《電氣工程及其自動化綜合實驗》課程教學(xué)大綱

《電氣工程及其自動化綜合實驗》課程教學(xué)大綱一、實驗類別：專業(yè)實驗課程學(xué)分：1二、實驗總學(xué)時：16三、應(yīng)開實驗個數(shù)：6～7必開實驗個數(shù)：1選開實驗個數(shù)：18四、適用專業(yè)：電氣工程與自動化五、實驗成績評定方法：按實驗操作完成情況和實驗報告綜合評定。六、實驗成績占課程總成績比例：100%七、實驗教材或自編指導(dǎo)書：《電氣工程及其自動化綜合實驗指導(dǎo)書》自編八、實驗項目：實驗編號實驗項目名稱實驗類型實驗學(xué)時要求實驗一溫度測量實驗綜合性3選開實驗二數(shù)字化溫度測量實驗綜合性3選開實驗三數(shù)字PID閉環(huán)控制綜合性3必開實驗四控制系統(tǒng)應(yīng)用綜合性3選開實驗五單回路控制系統(tǒng)的建模與仿真驗證性2選開實驗六串級控制系統(tǒng)的建模與仿真設(shè)計性2選開實驗七前饋控制系統(tǒng)綜合性2選開實驗八大滯后過程預(yù)估計補償控制系統(tǒng)綜合性2選開實驗九電磁型電流繼電器和電壓繼電器特性實驗驗證性2選開實驗十時間、中間、信號繼電器特性實驗驗證性2選開實驗十一單側(cè)電源輻射式線路三段式電流保護實驗綜合性2選開實驗十二電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗系統(tǒng)實驗綜合性2選開實驗十三絕緣的熱老化實驗驗證性2選開實驗十四空氣間隙放電實驗驗證性2選開實驗十五三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路驗證性2選開實驗十六同步發(fā)電機突然三相短路實驗驗證性2選開實驗十七電力系統(tǒng)潮流計算驗證性2選開實驗十八觸頭發(fā)熱與線圈溫升分布的研究驗證性2選開實驗十九交、直流電弧伏安特性測量驗證性2選開實驗一溫度測量實驗學(xué)時：3（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解熱電阻或熱電偶溫度傳感器和變送器的工作原理。2．掌握溫度測量與顯示電路的硬件設(shè)計和程序設(shè)計。3．掌握本實驗上機調(diào)試方法。（三）實驗內(nèi)容：1．要求自行完成溫度測量電路與接口電路設(shè)計，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果在LED上顯示出來。2．建議采用PT100熱電阻或WZPK-120熱電偶溫度傳感器、AT89S51單片機和LED顯示器及其驅(qū)動電路。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機12臺，溫度控制系統(tǒng)12套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗二數(shù)字化溫度測量實驗學(xué)時：3（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解數(shù)字式溫度傳感器的工作原理。2．掌握溫度測量與顯示電路的硬件設(shè)計和程序設(shè)計。3．掌握本實驗上機調(diào)試方法。（三）實驗內(nèi)容：1．要求自行完成數(shù)字化溫度測量電路與接口電路設(shè)計，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果在LED上顯示出來。2．建議采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，AT89S51單片機和LED顯示器及其驅(qū)動電路。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機12臺，溫度控制系統(tǒng)12套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗三數(shù)字PID閉環(huán)控制學(xué)時：3（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。2．學(xué)習(xí)湊試法整定PID參數(shù)。3．掌握PID控制規(guī)律。（三）實驗內(nèi)容：1．要求自行完成數(shù)字PID控制器的設(shè)計。2．如果系統(tǒng)性能不滿意，用湊試法修改PID參數(shù)，直到響應(yīng)曲線滿意，并記錄響應(yīng)曲線的超調(diào)量和過渡時間。（四）要求：必開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機12臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗四控制系統(tǒng)應(yīng)用學(xué)時：3（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的構(gòu)成。2．熟悉PID控制規(guī)律，并且用算法實現(xiàn)。（三）實驗內(nèi)容：1．由單片機產(chǎn)生PMW脈寬調(diào)制信號，構(gòu)成系統(tǒng)的控制量，經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動后控制電機運轉(zhuǎn)。2．測速元件輸出的脈沖信號記錄電機轉(zhuǎn)速構(gòu)成反饋量。在參數(shù)給定情況下，經(jīng)PID運算，電機可在控制量作用下，按給定轉(zhuǎn)速閉環(huán)運轉(zhuǎn)。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機12臺，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)12套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗五單回路控制系統(tǒng)的建模與仿真學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．掌握Matlab仿真軟件在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。2．進一步加深對單回路控制系統(tǒng)的基本組成、控制的特點及參數(shù)整定理解。（三）實驗內(nèi)容：1．建立單回路控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。2．整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)值。3．系統(tǒng)仿真調(diào)試。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：1（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機25臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗六串級控制系統(tǒng)的建模與仿真學(xué)時：2（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模?.進一步加深對串級控制系統(tǒng)的基本組成、控制的特點及參數(shù)整定理解。2.掌握Matlab仿真軟件在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。（三）實驗內(nèi)容：1．寫出控制要求。2．對三階控制系統(tǒng)建立仿真模型。3．對三階控制系統(tǒng)進行仿真，給出仿真結(jié)果。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：1（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機25臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗七前饋控制系統(tǒng)學(xué)時：2（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握Matlab仿真軟件在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。2．加深對前饋控制系統(tǒng)的基本組成、控制的特點及參數(shù)整定理解。（三）實驗內(nèi)容：1．對給定慣性純滯后過程對象，觀察單回路PID調(diào)節(jié)器的曲線，并記錄上升時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、穩(wěn)態(tài)誤差。2．加入擾動，觀察記錄輸出曲線的變化。3．引入靜態(tài)前饋，觀察記錄曲線的變化。4．引入動態(tài)前饋，觀察記錄曲線的變化。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：1（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機25臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗八大滯后過程預(yù)估計補償控制系統(tǒng)學(xué)時：2（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．