JG-YXN01 型 虚拟仪器仪表网络型电工实验台
一、概 述
随着科学技术的发展,虚拟技术将得到越来越广泛地应用,“虚拟仪器仪表网络型电工实验台”。该实验装置保留了我们传统实验装置的许多优点,如全方位的人身安全保护(电压型漏电保护、电流型漏电保护、过流保护等),仪器、仪表的自我保护等。采用虚拟仪器仪表与常规仪表相结合的设计思想,使学生在运用最新技术的同时,又掌握了常规仪表的使用。此外,结合目前实验设备的发展趋势,该装置还实现了联网通信(局域网通信)的功能。各实验单元以验证性、设计性、综合性相结合,最大限度地提高了学生的动手能力。实验箱可放在台面上进行实验,面板采用有机玻璃或敷铜板(可选择),线路清晰,布线合理。 ![](images2/jb82.jpg)
二、技术性能
输入电源:三相四线(或三相五线) 380V ± 10% 50Hz
工作环境:温度 -10 ℃~ +40 ℃ 相对湿度< 85% ( 25 ℃) 海拔< 4000m
装机容量:< 1.5kVA
重 量: 150kg
外形尺寸: 173cm × 73cm × 110cm
三、装置的配备
本实验装置主要是由电源控制屏、实验桌、实验箱等组成。
(一) XD01 电源、仪表控制屏
控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构,铝质面板(凹字烂板技术),为实验提供交流电源、虚拟仪器仪表及常规仪表等,具体功能如下:
控制及交流部分
(1) 三相 0 ~ 450V 及单相 0 ~ 250V 连续可调交流电源,配备 1 台三相同轴联动调压器,规格为 1.5kVA/0 ~ 450V ,克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出设有过流保护,当相间、线间有过电流或直接短路均能自动保护,克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只镜面指针式交流电压表,通过切换开关可分别指示出三相电网电压和三相调压的输出电压值。
(2) 设有定时器兼报警记录仪,平时作为时钟使用,具有设定实验时间、定时报警、查询报警、切断电源等功能;还可以自动记录漏电告警、过流告警及仪表超量程告警的总次数。
(3) 提供电度表一只,规格为 220V 、 3/6A ,实验时临时挂上,其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上,实验方便。
(4) 提供铁芯变压器 1 只,规格为 50VA , 36V/220V ,原、副边设有电流插座和保险丝,方便测试并能可靠地保护变压不损坏。
(5) 设有实验用 220V 、 30W 的日光灯灯管一支,将灯管灯丝的四个头经过快速保险丝引出供实验使用,可防止灯丝损坏。
另外,还提供信号插座一只。
(二)常规仪表面板
(1) 真有效值交流数字电压表一只
进行真有效值测量,测量范围 0 ~ 500V ,量程自动判断、自动切换,精度 0.5 级,三位半数显。
(2) 真有效值交流数字电流表一只
进行真有效值测量,测量范围 0 ~ 5A ,量程自动判断、自动切换,精度 0.5 级,三位半数显,具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
(3) 真有效值交流毫伏表一只
能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量,电压测试范围 0.2mV ~ 600V (有效值),测试基本精度达到± 1% ,量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五档,直键开关切换,三位半数字显示,每档均有超量程告警、指示及切断总电源的功能。
(4) 智能交流功率表(多功能)一只
由一套微电脑,高速、高精度 A/D 转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话、智能显示控制模式。为了提高测量范围和测试精度,将被测电压、电流瞬时值的取样信号经 A/D 变换,采用专用的 DSP 计算有功功率、无功功率。单相功率及三相功率 P1 、 P2 测量,精度为 0.5 级,电压、电流量程分别为 450V 、 5A ,可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数、电压、电流、频率及负载的性质等;还可以贮存、记录 15 组功率和功率因数的测试结果数据,并可逐组查询。
(5) 直流数字电压表一只
测量范围为 0 ~ 200V ,量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 四档,直键开关切换,三位半数字显示,输入阻抗为 10M Ω,精度为 0.5 级,具有超量程报警、切断总电源等功能。
(6) 直流数字毫安表一只
