《电气工程及其自动化综合实验》课程教学大纲

《电气工程及其自动化综合实验》课程教学大纲一、实验类别：专业实验课程学分：1二、实验总学时：16三、应开实验个数：6～7必开实验个数：1选开实验个数：18四、适用专业：电气工程与自动化五、实验成绩评定方法：按实验操作完成情况和实验报告综合评定。六、实验成绩占课程总成绩比例：100%七、实验教材或自编指导书：《电气工程及其自动化综合实验指导书》自编八、实验项目：实验编号实验项目名称实验类型实验学时要求实验一温度测量实验综合性3选开实验二数字化温度测量实验综合性3选开实验三数字PID闭环控制综合性3必开实验四控制系统应用综合性3选开实验五单回路控制系统的建模与仿真验证性2选开实验六串级控制系统的建模与仿真设计性2选开实验七前馈控制系统综合性2选开实验八大滞后过程预估计补偿控制系统综合性2选开实验九电磁型电流继电器和电压继电器特性实验验证性2选开实验十时间、中间、信号继电器特性实验验证性2选开实验十一单侧电源辐射式线路三段式电流保护实验综合性2选开实验十二电力系统微机监控试验系统实验综合性2选开实验十三绝缘的热老化实验验证性2选开实验十四空气间隙放电实验验证性2选开实验十五三相变压器的联接组和不对称短路验证性2选开实验十六同步发电机突然三相短路实验验证性2选开实验十七电力系统潮流计算验证性2选开实验十八触头发热与线圈温升分布的研究验证性2选开实验十九交、直流电弧伏安特性测量验证性2选开实验一温度测量实验学时：3（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．了解热电阻或热电偶温度传感器和变送器的工作原理。2．掌握温度测量与显示电路的硬件设计和程序设计。3．掌握本实验上机调试方法。（三）实验内容：1．要求自行完成温度测量电路与接口电路设计，并将转换结果在LED上显示出来。2．建议采用PT100热电阻或WZPK-120热电偶温度传感器、AT89S51单片机和LED显示器及其驱动电路。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：计算机12台，温度控制系统12套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验二数字化温度测量实验学时：3（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．了解数字式温度传感器的工作原理。2．掌握温度测量与显示电路的硬件设计和程序设计。3．掌握本实验上机调试方法。（三）实验内容：1．要求自行完成数字化温度测量电路与接口电路设计，并将转换结果在LED上显示出来。2．建议采用DS18B20数字式温度传感器，AT89S51单片机和LED显示器及其驱动电路。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：计算机12台，温度控制系统12套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验三数字PID闭环控制学时：3（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．了解PID参数对系统性能的影响。2．学习凑试法整定PID参数。3．掌握PID控制规律。（三）实验内容：1．要求自行完成数字PID控制器的设计。2．如果系统性能不满意，用凑试法修改PID参数，直到响应曲线满意，并记录响应曲线的超调量和过渡时间。（四）要求：必开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：计算机12台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验四控制系统应用学时：3（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．了解闭环调速控制系统的构成。2．熟悉PID控制规律，并且用算法实现。（三）实验内容：1．由单片机产生PMW脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。2．测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。在参数给定情况下，经PID运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：计算机12台，转速控制系统12套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验五单回路控制系统的建模与仿真学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：1．掌握Matlab仿真软件在过程控制系统中的应用。2．进一步加深对单回路控制系统的基本组成、控制的特点及参数整定理解。（三）实验内容：1．建立单回路控制系统的数学模型。2．整定调节器的参数值。3．系统仿真调试。（四）要求：选开（五）每组人数：1（六）主要仪器设备及配套数：计算机25台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验六串级控制系统的建模与仿真学时：2（一）实验类型：设计性（二）实验目的：1.进一步加深对串级控制系统的基本组成、控制的特点及参数整定理解。2.掌握Matlab仿真软件在过程控制系统中的应用。（三）实验内容：1．写出控制要求。2．对三阶控制系统建立仿真模型。3．对三阶控制系统进行仿真，给出仿真结果。（四）要求：选开（五）每组人数：1（六）主要仪器设备及配套数：计算机25台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验七前馈控制系统学时：2（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．掌握Matlab仿真软件在过程控制系统中的应用。2．加深对前馈控制系统的基本组成、控制的特点及参数整定理解。（三）实验内容：1．对给定惯性纯滞后过程对象，观察单回路PID调节器的曲线，并记录上升时间、超调量、调节时间、稳态误差。2．加入扰动，观察记录输出曲线的变化。3．引入静态前馈，观察记录曲线的变化。4．引入动态前馈，观察记录曲线的变化。（四）要求：选开（五）每组人数：1（六）主要仪器设备及配套数：计算机25台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验八大滞后过程预估计补偿控制系统学时：2（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．进一步加深对大滞后过程预估计补偿控制系统的基本组成、控制的特点及参数整定理解。2．