進一步加深對大滯后過程預(yù)估計補償控制系統(tǒng)的基本組成、控制的特點及參數(shù)整定理解。2．掌握Matlab仿真軟件在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。（三）實驗內(nèi)容：1．對給定慣性過程加入PI調(diào)節(jié)器后，觀察記錄階躍響應(yīng)曲線。2．過程引入大滯后，觀察記錄階躍響應(yīng)曲線。3．系統(tǒng)采用Smith預(yù)估計補償方案，觀察記錄響應(yīng)曲線。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：1（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機25臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗九電磁型電流繼電器和電壓繼電器特性實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．了解繼電器的基本分類、方法及其結(jié)構(gòu)。2．熟悉常用電流繼電器和電壓繼電器。3．學(xué)會調(diào)整、測量電磁型繼電器的動作值、返回值和返回系數(shù)。4．測量電磁型繼電器的時間特性。（三）實驗內(nèi)容：1．電流繼電器特性實驗。2．電壓繼電器特性實驗。3．電壓繼電器動作時間測試實驗（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：3～4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：繼電保護與電力系統(tǒng)自動化實驗臺8套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十時間、中間、信號繼電器特性實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．熟悉常用時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器等。2．學(xué)會調(diào)整、測量電磁型繼電器的動作值。3．測量電磁型繼電器的時間特性。4．學(xué)會中間繼電器和信號繼電器的質(zhì)檢試驗方法。5．了解多種繼電器配合實驗。（三）實驗內(nèi)容：1．時間繼電器特性實驗2．中間繼電器特性實驗3．信號繼電器特性實驗4．多種繼電器配合實驗（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：3～4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：繼電保護與電力系統(tǒng)自動化實驗臺8套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十一單側(cè)電源輻射式線路三段式電流保護實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握三段式電流保護的構(gòu)成、整定，保護裝置中各種繼電器的功用。2．分析線路故障時，三段式電流保護動作配合情況。（三）實驗內(nèi)容：按指導(dǎo)書的要求完成定時限保護的計算、接線、整定和實驗。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：3～4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：繼電保護與電力系統(tǒng)自動化實驗臺8套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十二電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗系統(tǒng)實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗系統(tǒng)的構(gòu)成及其作用、原理。2．了解監(jiān)控軟件的流程及其功能，熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的操作界面和操作方法。3．熟悉四遙（遙測、遙信、遙調(diào)、遙控）功能。（三）實驗內(nèi)容：1．監(jiān)控系統(tǒng)功能的熟悉，電力網(wǎng)的檢測演示。2．微機監(jiān)控系統(tǒng)的界面熟悉，主界面操作。3．四遙（遙測、遙信、遙調(diào)、遙控）功能的實現(xiàn)操作。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：3～4（六）主要儀器設(shè)備：電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺、電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺8套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十三絕緣的熱老化實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．了解熱老化機理。2．了解熱老化方法。3．了解表征熱老化程度的方法（三）實驗內(nèi)容：熱老化的測試（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：20（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：熱老化實驗箱2臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十四空氣間隙放電實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．訓(xùn)練高壓實驗的全過程,體會升壓、閃絡(luò)、跳閘、降壓的全過程。2．掌握高壓實驗變壓器的接線與操作。3．掌握直流高壓發(fā)生器與試品的接線與操作。（三）實驗內(nèi)容：不同間隙與電極結(jié)構(gòu)情況下，均勻電場和極不均勻電場的擊穿電壓，以及交直流在強垂直分量電場下的滑閃放電電壓實驗。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：20（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：局部放電測試儀1臺。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十五三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模河脤嶒灧椒ㄅ袆e變壓器的極性；用實驗方法判別變壓器的聯(lián)接組；通過實驗觀察研究三相變壓器不對稱短路。（三）實驗內(nèi)容：1．測定極性，連接并判斷幾組聯(lián)接組。2．不對稱短路實驗：單相短路；兩相短路。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：三相組式變壓器、三相心式變壓器6套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十六同步發(fā)電機突然三相短路實驗學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模河脤嶒灧椒y量同步發(fā)電機在對稱負載下的運行特性；測量同步發(fā)電機在突然三相短路時的運行特性。（三）實驗內(nèi)容：1．空載實驗：在三相短路的條件下，測取空載特性曲線。2．三相短路實驗：三相短路的條件下，測取三相短路特性曲線。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：三相凸極式同步電機、三相可調(diào)電阻器、導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及測速表6套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十七電力系統(tǒng)潮流計算學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模和ㄟ^運用MATLAB軟件對N節(jié)點的例題進行分析，進一步鞏固課程所學(xué)相關(guān)內(nèi)容；了解電力系統(tǒng)分析有關(guān)的電力系統(tǒng)潮流計算等方法；了解有關(guān)分析的相關(guān)概念和數(shù)學(xué)模型。（三）實驗內(nèi)容：熟悉電力系統(tǒng)基于牛頓拉夫遜法的潮流計算，了解節(jié)點設(shè)置，潮流調(diào)節(jié)以及文本方式下的潮流結(jié)果報表和圖形方式下的潮流結(jié)果圖。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：電腦、安裝有MATLAB軟件6套。（七）所屬實驗室：自動化技術(shù)實驗室實驗十八觸頭發(fā)熱與線圈溫升分布的研究學(xué)時：2（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模杭由罾斫怆娖饔|頭和線圈發(fā)熱（三）實驗內(nèi)容：測量電器觸頭和線圈的發(fā)熱，