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2025年3月23日

智能電工基礎技術(shù)實(shí)驗裝置,網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗室設備

SBEE-01A智能電工基礎技術(shù)實(shí)驗裝置

電工電子實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )化教學(xué)平臺
電工電子技術(shù)實(shí)驗設備是高校工科學(xué)生必不可少的一項實(shí)踐環(huán)節。通過(guò)對電工電子技術(shù)實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺的研究建設與實(shí)踐，在開(kāi)放的實(shí)驗平臺下有效地改進(jìn)了傳統實(shí)驗教學(xué)模式帶來(lái)的弊端，充分調動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗實(shí)踐的主動(dòng)性和積極性，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和工程實(shí)踐能力，有效發(fā)揮了高校實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節對學(xué)生能力培養的作用和價(jià)值。
培養大學(xué)生的學(xué)習能力、實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力是高校建設適應經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展所需的人才培養體系的基本要求，其中，實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)是培養具有創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力的高素質(zhì)人才的重要途徑。電工電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)作為工科學(xué)生重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節之一，隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展以及新型實(shí)驗方法的出現，采用現代的實(shí)驗手段，更新實(shí)驗方法，創(chuàng )建一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣的實(shí)驗平臺和實(shí)踐環(huán)境具有非常重要的意義
一、網(wǎng)絡(luò )化電工基礎教學(xué)平臺的結構
目前傳統電工電子實(shí)驗教學(xué)方法，大多是學(xué)生課前進(jìn)行實(shí)驗原理預習，教師課中講解實(shí)驗內容和實(shí)驗步驟，指導學(xué)生在規定課時(shí)內完成實(shí)驗的模式。但實(shí)際上大部分學(xué)生由于預習不充分，對儀器設備、元器件不熟悉，大多都把完成實(shí)驗作為一項任務(wù)和負擔，在實(shí)驗中對教師的演示步驟依賴(lài)性很強，對實(shí)驗中出現的問(wèn)題也不多思考。而且由于實(shí)驗學(xué)時(shí)有限，學(xué)生往往鍛煉不夠，對實(shí)驗內容的掌握和理解不充分，甚至實(shí)驗完成后還不知道實(shí)驗目的。例如電子技術(shù)實(shí)驗中，大部分學(xué)生不會(huì )提前去查閱與實(shí)驗相關(guān)的芯片手冊，提前熟悉芯片的性能，對實(shí)驗現象和測試結果不能進(jìn)行判斷。從實(shí)驗報告可以看出，學(xué)生相互抄襲報告的現象十分嚴重。長(cháng)期以來(lái)，學(xué)生在實(shí)驗中的被動(dòng)狀態(tài)不斷的降低了他們實(shí)驗的積極性和熱情，這樣的實(shí)驗狀態(tài)就完全失去了實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節的意義。另一方面，高校實(shí)驗設備的資金投入和實(shí)驗設備的數量都有限，很難為學(xué)生提供最前沿的實(shí)驗設備，完成具有創(chuàng )新性質(zhì)的電工電子實(shí)驗。
二、網(wǎng)絡(luò )化電工基礎教學(xué)平臺的功能特點(diǎn)
1.實(shí)驗輔助學(xué)習平臺
（1）實(shí)驗預習模塊。該模塊下學(xué)生可以學(xué)習每個(gè)實(shí)驗的基本原理，同時(shí)提供實(shí)際應用案例體現實(shí)驗內容涉及的相關(guān)知識點(diǎn)在實(shí)際應用中的延伸，從而加強學(xué)生對實(shí)驗意義的理解。提高學(xué)生對實(shí)驗的興趣。同時(shí)包括實(shí)驗中必須注意的相關(guān)問(wèn)題，例如電工測量?jì)x表的原理、使用注意事項等，幫助學(xué)生在動(dòng)手完成實(shí)驗時(shí)腦海中有深刻的印象，一定程度上減少實(shí)驗中的事故率。該預習模塊，改變了傳統枯燥的通過(guò)閱讀書(shū)本進(jìn)行預習的方式，使得學(xué)生能夠主動(dòng)預習實(shí)驗。
（2）討論答疑模塊。學(xué)生在實(shí)驗中遇到的問(wèn)題以及常犯的錯誤在該模塊下體現出來(lái)，促進(jìn)教師不斷的改進(jìn)實(shí)驗內容。同時(shí)規定的實(shí)驗課時(shí)外，學(xué)生仍然能夠與教師進(jìn)行問(wèn)題討論，無(wú)形中擺脫了實(shí)驗時(shí)間、空間對學(xué)生的束縛，通過(guò)討論能夠激勵學(xué)生對實(shí)驗和相關(guān)知識應用的研究和探索。
