21. Верхняя и нижняя плоские панели 16 имеют выступающие за пределы панелей 14 и 15 в боковых торцевых зонах концы 22, которые сопрягаются с пазами 23 на боковых торцевых поверхностях крышек 17, расположенных перпендикулярно гребням 19. Плоские панели 16 сопрягаются с лицевой и задней панелями 14 и 15, входя своими длинными сторонами в пазы 24, расположенные перпендикулярно плоскости панелей 14 и 15 по всей их длине. Крышки 17 снабжены отверстиями 25 для винтовых соединений со стойками 4. Учебный стол оборудован автоматическим выключателем 26 с контролем короткого замыкания, токов утечки, перегрузки и т.п., расположенным на лицевой панели 14 блока 13. На перекладинах 9 и 10 установлены съемные перфорированные панели 27 посредством зацепов 28. Учебный стол комплектуется несколькими дополнительными съемными перфорированными панелями 27. Ящики 8 снабжены ручками 29 и замками 30 и предназначены для хранения дополнительного оборудования.
Изображенный на фиг.7 фрагмент сборки электрической схемы и подключения питания включает имитаторы оборудования электроустановок, закрепленные на съемной перфорированной панели 27: связанные между собой пакетные выключатели 29 и 30, распределительную коробку 31, патроны 32 для электрических ламп и бытовой двухклавишный выключатель 33. Эти элементы связаны между собой проводами 34 с вилкообразной клеммой 35. Выходы пакетного выключателя 30 связаны проводами 36, имеющими на противоположном от выключателя 33 конце электробезопасный штекер 37, с панелью блока 13 питания. Каждый штекер 37 имеет определенный цвет в зависимости от назначения. Блок 13 питания содержит круглые электробезопасные контакты 38 для штекеров 37, причем цвет контактов 38 совпадает с цветом штекеров 37, для соединения с которыми они предназначены. Контакт 39 заземления перфорированной панели 27 связан проводом 40 с контактом заземления 41. На лицевой панели 14 блока 13 питания расположен общий выключатель 42.
Отверстия 43 перфорированных панелей 27 могут быть выполнены разной формы (см. фиг.1, 9, 10) в зависимости от технологии изготовления панелей и материала, который для этого используют. Отверстия 43 могут быть квадратной, прямоугольной, круглой и другой формы. Основное требование к ним заключается в том, что размеры отверстий 43 перфорации должны быть сопоставимы с размерами монтажных пластиковых клипс 44, а отверстия 45 в клипсе 44 должны быть сопоставимы с размерами крепежных винтов. Клипса 44, изображенная на фиг.13, 14 и 15, предназначена для крепления деталей на панелях 27, имеющих отверстия 43 прямоугольной формы, посредством крепежных винтов, закручиваемых в отверстие 45 клипсы 44. Клипса 44 имеет на задней стенке две продольные полки 46, расположенные с двух сторон от отверстия 45 и предназначенные для фиксации клипсы 44 в отверстии 43 панели 27. Клипса 44 может быть выполнена из пластика, полиуретана или другого материала с подобными свойствами. Ее форма соответствует форме отверстия 43 на панели 27.
Провода 34, 36 и 40 имеют многожильную металлическую основу 47 в электробезопасной оплетке 48. Провода 34 с вилкообразной клеммой 35, закрепленной на оплетке 48 посредством электробезопасного зажима 49, предназначены для соединения имитаторов оборудования электроустановок между собой согласно заданной электрической схеме (см., например, фиг.7). Провода 36 имеют на одном конце вилкообразную клемму 35, а на другом конце - электробезопасный штекер 37, предназначенный, например, для присоединения к блоку 13 питания. Каждый штекер 37 имеет определенный цвет, совпадающий с цветом электробезопасного контакта 38 на панели блока 13. Провода 40 имеют электробезопасный штекер 37 с обоих концов и предназначены, например, для подсоединения к электробезопасным контактам 38, 39, 41. Электробезопасный штекер 37 включает электропроводящий стержень 50 круглого сечения с пластиковой заглушкой 51, вставляемой в выемку 52 на свободном конце стержня 50, расположенный в пластиковом цилиндрическом гнезде 53. Другой конец металлического стержня 50 связан с металлическим гнездом 54, вмонтированным в стенки пластикового трубчатого гнезда 55 на безопасном расстоянии от наружного края гнезда 55. Трубчатое гнездо 55 в свою очередь расположено в пластиковом стакане 56 с зазором 57 между стенками. Провод 36 и 40 своей многожильной металлической основой 47 связан жестким соединением 58 с электропроводящим стержнем 50. Внешние размеры стержня 50 совпадают с внутренними размерами гнезда 54, при этом внешние размеры гнезда 55 совпадают с внутренними размерами гнезда 53, а внешние размеры гнезда 53 совпадают с внутренними размерами стакана 56. Электробезопасные контакты 38, 39, 41 имеют конструкцию, аналогичную стакану 56. Такая конструкция штекеров 37 и контактов 38, 39, 41 позволяет надежно фиксировать штекер 37 внутри контакта 38, 39, 41, а также вставлять в стакан 56 одного штекера 37 стрежень 50 с гнездом 53 другого штекера 37 в случаях, когда надо подключить два штекера 37 к одному контакту 38. Каждый учебный стол имеет комплект соединительных проводов 34, 36 и 40.