掌握Matlab仿真软件在过程控制系统中的应用。（三）实验内容：1．对给定惯性过程加入PI调节器后，观察记录阶跃响应曲线。2．过程引入大滞后，观察记录阶跃响应曲线。3．系统采用Smith预估计补偿方案，观察记录响应曲线。（四）要求：选开（五）每组人数：1（六）主要仪器设备及配套数：计算机25台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验九电磁型电流继电器和电压继电器特性实验学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：1．了解继电器的基本分类、方法及其结构。2．熟悉常用电流继电器和电压继电器。3．学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和返回系数。4．测量电磁型继电器的时间特性。（三）实验内容：1．电流继电器特性实验。2．电压继电器特性实验。3．电压继电器动作时间测试实验（四）要求：选开（五）每组人数：3～4（六）主要仪器设备及配套数：继电保护与电力系统自动化实验台8套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十时间、中间、信号继电器特性实验学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：1．熟悉常用时间继电器、中间继电器和信号继电器等。2．学会调整、测量电磁型继电器的动作值。3．测量电磁型继电器的时间特性。4．学会中间继电器和信号继电器的质检试验方法。5．了解多种继电器配合实验。（三）实验内容：1．时间继电器特性实验2．中间继电器特性实验3．信号继电器特性实验4．多种继电器配合实验（四）要求：选开（五）每组人数：3～4（六）主要仪器设备及配套数：继电保护与电力系统自动化实验台8套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十一单侧电源辐射式线路三段式电流保护实验学时：2（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．掌握三段式电流保护的构成、整定，保护装置中各种继电器的功用。2．分析线路故障时，三段式电流保护动作配合情况。（三）实验内容：按指导书的要求完成定时限保护的计算、接线、整定和实验。（四）要求：选开（五）每组人数：3～4（六）主要仪器设备及配套数：继电保护与电力系统自动化实验台8套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十二电力系统微机监控试验系统实验学时：2（一）实验类型：综合性（二）实验目的：1．了解电力系统微机监控试验系统的构成及其作用、原理。2．了解监控软件的流程及其功能，熟悉监控系统的操作界面和操作方法。3．熟悉四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）功能。（三）实验内容：1．监控系统功能的熟悉，电力网的检测演示。2．微机监控系统的界面熟悉，主界面操作。3．四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）功能的实现操作。（四）要求：选开（五）每组人数：3～4（六）主要仪器设备：电力系统综合自动化试验台、电力系统微机监控试验台8套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十三绝缘的热老化实验学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：1．了解热老化机理。2．了解热老化方法。3．了解表征热老化程度的方法（三）实验内容：热老化的测试（四）要求：选开（五）每组人数：20（六）主要仪器设备及配套数：热老化实验箱2台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十四空气间隙放电实验学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：1．训练高压实验的全过程,体会升压、闪络、跳闸、降压的全过程。2．掌握高压实验变压器的接线与操作。3．掌握直流高压发生器与试品的接线与操作。（三）实验内容：不同间隙与电极结构情况下，均匀电场和极不均匀电场的击穿电压，以及交直流在强垂直分量电场下的滑闪放电电压实验。（四）要求：选开（五）每组人数：20（六）主要仪器设备及配套数：局部放电测试仪1台。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十五三相变压器的联接组和不对称短路学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：用实验方法判别变压器的极性；用实验方法判别变压器的联接组；通过实验观察研究三相变压器不对称短路。（三）实验内容：1．测定极性，连接并判断几组联接组。2．不对称短路实验：单相短路；两相短路。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：三相组式变压器、三相心式变压器6套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十六同步发电机突然三相短路实验学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性；测量同步发电机在突然三相短路时的运行特性。（三）实验内容：1．空载实验：在三相短路的条件下，测取空载特性曲线。2．三相短路实验：三相短路的条件下，测取三相短路特性曲线。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：三相凸极式同步电机、三相可调电阻器、导轨、测速发电机及测速表6套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十七电力系统潮流计算学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：通过运用MATLAB软件对N节点的例题进行分析，进一步巩固课程所学相关内容；了解电力系统分析有关的电力系统潮流计算等方法；了解有关分析的相关概念和数学模型。（三）实验内容：熟悉电力系统基于牛顿拉夫逊法的潮流计算，了解节点设置，潮流调节以及文本方式下的潮流结果报表和图形方式下的潮流结果图。（四）要求：选开（五）每组人数：4（六）主要仪器设备及配套数：电脑、安装有MATLAB软件6套。（七）所属实验室：自动化技术实验室实验十八触头发热与线圈温升分布的研究学时：2（一）实验类型：验证性（二）实验目的：加深理解电器触头和线圈发热（三）实验内容：测量电器触头和线圈的发热，