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TWK-800A 高性能电工技术实训考核装置

电工技术综合实验实训台

国产设备
一 、设备总体要求
1. 实验台：规规格尺寸（长宽高mm）： 1420mm*750mm*1300mm；钢木混合结构实验桌，带有抽屉和储物柜；实验桌龙骨钢板采用1.5mm厚冷轧钢管材质，其中抽屉和储物柜必须采用“冷轧钢板”材质，杜绝用“复合板”材质替代；实验台必须具有前后可升降调节的地脚，以及可以移动的带有刹车万向轮，方便移动检修；
2. 实验柜上装有三相隔离变压器，使设备三相电源母线全部“浮地”处理，与大地不形成回路，确保实验过程安全；
3. 具有防误接保护功能：强弱电实验完全分离，强电实验（电工交流、电机等）采用4号的香蕉插头高压叠插导线，弱电（电路原理等）实验采用2号的叠插连接导线，两种实验导线相互不通用，确保学生在实验过程中杜绝插错的可能；
4. 实验台电源采用三相四（五）线制交流380V输入，R型三相隔离变压器1台，用于将输入的380V三相交流电变换成隔离的220V三相交流电，应满足各种低压负载实验需要，如△接法的灯负载实验等，总电源具有过载、漏电、过流、短路等保护；
5. 每个实验台带有无线电源控制器接口，可支持远程无线控制器，该控制器具有刷卡取电、定时开关、远程开关等功能；配备无线电源控制网关，所有实验台通过无线方式与控制网关进行通信，可通过电脑远程对实验台进行无线电源开关控制；控制网关可直接接入网络视频摄像机，可支持视频监控管理，可以在电脑上实时查看学生实验情况；
6. 高压交流电源输出有三相380V输出、单相220V输出3路，单相0～250V连续可调输出1路，可很好地满足教学实验要求；
7. 总电源进线采用密闭电缆连接，安全可靠，实验台总电源上电采用三相漏电保护开关、授权钥匙开关综合控制，确保设备有效管理和使用；
8. 实验台总电源由红、绿2个高可靠的机械自锁按键控制，每个电源按键都带有电源指示灯点亮指示工作状态；
9. 实验台带有急停按钮，当发生紧急故障的时候，迅速按下急停按钮，切断实验台总电源；
10. 三相电源的每一相均有速熔保险管保护，保险管要易于更换；
11. 实验台带有1组220V/36V铁芯变压器单元，配合完成变压器测试实验；
12. 实验台带有2组LED数显交流电压表，精度0.5级，测量范围0-500V，量程自动切换，具有过压过流保护；
13. 实验台带有2组LED数显交流电流表，精度0.5级，测量范围0-3A，量程自动切换，具有过压过流保护；
14. 实验台带有2组可以切换显示的功率/功率因数表，精度0.5级，可以测量总功率、有功功率、功率因数等数值，数值显示采用LED数字显示方式，量程自动切换，功率因数表测量范围：-1～0～+1，具有过压过流保护；
15. 带有1组日光灯及启动控制电路单元，即可作为实验同时可以作为照明使用；
二 、实验装置配套模块单元要求
实验装置需包含有电工电路基础、电机拖动、信号及仪表、电力电子、PLC等基础实验和综合创新部分内容，所有配套实验挂箱必须是“铁质”材料的挂件，不能用塑料、PVC等易变形材质充当挂箱材质，确保长期使用不变形。
结构要求：功能挂件不能是封闭式的结构，必须是带有合页翻盖式结构，教师不需拧螺丝即可打开挂箱，既可以用于教师给学生演示设备电路，又方便教师对设备进行维护维修。
该挂件的对结构有要求，提供“短视频介绍”说明。
（一）交流电路单元
1. 灯组负载三组：三组各自独立，每组均设有3*3个白炽灯螺口灯座，每个灯座由250V的扭子开关控制其通断，每组白炽灯负载设有1组电流插座，这3组白炽灯负载既可完成单相负载实验，也可联接成Y或△两种三相负载线路形式，此3组负载可作为阻性负载进行相关实验，每盏白织灯电阻值为3.2KΩ，每组白织灯阻值为1.6kΩ/3.2kΩ可变；
2. 日光灯器件组：设有15W电感型镇流器、白色15W日光灯管、启辉器各1只；
3. 电感元件特性区：设有L=1H，RL=80Ω电感测试单元1组，完成单相交流相关实验；
4. 高压电容实验组：0.47uF/500V、1uF/500V、2.2uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V共五组，用于各类电容性负载、改善日光灯功率因数等相关实验；
