YLDG-2型高級電工技術實驗設備(網(wǎng)絡型)

高級電工技術實驗設備概述

隨著計算機技術應用的快速發(fā)展和日益普及，計算機輔助教學（CAI）實驗在現(xiàn)代教學設備中占據(jù)越來越重要的地位。為更好的適應當前高校實驗室現(xiàn)代化、網(wǎng)絡化建設，輔助老師更好的指導與管理整個實驗的進程，我公司研制開發(fā)了“局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型”多媒體實驗教學管理軟件。

    YLDG-2型高級電工技術實驗設備在YLDG-1的基礎之上將儀表等全部更換為智能化數(shù)字儀表，配以局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型”多媒體實驗教學管理軟件。實驗內容和技術功能與YLDG-1一致

實驗臺（學生端）采用了總線通信方式，PC機通過實驗臺內置的實驗管理器對電工綜合實驗裝置上的智能儀器儀表進行數(shù)據(jù)采集與管理（配置數(shù)據(jù)采集器）。

一、高級電工技術實驗設備局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型：

    實驗室內部網(wǎng)采用星型結構，實驗室服務器由教師端計算機擔任，實驗數(shù)據(jù)采集由學生端計算機執(zhí)行。

    根據(jù)實際情況的需要，將本系統(tǒng)中的用戶分為三類即：實驗學生，指導老師和系統(tǒng)管理員。其中學生又可以分一般學生和特殊學生，一般學生可以做教學大綱所規(guī)定的常規(guī)實驗；特殊學生除常規(guī)實驗外，還可以自己設計實驗，提高學生的創(chuàng)新思想，增加實驗室的開放度。每一類用戶都擁有自己的管理權限，其中學生的權限最低，系統(tǒng)管理員的權限最高。

    系統(tǒng)管理員負責對整個系統(tǒng)進行維護以及對用戶基本信息庫和實驗基本信息庫的錄入和維護工作，并分配和管理各個用戶。指導老師負責在實驗開始前選擇實驗，對學生提交的數(shù)據(jù)進行審核，對實驗數(shù)據(jù)的合理性做出判斷，不成功者可要求其重做。實驗結束后，對學生本次實驗進行評分，在學期結束后對整個學期的所有實驗進行綜合評分，并生成每個班級的學生成績表，老師可以對學生的成績進行查詢、打印等。實驗報告是通過在原定的實驗報告上加上學生的實驗分析和數(shù)據(jù)計算而形成的。

    本軟件提供了很多在實驗過程中所要用到的輔助工具，例如計算器、畫圖工具等。

教師機軟件包含如下功能：

  1.對學生提交的實驗數(shù)據(jù)的合理性作出判斷，以便決定學生該次實驗是否成功，不成功者可要求其重做；

  2.實驗結束后，教師可根據(jù)學生提交的實驗數(shù)據(jù)、重做次數(shù)、故障次數(shù)和實驗超時時間，對學生本次實驗進行評分；

  3.在每個學期結束后，使用自動評分系統(tǒng)可對整個學期的所有成績進行綜合評分，并可生成和打印每個班級的學生成績表。評分系統(tǒng)的相應參數(shù)包括實驗成績、理論成績和實驗缺勤系統(tǒng)等客觀數(shù)據(jù)，教師可給這些參數(shù)分配系數(shù)；

  4.教師可根據(jù)學校的教學計劃來編輯數(shù)據(jù)庫中所帶的實驗內容，也可增加自行設計的實驗內容；

  5.網(wǎng)上在線指導學生實驗；

  6.管理實驗臺的使用以及正常與否，是否可以進行實驗等信息。

學生端軟件包含如下功能：

  1.將實驗結果輸入數(shù)據(jù)庫中；

  2.自動生成實驗報告，實驗報告包括實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗數(shù)據(jù)、實驗曲線、實驗問題組成；

