GL-DG-S  Dispositivo experimental eléctrico y electrónico

I. Resumen

El "Dispositivo experimental eléctrico y electrónico GL-DG-SA" es una nueva generación de dispositivos experimentales, lanzados por nuestra empresa tras una amplia solicitud de opiniones y sugerencias de instructores experimentales de diversas universidades. Este dispositivo considera plenamente la situación actual y las tendencias de desarrollo del laboratorio, con el objetivo de realizar experimentos abiertos y mejorar la capacidad práctica de los estudiantes, e incorpora mejoras e innovaciones a gran escala en su estructura y rendimiento. Conserva numerosas ventajas de nuestros dispositivos experimentales tradicionales, como la protección integral de la seguridad personal (protección contra fugas de tensión, protección contra fugas de corriente, protección contra sobrecorriente, protección contra aislamiento del transformador, etc.), la autoprotección de instrumentos y medidores, etc., y combina experimentos actuales.

II. Características:

1. Gran alcance: Este dispositivo experimental integra todos los proyectos experimentales de los cursos básicos de electricidad en diversas universidades del país. Los usuarios pueden adquirir componentes experimentales según sus necesidades, y la profundidad del experimento se puede ajustar con flexibilidad. La divulgación y el perfeccionamiento se combinan orgánicamente según el progreso de la enseñanza. 

2. Sólida integridad y consistencia: Los instrumentos de CA y CC, las fuentes de alimentación de CA y CC, las fuentes de señal (incluidos los frecuencímetros) y los dispositivos experimentales de uso común necesarios para el experimento se integran estrechamente con las necesidades del experimento y se concentran en el dispositivo experimental, lo que facilita a los profesores la organización y la guía de la enseñanza experimental.

3. Sólida cientificidad: El dispositivo ocupa menos espacio, ahorra espacio en el laboratorio y reduce la inversión en infraestructura; el laboratorio es limpio y elegante, lo que mejora el entorno experimental; el contenido experimental es rico y el diseño es razonable. Además de profundizar en los conocimientos teóricos, también se pueden realizar experimentos de diseño y exhaustivos en combinación con las condiciones reales. Según las condiciones específicas del contenido experimental, las tomas y los cables de las partes fuertes y débiles están separados. La parte fuerte utiliza un cable de conexión de pistola elástico retráctil de alta fiabilidad (sin riesgo de descarga eléctrica), y la parte débil utiliza un cable de conexión de estructura expuesta de cobre ligero de berilio elástico. Ambos cables solo se pueden conectar a las tomas de los orificios internos correspondientes, lo que mejora considerablemente la seguridad y la racionalidad del experimento.

4. Diseño sencillo y amplio campo de visión: El dispositivo experimental se adapta a las necesidades actuales de desarrollo del laboratorio. Los estudiantes pueden sentarse a escuchar las clases o realizar experimentos sin sentirse abrumados, y también facilita la orientación del profesorado.

III. Rendimiento técnico

1. Alimentación: trifásica de cuatro hilos (o trifásica de cinco hilos) 380 V ± 10 % 50 Hz

2. Entorno de trabajo: temperatura -10 °C ～ ＋ 50 °C, humedad relativa ≤ 85 % (25 °C), altitud < 4000 m

3. Potencia instalada: < 1,5 kVA

4. Peso: 150 kg

5. La resistencia de aislamiento de cada fase de la línea de alimentación a tierra es ≥ 10 MΩ. La resistencia de aislamiento de la parte activa de la mesa experimental a tierra es ≥10 MΩ

6. Dimensiones: 166 × 73 × 140 cm

Ⅳ. Configuración del dispositivo

Este dispositivo experimental se compone principalmente de un panel de control de instrumentos de potencia, una mesa de laboratorio, una caja de laboratorio, etc.