（3）資料查詢(xún)模塊。該模塊提供了所有實(shí)驗涉及的電氣元件的資料，部分內容采用flash的形式。例如動(dòng)態(tài)展示接觸器的動(dòng)作原理，以及它在異步電機正反轉控制中的應用，幫助學(xué)生認識理解元件，學(xué)會(huì )在實(shí)驗、實(shí)踐中使用。同時(shí)，實(shí)驗中涉及的芯片手冊、典型電路也都包含在內，促使學(xué)生養成在設計、研究電子電路前查閱手冊的良好習慣。
2.網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺
網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗平臺是網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的核心，也是近年來(lái)國內外實(shí)驗室發(fā)展的一個(gè)趨勢，本實(shí)驗中心根據學(xué)校實(shí)驗開(kāi)設的實(shí)際情況，以及實(shí)驗的性質(zhì)進(jìn)行了三個(gè)方面的建設。
（1）基礎實(shí)驗方面。平臺中包含所有學(xué)生必做實(shí)驗項目，分為驗證性實(shí)驗和綜合性實(shí)驗兩部分。虛擬實(shí)驗平臺下，實(shí)驗中可同時(shí)采用多個(gè)儀表，相比實(shí)踐實(shí)驗能夠同時(shí)測量多組數據進(jìn)行分析，也可方便地觀(guān)察部分實(shí)驗中實(shí)際操作難以觀(guān)察的動(dòng)態(tài)過(guò)程，幫助學(xué)生理解實(shí)驗對應的知識點(diǎn)。學(xué)生在實(shí)驗室進(jìn)行實(shí)踐操作前，先在計算機上進(jìn)行模擬，提前熟悉實(shí)驗步驟，而且每個(gè)學(xué)生可單獨進(jìn)行實(shí)驗，鍛煉了獨立實(shí)驗的能力。此外，如遇到虛擬實(shí)驗與實(shí)際實(shí)驗出現數據偏差時(shí)，學(xué)生通過(guò)分析找到理論與實(shí)際操作的區別，更深刻的理解知識點(diǎn)在實(shí)際中的應用。例如感性電路功率因數改善實(shí)驗，通常實(shí)驗是在日光燈電路中完成電壓、電流以及功率因數的測量和相關(guān)分析，實(shí)驗的前提是了解認識日光燈電路的組成，以及各器件的作用和電氣性質(zhì)。傳統實(shí)驗模式下，很少有學(xué)生通過(guò)實(shí)驗很快理解電路原理，完成元件的搭接，也很難分析實(shí)驗中各數據之間的關(guān)系，以及認識功率因數是如何改善的，更不能聯(lián)系到實(shí)際中的應用。而在虛擬實(shí)驗平臺下，元件的種類(lèi)相對實(shí)際實(shí)驗臺豐富，學(xué)生可以方便地進(jìn)行反復選擇、操作和測量比較，同時(shí)查看實(shí)驗所涉及的內容在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應用案例，幫助學(xué)生將電工學(xué)與其他專(zhuān)業(yè)課程相結合來(lái)理解。從后期實(shí)際實(shí)驗的完成情況和實(shí)驗報告可以看出，采用虛擬實(shí)驗平臺后，學(xué)生對此類(lèi)實(shí)驗的認識有了很大程度的提高，實(shí)驗熱情也有了大幅提升。
（2）設計及創(chuàng )新實(shí)驗方面。該平臺下沒(méi)有固定的實(shí)驗模塊，主要采取學(xué)生根據自己的興趣進(jìn)行自主設計性實(shí)驗的方式，該實(shí)驗平臺重點(diǎn)強調實(shí)驗的分析和測試方法的重要性，促進(jìn)學(xué)生培養科學(xué)的思維方式。近年來(lái)，各大高校對電子創(chuàng )新大賽都非常重視，將綜合培養學(xué)生創(chuàng )新、設計的能力作為首要任務(wù)。創(chuàng )新性實(shí)驗平臺提供了大量的電子設計資料，方便學(xué)生進(jìn)行知識的儲備。同時(shí)，每學(xué)年伊始，公布2～3個(gè)設計性題目，學(xué)生可根據自己的能力在網(wǎng)上提交設計思路，在虛擬平臺下進(jìn)行必要的仿真等步驟，并預約創(chuàng )新實(shí)驗室完成實(shí)物制作，教師根據學(xué)生提交的思路創(chuàng )新程度及完整程度進(jìn)行篩選。該平臺的應用，很大程度上提高了學(xué)校電工電子創(chuàng )新實(shí)驗室的利用率，合理配置設備資源，同時(shí)更大程度上幫助學(xué)生在電子設計方面實(shí)現能力的培養和提高。
三、結束語(yǔ)
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節是培養學(xué)生創(chuàng )新、實(shí)踐能力的重要途徑和場(chǎng)所，針對電工電子技術(shù)實(shí)驗傳統實(shí)驗平臺教學(xué)中出現的各種弊端，建設了電工電子實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )化教學(xué)平臺，從輔助教學(xué)平臺和網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺兩方面對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗和實(shí)踐能力的培養。網(wǎng)絡(luò )化教學(xué)平臺的建設大大促進(jìn)了學(xué)生的實(shí)驗熱情，幫助更多學(xué)習主動(dòng)性高的學(xué)生成為具有扎實(shí)的理論基礎、較強的工程概念和動(dòng)手能力的學(xué)生，同時(shí)也很大程度上提升了高校電工電子技術(shù)實(shí)驗實(shí)踐環(huán)節的價(jià)值和意義。