  3.學生可通過網(wǎng)絡向教師申請打印實驗報告；

  4.歷次實驗成績的查詢；

  5.網(wǎng)上在線與實驗指導教師交流；

二、高級電工技術實驗設備實驗室網(wǎng)站

    隨著學校校園網(wǎng)的普及，開放式實驗教學，虛擬實驗教學，網(wǎng)絡實驗教學都成為可能。為此，我公司開發(fā)了“實驗室網(wǎng)站”軟件，學生除現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集需要到實驗室外，其他操作可以在校園里任何一臺聯(lián)網(wǎng)的PC機上登錄完成，老師也可以在校園里任何一臺聯(lián)網(wǎng)的PC機上登錄完成相應的操作。

   學生可實現(xiàn)的功能：

 1.網(wǎng)上學生信息注冊、登錄

 2.網(wǎng)上電子器件查詢、課件或軟件下載

 3.網(wǎng)上實驗報告上載、查詢及瀏覽等

 4.網(wǎng)上實驗預約，具有網(wǎng)上留言功能；實驗開課情況查詢

 5.網(wǎng)上學生實驗成績查詢

 6.網(wǎng)上學生信息反饋（以E-mail的形式）

 7.網(wǎng)上實驗討論區(qū)（基于Web）

   老師可實現(xiàn)的功能：

 1.網(wǎng)上老師信息注冊、登錄（依權限）

 2.網(wǎng)上通知發(fā)布

 3.網(wǎng)上器件擴充（添加新的電子數(shù)據(jù)）或查詢、課件或軟件下載或上載

 4.網(wǎng)上教學計劃制定（安排實驗內容、時間，地點，指導老師）及查詢

 5.網(wǎng)上實驗預約查詢、實驗成績查詢

 6.網(wǎng)上實驗報告自動生成、查詢、下載、瀏覽、批改。

 7.網(wǎng)上實驗成績統(tǒng)計

 8.網(wǎng)上老師信息反饋（E-mail）

 9.網(wǎng)上實驗討論區(qū)

注：電腦、網(wǎng)線、交換機自備

三、高級電工技術實驗設備功能

  1、本實驗設備可提供實驗所需的交流電源、低壓直流電源、可調恒流源、函數(shù)信號發(fā)生器（含頻率計）、受控源、交直流測量儀表（電壓、電流、功率、功率因數(shù)）、各實驗掛箱及電機等。

  2、能完成“電工基礎”、“電工學”中的疊加、戴維南、雙口網(wǎng)絡、諧振、選頻及一、二階電路等實驗。

  3、能完成“電路分析”、“電工學”中的單相、三相、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。

  4、能完成“電機控制”、“繼電接觸控制”及“電力拖動”等課程實驗。

四、高級電工技術實驗設備技術性能

  1、輸入電源：三相四線(或三相五線)  380V±10% 50Hz

  2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

  3、外形尺寸：167×73×153cm3

  4、裝置容量：＜1.5KVA

五、高級電工技術實驗設備基本實驗項目

1.基本電工儀表的使用與測量誤差的計算 2.減少儀表測量誤差的方法 3.線性與非線性電路元件伏安特性的測繪 4.電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制 5.基爾霍夫定律驗證及故障判斷 6.疊加定理驗證及故障判斷 7.電壓源與電流源的等效變換 8.戴維南定理的驗證 9.諾頓定理驗證 10.雙口網(wǎng)絡測試 11.互易定理驗證 12.受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的實驗研究 13.典型電信號的觀察與測量 14.RC一階電路響應的測試 15.二階動態(tài)電路響應的研究

16.R、L、C元件阻抗特性的測試 17.RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡特性測試 18.R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究 19.用三表法測量交流電路等效參數(shù) 20.正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究 （日光燈功率因數(shù)提高實驗） 21.互感實驗 22.單相鐵心變壓器特性的測試 23.三相交流電路電壓、電流的測量 24.三相電路功率的測量 25.單相電度表的校驗 26.功率因數(shù)及相序的測量 27.負阻抗變換器及其應用 28.回轉器及其應用