(Ⅰ) Fuente de alimentación y panel de control de instrumentos

El panel de control es una estructura de hierro de doble capa con recubrimiento por pulverización de grano denso mate y un panel de aluminio. Proporciona alimentación de CA, alimentación de CC regulada, fuente de corriente constante, fuente de señal (incluido un frecuencímetro), diversos instrumentos de prueba y dispositivos experimentales. Las funciones específicas son las siguientes:

1. Panel de control principal

1.1 Fuente de alimentación de CA trifásica de 0~450 V y monofásica de 0~250 V con ajuste continuo, equipada con un regulador de voltaje trifásico de enlace axial con una especificación de 1,5 kVA/0~450 V/3 A, que supera muchas de las deficiencias de los reguladores de voltaje trifásicos monofásicos con estructura de cadena o de engranajes. La salida de alimentación de CA ajustable está equipada con tecnología de protección contra sobrecorriente de circuito electrónico y función de doble protección con fusibles, que protege automáticamente contra sobrecorrientes fase a fase y línea a línea, así como cortocircuitos directos, eliminando así la necesidad de reemplazar los fusibles. Equipado con tres voltímetros de CA de tipo aguja, que indican la tensión de red trifásica y la tensión de salida de regulación de tensión trifásica, respectivamente, mediante el interruptor de conmutación, con indicador LED de pérdida de fase.

1.2 Se proporciona un tubo de lámpara fluorescente de 220 V/30 W para uso experimental. Los cuatro extremos del tubo de lámpara se conectan a los terminales del panel para facilitar los experimentos.

1.3 Se proporcionan dos tomas de corriente de 220 V.

2. Placa de alimentación de CC

2.1 Incluye dos fuentes de alimentación de tensión ajustable de 0,0 a 30 V/1 A, con protección suave contra cortocircuitos y funciones de recuperación automática. Cuenta con una pantalla LED de 3 1/2", un voltímetro digital de CC de tres dígitos y medio con precisión (0,5 % de lectura + 2 dígitos) y un interruptor de conmutación. Para baja tensión (1,5 V), también cuenta con una salida de corriente de 1 A y otras funciones.

2.2 Incluye una fuente de corriente constante de 0 a 200 mA con ajuste continuo, dividida en tres velocidades de 2 mA, 20 mA y 500 mA, con estabilidad de carga ≤5 × 10⁻¹. Incorpora una pantalla digital de tres dígitos y medio para indicar la corriente. Precisión de ajuste de 1/1000 y funciones de salida de circuito abierto y cortocircuito.

3. Panel de instrumentos

(1) 1 voltímetro digital de CA

Adopta un nuevo RMS de alto rendimiento Convertidor de valor efectivo real, equipado con un diseño de unidad MPU de alta velocidad, que realiza el modo de control de la función de diálogo humano-computadora a través de la ventana de visualización digital. Con rango automático, rango de medición: 0-500 V. Precisión de medición: 0,5 niveles.

(2) 1 Amperímetro digital de CA

Adopta un nuevo convertidor de valor efectivo real RMS de alto rendimiento, equipado con un diseño de unidad MPU de alta velocidad, que realiza el modo de control de la función de diálogo humano-computadora a través de la ventana de visualización digital. Con rango automático, rango de medición: 0-5 A. Precisión de medición: 0,5 niveles.

(3) Medidor de potencia y factor de potencia monofásico y trifásico

Consta de un DSP dedicado de 24 bits, un convertidor AD de alta precisión de 16 bits y un diseño de unidad MP U de alta velocidad, que mediante control por teclado y ventana de visualización digital permite el modo de control de la función de diálogo humano-computadora. El software adopta ideas de diseño RTOS y está equipado con software de monitorización de PC para mejorar las capacidades de análisis. Puede medir voltaje, corriente, potencia activa y reactiva. Potencia, factor de potencia, frecuencia, etc. del circuito. La precisión de la medición de potencia es de 0,5 niveles, el rango de medición del factor de potencia es de 0,3 a 1,0, el rango de tensión y corriente es de 0 a 500 V y de 0 a 5 A, y puede identificar automáticamente las propiedades de la carga (pantalla inductiva "L", pantalla capacitiva "C", no se muestra la resistencia pura) y puede almacenar los datos de medición para consultarlos en cualquier momento. También cuenta con función de comunicación con la computadora.

