电工技术实验考核台

电工技术实验考核台

电工技术实验考核台功能深度解析

一、装置研发初衷与适用场景

电工技术实验考核台是在充分融合我国大学本科、专科、中专以及职校所开设的 “电路分析”“电工基础”“电工学”“电机控制”“继电接触控制” 和 “电力拖动” 等课程实验大纲的核心要求后，精心研制而成。它不仅是高等院校更新现有实验设备的理想之选，对于中专、职校等新建或扩建实验室，想要快速开设实验课程而言，更是一款极具价值的实验教学设备。

二、装置的显著特性

高度综合性：全面整合了国内各类学校电类基础课程的所有实验项目，涵盖范围广泛，能满足不同层次教学需求。

灵活适应性：实验的深度和广度可依据实际教学需求灵活调整，无论是基础普及还是进阶提高，都能根据教学进程有机结合。装置采用积木式构造，部件更换便捷，只需增添相应部件，即可轻松拓展功能或开发全新实验。

完整配套性：从教学仪器、专用电源到实验连接专用导线，一应俱全。且所有仪器仪表的性能、精度和规格，都紧密贴合实验需求进行精准配置。

结果一致性：实验器材的选择科学合理、配套完备，这使得多组实验结果具备良好的同一性，极大地方便了教师组织和指导实验教学工作。

直观易操作性：该实验台采用整体与挂件相结合的结构模式。电源配置和仪表清晰直观，各实验挂件功能明确，操作过程简单易懂，维护工作也十分便捷。

三、核心功能呈现

丰富电源与设备供应：此实验台能够提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（内置频率计）、受控源、交直流测量仪表（涵盖电压、电流、功率、功率因数测量）、各类实验挂箱以及电机等。

多课程实验支持：

可完成 “电工基础”“电工学” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频以及一、二阶电路等实验。

能够开展 “电路分析”“电工学” 中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。

还能进行 “电机控制”“继电接触控制” 及 “电力拖动” 等课程所涉及的实验。

四、关键技术性能参数

输入电源规格：支持三相四线（或三相五线）接入，电压为 380V±10%，频率 50Hz，能适应多种常见供电环境。

工作环境要求：可在温度处于 - 10℃至 + 40℃，相对湿度小于 85%（25℃时），海拔低于 4000m 的环境中稳定运行，环境适应性强。

外形尺寸详情：装置外形尺寸为 167×73×153cm³，紧凑的设计既节省空间，又便于合理布局内部结构，方便操作。

装置容量限制：整体功率容量小于 1.5KVA，在满足实验功能的同时，有效控制能耗。

五、基本实验项目列举

基本电工仪表的使用方法与测量误差的计算分析。

探索减少仪表测量误差的有效方法。

对线性与非线性电路元件的伏安特性进行测绘。

测定电位、电压，并绘制电路电位图。

验证基尔霍夫定律，同时进行故障判断。

验证叠加定理，以及开展故障判断工作。

实现电压源与电流源的等效变换实验。

对戴维南定理进行验证。

验证诺顿定理。

进行双口网络的测试实验。

验证互易定理。

对受控源 VCCS、VCVS、CCVS、CCCS 展开实验研究。

观察与测量典型电信号。

测试 RC 一阶电路的响应情况。

研究二阶动态电路的响应特性。

测试 R、L、C 元件的阻抗特性。

测试 RC 串、并联选频网络的特性。

研究 R、L、C 串联谐振电路。

运用三表法测量交流电路的等效参数。

研究正弦稳态交流电路相量（以日光灯功率因数提高实验为例）。

开展互感实验。

测试单相铁心变压器的特性。

测量三相交流电路的电压和电流。

测量三相电路的功率。

校验单相电度表。

测量功率因数及相序。

研究负阻抗变换器及其应用。

探索回转器及其应用。

六、装置详细配置说明

实验台主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱以及三相鼠笼电机等部分构成。

（一）电源仪器控制屏

控制屏采用铁质双层亚光密纹喷塑工艺，搭配铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源以及各种测试仪表等。具体功能如下：