六、高級電工技術實驗設備的配備

    實驗設備主要由電源儀器控制屏、實驗桌、實驗掛箱及三相鼠籠電機等組成。

 (一)FCDG-02電源儀器控制屏

    控制屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板。為實驗提供交流電源、直流電源、恒流源、受控源、數(shù)控信號源及各種測試儀表等。具體功能如下：

  1、主控功能板

   1.1 三相0～450V及單相0～250V連續(xù)可調交流電源。配備一臺三相同軸聯(lián)動自耦調壓器，規(guī)格為1.5KVA/0～450V，克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點?？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關可分別指示三相電網(wǎng)電壓和三相調壓輸出電壓。

   1.2 提供兩路低壓穩(wěn)壓直流0.0～30V/1A連續(xù)可調電源，配有數(shù)字式電壓表指示輸出電壓，電壓穩(wěn)定度≤0.3%，電流穩(wěn)定度≤0.3%，設有短路軟截止保護和自動恢復功能。

   1.3 提供一路0～500mA連續(xù)可調恒流源，分2mA、20mA、500mA三檔，負載穩(wěn)定度≤5×10^-4 ，額定變化率≤５×10^-4 ，配有數(shù)字式直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護功能。

   1.4 設有照明220V/30W日光燈一盞，供實驗照明用；還設有220V/30W的日光燈燈管一支，將燈管的四個頭引出以供實驗用。

   1.5 實驗管理器：具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

   1.6 設有真有效值交流數(shù)字電壓表一只，測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯。

  2、信號源功能板

    頻率計：6位數(shù)字顯示，測量范圍1Hz～10MHz，作為外部測量和內置信號源頻率指示。

    信號源頻率范圍：0.2Hz～2MHz，分七檔

    輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波及50Hz正弦波

    占空比調節(jié)：20%～80%

    輸出幅度：20Vp-p(1MΩ負載)、 10Vp-p(50Ω負載)

    輸出保護：短路保護，抗輸入電壓±35V（1分鐘）

    幅度顯示：三位LED

    功率輸出：≥10W；頻率范圍(3dB帶寬)：20KHz(方波、三角波、正弦波)

 3、儀表、受控源功能板

  3.1 智能交流數(shù)字電壓表

交流數(shù)字電壓表1只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能RMS真有效值轉換器，配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-500V，頻率范圍：10Hz-20Hz。手動量程為：10V、100V、500V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。

3.2智能交流數(shù)字電流表

交流數(shù)字電流表1只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能RMS真有效值轉換器，配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-5A，頻率范圍：10Hz-20Hz。手動量程為：100mA、1A、5A。測量精度為0.5級。具有數(shù)有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。   

3.3 直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-200V。手動量程為：2V、20V、200V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

  3.4 直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

  3.5 受控源CCVS、VCCS兩路，打開電源開關，CCVS、VCCS兩路受控源即可工作，通過適當?shù)倪B接，即可獲得VCVS、CCCS受控源的功能。此外，還設有±12V兩路直流穩(wěn)壓電源，并有發(fā)光管指示。

4、控制屏掛置掛件的具體方法

   控制屏正面右邊設有一個74×48.5cm² 的大凹槽，能容納兩個大掛箱和一個小掛箱。凹槽上、下邊各設有六個螺柱，左右兩邊掛置大的掛箱，中間掛置小的掛箱。掛箱與控制屏采用螺母固定，易于裝卸和運輸。

(二)FCDG-02實驗桌

   實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料。右邊設有放置示波器用的可拆卸擱板。

(三)實驗組件掛箱

  1、FCDG-03電路基礎實驗箱

    提供基爾霍夫定律（可設置三個典型故障點）、疊加原理（可設置三個典型故障點）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網(wǎng)絡、互易定理、R、L、C串聯(lián)諧振電路（L用空心電感）、R、C串并聯(lián)選頻電路及一階、二階動態(tài)電路等實驗。各實驗器件齊全，實驗單元隔離分明，實驗線路完整清晰，驗證性實驗與設計性實驗相結合。