5. 四组电流测试单元：每组单元相互独立，接口及接头均采用高可靠性的器件构成，用于白炽灯负载电路及公共测试单元，供其他单元的电路测试电流使用；
（二）标准功能扩展挂板：与实验挂箱面板大小相同，标识实验警示及实验过程提醒；
（三）电拖继电器挂箱
1. 4单元按钮，按钮采用工业平头高压按钮，每个按钮都有常开、常闭两组触点，每个按钮分有红、绿两种颜色，易于用户区分；
2. 3组交流接触器，主触点可通可10A交流电流，每组交流接触器有4个常开主触点，并选配扩有两个常闭触点；
3. 3组接触器辅助触点，其中两组辅助触点具有1个常开和1个常闭两组触点，另外一组辅助触点具有2个常开触点，用于完成电拖相关实验；
4. 1组热保护继电器单元，三相380V输入、三相380V输出主电路回路，控制信号回路端具有常开、常闭2组触点；
5. 一组时间继电器，带时间延时继电器实验时使用，通过面板设置钮可实现秒级及小时级定时动作，有延时常开、常闭触点及正常常开、常闭可选用。
6. 两组中间继电器，中间继电器有4组带中间触点的输出，中间继电器输出线圈电压为交流220V，控制电压为24V，可以通过PLC直接来是实现弱电控制强电；
7. 本挂箱配套有三相交流电机使用，交流电机可支持三相220V/380V，星形和角形启动控制实验，电机功率0.12KW，接口方式插孔式；
（四）电工虚拟仿真具体要求：（以下内容必须提供“30秒视频介绍”，本附件为综合创新实验使用，整个实验室配1套，含软件、硬件配件、实验指导书等）
A. 基于Labview环境下的电工虚拟仿真
1. 在labview环境下，提供电工仿真实验，实验仿真界面与实物仪器相似，让学生实现半实物虚拟仿真的需求；
2. 可实现在软件环境下与硬件结合完成虚拟采集处理及模拟信号输出等实验；
3. 配有基于 LabVIEW 电工仿真实验教程和软件样例程序。
B. 基于Mutisim环境下的电工电路虚拟仿真
1. 在Mutisim环境下，提供电工电路仿真实验，实验仿真电路与设备的电路完全相同；
2. 配有基于Mutisim环境下的软件样例程序。
（五）触发电路单元（以下内容必须提供“清晰图片”及“30秒视频介绍”，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 单结晶体管触发电路：面板上有详细原理图，脉冲移相范围120°，面板上包含：同步信号输入端；移相控制旋钮；5个典型信号测试点；脉冲变压器驱动输出端；
2. 单相锯齿波移相触发电路：由一片集成单相锯齿波移相触发电路（KJ004）为核心构成，脉冲移相范围大于150°。面板上有详细原理图。单元面板中含有：同步信号输入端，同步信号输入交流15V；锯齿波斜率调节旋钮；偏执信号调节旋钮；移相控制旋钮；输出脉冲封锁端；正反两组脉冲变压器驱动输出端；各引脚测试端；
3. 多功能PWM、SPWM波形发生器：由运放搭建的波形发生器，可适合电力电子实验的多种应用，电路可产生PWM信号、SPWM信号、功率脉冲信号、软开关控制信号。面板上有详细原理示意图，包含：载波频率调节旋钮；正弦波幅频调节旋钮；直流电压给定旋钮及给定范围切换开关；信号叠加切换开关；死区调节旋钮；正、反PWM输出端；同步信号输入端；调功控制脉冲输出端；软开关主辐管控制脉冲输出端；脉冲封锁输入端；两组脉冲驱动电路；
（六）电力电子变换技术单元（以下内容必须提供“清晰图片”及“30秒视频介绍”，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 隔离DC-DC变换电路：包括正激变换接法和反激变换接法；
2. 两组脉冲变压器电路（可驱动晶闸管全桥电路）：为全控整流电路晶闸管提供隔离脉冲信号；1组中1路输入两路同相位输出；
3. 晶闸管半控、全控桥电路：两组晶闸管桥电路，每一组中两个晶闸管首尾相接；两组二极管桥电路，每一组中两个二极管首尾相接；
4. 四组光电隔离驱动电路（四组电源独立）：为MOSFET管提供隔离PWM、SPWM驱动信号；光电隔离采用TLP559芯片，驱动电压为15V；
5. MOSFE单相全桥电路：采用IRF830器件搭建的单相全桥电路；
6. 斩波控制式单相交流调压电路：采用IRF830器件搭建的斩控式单相交流调压电路；
