FCDG-1电工技术实验装置

一、特点

1、综合性强 综合了目前国内各类学校电类基础课程的全部实验项目。

2、适应性强 实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置积木式结构，更换便捷，添加部件即可。扩展功能或开发新实验。

3、整套性强 从仪器仪表、专用电源到实验连接专用导线等均配套齐全，仪器仪表的性能、精度、规格等均密切结合实验的需要进行配套。

4、一致性强 实验器件选择合理、配套完整，使多组实验结果有良好的同一性，便于教师组织和指导实验教学。

5、直观性强 本装置采用整体与挂件相结合的结构形式，电源配置、仪表一目了然，各实验挂件任务明确，操作、维护简便。

二、功能

1、本装置可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（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实验挂箱及电机等。

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

3、能完成“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。

4、能完成模电、数电制实验。

三、技术性能

1、输入电源：三相四线(或三相五线)   380V±10% 50Hz

2、工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3、外形尺寸：1600×680×1700MM

4、装置容量：＜1.5KVA

四、装置的配备

装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。

（一）FCDG-01电源仪器控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下：

1、主控功能板

1.1 三相0～450V及单相0～250V连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，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。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及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。

1.2 提供两路低压稳压直流0.0～30V/1A连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度≤0.3%，电流稳定度≤0.3%，设有短路软截止保护和自动恢复功能。

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

1.4 设有照明220V/30W日光灯一盏，供实验照明用；还设有220V/30W的日光灯灯管一支，将灯管的四个头引出以供实验用。

1.5 设有真有效值交流数字电压表一只，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。

1.6、智能电源管理系统

1）该控制系统由无线远程实验台电源管理终端和实验室电源远程控制软件组成；

2）无线远程实验台电源管理终端启动时需教师输入正确密码才能启动电源，避免学员误操作；

3）无线远程实验台电源管理终端由 2.8 寸显示屏和数据采集模块组成，实时显示实验台三相电流值、三相电压值、三相有功功率值、三相无功功率、功率因数、频率等电参数；

4）输入正确密码登录以后可以设置定时开关机、过压报警开与关、过压报警值、欠压报警开与关、欠压报警值、过流报警开与关、过流报警值、余额不足报警开与关

5）登录以后可以进行报警记录查看，电量充值和剩余电量清零等操作；并且可以更改登录密码，系统对时、模式设置、热点配网；

6）通过APP软件可以查询电源管理终端电源开关状态，可以单独开启关闭学生实验台电源；全部开启或全部关闭实验台电源功能；定时预约实验台电源开启关闭功能。

7）APP软件实时显示设备温度、用电量柱状图、三相总有功功率、总无功功率、A相有功功率、A相无功功率、A相功率因数、B相有功功率、B相无功功率、B相功率因数、C相有功功率、C相无功功率、C相功率因数、电网频率

8）APP软件可以设置过压报警开与关、过压报警值、欠压报警开与关、欠压报警值、过流报警开与关、过流报警值、余额不足报警开与关

9）APP软件可以给电表设备进行电量充值。

10）通过APP可以把设备分享给其他成员

11）APP软件的操作会实时的同步到电源管理终端

2、全功能DDS函数信号源

A.高频率分辨率：0.01Hz  B.高频率精确度：±20ppm  C.低失真度：<1%D.方波占空比1%~99%精确可调   E.三角波调占空比后可输出两种锯齿波F.可变直流电平控制   G.外部频率测量  H..预设频率存储、调入功能  I. 输出衰减，由两个“衰减”按键选择。

技术指标：

A.主输出波形 正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形B.最大输出幅度 10VppC.输出阻抗 50Ω±10% 