  2、FCDG-04交流電路實驗箱

    提供單相、三相負載電路、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。負載為三個完全獨立的燈組，可連接成Y或△兩種三相負載線路，每個燈組均設有三個并聯(lián)的白熾燈羅口燈座(每組設有三個開關控制三個負載并聯(lián)支路的通斷)，可插60W以下的白熾燈九只，各燈組設有電流插座；日光燈實驗器件有30W整流器、電容器（1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V）、啟輝器及短接按鈕；互感線圈一組，實驗時臨時掛上，兩個空心線圈L1 、L2 裝在滑動架上，可調節(jié)兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內，配有大、小鐵棒各一根及非導磁鋁棒一根；電度表一只，規(guī)格為220V、3/6A，實驗時臨時掛上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實驗方便；鐵芯變壓器一只（50VA、36V/220V），原副邊均設有保險絲便于電流的測試，可進行變壓器原、副繞組同名端判斷及變壓器應用等實驗。

 3、FCDG-05元件箱

    設有三組高壓電容（每組1uF/500V、2.2uF/500V 、4.7uF/500V高壓電容各一只），用以改變功率因數(shù)實驗；提供實驗所需的各種元件，如電阻、二極管、發(fā)光管、穩(wěn)壓管、電位器及12V燈泡等,還提供十進制可調電阻箱，阻值為0～99999.9Ω/2W。

 4、FCDG-06單相智能功率、功率因數(shù)表

    由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示“L”，容性顯示“C”，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

 5、FCDG-09真有效值交流數(shù)字毫伏表

    能夠對各種復雜波形的有效值進行精確測量，電壓測試范圍0.2mV～600V（有效值），測試基本精度達到±1%，量程分200mV、2V、20V、200V、600V五檔，直鍵開關切換，三位半數(shù)字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。頻率測試范圍10Hz～600KHz，輸入阻抗1MΩ，輸入電容≤30pF。

 6、FCDG-10受控源(四路)、回轉器、負阻抗變換器

    提供流控電壓源CCVS、壓控電流源VCCS、壓控電壓源VCVS、流控電流源CCCS、回轉器及負阻抗變換器等實驗模塊。四組受控源、回轉器、負阻抗變換器均采用標準網(wǎng)絡符號。

 7、實驗連接線

    根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，不能混插，大大提高了實驗的安全及合理性。

七、高級電工技術實驗設備配置清單（每臺）

FCDG-01	電源儀器控制屏	1套
FCDG-02	實驗桌	1張
FCDG-03	電路基礎實驗掛件	1套
FCDG-04	交流電路實驗掛件	1套
FCDG-05	元件箱	1套
FCDG-06	單相智能功率、功率因數(shù)表	1只
FCDG-07	真有效值交流數(shù)字毫伏表	1只
FCDG-08	受控源（四路）、回轉器、負阻抗變換器	1套
FCDG-09	高可靠護套結構手槍插式實驗連接線及配件	1套

八、裝置的主要優(yōu)點及安全保護體系

1、三相四線制(或三相五線制)電源輸入，總電源由三相鑰匙開關控制，設有三相帶燈熔斷器作為斷相指示。

2、控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進行控制。

3、三相交流電源0～450V連續(xù)可調，單相交流電源0～250V連續(xù)可調，設有三相同軸聯(lián)動自耦調壓器（1.5KVA）一臺，可更好地滿足教學實驗要求。

4、屏上裝有電壓型漏電保護裝置，控制屏內或強電輸出若有漏電現(xiàn)象，即告警并切斷總電源，確保實驗進程安全。

5、屏上裝有一套電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

6、屏上三相調壓器付邊設有一套過流保護裝置。調壓器輸出短路或所帶負載太大，電流超過設定值，系統(tǒng)即告警并切斷總電源。

7、測量儀表精度高，采用精密鏡面指針式（帶超量程告警）、數(shù)字化、智能化及人機對話模式，符合現(xiàn)代測量儀表發(fā)展方向。

8、各種電源及各種儀表均有可靠的保護功能。

9、實驗連接線及插座采用不同的結構，使用安全、可靠、防觸電。