(4) Un voltímetro digital de CC: rango de medición de 0 a 200 V, con función de pantalla digital (pantalla de cuatro dígitos), precisión de 0,5 niveles y protección contra sobreescala.

(5) Un miliamperímetro digital de CC: rango de medición de 0 a 2000 mA, con función de pantalla digital (pantalla de cuatro dígitos), precisión de 0 niveles y protección contra sobreescala.

(6) Fuente de señal y medidor de frecuencia

Forma de onda de salida: onda cuadrada, onda sinusoidal, onda triangular, dos pulsos, cuatro pulsos, ocho pulsos, disparo único, salida después de la alimentación Amplificación; Frecuencia de salida: 2 Hz-2 MHz, frecuencia ajustable continuamente; Rango de ajuste de amplitud: 0-15 VP-P, con función de atenuación de 20 dB y 40 dB.

Con un frecuencímetro digital de 6 dígitos, puede utilizarse como salida de fuente de señal de monitorización o como frecuencímetro externo, con una precisión de 0,5 niveles y un rango de medición de 0-2 MHz.

(II) Mesa de experimentación

La mesa de experimentación está hecha de hierro doble. Tiene una estructura de 750 mm de altura, pintada con pintura en aerosol de patrón denso mate. Se compone principalmente de un panel de escritorio (con borde blanco), patas laterales (negras, dobladas y soldadas con placas de acero de 750 mm x 50 mm x 20 mm), cajones, ruedas universales y una estructura de ajuste fijo. El panel de escritorio es ignífugo, impermeable y resistente al desgaste, de tablero de alta densidad, con un grosor de 27 mm. Patas laterales: A ambos lados de la mesa se instalan patas laterales de alta resistencia, fabricadas principalmente con placa de hierro de alta resistencia de 2,0 mm. La mesa cuenta con dos cajones grandes y un armario inferior para guardar herramientas, cajas colgantes y materiales experimentales, entre otros. La placa de acero del cuerpo de la mesa tiene un grosor de 2 mm y su superficie está tratada con decapado, fosfatado y pulverización electrostática mate densa. La pintura utilizada es ecológica y pertenece a una reconocida marca nacional. Los accesorios metálicos, como manijas y cerraduras, son de alta calidad, inoxidables, resistentes al desgaste y con dimensiones estandarizadas. El color del cuerpo de la mesa se distingue por su blanco lechoso y azul claro, y su aspecto general es elegante y generoso, armonizando con el entorno del laboratorio. La placa de identificación y el logotipo cumplen con las normas nacionales.

La mesa experimental cuenta con cuatro ruedas universales y cuatro mecanismos de ajuste fijos en la parte inferior. Las cuatro ruedas universales son de poliuretano, resistentes al desgaste y equipadas con frenos. También hay cuatro mecanismos de ajuste fijos y fáciles de mover debajo de la mesa experimental, todos de acero inoxidable, que facilitan la fijación del dispositivo experimental. Cuando el dispositivo está colocado y no se mueve, las ruedas universales se elevan mediante la estructura de anclaje para evitar que la mesa se deslice. El polvo plástico de pulverización de la mesa experimental es de plástico importado, no tóxico, inodoro, inocuo para los gases, resistente al desgaste, a altas temperaturas e impermeable.

El dispositivo adopta una estructura de acero y madera. El cuerpo de la mesa es firme y sólido, bien fijado, y todas sus partes, incluida la puerta del gabinete, están diseñadas con nervaduras de refuerzo.

(III) Caja experimental

1. Experimento de circuito básico (I)

Completar el experimento de modificación del medidor (equipado con un miliamperímetro de precisión con puntero de espejo), el experimento de la característica volt-ampere, el experimento de determinación de la condición de transmisión de potencia máxima, el experimento de transformación equivalente de fuentes de voltaje y corriente, y los dispositivos relacionados.