测量范围为 0 ~ 2000mA ,量程分 2mA 、 20mA 、 200mA 、 2000mA 四档,直键开关切换,三位半数字显示,精度为 0.5 级,具有超量程报警、指示及切断总电源功能。
(三)虚拟仪器仪表面板
(1) 虚拟仪表的硬件部分采用高精度的交、直流传感器,把高压电与计算机完全隔离,确保实验学生和计算机的安全。本实验台提供 14 块测量仪表。具体如下:
直流电压表 1 只:测量范围 0 ~ 50V ,精度 1.0 级
直流电压表 1 只:测量范围 0 ~ 300V ,精度 1.0 级
直流毫安表 1 只:测量范围 0 ~ 200mA ,精度 1.0 级
直流毫安表 1 只:测量范围 0 ~ 2000mA ,精度 1.0 级
交流毫伏表 2 只:测量范围 0 ~ 200V ,频率 0 ~ 2MHz ,精度 1.0 级
交流电压表 3 只:测量范围 0 ~ 500V ,精度 1.0 级
交流电流表 3 只:测量范围 0 ~ 5A ,精度 1.0 级
交流功率表 2 只:电压范围 0 ~ 500V ,电流范围 0 ~ 5A ,可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数及负载的性质等,并能显示电压与电流的相位关系图,精度 1.0 级。
(2) 虚拟示波器和虚拟信号源
虚拟仪器由两个外围设备组成,包括数字存储示波器、任意波形发生器、频谱分析仪、波形数据记录仪、频率特性分仪五种功能。通过打印机接口与计算机相连,软件操作界面为中文界面。
(四)数字存储示波器(仪器一):
模拟输入: 2 通道, 1 个外触发通道
模拟带宽: 0Hz ~ 50MHz( ± 3dB)
输入阻抗: 1M Ω //30pF
输入耦合: DC 、 AC 和 GND
最大输入电压: 100V(AC+DC)
采样频率:实时采样: 1.25kHz ~ 50MHz ,重复采样: 1GHz
任意波形发生器(仪器二):
频率范围: 0.01Hz ~ 1MHz
TTL 电平同步输出
标准波形:正弦波、方波、三角波
预置的各类函数波形库,包括正弦函数、噪音、扫频及其它 21 种波形
用户可用完整的波形编辑器建立自己的波形
振幅范围: 100mVP-P to 10VP-P ( 600 Ω负载)
振幅分辨率:满刻度分辨率 0.4%
偏移: 0 到 -5V 或 +5V 最大。 ( 满刻度分辨率 0.4%)
最大采样速率: 32MHz
输出阻抗: 50 Ω
(五)直流电源
(1) 提供 0 ~ 500mA 连续可调恒流源一组,分三档可调,调节精度 1 ‰,负载稳定度≤ 5 × 10-4 ,额定变化率≤ 5 × 10-4 ,配有数显直流毫安表指示输出电流,具有输出开路、短路保护功能。
(2) 提供两路 0.0 ~ 30V/1A 可调稳压电源,从 0V 起调,配有数显直流电压表指示输出电压,具有截止型短路软保护和自动恢复功能。
(3) 提供四路固定直流电源输出:± 12V 、± 5V ,每路均具有短路、过流保护和自动恢复功能。
(六) XD02 实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固,造形美观大方。桌子左右各设有两个抽屉 ( 带锁 ) 。桌面下的柜箱可用于放置实验箱、工具及资料等。实验桌还设有四个轮子和四个固定调节机构,便于移动和固定,有利于实验室的布局及调整。
三、虚拟仪器仪表局域网软件介绍详见“附录一:实验室网络管理系统”中软件功能。
四、实验组件
(一)实验箱
HE-11 电路基础实验(一)
完成电表改装实验(配带镜面指针式精密毫安表一只),伏安特性实验,最大功率传输条件测定实验,电压源与电流源的等效变换实验及相关器件。
HE-11A 电路基础实验(一)
完成电流表、电压表的设计及量程扩展实验,指针式欧姆表的设计及测试实验(配 MF47 表头一只及相关器件),已知和未知电阻元件伏安特性的测绘实验。
HE-12 电路基础实验(二)
完成叠加原理、基尔霍夫定律(判断性实验)、戴维南定理、诺顿定理及双口网络、互易定理实验。
HE-13 电路基础实验(三)
完成受控源、回转器、负阻抗变换器实验,图形采用标准网络符号。
HE-13A 电路基础实验(三)
提供两路运算放大器及相关器件,学生动手组装搭接电路完成受控源、回转器、负阻抗变换器实验。
HE-14 电路基础实验(四)
完成一阶、二阶动态电路,电路状态轨迹的观测实验。
HE-14A 电路基础实验(四)
完成一阶、二阶动态电路,等效网络变换原理实验。
HE-15 电路基础实验(五)
完成 R 、 L 、 C 串联谐振, RC 串、并联选频网络, RC 双 T 网络实验。
HE-16 交流电路实验(一)
完成正弦稳态交流电路相量的研究(日光灯功率因数提高实验),黑匣子实验( R 、 L 、 C 元件特性及参数测定)。
HE-17 交流电路实验(二)
完成三相电路(每相三只灯泡并联)实验。
HE-17A 交流电路实验(二)
完成三相电路(每相两只灯泡串、并联)实验。
HE-18A 三值电压表
