电工技术实验装置,中央空调系统实训设备

TRYDG-01型电工技术实验装置

一、电工技术实验装置概述

     “TRYDG-01型电工技术实验装置”是本公司在总结国内电工实验设备基础上采用成熟的技术推出的新型实验装置，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“电路分析”、“电工基础”、“电工学”、“电机控制”、“继电接触控制”及“电力拖动”等课程实验大纲的要求而研制，特别适用于高等院校现有实验设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备。

二、电工技术实验装置特点

  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。

三、电工技术实验装置功能

  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“电机控制”、“继电接触控制”及“电力拖动”等课程实验。

四、电工技术实验装置技术性能

  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：167×73×153cm3

  4、装置容量：＜1.5KVA

五、电工技术实验装置基本实验项目

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

六、电工技术实验装置的配备

    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)TRYDG-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 实验管理器：具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。

   1.6 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。

  2、信号源功能板

    频率计：6位数字显示，测量范围1Hz～10MHz，作为外部测量和内置信号源频率指示。

    信号源频率范围：0.2Hz～2MHz，分七档

    输出波形：正弦波、三角波、方波、脉冲波、斜波及50Hz正弦波

    占空比调节：20%～80%

    输出幅度：20Vp-p(1MΩ负载)、 10Vp-p(50Ω负载)

    输出保护：短路保护，抗输入电压±35V（1分钟）

    幅度显示：三位LED

    功率输出：≥10W；频率范围(3dB带宽)：20KHz(方波、三角波、正弦波)

 3、仪表、受控源功能板

  3.1 智能交流数字电压表

交流数字电压表1只，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，配以高速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：0-500V，频率范围：10Hz-20Hz。手动量程为：10V、100V、500V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。

3.2智能交流数字电流表

交流数字电流表1只，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，配以高速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：0-5A，频率范围：10Hz-20Hz。手动量程为：100mA、1A、5A。测量精度为0.5级。具有数有数据存储与查询功能。   

3.3 直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速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。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

  3.4 直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速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：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

  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。

4、控制屏挂置挂件的具体方法

     控制屏正面右边设有一个74×48.5cm2 的大凹槽，能容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽上、下边各设有六个螺柱，左右两边挂置大的挂箱，中间挂置小的挂箱。挂箱与控制屏采用螺母固定，易于装卸和运输。

(二)RYDG-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。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。

(三)实验组件挂箱

  1、RYDG-03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、RYDG-04交流电路实验箱

    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、RYDG-05元件箱

    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、RYDG-06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、RYDG-09真有效值交流数字毫伏表

    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、指示及切断总电源功能。频率测试范围10Hz～600KHz，输入阻抗1MΩ，输入电容≤30pF。

 6、RYDG-10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。

 7、实验连接线

    根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（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；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，不能混插，大大提高了实验的安全及合理性。

七、电工技术实验装置清单（每台）

TRYDG-01	电源仪器控制屏	1套
RYDG-02	实验桌	1张
RYDG-03	电路基础实验挂件	1套
RYDG-04	交流电路实验挂件	1套
RYDG-05	元件箱	1套
RYDG-06	单相智能功率、功率因数表	1只
RYDG-09	真有效值交流数字毫伏表	1只
RYDG-10	受控源（四路）、回转器、负阻抗变换器	1套
	高可靠护套结构手枪插式实验连接线及配件	1套

八、装置的主要优点及安全保护体系

1、三相四线制(或三相五线制)电源输入，总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示。

  2、控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。

  3、三相交流电源0～450V连续可调，单相交流电源0～250V连续可调，设有三相同轴联动自耦调压器（1.5KVA）一台，可更好地满足教学实验要求。

  4、屏上装有电压型漏电保护装置，控制屏内或强电输出若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保实验进程安全。

  5、屏上装有一套电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。

  6、屏上三相调压器付边设有一套过流保护装置。调压器输出短路或所带负载太大，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源。