2. Experimento de circuito básico (II)

Completar el experimento del principio de superposición, la ley de Kirchhoff (experimento de juicio), el teorema de Thevenin, el teorema de Norton, la red de dos puertos y el teorema de reciprocidad.

3. Experimento de circuito básico (III)

Completar el experimento de fuente controlada, girador y convertidor de impedancia negativa, y utilizar los símbolos de red estándar para los gráficos.

4. Experimento básico de circuitos (IV)

Completar los experimentos de circuitos dinámicos de primer y segundo orden y de observación de la trayectoria del estado del circuito.

5. Experimento básico de circuitos (V)

Completar el experimento de resonancia en serie R, L, C (inductor hueco), red de selección de frecuencia en serie y en paralelo R, C, y red de doble T R, C.

6. Experimento de circuitos de CA (I)

Completar el estudio de la magnitud de fase de un circuito de CA sinusoidal en estado estacionario (experimento de mejora del factor de potencia de lámparas fluorescentes), subexperimento de caja negra (características de los componentes R, L, C y determinación de parámetros).

7. Experimento de circuitos de CA (II)

Completar el experimento de circuito trifásico (tres bombillas en paralelo por fase).

8. Caja de componentes

Proporcionar los dispositivos experimentales necesarios para el experimento, como resistencias, condensadores, inductores, potenciómetros y resistencias decimales ajustables (6 bits).

9. Caja de condensadores trifásicos

Incorpore condensadores trifásicos de alta tensión, cada uno con una capacidad de 1 µF/500 V, 2,2 µF/500 V y 4,7 µF/500 V.

10. Control de contacto de relé (I)

Incorpore un contactor de CA (tensión de bobina de 220 V), un relé térmico, una bombilla simulada y tres botones iluminados (uno amarillo, uno verde y uno rojo).

11. Control de contacto de relé (II)

Se proporcionan dos contactores de CA (tensión de bobina de 220 V), un relé de tiempo (retardo de encendido, tensión de bobina de 380 V), así como un transformador de potencia de frenado de alto consumo, un diodo rectificador, una resistencia, etc.

12. Motor de jaula de ardilla trifásico DQ20-1 (△380 V, 100 W)

Los tres devanados del motor se han extraído, lo que facilita el cableado.

13. Cable de conexión experimental: Según las características de los diferentes proyectos experimentales, se utilizan dos cables de conexión experimental diferentes. El circuito de alta tensión utiliza un cable de conexión tipo pistola con estructura de vaina de alta fiabilidad (sin riesgo de descarga eléctrica), y el cable de cobre sin oxígeno se transforma en un cable multifilar ultrafino para lograr una suavidad excepcional. Está recubierto con una capa aislante de cloruro de polivinilo de nitrilo, que ofrece las ventajas de suavidad, resistencia a altas tensiones, alta resistencia, resistencia al endurecimiento y buena tenacidad. El enchufe utiliza una pieza sólida de cobre con metralla de cobre ligero de berilio, que contiene 128 hilos de cable de cobre, lo que garantiza un contacto seguro y fiable. El circuito de baja tensión utiliza un cable experimental elástico completamente cerrado, suave y con 128 hilos de cable de cobre. Ambos cables solo pueden conectarse al zócalo del orificio interior correspondiente y no pueden mezclarse, lo que mejora considerablemente la seguridad y la racionalidad del experimento.

V. Principales ventajas y sistema de protección de seguridad del dispositivo

1. Entrada de alimentación trifásica de cuatro hilos (o trifásica de cinco hilos). La alimentación total se controla mediante un interruptor de llave trifásico.

2. La alimentación del panel de control se controla mediante el contactor a través de los botones de arranque y parada.

3. La alimentación de CA trifásica se ajusta continuamente de 0 a 450 V, y la alimentación de CA monofásica se ajusta continuamente de 0 a 250 V. Está equipado con un regulador de tensión trifásico de acoplamiento axial (1,5 kVA) para satisfacer mejor las necesidades de los experimentos didácticos.