D.直流偏置 ±5V（空载）E.占空比范围 1%-99%（方波）F.输出频率范围： 0.01Hz-2MHz

4、外测量功能：

频率范围：1Hz-60MHz   信号幅度：0.5Vpp-20Vpp  外计数范围：0-4294967296

存储和调入：具有10组参数存储与调出的功能。

3、仪表、受控源功能板

3.1智能交流电压表（1只）

测量范围0～1000V，5位LED显示，测量精度0.5级，设有6个LED工作状态指示灯，指示档位、工作模式、报警状态等。具有“自动”换挡测量和“手动”换挡测量两种工作模式，“手动”模式时分2V、20V、200V、1000V四档，“自动”模式时程序会自动判断并进入相应量程档位。每档均有超量程告警、指示功能。通过键控、数显窗口实现人机对话功能，可存储和查询5组实验数据。采用MCU，内部集成21位AD，且各通道间通过外部辅助IC和滤波器实现相互隔离。具备测量精准、稳定性高、抗干扰强的优越性能。。

3.2智能交流电流表（1只）

测量范围0～5A，5位LED显示，测量精度0.5级，设有6个LED工作状态指示灯，指示档位、工作模式、报警状态等。具有“自动”换挡测量和“手动”换挡测量两种工作模式，“手动”模式时分20mA、200mA、2A、5A四档，“自动”模式时程序会自动判断并进入相应量程档位。每档均有超量程告警、指示功能。通过键控、数显窗口实现人机对话功能，可存储和查询5组实验数据。采用MCU，内部集成21位AD，且各通道间通过外部辅助IC和滤波器实现相互隔离。具备测量精准、稳定性高、抗干扰强的优越性能。

3.2智能直流电压表(1只)

测量范围0～1000V，5位LED显示，测量精度0.5级，设有6个LED工作状态指示灯，指示档位、工作模式、报警状态等。具有“自动”换挡测量和“手动”换挡测量两种工作模式，“手动”模式时分2V、20V、200V、1000V四档，“自动”模式时程序会自动判断并进入相应量程档位。每档均有超量程告警、指示功能。通过键控、数显窗口实现人机对话功能，可存储和查询5组实验数据。采用欧美品牌高端MCU，内部集成21位AD，且各通道间通过外部辅助IC和滤波器实现相互隔离。具备测量精准、稳定性高、抗干扰强的优越性能。

3.4智能直流电流表（1只）

测量范围0～2A，5位LED显示，测量精度0.5级，设有6个LED工作状态指示灯，指示档位、工作模式、报警状态等。具有“自动”换挡测量和“手动”换挡测量两种工作模式，“手动”模式时分2mA、20mA、200mA、2A四档，“自动”模式时程序会自动判断并进入相应量程档位。每档均有超量程告警、指示功能。通过键控、数显窗口实现人机对话功能，可存储和查询5组实验数据。采用MCU，内部集成21位AD，且各通道间通过外部辅助IC和滤波器实现相互隔离。具备测量精准、稳定性高、抗干扰强的优越性能。

3.5 受控源CCVS、VCCS两路，打开电源开关，CCVS、VCCS两路受控源即可工作，通过适当的连接，即可获得VCVS、CCCS受控源的功能。此外，还设有±12V两路直流稳压电源，并有发光管指示。

（二）FCDG-02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；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。

（三）实验组件挂箱

 1、FCDG-03电路基础实验箱（为了保证机械强度和使用寿命模块必须采用铝板喷塑烤漆而成）

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用空心电感）、R、C串并联选频电路及一阶、二阶动态电路等实验。各实验器件齐全，实验单元隔离分明，实验线路完整清晰，验证性实验与设计性实验相结合。

2、FCDG-04交流电路实验箱（为了保证机械强度和使用寿命模块必须采用铝板喷塑烤漆而成）

提供单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。负载为三个完全独立的灯组，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(每组设有三个开关控制三个负载并联支路的通断)，可插60W以下的白炽灯九只，各灯组设有电流插座；日光灯实验器件有30W整流器、电容器（1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V）、启辉器及短接按钮；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，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；铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原副边均设有保险丝便于电流的测试，可进行变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实验。