  7、测量仪表精度高，采用精密镜面指针式（带超量程告警）、数字化、智能化及人机对话模式，符合现代测量仪表发展方向。

  8、各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。

  9、实验连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠、防触电。

TRY-103 中央空调系统实训设备

中央空调系统实训设备功能:

中央空调实训设备,是真实楼宇中央空调系统合理微缩的教学设备，整套实训设备可演示夏季制冷循环和冬季制热循环。这套实训系统，从结构上分为实训台和中央空调模型系统两部分。

1、控制部分（实训台）中央空调实训设备的实训台，采用模块化结构，即将电气控制部分按功能原理分解为不同的模块，模块采用挂箱结构，安装于实训桌上方的实训台上面。实训台上面，设计有AC380V电源输出（护套端子），AC220V（护套端子和插座）电源输出，DC24V（护套端子）电源输出，安全保护设备（空气开关，过流保护等），工作电源仪表显示等。挂箱模块分为：PLC模块、变频器模块、触摸屏模块、继电器模块、按钮及指示灯模块、信号及仪表模块等，下面分别加以介绍：

（1）PLC模块PLC模块分为从站模块和主站模块。从站模块用于实现对中央空调的过程进行实时控制，从站模块的配置为：FX2N-48MR：从站PLC主机，用于控制相应的继电器和接触器，实现对中央空调模型系统的压缩机、冷却水泵、冷冻水泵、风机等执行机构的逻辑控制。FX2N-48MR，属于继电器输出（R）型的PLC，交流和直流负载用，关断频率低（ON←→OFF，约10ms），动作频率最大10HZ/秒；允许通过电流为2A/点，有接点，机械绝缘，广泛用于各种工业控制现场。FX2N-4AD功能模块：用于采集中央空调模型系统的温度信号，最大可以实现4路温度信号同时进行采集。FX2N-32CCL功能模块：作为CC-LINK的从站模块，与主站模块的PLC进行现场总线通讯。

关键配套件的名称、数量、产地:

序号	配件名称	规格型号	说明
1	PLC主机	FX2N-48MR-001	品牌:三菱；原产地:日本姬路。数量1台
2	AD模块	FX2N-4AD	品牌:三菱；原产地:日本姬路。数量1台
3	CC-LINK从站模块	FX2N-32CCL	品牌:三菱；原产地:日本姬路。数量1台

PLC的主要技术参数：

项目		规格			备注
运转控制方式		通过储存和程序周期运转
I/O控制方式		批次处理方法（当执行END指令时）			I/O指令可以刷新
运转处量时间		基本指令：0.08μs/指令；应用指令：1.52至几百μs/指令
编程语言		逻辑梯形图和指令清单			使用步进梯形图能生成SFC类型程序
程式容量		8000步内置
指令数目		基本顺序指令：27个；步进梯形指令：2个；应用指令：128个			最大可用298条应用指令
I/O配置		最大硬体I/O配置点256，用户的选择（最大可设输入256、输出256）
辅助继电器（M线圈）	一般		500点		M0至M499
	锁定		2572点	M50至M3071
	特殊		256点		M8000至M8255
状态继电器（S线圈）	一般		490点		S0至S499
	锁定		400点		S500至S899
	初始		10点		S0至S9
	信号报警		100点		S900至S999<,SPANstyle="FONT-FAMILY: 宋体 ;COLOR:rgb(0,0,0);FONT-SIZE:9pt">
定时器（C）	100毫秒		范围：0至3276.7秒200点		T0至T199
	10毫秒		范围：0至327.67秒46点		T200至T245
	1毫秒保持		范围：0至32.767秒4点		T246至T249
	100毫秒保持		范围：0至3276.7秒6点		T250至T255
计数器（C）	一般16位		范围：0至32767数200点		C0至C199类型：16位上计数
	锁定16位		100点(子系统)		C100至C199，类型：16位上计数器
	一般32位		范围：-2147483648至+214748364735点		C200至C219，类型：32位上/下计数器
	锁定32位		15点		C220至C234类型：16位上/下计数器
高速计数器（C）	单相		范围：-2147483648至+2147483647一般规则：选择组合计数频率不大于20KHZ的计数器组合，注意所有的计数器锁定		C235至C240，6点
	单相C/W起始				C241至C245，5点
	双相				C246至C250，5点
	A/B相				C251至C255，5点