Учебный стол по электротехнике монтируют следующим образом. Рама 1 имеет с ножками 2 либо сварное, либо болтовое соединение. На раме 1 снизу устанавливают направляющие 7 выдвижных ящиков 8. Затем на раме 1 устанавливают и закрепляют столешницу 3. Затем снимают с блоков 13 питания боковые крышки 17 и закрепляют их в нижних отверстиях 12 стоек 4 посредством винтовых соединений через отверстия 25. Профильную лицевую панель 14 и профильную заднюю панель 15 соединяют с крышками 17 посредством пазогребневых соединений, вставляя в пазы 18, расположенные в концевых зонах панелей 14 и 15 с внутренней стороны, гребни 19 крышек 17. А выступающие за пределы панелей 14 и 15 в боковых торцевых зонах концы 22 верхних и нижних плоских панелей 16 вставляют в пазы 23 на боковых торцевых поверхностях крышек 17. При этом плоские панели 16 сопрягаются с лицевой и задней панелями 14 и 15, входя своими длинными сторонами в пазы 24, расположенные перпендикулярно плоскости панелей 14 и 15 по всей их длине. Затем закрепляют малые задние плоские стойки 4 на столешнице 3 посредством уголков 5 с вертикальными отверстиями 6 и болтового соединения. После крепления нижней перекладины 10 с помощью уголков 11 с отверстиями в отверстиях 12 стоек 4 на них устанавливают верхнюю перекладину 9 таким образом, чтобы можно было свободно установить зацепы 28 перфорированных панелей 27 на обеих перекладинах 9 и 10. Такая конструкция стола обеспечивает простоту сборки, а также удобство и наглядность проведения лабораторных и практических занятий за счет компактно расположенных блока 13 и съемных панелей 27. Один штекер 37 провода 40 соединяют с контактом 39 заземления перфорированной панели 27, а другой штекер 37 этого провода 40 соединяют с контактом заземления 41. Схема электроснабжения учебного стола предусматривает аварийное отключение электропитания с рабочего стола преподавателя.
На практических занятиях для монтажа заданных преподавателем электрических схем учащиеся используют элементы набора имитаторов оборудования электроустановок (например, изображенные на фиг.7: пакетные выключатели 29 и 30, распределительную коробку 31, патроны 32 для электрических ламп и бытовой двухклавишный выключатель 33), либо другие элементы, а также комплект проводов 34, 36 и 40, набор клипс 44 с крепежными винтами. Собирать электрическую схему можно на съемной перфорированной панели 27, когда она находится в вертикальном положении на перекладинах 9 и 10, или когда панель 27 находится в снятом состоянии на столешнице 3. В местах крепления элементов набора имитаторов оборудования электроустановок вставляют клипсы 44 полками 46 в отверстия 43 панели 27. При этом используют такое количество клипс 44, которое соответствует количеству крепежных гнезд на элементах набора имитаторов. Элементы набора имитаторов фиксируют через крепежные гнезда винтами в отверстиях 46 клипс 44. Такое соединение соответствует реальным условиям работы с электрооборудованием при монтаже и демонтаже и позволяет учащимся нарабатывать практические навыки по сборке бытовых и промышленных электроцепей. Затем учащиеся соединяют проводами 34 элементы набора имитаторов оборудования электроустановок согласно заданию преподавателя. В случае, когда монтаж электроцепи произведен на снятой панели 27, далее панель 27 устанавливают зацепами 28 на перекладины 9 и 10 и соединяют проводом 40 контакты заземления 39 и 41. В зависимости от задания преподавателя учащиеся используют провода 36 и 40 и соединяют собранную электрическую схему с соответствующими контактами 38 блока 13 питания. Наличие электробезопасных штекеров 37 и электробезопасных контактов 38, 39, 41 обеспечивает требования техники безопасности при обучении и исключают случайное попадание учащегося под напряжение. При этом штекеры 37 легко входят в контакты 38, 39, 41 и легко вынимаются из них. Таким же легким способом можно вставить один штекер 37 в стакан 56 другого штекера 37. Использование дополнительных съемных панелей 27 дает возможность учащимся продолжать работу над заданной электрической схемой в течение нескольких занятий, если они не успевают ее собрать на одном уроке.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей учебного стола по электротехнике при увеличении наглядности и электробезопасности проводимых лабораторных занятий и повышении эффективности обучения и контроля учебного процесса преподавателем, при увеличении номенклатуры учебного оборудования, быстро заменяемого в процессе обучения.