3、FCDG-05元件箱（为了保证机械强度和使用寿命模块必须采用铝板喷塑烤漆而成）

设有三组高压电容（每组1uF/500V、2.2uF/500V 、4.7uF/500V高压电容各一只），用以改变功率因数实验；提供实验所需的各种元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及12V灯泡等,还提供十进制可调电阻箱，阻值为0～99999.9Ω/2W。

4、FCDG-06单相智能功率、功率因数表（为了保证机械强度和使用寿命模块必须采用铝板喷塑烤漆而成）

由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速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。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、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（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。

5、FCDG-10受控源(四路)、回转器、负阻抗变换器（为了保证机械强度和使用寿命模块必须采用铝板喷塑烤漆而成）

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。

6、智能教学测控仪实验箱

系统采用一体化设计，7寸彩色中文触控屏系统管理器，中文菜单式触控操作界面，人机对话友好。该系统集成示波器、任意函数波形发生器、PWM脉冲发生器、模拟数据测量、故障模拟发生器、数字量输入监测、虚拟万用表功能七大功能模块。

1）集成3通道示波器不低于20K带宽、X轴时间选择（25us;50us;100us; 200us; 500us; 1ms; 2ms; 5ms; 10ms; 20ms; 50ms; 100ms;）、Y轴幅度选择（10mV; 20mV; 50mV; 100mV; 200mV; 500mV; 1V; 2V; 5V; 10V;）衰减选择（×1; ×10; ×50;），3个通道各自的频率、有效值、峰峰值显示，3个通道使能开关以及暂停开关。

2）集成3路任意函数发生器，内置正弦波、方波、三角波、锯齿波、梯形波，最大输出幅度 10Vpp，输出阻抗 50Ω±10% ，占空比范围 1%-99%（方波），最大输出频率范围不低于0. 1Hz-20KHz，输出幅度可调。

3）集成5路PWM脉冲发生器，5个通道独立调节，频率范围不低于0Hz~20KHz，占空比范围：0-100%，1%步进，输出幅值：5V/12V切换选择。

4）集成16路模拟测量，可独立测量16路0-30V模拟量信号并实时曲线显示，通道名称可以自定义。

5）集成故障模拟发生器，可自由设定电路中16路各种常见故障，线路断路、偶发等故障现象，有教师登录界面和学生排故界面，自动评分功能，通道名称可以自定义。

6）集成16路数字量输入监测，最大输入电压24V，用于监测常用传感器检测开关量信号，通道名称可以自定义。

7）虚拟万用表功能

直流电压：600.0mV / 6.000V / 60.00V / 600.0V /1010V 自动换挡

交流电压：600.0mV / 6.000V / 60.00V / 600.0V /760V自动换挡

直流电流：600.0μA / 6000uA / 60.00mA / 600.0mA / 6.000A / 20.00A

交流电流： 600.0mA / 6.000A / 20.00A自动换挡

电 阻：600.0Ω / 6.000kΩ / 60.00kΩ / 600.0kΩ / 6.000MΩ / 60.00MΩ自动换挡

二 极 管：0.000~3.300V，3.3V以上串口输出超载异常

通断检测：50Ω及以下时发声，610Ω或以上串口输出超载异常

电 容：6.000nF / 60.00nF / 600.0nF / 6.000μF / 60.00μF / 600.0μF / 6.000mF / 60.00mF自动换挡

频 率1：9.999Hz / 99.99Hz / 999.9Hz / 9.999kHz / 99.99 kHz自动换挡

频 率2：10MHz

8）上位机软件可通过无线网络控制测控仪的3通道示波器功能、3路函数发生器功能、PWM脉冲发生器功能、16路模拟测量功能、16路故障模拟发生器功能、16路数字量输入监测功能

五、配套软件

1、电工基本技能仿真实训软件

软件采用三维建模基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，可以进行电气仿真、电子仿真、在线学习，气动仿真、液压仿真、传感器仿真等常用工业技术仿真