主站模块的配置：FX2N-48MR：主站PLC主机，与上位计算机进行连接，将从站PLC及其控制和采集的中央空调运行参数显示到上位计算机上面，上位计算机安装有组态软件。FX2N-16CCL：作为CC-LINK的主站模块，与从站模块的PLC进行现场总线通讯。

（2）触摸屏模块触摸屏模块采用三菱触摸屏GT1155，5.7寸，256色。触摸屏与PLC从站模块连接，作为一个操作站，可以进行基本参数的修改和监控。

（3）变频器模块变频器采用三菱FR-E740-0.75KW，输入电压：AC380V，额定功率：0.75KW，具有频率、速度、磁通、转矩等控制功能，可多达15种速度的多段速预选控制。变频调速器用于控制中央空调系统主风机的运行速度。FR-E740-0.75KW变频器

（4）继电器模块继电器模块，安装有中间继电器（AC220V），交流接触器（AC220V），热继电器，漏电保护开关，熔断器，时间继电器等元件，利用继电器模块，可以独立实现对中央空调实训设备进行过程控制。继电器元件采用正泰品牌。

（5）仪表模块仪表模块，分别安装了数字温控仪表、温度仪表、电流表、电压表等，用于监控压缩机，风机，循环水泵等执行元件的工作电流和电压，监控出风口、回风口、冷凝器等制冷元件的温度。a.三相带漏电保护总开关;b.三相电源保险丝;c.压缩机电压指示;d.压缩机电流指示;e.模拟锅炉电流指示;f.冷水水泵压力指示;g.热水水泵运行指示;h.冷却水水泵运行指示;i.空气调节风机电流指示;j.压缩机工作指示;k.模拟锅炉工作指示;l.冷冻水水泵工作指示;m.冷却塔工作指示;n.冷却塔风机工作指示;o.空气调节风机工作指示;p.数显冷冻水水温调节指示;q.数显热水水温指示;r.数显冷却指示;s.制冷开关;t.数显冷水水温高调节指示;u.制热开关;v.数显热水水温调节指示。

（6）按钮及信号模块按钮及信号模块，安装有模式切换开关（自动、手动两种模式）、按钮、指示灯，用于操控中央空调的运行，如：压缩机启动停止，主风机启动停止等。按钮及信号模块，既可与继电器模块连接实现继电器回路控制，也可与PLC连接实现PLC回路控制。

2、中央空调模型系统制冷系统主要组成：压缩机、蒸发器、冷凝器、电磁阀、过滤器、膨胀阀、视液镜、储液器、喷淋式冷却塔、冷却水泵、制冷水泵。制热系统主要组成：电热式模拟锅炉、数显温度调节器、热水水泵等。

（1）具有蒸汽压缩式集中式和半集中式中央空调系统的功能，主要由冷源系统、热源系统、空气处理及配送系统及控制与显示系统等组成。可满足学校既能开出验证性实训，也可以开设故障设置性实训满足毕业设计、教师科研、创新实训室所需，能实现一机多用。

（2）制冷系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、电磁阀、热力膨胀阀、储液罐、视液镜、干燥过滤器和压力表等部分组成。管路中串接有视液镜，可观察制冷剂物理状态和流动方向。管路中串接的电磁阀，作为制冷系统通断控制部件，高低压力表显示高压压力和低压压力。压缩机采用泰康品牌。冷却水循环系统主要由冷却水泵、喷淋式冷却塔及循环管路等部分组成，用于吸收冷凝器中制冷剂散发的热量。