一、基本功能：

1、網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗平臺能完成高等院校電路分析、電工技術(shù)、電路原理等多門(mén)課程的實(shí)驗教學(xué)。

2、網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗平臺配套測量?jì)x表精度高，采用數字化、智能化及人機對話(huà)模式，各種儀表均有可靠的保護功能。

3、平臺操作面板采用鋼制面板，面板厚度2mm，文字符號采用現代彩色噴描技術(shù)處理，面板標識清晰，面板顏色和實(shí)驗臺顏色一致。

4、整體采用模塊化結構形式，電源和儀器儀表全部采用獨立掛箱式結構，各實(shí)驗模塊任務(wù)明確，方便學(xué)校根據自身的教學(xué)要求，選擇不同的實(shí)驗配置，易于后期擴展升級。實(shí)驗模塊之間的工作電源用短接導線(xiàn)連接，既接通各模塊電源，又使各模塊連成一體。

5、平臺裝有電壓型漏電保護裝置，若有漏電現象，即產(chǎn)生告警信號并切斷總電源，確保實(shí)驗進(jìn)程安全；裝有一套電流型漏電保護器，若有漏電現象，當漏電流超過(guò)一定值時(shí)，即切斷電源；各種電源及各種儀表均有可靠的保護功能。實(shí)驗連接線(xiàn)及插座采用不同的結構，使用安全、可靠、防觸電。