1）电子仿真 

（1）电子产品制造技术：电子产品制造过程；焊接与拆焊技术；SMT技术

（2）仪器仪表的使用：万用表使用仿真；示波器使用仿真；信号发生器使用仿真

（3）原件识读与检测：电阻种类、识别、检测仿真；电容种类、识别、检测仿真；电感与小型变压器种类、识别仿真；二极管种类、识别、检测仿真；电阻种类、识别、检测仿真；三极管种类、识别、检测仿真；集成电路种类、识别仿真；晶闸管种类、识别仿真；贴片原件种类、识别仿真；传感器种类仿真；开关种类仿真；接插件种类仿真；

（3）综合技能实训

①调光台灯电路的连线组装仿真、测试、排故②数字时钟电路的连线组装仿真、测试、排故③放大电路的连线组装仿真、测试、排故④收音机电路的连线组装仿真、测试、排故⑤稳压电源电路的连线组装仿真、测试、排故⑥声光报警电路的连线组装仿真、测试、排故

2）电气仿真  

（1）电工基本常识与操作：

①安全用电常识：触电方式；防护措施；接地接零；急救措施

②常用电工工具：通用工具；线路工具；设备工具

③常用导线连接：绝缘连接；线头连接；接线桩；绝缘恢复

④手工焊接工艺：焊接工具；焊接过程；焊接质量；拆焊过程

（2）电工仪表

①万用表：外形仿真，结构仿真，面板仿真，使用仿真；

②电能表：外形仿真，原理仿真，检测仿真，布局仿真，连仿真线，使用仿真；

③钳形电流表：外形仿真，原理仿真，使用仿真；

④兆欧表：外形仿真，原理仿真，使用仿真；

⑤直流电桥：外形仿真，使用仿真；

⑥配电板：外形仿真，布局仿真，连线仿真，使用仿真；

（3）照明电路安装

①荧光灯：器材仿真，电路仿真，原理仿真，连线仿真，排故仿真；

②两地控制线路：器材仿真，电路仿真连线仿真

（4）电机与变压器

①三相异步电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真，维修仿真；

②单相异步电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真；

③伺服电动机：外形仿真，结构仿真，原理仿真；

④步进电动机：外形仿真，原理仿真；

⑤直流电动机：外形仿真，结构仿真，装配仿真；

⑥变压器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，装配仿真；

（5）低压电器

①交流接触器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，组装仿真，检测仿真；

②继电器：外形仿真，结构仿真，原理仿真，检测仿真；

③常用闸刀开关：外形仿真，结构仿真；

④低压断路器：外形仿真，结构仿真，原理仿真；

⑤熔断器：外形仿真，结构仿真；

⑥启动器：外形仿真

⑦主令电器：外形仿真，结构仿真；

（6）电动机控制仿真

①接线仿真：01具有过载保护的三相电动机正转控制接线仿真、02双重互锁的三相电动机正反转控制接线仿真、05三相电动机接触器星形、三角形控制接线仿真、06三相电动机时间继电器接线仿真、07三相电动机机械制动控制电路仿真

②电路仿真：01三相电动机具有过载保护的正转控制仿真、02三相电动机双重互锁的正反转控制仿真、03生产机械行程控制电路仿真、04三相电动机自耦降压起动仿真、05三相电动机接触器星形、三角形控制仿真、06时间继电器仿真、07三相电动机机械制动控制电路仿真、08电动机反接制动控制电路仿真、09有变压器全波整流能耗制动控制电路仿真、10接触器控制的双速电动机调速电路仿真、12利用电流继电器控制绕线式异步电动机起动控制线路仿真、c620车床电气控制仿真，电动葫芦仿真，z35摇臂钻床仿真

③排故仿真：01具有过载保护的正转控制排故、02双重互锁的正反转控制排故、03生产机械行程控制电路排故、04自耦降压起动排故、05接触器星形、三角形控制排故、06时间继电器排故、07三相电动机机械制动控制电路排故、08电动机反接制动控制电路排故、09有变压器全波整流能耗制动控制电路排故、10接触器控制的双速电动机调速电路排故、

