Освітні новації: лабораторний стенд третього покоління

Наявність сучасних лабораторних стендів та навчальної техніки завжди була показником якісного викладання технічних дисциплін, що вигідно вирізняла наш університет серед інших ВНЗ, особливо приватних, підтверджуючи високий рівень відповідальності і професійного ставлення до своїх обов'язків керівництва НТУУ "КПІ" та його викладачів.

Практично не викликає сумнівів, що тільки наявність сучасної навчально-лабораторної бази та техніки дає можливість підготувати висококласних фахівців, які відповідають сучасним запитам роботодавців. А власне якісне навчально-лабораторне обладнання допомагає викладацькому складу будувати належним чином освітній процес. Створення новітніх багатофункціональних лабораторних стендів дозволяє вдосконалювати процес навчання, оскільки сучасне лабораторне обладнання дає можливість на практиці перевірити отримані теоретичні знання, а головне – напрацювати певний практичний досвід ще в університетських аудиторіях.

1316_small

Інститутом прикладної електроніки Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за державним замовленням (договір № ДЗ/472-2011 від 29.09.2011, строк виконання роботи 2011–2012 рр., науковий керівник – академік НАН України Ю.І.Якименко, відповідальний виконавець – доцент А.Т. Орлов) виконана розробка "Електронна цифрова лабораторія для викладання науково-природничих та біомедичних дисциплін у навчальних закладах I-IV рівнів акредитації". Виготовлено експериментальний зразок електронної лабораторії, який містить низку датчиків фізичних величин, пристрій збору даних, програмне забезпечення, створено документацію користувача та методичні рекомендації з розробки нових лабораторних робіт.

Результати зазначеної роботи впроваджені в Інституті енергозбереження та енергоменеджменту НТУУ "КПІ" під час розроблення циклу лабораторних робіт з дисципліни "Системи силової електроніки в електроенергетиці". При цьому було використано комплект електронної лабораторії у складі розв'язаних від електромережі сенсорів струму трансформаторного типу, пристрою збору даних і програмного забезпечення.

Розроблений Інститутом прикладної електроніки НТУУ "КПІ" та впроваджений у навчальний процес на кафедрі електропостачання Інституту енергозбереження та енергоменеджменту  багатофункціональний лабораторний стенд відноситься до стендів третього покоління, керується за допомогою комп'ютера  і  містить пристрої його з'єднання (інтерфейси) з об'єктом вивчення. Такий стенд не має ні аналогових, ні цифрових вимірювальних приладів, а їх функції  виконують сенсори струму трансформаторного типу,  які підключені до вхідних каналів пристроїв з'єднання. Далі дані передаються до комп'ютера, з якого  відбувається  керування  об'єктом. Сформовані сигнали керування надходять на виконавчі механізми через вихідні модулі пристроїв з'єднання з об'єктами (цифро-аналогові перетворювачі).

За допомогою розробленого багатофункціонального стенду можна визначити наступні параметри мережі: спектральний склад і форму струму, амплітудні та діючі значення струмів, форму хвилі струмів, коефіцієнт форми, зміну струму в часі, частоту мережі, амплітудні значення гармонік струму, гармонічні спотворення.

Після аналізу цих величин з'являється можливість зробити висновок щодо характеру впливу вищих гармонік, що генеруються пристроями силової електроніки, на роботу різних типів споживачів електричної енергії та перевірити чи відповідають ці величини європейським нормам.

Додатковою перевагою лабораторного стенду третього покоління є те, що студенти набувають практичних навичок роботи з сучасним програмним забезпеченням відкритої платформи LabView компанії National Instrument, яка вважається світовим стандартом у техніці вимірювань як в освіті, так і в промисловості.

Результати досліджень

Під час використання в навчальному процесі даного стенду  практично повністю змінилася роль експериментатора. Експериментатор звільняється від усіх рутинних операцій (знімання та запис вихідних даних приладів, обробки результатів, побудови залежностей – усе це робить комп'ютер) і може зосередитися на творчих питаннях пошуку оптимальних рішень, аналізу отриманих залежностей.

З'являється можливість попереднього моделювання досліджуваних фізичних процесів в електроенергетичних системах, що робить процедуру експериментального пошуку більш осмисленою і продуктивною. Можна досліджувати як статичні, так і динамічні показники об'єктів у режимах багатоканального керування з досить складними алгоритмами.

Передбачається подальше використання розробленої електронно-навчальної цифрової лабораторії при модернізації лабораторних практикумів з інших дисциплін, що викладаються в НТУУ "КПІ". Для покращення якості технічної освіти та підвищення її до європейського рівня необхідні не тільки кваліфіковані викладачі, але й різні практичні засоби навчання, оскільки технічна освіта немислима без організації та проведення лабораторних робіт із застосуванням реального дослідницького обладнання. Адже в даний час на перший план виступає потреба в підготовці не просто освічених фахівців, які володіють тим чи іншим багажем знань, а насамперед людей, які вміють творчо мислити, здатні швидко реагувати на будь-які нестандартні ситуації, постійно вдосконалюють свої знання та використовують їх на практиці.

В.Рачицький, ІЕЕ, гр. ОЕ-92