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電工技術實驗裝置
電工技術實驗裝置
電工技術實驗裝置

一、概述

“FCDG-1型電工技術實驗裝置”是本公司在總結國内電工實驗設備基礎上采用成熟的技術推出的新型實驗裝置,綜合了目前我國大學本科、專科、中專及職校“電路分析”、“電工基礎”、“電工學”、“電機控制”、“繼電接觸控制”及“電力拖動”等課程實驗大綱的要求而研制,特别适用于高等院校現有實驗設備的更新換代,及中專、職校等新建或擴建實驗室,迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備。

二、特點

1、綜合性強 綜合了目前國内各類學校電類基礎課程的全部實驗項目。

2、适應性強 實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整,普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置積木式結構,更換便捷,添加部件即可擴展功能或開發新實驗。

3、整套性強 從儀器儀表、專用電源到實驗連接專用導線等均配套齊全,儀器儀表的性能、精度、規格等均密切結合實驗的需要進行配套。

4、一緻性強 實驗器件選擇合理、配套完整,使多組實驗結果有良好的同一性,便于教師組織和指導實驗教學。

5、直觀性強 本裝置采用整體與挂件相結合的結構形式,電源配置、儀表一目了然,各實驗挂件任務明确,操作、維護簡便。

三、功能

1、本裝置可提供實驗所需的交流電源、低壓直流電源、可調恒流源、函數信号發生器(含頻率計)、受控源、交直流測量儀表(電壓、電流、功率、功率因數)、各實驗挂箱及電機等。

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、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、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.典型電信号的觀察與測量

14.RC一階電路響應的測試

15.二階動态電路響應的研究      

16.R、L、C元件阻抗特性的測試

17.RC串、并聯選頻網絡特性測試

18.R、L、C串聯諧振電路的研究

19.用三表法測量交流電路等效參數

20.正弦穩态交流電路相量的研究

(日光燈功率因數提高實驗)

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、裝置的配備

裝置主要由電源儀器控制屏、實驗桌、實驗挂箱及三相鼠籠電機等組成。

(一)FCDG-01電源儀器控制屏

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

1、主控功能闆

1.1 三相0~450V及單相0~250V連續可調交流電源。配備一台三相同軸聯動自耦調壓器,規格為1.5KVA/0~450V,克服了三隻單相調壓器采用鍊條結構或齒輪結構組成的許多缺點。可調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。配有三隻指針式交流電壓表,通過切換開關可分别指示三相電網電壓和三相調壓輸出電壓。

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

1.3 提供一路0~500mA連續可調恒流源,分2mA、20mA、500mA三檔,負載穩定度≤5×10-4 ,額定變化率≤5×10-4 ,配有數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,将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字電壓表一隻,測量範圍0~500V,量程自動判斷、自動切換,精度0.5級,三位半數顯。

2、信号源功能闆

    頻率計:6位數字顯示,測量範圍1Hz~10MHz,作為外部測量和内置信号源頻率指示。

    信号源頻率範圍: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: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;頻率範圍(3dB帶寬):20KHz(方波、三角波、正弦波)

3、儀表、受控源功能闆

3.1 智能交流數字電壓表

交流數字電壓表1隻,采用美國模拟器件公司生産的新型高性能RMS真有效值轉換器,配以高速MPU單元設計而成,通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量範圍:0-500V,頻率範圍:10Hz-20Hz。手動量程為:10V、100V、500V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。

3.2智能交流數字電流表

交流數字電流表1隻,采用美國模拟器件公司生産的新型高性能RMS真有效值轉換器,配以高速MPU單元設計而成,通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量範圍:0-5A,頻率範圍:10Hz-20Hz。手動量程為:100mA、1A、5A。測量精度為0.5級。具有數有數據存儲與查詢功能。   

3.3 直流數顯電壓表一隻,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、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量範圍:0-200V。手動量程為:2V、20V、200V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

3.4 直流數顯毫安表一隻,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、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量範圍:0-2000mA。手動量程為:20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢功能。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,通過适當的連接,即可獲得VCVS、CCCS受控源的功能。此外,還設有±12V兩路直流穩壓電源,并有發光管指示。

4、控制屏挂置挂件的具體方法

   控制屏正面右邊設有一個74×48.5cm2 的大凹槽,能容納兩個大挂箱和一個小挂箱。凹槽上、下邊各設有六個螺柱,左右兩邊挂置大的挂箱,中間挂置小的挂箱。挂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、耐磨高密度闆;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闆。

(三)實驗組件挂箱

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、二端口網絡、互易定理、R、L、C串聯諧振電路(L用空心電感)、R、C串并聯選頻電路及一階、二階動态電路等實驗。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的白熾燈羅口燈座(每組設有三個開關控制三個負載并聯支路的通斷),可插60W以下的白熾燈九隻,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,實驗時臨時挂上,兩個空心線圈L1 、L2 裝在滑動架上,可調節兩個線圈間的距離,并可将小線圈放到大線圈内,配有大、小鐵棒各一根及非導磁鋁棒一根;電度表一隻,規格為220V、3/6A,實驗時臨時挂上,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;鐵芯變壓器一隻(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高壓電容各一隻),用以改變功率因數實驗;提供實驗所需的各種元件,如電阻、二極管、發光管、穩壓管、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、數顯窗口實現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監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為1.0級,功率因數測量範圍0.3-1.0,電壓電流量程為450V和5A,能自動判别負載性質(感性顯示“L”,容性顯示“C”,純電阻不顯示),并可存儲測量數據,供随時查閱。

5、FCDG-09真有效值交流數字毫伏表

    能夠對各種複雜波形的有效值進行精确測量,電壓測試範圍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。頻率測試範圍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标準網絡符号。

7、實驗連接線

    根據不同實驗項目的特點,配備兩種不同的實驗聯接線,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),裡面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線,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、韌性好等優點,插頭采用實芯銅質件外套铍輕銅彈片,接觸安全可靠;弱電部分采用彈性铍輕銅裸露結構聯接線,兩種導線都隻能配合相應内孔的插座,不能混插,大大提高了實驗的安全及合理性。

七、配置清單(每台)

FCDG-01

電源儀器控制屏

1套

FCDG-02

實驗桌

1張

FCDG-03

電路基礎實驗挂件

1套

FCDG-04

交流電路實驗挂件

1套

FCDG-05

元件箱

1套

FCDG-06

單相智能功率、功率因數表

1隻

FCDG-09

真有效值交流數字毫伏表

1隻

FCDG-10

受控源(四路)、回轉器、負阻抗變換器

1套

 FCDG-11

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連續可調,單相交流電源0~250V連續可調,設有三相同軸聯動自耦調壓器(1.5KVA)一台,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,控制屏内或強電輸出若有漏電現象,即告警并切斷總電源,确保實驗進程安全。
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)、數字化、智能化及人機對話模式,符合現代測量儀表發展方向。
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。


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