（7）电工识图

3）在线学习培训

（1）提供免费远程单片机培训PLC培训,伺服,步进,触摸屏,变频器, 单片机，数控，机器人，工业组态及网络通信等全系列自动化技术培训

（2）教师可以远程通过新建不同班级、不同课程并上传课程资料，可进行网上试卷批阅，作业批阅，回答学生问题。

（3）教师可以自由组合不同教学手段，实现各种不同的教学方法，比如谈话式、研讨式、活动式、竞赛式等等，学习体验；

（4）学生可以登录在线学习系统，进行不同老师和不同课程学习，可以通过在线学习系统向老师提问，做笔记，评价及参与话题讨论

5）液压传动原理的动态演示并不少于18种动态演示。

6）传感器仿真（1）温度变送传感器仿真（2）液位传感器仿真（3）流量传感器仿真

7）气动回路仿真演示：28回路的仿真，14路“考考你！”典型气路设备故障。

8）PLC仿真可以通过PLC编程控制模型的相应动作从而完成工序动作包含机械手仿真、自动门仿真、升降机仿真、分拣仿真、正反转仿真、邮件分拣、流水线、自动分拣等。

9）PLC运行数据显示：PLC输入电压监控，PLC输出电压监控，PLC输入开关监控，PLC输出开关控制以及PLC输入电压模拟量实时数据，可根据实际需求添加128路。

10）PLC运行历史数据：显示PLC运行历史数据，可按时、天、月进行查询历史数据曲线，以及历史数据表格，可表格数据导出处理。

11）电机软启动及电机保护器的仿真

2、全数字化电工实验仿真软件

软件采用三维建模基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，可以进行电路仿真接线、测量仿真等

（1）该仿真软件实验用模块必须与实际实物模块一一对应，能进行35个大项仿真实验如下

（2）仿真信号源功能提供：

1）仿真交流220V输出一路；2）仿真三相380V交流输出一路；3）仿真双路DC 0-30V直流可调电源；4）仿真AC 0-30V交流可调电源一路；5）仿真函数信号发生器一路；6）仿真固定直流电源±5V, ±15V；

（3）仿真测量仪表功能提供：

1）仿真双综示波器；2）仿真直流电压电流表各一只；3）仿真交流电压电流表各一只；4）仿真万用表一只；

（4）仿真实验内容具有实验目的，实验器材，实验步骤，实验原理图，操作连线功能

（5）模拟接线具有实训接线，连线提示，一键连线功能

（6）实验电路具有仿真测量功能

（7）学生做完实验，通过学生端上传实验报告

（8）教师可进行无纸化考试，可进行选择题、判断题、问答题考试模式（老师发试题，学生答题计分后上传)

六、基本实验项目

（一）电工基本实验

1．基本电工仪表的使用与测量误差的计算

2．减少仪表测量误差的方法

3．线性与非线性电路元件伏安特性的测绘

4．电位、电压的测定及电路电位图的绘制

5．基尔霍夫定律验证及故障判断

6．叠加定理验证及故障判断

7．电压源与电流源的等效变换

8．戴维南定理的验证

9．诺顿定理验证

10．双口网络测试

11．互易定理验证

12．受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的

实验研究

13．典型电信号的观察与测量

14．RC一阶电路响应的测试 

15．二阶动态电路响应的研究

16．R、L、C元件阻抗特性的测试

17．RC串、并联选频网络特性测试

18．R、L、C串联谐振电路的研究

19．用三表法测量交流电路等效参数

20．正弦稳态交流电路相量的研究

（日光灯功率因数提高实验）

21．互感实验

22．单相铁心变压器特性的测试

23．三相交流电路电压、电流的测量

24．三相电路功率的测量

25．单相电度表的校验

26．功率因数及相序的测量

27．负阻抗变换器及其应用

28．回转器及其应用

七、配置清单（每台）