完成周期性电压信号的峰值、平均值和有效值的测量实验。
HE-19 元件箱
提供实验所需的电阻、电容、电感、电位器、十进制可调电阻等实验器件。
HE-20 三相电容箱
提供三相高压电容,每相容值为 0.47μF 、 1μF 、 2.2μF 、 4.7μF ,耐压值均为 500V 。
HE-21 铁芯变压器、互感 / 电度表实验
铁芯变压器一只( 50VA 、 36V/220V ),原、副边均设有保险丝及电流插座,测试方便并能可靠保护防止变压器损坏;互感线圈一组,实验时临时挂上,两个空心线圈 L1 、 L2 装在滑动架上,可调节两个线圈间的距离,并可将小线圈放到大线圈内,配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根;电度表一只,规格为 220V 、 3/6A ,固定在电度表支架上,实验时临时放在实验箱上,其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上。
HE-31 数电、模电实验
提供低压交流电源( 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽头各一路及中心抽头 17V 两路)、四位十进制译码显示器、 8 位逻辑电平开关、 8 位电平指示器、三态逻辑笔、脉冲信号源(正、负输出单次脉冲和频率为 0.5Hz ~ 300kHz 连续可调的计数脉冲源各一路)、振荡线圈、三极管、按键、整流桥堆、稳压块、功率电阻、可控硅、单结晶体管、信号灯及电位器等。另外,还设有一些高可靠圆脚集成电路插座( 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只)及可靠的镀银长紫铜管(供插电阻、电容、电位器、晶体管等元件)。实验箱配有单管 / 负反馈两级放大器、射极跟随器、 RC 串并联选频网络、差动放大器及低频 OTL 功率放大器共五块固定线路实验板。可采用固定线路或分立元件灵活组合相应的实验,既有利于提高学生的动手能力,又能保障实验项目的顺利完成。
HE-32 数字电路实验
提供脉冲信号源(正、负输出单次脉冲和频率为 0.5Hz ~ 300kHz 连续可调的计数脉冲源各一路)、三态逻辑测试笔(高电平为红色发光管亮,低电平为绿色发光管亮,高阻态或电平处于不高不低的电平值时黄色发光管亮)、电平指示( 8 位红色 LED )、逻辑开关( 8 位红色 LED )、四位十进制译码显示器、拨码开关(四位可逆十进制拨码开关)、高可靠圆脚集成块插座( 8P 、 14P 、 16P 、 20P 、 28P 及 40P 各若干个)、可靠的镀银长紫铜管及固定器件( 10k Ω多圈电位器 1 只、 100k Ω电位器 1 只、按钮开关 2 只)等。
HE-33 模拟电路实验
提供低压交流电源( 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽头一路及中心抽头 17V 两路)、指针式直流毫安表(量程 1mA ,内阻 100 Ω)、高可靠圆脚集成块插座( 8P 2 只、 14P 1 只, 40P 1 只)、镀银长紫铜管(供插电阻、电容、三极管等)及固定元器件(三端稳压块、电容器、信号灯、喇叭、场效应管、三极管、可控硅、整流桥堆、振荡线圈、功率电阻及电位器等),实验箱配有单管 / 负反馈两级放大器、射极跟随器、 RC 串并联选频网络、差动放大器及低频 OTL 功率放大器共五块固定线路实验板.可采用固定线路或分立元件灵活组合相应的实验,既有利于提高学生的动手能力,又能保障实验项目的顺利完成。
HE-51 继电接触控制(一)
提供交流接触器(线圈电压为 220V )、热继电器及模拟灯泡各一只,带灯按钮三只(黄、绿、红各一只)。
HE-52 继电接触控制(二)
提供交流接触器(线圈电压 220V )两只、时间继电器(通电延时,线圈电压 220V )一个,以及能耗制动电源变压器、整流二极管、电阻等。
WDJ24 三相鼠笼电机(△ /Y 220V/380V )
电机的三个绕组均已引出,接线方便。
WDJ26 三相鼠笼电机(△ 380V )
电机的三个绕组均已引出,接线方便。
实验连接线:根据不同实验项目的特点,配备两种不同规格的实验连接线,强弱电均采用高可靠护套结构手枪插连接线(不存在任何触电的可能),里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线,达到超软目的,外包丁晴聚氯乙烯绝缘层,具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点,插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片,接触安全可靠;两种导线都只能配合相应内孔的插座,不能混插,从而大大提高了实验的安全及合理性。
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