4. El panel está equipado con protección eléctrica, como protección contra fugas, protección contra sobrecargas, protección contra disyuntores y protección de aislamiento del transformador, para garantizar la seguridad personal y del equipo.

5. El panel está equipado con un conjunto de dispositivos de protección contra fugas de corriente. Si se produce una fuga en el panel de control, la corriente de fuga supera un valor determinado y se corta el suministro eléctrico.

6. El lado secundario del regulador de tensión trifásica del panel está equipado con un conjunto de dispositivos de protección contra sobrecorriente. Si la salida del regulador de tensión se cortocircuita o la carga es excesiva, la corriente supera el valor establecido y el sistema activa una alarma y corta la alimentación principal.

7. Los instrumentos de medición son de alta precisión y utilizan digitalización, inteligencia y un modo de diálogo persona-computadora, en línea con la tendencia de desarrollo de los instrumentos de medición modernos. Diversas fuentes de alimentación e instrumentos cuentan con funciones de protección fiables.

8. Los cables y enchufes de conexión experimentales adoptan diferentes estructuras, que son seguras, fiables y previenen descargas eléctricas.

VI. Proyectos experimentales de dispositivos eléctricos y electrónicos

1. Experimentos eléctricos básicos

(1) Uso de instrumentos eléctricos básicos y cálculo de errores de medición

(2) Métodos para reducir los errores de medición de los instrumentos

(3) Experimento de expansión del rango de instrumentos (voltímetro, amperímetro)

(4) Mapeo de las características voltaico-amperio de los componentes del circuito

(5) Medición de potencial, voltaje y diagrama de potencial del circuito

(6) Verificación de la ley de Kirchhoff y diagnóstico de fallas

(7) Verificación del principio de superposición y diagnóstico de fallas

(8) Transformación equivalente de la fuente de voltaje y la fuente de corriente

(9) Verificación del teorema de Thevenin

(10) Verificación del teorema de Norton

(11) Determinación de las condiciones de transmisión de potencia máxima

(12) Experimento con red de dos puertos

(13) Experimento del teorema de reciprocidad

(14) Investigación experimental con fuentes controladas VCVS, VCCS, CCVS y CCCS

(15) Observación y medición de señales eléctricas típicas

(16) Prueba de respuesta de circuito RC de primer orden

(17) Investigación de respuesta de circuito dinámico de segundo orden

(18) Medición de la característica de impedancia de los componentes R, L y C

(19) Prueba de la característica de la red de selección de frecuencia RC en serie y paralelo

(20) Investigación de circuitos resonantes en serie R, L y C

(21) Red de selección de frecuencia RC de doble T

(22) Observación de la trayectoria del estado del circuito

(23) Características de los componentes R, L y C y medición de parámetros de CA: experimento de juicio

(24) Uso del método de tres metros para medir parámetros equivalentes de circuitos de CA

(25) Investigación de la fase de circuitos de CA de estado estacionario sinusoidal

(26) Inductancia mutua Experimento

(27) Medición de tensión y corriente en circuitos de CA trifásicos

(28) Medición de potencia en circuitos trifásicos

(29) Calibración de un medidor de vatios-hora monofásico

(30) Medición del factor de potencia y la secuencia de fases

(31) Convertidor de impedancia negativa y su aplicación

(32) Rotor y su aplicación

2. Experimento de control de contacto de relé

(1) Control de marcha lenta y autobloqueo de un motor asíncrono trifásico

(2) Control de avance y retroceso de un motor asíncrono trifásico

(3) Control de arranque reductor Y-Δ de un motor asíncrono trifásico

(4) Control de frenado por consumo de energía de un motor asíncrono trifásico

(5) Control de la secuencia de arranque de un motor asíncrono trifásico

Versión para PC sincrónica:

GL-DG-S Dispositivo experimental eléctrico y electrónico  http://spanish.biisun.com/home/category/detail/id/155.html