參考圖片

二、網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗室設備技術(shù)性能：

1、輸入電源：三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn))AC380V±10% 50Hz

2、裝置容量：＜1.5kVA

3、外形尺寸：約1650mm×720mm×1540mm

三、網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗臺主要配置及功能：網(wǎng)絡(luò )化基礎電工實(shí)驗平臺由實(shí)驗桌、實(shí)驗臺架、存儲柜、實(shí)驗掛箱組件、配件等組成。

具體參數如下：

序號	部件名稱(chēng)	功能及技術(shù)參數	數量
1	實(shí)驗桌	1.桌子臺面板采用E1級三聚氰胺復面合成板，臺面厚度約25mm。 2.采用四個(gè)工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節腳，方便高度調節，主體結構通過(guò)左、右各2個(gè)C字形鋁壓成型構件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。 3.立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。 4.C字形鋁壓成型構件為左、右對稱(chēng)件，外形約160×166×70mm，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機加工、拋丸、噴砂，表面橘色靜電噴涂工藝。	1套
2	實(shí)驗臺架	實(shí)驗臺架采用獨立框架式結構設計，框架由上中下左右五根工業(yè)鋁型材分割為上下兩個(gè)區域，所有型材表面滑，無(wú)凹槽，用于放置儀表、實(shí)驗模塊等。	1套
3	存儲柜	采用圓弧卷邊冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂，外形尺寸：約寬450x深550x高705（mm），總重量≥31kg；柜體四邊圓弧設計：R=30mm，柜體邊框總厚度≤2.5mm；配有承重型卡扣式三節軌，導軌承重量≥30kg，抽屜把手采用卡套式鈑金卷邊工藝，把手尺寸≥440x45x18mm，抽屜采用聯(lián)體鎖設計，底部配有4個(gè)1.5寸萬(wàn)向帶剎車(chē)腳輪。	1套
4	三相交流電源	（1）提供線(xiàn)電壓380V交流電源、相電壓220V交流電源。交流電源輸出設有電源保護系統，相間、線(xiàn)間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護。提供三相漏電保護器作為整個(gè)實(shí)驗平臺的電源總開(kāi)關(guān)。三相輸出通過(guò)停止和啟動(dòng)按鈕控制。（2）實(shí)驗室智慧用電安全控制系統智能電源管理系統具有過(guò)溫、短路、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時(shí)，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時(shí)，不能人為上電，只能通過(guò)遠程清除故障后，才能上電成功；能通過(guò)無(wú)線(xiàn)4G和有線(xiàn)以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線(xiàn)獨立運行。智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實(shí)時(shí)監控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語(yǔ)音播報功能。能實(shí)時(shí)監測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監測數值。能監控實(shí)驗室電源的故障類(lèi)型和故障次數；設備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示；用戶(hù)通過(guò)刷卡方式請求開(kāi)啟設備，PC端進(jìn)行授權之后，設備可啟動(dòng)使用，PC端可分時(shí)預約設備的啟動(dòng)和停止。配套有網(wǎng)絡(luò )接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)上實(shí)驗，可擴展線(xiàn)上線(xiàn)下混合實(shí)驗模式。	1套
5	智能交流電表掛箱	7吋液晶觸摸屏，能同時(shí)測試交流電流、交流電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因素；電壓電流波形和電壓電流矢量圖液晶實(shí)時(shí)顯示，形象反映電壓電流相位關(guān)系，自動(dòng)識別負載性質(zhì)（感性或容性）；配套上位機軟件，和PC連接觀(guān)測更直觀(guān)，配套有網(wǎng)絡(luò )接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)上實(shí)驗，可擴展線(xiàn)上線(xiàn)下混合實(shí)驗模式。	1套
6	三相交流電掛箱	掛箱不少于3組，方便研究三相交流電Y型和△型線(xiàn)電壓相電壓、線(xiàn)電流相電流間相互關(guān)系;基于一個(gè)電感(1H)、一組電容(0.5㎌、1㎌、2㎌、4㎌、8㎌)和一個(gè)白熾燈研究交流電電流與電壓相位關(guān)系、提高功率因素方法、白熾燈亮暗與有功功率無(wú)功功率視在功率關(guān)系；配套有網(wǎng)絡(luò )接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)上實(shí)驗，可擴展線(xiàn)上線(xiàn)下混合實(shí)驗模式。	1套
7	電路分析實(shí)驗掛箱	電阻、電容、電感三種元件設計，實(shí)驗時(shí)學(xué)生可通過(guò)觸摸屏設定元件值；不少于5個(gè)數控電阻箱、3個(gè)數控電容箱和1個(gè)數控電感箱；數控電阻箱最大電阻≥90KΩ，步長(cháng)≤1Ω，功率不小于1W；數控電容箱最大容值≥16㎌，步長(cháng)≤2000pf;數控電感箱最大電感值≥70mh，步長(cháng)≤10mh；運算放大器1組；配套有網(wǎng)絡(luò )接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)上實(shí)驗，可擴展線(xiàn)上線(xiàn)下混合實(shí)驗模式。	1套
8	綜合儀表掛箱	萬(wàn)用表:自動(dòng)量程，可以能測電阻、電壓、電流等參數;測量數據可存儲；雙路穩壓源:輸出電壓≥32V，輸出電流≥2A，電壓步長(cháng)正負0.1V，設有短路保護自動(dòng)恢復功能; 2）DDS任意波形發(fā)生器：頻率、幅度數字電位器連續可調。同時(shí)顯示雙通道輸出波形。輸出頻率: 0. 0000～10MHZ,輸出幅度0～ 20VP-P,幅度分辨率≤10mV。信號類(lèi)型:正弦波、三角波、方波、矩形波、鋸齒波、任意波等�？烧{參數:占空比調節、幅度可調節、-100%～+100%的直流偏置調節、相位差可調、頻率可調、幅度可調等。具有頻率測量、周期測量、正負脈寬測量、占空比測量和計數功能。(6)具有通訊功能，能夠使用PC控制，并且能夠在PC上編輯任意波形后下載到儀器輸出波形。配套有網(wǎng)絡(luò )接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網(wǎng)線(xiàn)上實(shí)驗，可擴展線(xiàn)上線(xiàn)下混合實(shí)驗模式。	1套
19	實(shí)驗導線(xiàn)	根據不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備不同規格的實(shí)驗連接線(xiàn)；強電和弱電導線(xiàn)均采用高可靠護套結構手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能）；兩種導線(xiàn)都只能配合相應內孔的插座，不能混插。	1套
20	實(shí)驗配件	提供與實(shí)驗設備相匹配的實(shí)驗指導書(shū)、配件等。	1套