（3）冷媒水循环系统主要由冷媒水泵及循环管路等部分组成，用于将蒸发器中制冷剂蒸发产生的冷量输送给模拟用户。

（4）具有热源系统模块。供热系统由1台模拟锅炉、1台热水泵、1套板式换热器等组成。空气处理与配送要求采用集中式和半集中式两种调节方式。集中式空调系统主要由冷热交换器、风柜、送风机、送风管道及回风管道等部分组成；通过冷热交换器将冷源（冷冻水）或热源（热水）进行处理，把风柜内的空气冷却（或加热），通过送风机和送风管道输送到各用户端（模拟房）而达到制冷（制热）的目的。半集中式空调系统主要由风机盘管组成；工作时，盘管内根据需要流动的冷水（或热水），风机把室内空气吸进机组，经过滤后再经入盘管冷却（或加热）送回室内，如此循环，以达到调节室内温度、湿度的目的。

3、中央空调实训设备主要技术参数:

（1）工作电源：AC380V（三相五线）50Hz；

（2）环境温度：-10℃～40℃；

（3）相对湿度：≤85%；

（4）安全保护：漏电保护（动作电流≤30mA）,过流保护，熔断器保护；

（5）压缩机：AC380V,3P；

（6）PLC：FX2N-48MR-001；

（7）变频器：FR-E740-0.75KW-CH；

（8）触摸屏：GT1155(5.7寸，256色)。

4、中央空调实训设备电脑配置：

上位计算机设备配带七喜欣怡V2200型台式电脑，200G硬盘，1GDDI内存，17寸液晶显示器，英特尔酷睿2双核处理器E1200；集成高性能3D显卡显卡；10M-100M网卡；USB2.0接口；USB光电鼠标；功能键盘。

5、中央空调实训设备系统配置清单:

序号	项目（设备名称）	数量		备注
中央空调教具机组
1	中央空调教具机体	1
2	透明新风空调机组	1
3	制冷和制热机组	1
4	冷冻水回水和冷却水增压泵组	1
5	电热锅炉组	1
6	冷冻压缩机组	1
7	冷热交换器	1
8	冷凝器	1
9	膨涨水箱	1
10	冷却塔	1
11	冷却风机	1
12	冷却水回水、增压泵组	1
13	空调模拟房	1
14	透明风机盘管机组	1
15	制冷、制热温度探测器	1
16	风道管路	1
17	实训桌	1
18	凳子	2
19	实训电源台	1
20	PLC挂箱（从站）	1
21	PLC挂箱（主站）	1
22	变频器挂箱	1
23	触摸屏挂箱	1
24	继电器挂箱	1
25	按钮信号挂箱	1
26	实训导线	1
27	故障设置系统	1
28	使用说明书	1
29	计算机	1
30	常用电工工具	1

6、中央空调实训设备故障设置与排除，能够设置故障供学生了解各种故障现象和排除故障（主要是在电控系统方面设置故障）。典型故障点总数为20个，其中制冷系统设置的故障点为8个，电控系统设置的故障点为12个，故障点的设置不损坏制冷和电控系统原理。软件同时具有故障设置与恢复功能，老师可以随意设置故障，学员可以通过软件界面精确定位故障并且排除。

（1）高压过高高压保护；

（2）膨胀阀堵塞；

（3）压缩机不工作；

（4）组合风柜风机不转；

（5）冷凝水塔风机不转；

（6）模拟锅炉不工作；

（7）冷水水泵不工作；

（8）热水水泵不工作；

（9）冷凝水水泵不工作；

（10）制冷控制电脑传感头不工作；

（11）模拟锅炉电脑控制传感头不工作；

（12）膨胀阀调节不正常；

（13）压缩机过载保护；

（14）压缩机起动电容不工作；

（15）系统终端风机不转；

（16）制冷冷水不循环；

（17）制热热水不循环；

（18）制冷压缩机接触器不正常；

（19）制热模拟锅炉接触器不工作；

（20）冷凝水塔风机缺相。

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