I. Visão Geral
O “Dispositivo Experimental Avançado de Elétrica e Eletrônica GL-DG-S” é uma nova geração de dispositivos experimentais lançada por nossa empresa, baseada em ampla consulta e sugestões de professores de laboratório de diversas universidades. Este dispositivo experimental considera plenamente a situação atual e a tendência de desenvolvimento dos laboratórios, com o objetivo de facilitar experimentos e aprimorar a capacidade prática dos alunos, apresentando grandes melhorias e inovações em sua estrutura e desempenho. Ele mantém muitas vantagens de nossos dispositivos experimentais tradicionais, como proteção completa para o usuário (proteção contra fuga de tensão, proteção contra fuga de corrente, proteção contra sobrecorrente, proteção de isolamento do transformador, etc.), autoproteção de instrumentos e medidores, etc., e integra experimentos atuais.
II. Características:
1. Abrangência: Este dispositivo experimental integra todos os projetos experimentais de disciplinas básicas de elétrica em diversas faculdades e universidades nacionais. Os usuários podem adquirir os componentes experimentais conforme a necessidade, e a complexidade do experimento pode ser ajustada de forma flexível. A popularização e o aprimoramento podem ser combinados organicamente de acordo com o progresso do ensino.
2. Alta integridade e consistência: Os instrumentos CA e CC, as fontes de alimentação CA e CC, as fontes de sinal (incluindo frequencímetros) e os dispositivos experimentais comumente usados, necessários para o experimento, são cuidadosamente integrados às necessidades do experimento e concentrados no dispositivo experimental, o que facilita o trabalho dos professores na organização e condução do ensino experimental.
3. Alta cientificidade: O dispositivo ocupa menos espaço, economizando sala de experimentos e reduzindo o investimento em infraestrutura; o laboratório fica organizado e agradável, melhorando o ambiente experimental; o conteúdo experimental é rico e o projeto é racional. Além de aprofundar o conhecimento teórico, o projeto e os experimentos abrangentes também podem ser configurados em combinação com as condições reais. De acordo com as condições específicas do conteúdo experimental, as tomadas e os fios das partes robustas e vulneráveis ​​são separados. A parte robusta utiliza um fio de conexão com plugue de pistola elástico retrátil de alta confiabilidade (sem risco de choque elétrico), e a parte vulnerável utiliza um fio de conexão com estrutura exposta de cobre leve de berílio elástico. Ambos os fios só podem ser conectados às tomadas com os orifícios internos correspondentes, o que melhora significativamente a segurança e a racionalidade do experimento.
4. Layout simples e amplo campo de visão: O dispositivo experimental é adequado às necessidades atuais de desenvolvimento do laboratório. Os alunos podem sentar-se para assistir às aulas ou realizar experimentos sem se sentirem desanimados, e também facilita o trabalho dos professores ao orientá-los.
III. Desempenho técnico
1. Alimentação: trifásico de quatro fios (ou trifásico de cinco fios) 380V±10% 50Hz
2. Ambiente de trabalho: temperatura -10℃～＋50℃, umidade relativa ≤85% (25℃), altitude <4000m
3. Potência instalada: <1,5KVA
4. Peso: 150kg
5. A resistência de isolamento de cada fase da alimentação em relação ao terra é ≥10MΩ; A resistência de isolamento da parte energizada da mesa experimental em relação ao terra é ≥10MΩ
6. Dimensões: 166×73×140cm
IV. Configuração do dispositivo
Este dispositivo experimental é composto principalmente por um painel de controle de instrumentos de alimentação, uma mesa de laboratório, uma caixa de laboratório, etc.
(I) Painel de controle de instrumentos e alimentação
O painel de controle é uma estrutura de ferro com revestimento fosco de grão denso em dupla camada e painel de alumínio. Ele fornece alimentação CA, fonte de alimentação CC regulada, fonte de corrente constante, fonte de sinal (incluindo frequencímetro), diversos instrumentos de teste e dispositivos experimentais para o experimento. As funções específicas são as seguintes:
1. Painel de controle principal
1.1 Fonte de alimentação CA trifásica de 0 a 450 V e monofásica de 0 a 250 V com ajuste contínuo, equipada com um regulador de tensão trifásico com ligação axial de 1,5 kVA/0 a 450 V/3 A, que supera muitas das desvantagens dos reguladores de tensão monofásicos com estrutura em cadeia ou engrenagem. A saída de energia CA ajustável possui tecnologia de proteção contra sobrecorrente no circuito eletrônico e função de dupla proteção por fusível, que protege automaticamente contra sobrecorrente fase-fase e linha-linha, bem como curto-circuito direto, eliminando a necessidade de substituição de fusíveis. Equipada com três voltímetros CA de ponteiro, que indicam a tensão da rede trifásica e a tensão de saída regulada trifásica, respectivamente, através da chave seletora, com indicação de perda de fase por LED.