（七）电力电子电源及负载单元（以下内容必须提供“清晰图片”及“30秒视频介绍”，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 低压交直流电源：30V交流电源带中间抽头（可做15V用），可输出1A电流；30V、15V同步交流信号输出；单相整流桥，由交流电源输入整流后提供最高48V直流电源（带电源整流滤波）；
2. 三相对称负载（电感、电容、灯泡（电阻））：3个对称电感负载200mH电感量；3个对称电容负载0.1μF电容值；6个共3组对称灯泡（电阻）负载，每组2个灯泡（电阻）并有一个钮子开关可实现两灯泡（电阻）并连使用；
（八）PLC主控模块单元（以下内容必须提供“清晰图片”及“30秒视频介绍”，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 配备20点PLC主机、西门子编程软件、配套软件的编辑好的实验程序、编程电缆，采用滑动导轨安装，安装、拆卸灵活；
2. 具有16路24V拨码开关、16路24V控制LED灯，100个PLC信号IO口，1路0-5V模拟量输出信号源，GND和24V直流电源输出单元、电源保险管、独立工作的开关电源（220V输入，9V\24V输出，具有短路保护和自动恢复功能）；
3. 提供配套用于PLC控制及编程应用实验；

4. 另单独配套两组独立的时间继电器
带时间延时继电器实验时使用，通过面板设置钮可实现秒级及小时级定时动作
有延时常开、常闭触点及正常常开、常闭可选用。
5. 另单独配套两组独立的中间继电器
中间继电器有4组带中间触点的输出
中间继电器输出线圈电压为交流220V，24V各两组

6. 另单独配套行业常用品牌的高性能变频器，功率1KW以上，面板上带有使用图示，可完成交流电机的变频调速实验。
（九）电工实验台配套的其他设备（以下内容必须提供“清晰图片”及“30秒视频介绍”，下面每个模块都要提供图片和视频，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 单相电度表的校验模块：单相电度表模块，铁质喷塑钢板底座，按照标准的立式安装方法，内置机械式2400R/KW.h的单相电度表，电度表所有的电气引线端子都通过香蕉导线端子引出，香蕉导线端子固定在钢板底座上，使用安全方便，用于电工电度表校验测试实验；
2. 频率三倍器电路模块，独立模块，利用晶体管的非线性电阻效应，基于丙类放大器工作原理，设计一个输出频率∮≈160KHZ的丙类倍频器，配套电工创新实验；
3. 非正弦周期信号分解电路模块：独立模块，将方波信号加到分别调谐于基波和各次奇谐波频率的一系列有源带通滤波器电路上，通过不同的有源带通滤波器，将方波信号的1次（基波）、3次等谐波分解出来，配套电工创新实验。
（十）电工3D虚拟仿真操作软件具体要求：（以下内容必须提供“30秒视频介绍”，综合创新实验使用，整个实验室配1套）
1. 在PC机windows环境下，运行3D动画仿真软件，可以通过该软件让学生在3D虚拟环境中连接各种电工线路、控制电机等工业电器，提供学生对电工理论知识的掌握程度；
2. 该软件要配套正式出版社正式出版的教材，用于辅助学习电工3D软件的使用。
三 、实验装置可完成的实验项目
实验装置必须配备完整能满足以下实验的所有软硬件资源，配备完整的实验指导书
用一表法测量交流电路等效参数；用二表法测量交流电路等效参数；正弦稳态交流电路相量的研究——日光灯功率因数提高实验；单相铁芯变压器特性的测试；变压器同名端判别及应用—设计性实验；R、L、C元件特性及参数测试；三相交流电路电压、电流的测量；三相电路功率的测量；功率因数及相序的测量；三相鼠笼式异步电动机认识与铭牌；三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制；三相鼠笼式异步电动机正反转控制；三相鼠笼式异步电动机Y－△降压起动控制；三相鼠笼式异步电动机顺序起动控制；三相鼠笼式异步电动机的两地控制；单相电度表的校验实验；验证频率三倍器电路实验；验证非正弦周期信号的电压与各次谐波的电压的关系；验证非正弦周期信号的电流电路中，电感和电容对电流波形的影响；单相半波可控整流电路实验；单相桥式半控整流电路实验；单相桥式全控整流电路实验；单相桥式有源逆变电路实验；PLC可编程控制器编程实验；PLC控制交流电机实验；电工虚拟仿真开发实验；电工3D虚拟仿真练习实验。