主控功能板

可调交流电源：提供三相 0～450V 及单相 0～250V 连续可调的交流电源。配备一台 1.5KVA/0～450V 的三相同轴联动自耦调压器，该设计克服了传统三只单相调压器采用链条或齿轮结构的诸多弊端。在可调交流电源输出端设置了先进的过流保护技术，无论是相间、线间过电流，还是直接短路情况，均能实现自动保护，避免了频繁更换保险丝的麻烦。同时配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。

低压稳压直流电源：提供两路低压稳压直流 0.0～30V/1A 连续可调电源，并配有数字式电压表实时指示输出电压。该电源电压稳定度≤0.3%，电流稳定度≤0.3%，还设有短路软截止保护和自动恢复功能，确保使用安全稳定。

可调恒流源：提供一路 0～500mA 连续可调恒流源，分为 2mA、20mA、500mA 三档。其负载稳定度≤5×10 - 4，额定变化率≤５×10 - 4，同时配有数字式直流毫安表指示输出电流，具备输出开路、短路保护功能。

照明设施：设有一盏 220V/30W 的日光灯用于实验照明，还额外引出一支 220V/30W 的日光灯灯管的四个头，以供实验使用。

实验管理器：具备设定实验时间、定时报警、切断电源等实用功能。同时，还能够自动记录并区分由于接线错误或操作不当所引发的漏电告警、仪表超量程告警等情况。

真有效值交流数字电压表：设有一只真有效值交流数字电压表，测量范围 0～500V，量程可自动判断、自动切换，精度达 0.5 级，采用三位半数显。

信号源功能板

频率计：采用 6 位数字显示，测量范围为 1Hz～10MHz，既可用作外部测量的频率指示，也可用于内置信号源的频率显示。

信号源参数：频率范围为 0.2Hz～2MHz，共分七档。可输出正弦波、三角波、方波、脉冲波、斜波及 50Hz 正弦波等多种波形。占空比可在 20%～80% 范围内调节。输出幅度方面，在 1MΩ 负载下为 20Vp - p，在 50Ω 负载下为 10Vp - p 。具备短路保护功能，可抗输入电压 ±35V（持续 1 分钟）。幅度显示采用三位 LED。功率输出≥10W，在 (3dB 带宽) 频率范围内，方波、三角波、正弦波均可达 20KHz 。

仪表、受控源功能板

智能交流数字电压表：配备 1 只智能交流数字电压表，该表采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，结合高速 MPU 单元设计而成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动两种量程选择，测量范围为 0 - 500V，频率范围 10Hz - 20Hz 。手动量程分为 10V、100V、500V 三档，测量精度为 0.5 级，还具备数据存储与查询功能。

智能交流数字电流表：配置 1 只智能交流数字电流表，同样采用美国模拟器件公司的新型高性能 RMS 真有效值转换器和高速 MPU 单元设计。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。有自动与手动量程，测量范围 0 - 5A，频率范围 10Hz - 20Hz 。手动量程为 100mA、1A、5A，测量精度 0.5 级，具备数据存储与查询功能。

直流数显电压表：设有 1 只直流数显电压表，由 ICL 公司高性能 AD 转换器搭配高速 MPU 单元设计而成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围 0 - 200V 。手动量程为 2V、20V、200V，测量精度 0.5 级。具备数据存储与查询功能，同时具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

直流数显毫安表：配备 1 只直流数显毫安表，采用 ICL 公司高性能 AD 转换器和高速 MPU 单元设计。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围 0 - 2000mA 。手动量程为 20mA、200mA、2000mA，测量精度 0.5 级。具备数据存储与查询功能，也具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