1.2 Uma lâmpada fluorescente de 220 V/30 W é fornecida para uso experimental. As quatro extremidades do tubo da lâmpada estão conectadas aos terminais do painel para facilitar os experimentos.
1.3 Duas tomadas de 220V estão disponíveis.
2. Placa de alimentação CC
2.1 Fornece duas fontes de alimentação estabilizadas com tensão ajustável de 0,0 a 30 V/1 A, com proteção contra curto-circuito e recuperação automática, display LED de 3 1/2″, voltímetro digital CC de três dígitos e meio com precisão de + (0,5% da leitura + 2 dígitos) e chave seletora. A função de baixa tensão (1,5 V) também oferece saída de corrente de 1 A.
2.2 Fornece um conjunto de fontes de corrente constante continuamente ajustáveis ​​de 0 a 200 mA, divididas em três níveis: 2 mA, 20 mA e 500 mA, com estabilidade de carga ≤ 5 × 10⁻⁴, e indicador de amperímetro com display de três dígitos e meio. Precisão de ajuste de 1/1000, com funções de circuito aberto e curto-circuito na saída.
3. Painel de instrumentos
(1) 1 Voltímetro digital CA
Adota um novo valor eficaz RMS de alto desempenho. (1) Conversor, equipado com uma unidade MPU de alta velocidade, e implementa o modo de controle de diálogo homem-máquina através da janela de exibição digital. Com seleção automática de faixa, faixa de medição: 0～500V. Precisão de medição de 0,5 nível.
(2) Amperímetro digital CA
Adota um novo conversor RMS de alto desempenho com valor efetivo real, equipado com uma unidade MPU de alta velocidade, e implementa o modo de controle de diálogo homem-máquina através da janela de exibição digital. Com seleção automática de faixa, faixa de medição: 0～5A. Precisão de medição de 0,5 nível.
(3) Medidor de potência e fator de potência monofásico e trifásico
Consiste em um DSP dedicado de 24 bits, conversor AD de alta precisão de 16 bits e unidade MPU de alta velocidade, com controle por teclas e janela de exibição digital para implementar o modo de controle de diálogo homem-máquina. O software adota conceitos de design RTOS e é equipado com software de monitoramento para PC para aprimorar os recursos de análise. Pode medir tensão, corrente, potência ativa, potência reativa, fator de potência, frequência, etc. do circuito. A precisão da medição de potência é de 0,5 nível, a faixa de medição do fator de potência é de 0,3 a 1,0, a faixa de tensão e corrente é de 0 a 500 V e de 0 a 5 A, e pode identificar automaticamente as propriedades da carga (indutiva exibe “L”, capacitiva exibe “C”, resistência pura não é exibida) e pode armazenar dados de medição para referência a qualquer momento. Também possui função de comunicação com computador.
(4) Um voltímetro digital CC: faixa de medição de 0 a 200 V, com função de display digital (display de quatro dígitos), precisão de 0,5 nível, com função de proteção contra sobrecarga.
(5) Um miliamperímetro digital CC: faixa de medição de 0 a 2000 mA, com função de display digital (display de quatro dígitos), precisão de 0 nível, com função de proteção contra sobrecarga.
(6) Fonte de sinal e frequencímetro
Forma de onda de saída: onda quadrada, onda senoidal, onda triangular, dois pulsos, quatro pulsos, oito pulsos, pulso único, saída após amplificação de potência; frequência de saída: 2Hz-2MHz, frequência continuamente ajustável; faixa de ajuste de amplitude: 0-15VP-P, com função de atenuação de 20dB e 40dB;
Com um frequencímetro digital de 6 dígitos, pode ser usado como fonte de sinal de monitoramento ou como um frequencímetro externo, com precisão de 0,5 nível e faixa de medição de 0-2MHz.
(II) Mesa experimental
A mesa experimental é feita de ferro duplo. A estrutura da mesa experimental possui pintura fosca com padrão denso (750mm de altura), composta principalmente por um tampo (com borda branca), pés laterais (pretos, dobrados e soldados com placas de aço de 750mm*50mm*20mm), gavetas, rodízios universais e estrutura de ajuste fixa. Tampo experimental: à prova de fogo, à prova d’água, resistente ao desgaste, placa de alta densidade, com 27mm de espessura. Pés laterais: Um conjunto de pés laterais de alta resistência é instalado em ambos os lados da mesa experimental, sendo o material principal aço de alta resistência de 2,0mm. A mesa experimental é feita de chapa de ferro e possui duas gavetas grandes, além de um armário embaixo para guardar ferramentas, caixas de experimentos e materiais, etc. A chapa de aço da mesa tem 2 mm de espessura e a superfície recebe tratamento de decapagem, fosfatização e pintura eletrostática fosca de alta densidade. A tinta utilizada é ecológica, de uma marca nacional renomada. Os acessórios metálicos, como puxadores e fechaduras, são de alta qualidade, resistentes à ferrugem e ao desgaste, e possuem dimensões padronizadas. A cor da mesa é dividida em branco leitoso e azul claro, e a aparência geral é bonita e elegante, harmonizando-se com o ambiente do laboratório. A placa de identificação e o logotipo atendem aos padrões nacionais.