四、完成的實(shí)驗項目：

1、常用電工僅表的廁量與誤差分析:

2、減少儀表測量誤差方法:

3、電路元件伏安特性測量:

4、節點(diǎn)電位與電路電壓的研究;

5、基爾霍夫定律的驗證:

6、線(xiàn)性電路特性的研究;

7、線(xiàn)性有源二端網(wǎng)絡(luò )等效電路的研究;

8、運算放大器與受控源特性研究:

9、典型信號的觀(guān)察與測量:

10、正弦穩態(tài)電路的研究;

11、二階電路的響應研究;

12、串、并聯(lián)諧振電路;

13、負阻變換器的特性測試:

14、無(wú)源二端口網(wǎng)絡(luò )的研究:

15、無(wú)源和有源濾波器:

16、三相交流電路研究;

17、功率因數（有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因素研究）;

二、NDS1102S示波器：

★1、100MHz帶寬，1GSa/s實(shí)時(shí)采樣率，雙通道，2ns/div～1000s/div時(shí)基范圍；

2、存儲深度（每次采集波形的記錄長(cháng)度）不低于10K采樣點(diǎn)；

★3、超便攜示波器，體積不大于301 x 152 x 70 mm，超薄機身設計，厚度不大于70 mm,重量不大于1.1kg，節省更多桌面空間，超靜音設計，功耗不高于18W；