受控源及稳压电源：设有 CCVS、VCCS 两路受控源，打开电源开关即可工作，通过适当连接，还能实现 VCVS、CCCS 受控源的功能。此外，还提供 ±12V 两路直流稳压电源，并设有发光管进行指示。

控制屏挂置挂件方式：控制屏正面右边设有一个 74×48.5cm² 的大凹槽，可容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽的上、下边各有六个螺柱，左右两边用于挂置大挂箱，中间位置挂置小挂箱。挂箱与控制屏通过螺母固定，这种方式便于装卸和运输。

（二）实验桌

实验桌采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面选用防火、防水、耐磨的高密度板。左右两侧设有两个带锁的大抽屉，方便放置工具及资料。右边还设有一个可拆卸的搁板，专门用于放置示波器。

（三）实验组件挂箱

电路基础实验箱：提供基尔霍夫定律（可设置三个典型故障点）、叠加原理（可设置三个典型故障点）、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络、互易定理、R、L、C 串联谐振电路（L 采用空心电感）、R、C 串并联选频电路以及一阶、二阶动态电路等实验。箱内各实验器件齐全，实验单元隔离清晰，实验线路完整且一目了然，将验证性实验与设计性实验有机结合。

交流电路实验箱：可进行单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。负载部分由三个完全独立的灯组构成，可连接成 Y 或△两种三相负载线路。每个灯组均设有三个并联的白炽灯罗口灯座（每组配备三个开关，用于控制三个负载并联支路的通断），可插入 60W 以下的白炽灯九只，且各灯组设有电流插座。日光灯实验器件包括 30W 整流器、电容器（1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V）、启辉器及短接按钮。还配有一组互感线圈，实验时可临时挂上，两个空心线圈 L1、L2 安装在滑动架上，可调节线圈间的距离，还能将小线圈放入大线圈内，同时配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根。此外，还有一只电度表（规格为 220V、3/6A），实验时临时挂上，其电源线、负载线均已连接在电度表接线架的接线柱上，操作方便。另外有一只铁芯变压器（50VA、36V/220V），原副边均设有保险丝，便于进行电流测试，可开展变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实验。

元件箱：设有三组高压电容（每组包含 1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V 高压电容各一只），用于功率因数改变实验。同时提供实验所需的各类元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及 12V 灯泡等，还配备十进制可调电阻箱，阻值范围为 0～99999.9Ω/2W。

单相智能功率、功率因数表：由 24 位专用 DSP、16 位高精度 AD 转换器和高速 MPU 单元精心设计而成。通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件采用 RTOS 设计思路，并配有 PC 监控软件，以增强分析能力。该表能够测量电路的功率和功率因数，功率测量精度为 1.0 级，功率因数测量范围 0.3 - 1.0，电压电流量程为 450V 和 5A，能自动判别负载性质（感性负载显示 “L”，容性负载显示 “C”，纯电阻负载不显示），并可存储测量数据，方便随时查阅。

真有效值交流数字毫伏表：能够精确测量各种复杂波形的有效值，电压测试范围为 0.2mV～600V（有效值），测试基本精度可达 ±1%。量程分为 200mV、2V、20V、200V、600V 五档，通过直键开关进行切换，采用三位半数字显示。每档均具备超量程告警、指示及切断总电源功能。频率测试范围为 10Hz～600KHz，输入阻抗 1MΩ，输入电容≤30pF。

受控源 (四路)、回转器、负阻抗变换器：提供流控电压源 CCVS、压控电流源 VCCS、压控电压源 VCVS、流控电流源 CCCS、回转器及负阻抗变换器等实验模块。四组受控源、回转器、负阻抗变换器均采用标准网络符号，方便学生理解和操作。

实验连接线：根据不同实验项目的特性，配备两种不同类型的实验联接线。强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线，内部由无氧铜抽丝制成头发丝般细的多股线，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。弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线只能与相应内孔的插座配合使用，严禁混插，这极大地提高了实验的安全性和合理性。