A mesa experimental possui quatro rodízios universais e quatro mecanismos de ajuste fixos na parte inferior. Os quatro rodízios universais são de poliuretano, resistentes ao desgaste e equipados com mecanismos de freio. Há também quatro mecanismos de fácil movimentação e fixação.
Mecanismos de ajuste sob a mesa experimental, todos em aço inoxidável, que contribuem para a fixação do dispositivo experimental. Quando o dispositivo está posicionado e não é movimentado, as rodas universais são elevadas através da estrutura de ancoragem para evitar que a mesa deslize. O revestimento da mesa experimental utiliza pó plástico importado, atóxico, inodoro, inofensivo em gases, resistente ao desgaste, a altas temperaturas e à prova d’água.
O dispositivo adota uma estrutura de aço e madeira, a mesa é firme e sólida, bem fixada, e todas as suas partes, incluindo a porta do gabinete, são projetadas com nervuras de reforço.
(III) Caixa experimental
1. Experimento de circuito básico (I)
Realizar experimento de modificação do medidor (equipado com um miliamperímetro de precisão com ponteiro de espelho), experimento de característica volt-ampère, experimento de determinação da condição de transmissão de potência máxima, experimento de transformação equivalente de fonte de tensão e fonte de corrente e dispositivos relacionados.
2. Experimento de circuito básico (II)
Realize os experimentos do princípio da superposição, da lei de Kirchhoff (experimento de julgamento), do teorema de Thévenin, do teorema de Norton e da rede de duas portas, além do teorema da reciprocidade.
3. Experimento de circuito básico (III)
Realize os experimentos da fonte controlada, do girador e do conversor de impedância negativa, utilizando símbolos de rede padrão para os gráficos.
4. Experimento de circuito básico (IV)
Realize os experimentos de circuitos dinâmicos de primeira e segunda ordem e de observação da trajetória do estado do circuito.
5. Experimento de circuito básico (V)
Realize os experimentos de ressonância em série R, L, C (indutor oco), rede de seleção de frequência em série e em paralelo R, C e rede dupla T R, C.
6. Experimento de circuito CA (I)
Conclua o estudo da grandeza de fase em regime permanente senoidal de um circuito CA (experimento de melhoria do fator de potência de uma lâmpada fluorescente), subexperimento da caixa preta (características dos componentes R, L e C e determinação dos parâmetros).
7. Experimento de circuito CA (II)
Conclua o experimento com um circuito trifásico (três lâmpadas em paralelo por fase).
8. Caixa de componentes
Forneça os dispositivos experimentais necessários para o experimento, como resistores, capacitores, indutores, potenciômetros e resistores ajustáveis ​​decimais (6 bits).
9. Caixa de capacitores trifásicos
Forneça capacitores trifásicos de alta tensão, cada um com capacitância de 1µF/500V, 2,2µF/500V e 4,7µF/500V.
10. Controle por contato de relé (I)
Forneça um contator CA (tensão da bobina de 220 V), um relé térmico, uma lâmpada simulada e três botões luminosos (um amarelo, um verde e um vermelho).
11. Controle por contato de relé (II)
Forneça dois contatores CA (tensão da bobina de 220 V), um relé temporizador (retardo na energização, tensão da bobina de 380 V), além de transformador de potência com consumo de energia reduzido, diodo retificador, resistor, etc.
12. Motor de gaiola de esquilo trifásico DQ20-1 (△380 V, 100 W)
Os três enrolamentos do motor já estão expostos, facilitando a fiação.
13. Fios de conexão para experimentos: De acordo com as características de cada projeto experimental, dois fios de conexão diferentes estão incluídos. O circuito de alta tensão adota um cabo de conexão tipo pistola com estrutura de bainha de alta confiabilidade (sem risco de choque elétrico), e o fio de cobre isento de oxigênio é transformado em um fio multifilamentar extremamente fino para atingir o objetivo de ultra flexibilidade. É revestido com uma camada isolante de cloreto de polivinila nitrílico, que possui as vantagens de flexibilidade, resistência a alta tensão, alta resistência mecânica, resistência ao endurecimento e boa tenacidade. O plugue utiliza uma peça sólida de cobre com núcleo de cobre berílio, contendo 128 filamentos de fio de cobre, e o contato é seguro e confiável; o circuito de baixa tensão utiliza um fio experimental elástico totalmente encapsulado, o fio é flexível e também contém 128 filamentos de fio de cobre. Ambos os fios só podem ser conectados ao soquete do orifício interno correspondente e não podem ser misturados, o que melhora significativamente a segurança e a racionalidade do experimento.
V. Principais vantagens e sistema de proteção de segurança do dispositivo
1. Entrada de energia trifásica de quatro fios (ou trifásica de cinco fios), com controle total da alimentação por meio de uma chave seletora trifásica.
2. A alimentação do painel de controle é controlada por contator através dos botões de partida e parada.
3. A tensão de alimentação CA trifásica é continuamente ajustável de 0 a 450 V, e a tensão de alimentação CA monofásica é continuamente ajustável de 0 a 250 V. O painel é equipado com um regulador de tensão de acoplamento automático trifásico (1,5 kVA) para melhor atender às necessidades de experimentos didáticos.
4. O painel possui proteções elétricas, como proteção contra fuga de corrente, proteção contra sobrecarga, proteção por disjuntor e proteção de isolamento do transformador, garantindo a segurança pessoal e do equipamento.
5. O painel está equipado com um conjunto de dispositivos de proteção contra fuga de corrente. Se houver fuga no painel de controle, a corrente de fuga excederá um determinado valor e a alimentação será interrompida.
6. O lado secundário do regulador de tensão trifásico no painel está equipado com um conjunto de dispositivos de proteção contra sobrecorrente. Se a saída do regulador de tensão entrar em curto-circuito ou a carga for muito grande, a corrente excederá o valor definido e o sistema emitirá um alarme e interromperá a alimentação principal.
7. Os instrumentos de medição são de alta precisão e adotam digitalização, inteligência e modo de interação homem-máquina, estando em consonância com a direção de desenvolvimento dos instrumentos de medição modernos. Diversas fontes de alimentação e diversos instrumentos possuem funções de proteção confiáveis.
8. Os cabos e tomadas de conexão para experimentos adotam estruturas diferentes, que são seguras, confiáveis ​​e previnem choques elétricos.
VI. Projetos experimentais de dispositivos elétricos e eletrônicos
1. Experimentos elétricos básicos
(1) Utilização de instrumentos elétricos básicos e cálculo de erros de medição
(2) Métodos para reduzir erros de medição de instrumentos
(3) Experimento de expansão da faixa de medição de instrumentos (voltímetro, amperímetro)
(4) Mapeamento da característica volt-ampère de componentes de circuito
(5) Medição de potencial e tensão e desenho de diagramas de potencial de circuito
(6) Verificação da lei de Kirchhoff e detecção de falhas
(7) Verificação do princípio da superposição e detecção de falhas
(8) Transformação equivalente de fonte de tensão e fonte de corrente
(9) Verificação do teorema de Thévenin
(10) Verificação do teorema de Norton
(11) Determinação das condições de transmissão de potência máxima
(12) Experimento de rede de duas portas
(13) Experimento do teorema da reciprocidade
(14) Pesquisa experimental de fontes controladas VCVS, VCCS, CCVS e CCCS
(15) Observação e medição de características elétricas típicas sinais
(16) Teste de resposta de circuito RC de primeira ordem
(17) Pesquisa de resposta de circuito dinâmico de segunda ordem
(18) Medição da característica de impedância dos componentes R, L e C
(19) Teste da característica da rede de seleção de frequência RC em série e paralelo
(20) Pesquisa de circuito ressonante em série R, L e C
(21) Rede de seleção de frequência RC de duplo T
(22) Observação da trajetória do estado do circuito
(23) Características dos componentes R, L e C e medição de parâmetros CA – experimento de julgamento
(24) Utilização do método de três medidores para medir parâmetros equivalentes de circuito CA
(25) Pesquisa de fase de circuito CA senoidal em regime permanente
(26) Experimento de indutância mútua
(27) Medição de tensão e corrente de circuito CA trifásico
(28) Medição de potência de circuito trifásico
(29) Calibração de medidor de watt-hora monofásico
(30) Medição do fator de potência e da sequência de fases
(31) Conversor de impedância negativa e sua aplicação
(32) Rotador e sua Aplicação
2. Experimento de controle de contato por relé
(1) Controle de avanço lento e travamento automático de motor assíncrono trifásico
(2) Controle de avanço e reversão de motor assíncrono trifásico
(3) Controle de partida com redução de tensão em Y-Δ de motor assíncrono trifásico
(4) Controle de frenagem com redução do consumo de energia de motor assíncrono trifásico
(5) Controle da sequência de partida de motor assíncrono trifásico