电气学科

电气学科

1.1学科背景

随着现代科学的发展及各门类工程技术高度融合，现代电气工程已发展成了极其庞大的学科体系，其工程应用广泛存在于现代社会的方方面面，电力已成为现代社会各行各业直接采用的最主要动力能源。

（1）现代电气工程可以粗略地分成众多的分支学科：电工学、电路理论、电磁电气学科测量技术及其仪器、电工材料、电机学等等。

（2）电气工程的项目理论复杂、涉及面宽、工程实践性强。

（3）和人的安全电压相比，电气工程有高电压、故障风险高、事故危害严重的特点。

（4）由于电气系统复杂、设备昂贵，直接建设功能完整的实验系统其投资额很大，许多学校在教学上只能局限在书本教学，实验课明显不足，严重影响了教学质量。

利用3D虚拟仿真技术实现逼真的虚拟仿真实验，能够很好地解决电气工程领域的实验教学难题。虚拟仿真技术构建的虚拟教学场景能够突破实际场景限制，有助于学员直观理解抽象的教学内容，为提升高等院校电气工程实验教学水平开辟了广阔前景。

北京润尼尔公司有丰富的电气类虚拟仿真实验项目建设经验，合作的院校主要包括：清华大学、浙江大学、南京大学、天津大学、南京理工大学、北京理工大学、北京交通大学等。

1.2成品资源

1 开放式网上电机拖动虚拟实验室软件

本产品是针对各类本科院校《电机拖动》实验课程配套开发的可在网上开展实验的虚拟实验仿真平台。仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境，强调将互动的可视化操作贯穿于整个实验过程，充分激发个人的创作灵感，使学生可以根据各自的创意去构思、验证各种个性化的设计方案，自主完成实验的全过程。

软件运行界面

《电机拖动》课程提供了2类共76种器材模型：

★信号源库：10种常用信号源、8种独立电压源、7种独立电流源、8种控制模块

★基本元件库：2种常见电阻、3种常见电容、1种常见电感、1种常见开关、2种常见变压器

★二级管库：10个常用普通二极管、3个常用型号晶闸管

★机电元件库：3种常见电动机

★虚拟仪器：交流电压表、交流电流表、直流电压表、直流电流表、双通道示波器、四通道示波器、功率表、电流探头、电压探针、差分电压探针。

课程提供了以下典型实验案例：

★1. 三相变压器联接组实验—极性测定

★2. 三相变压器联接组实验—联接方式测定

★3. 直流电动机工作特性实验

★4. 直流电动机人为机械特性实验

★5. 三相异步电动机机械特性实验

★6. 直流电动机制动特性实验—能耗制动

★7. 直流电动机制动特性实验—电压反接制动

★8. 异步电动机制动特性实验—自由停车

★9. 异步电动机制动特性实验—能耗制动

★10. 异步电动机制动特性实验—电源反接制动

2开放式网上电力电子技术虚拟实验室软件

本产品是针对各类本科院校《电力电子技术》实验课程配套开发的可在网上开展实验的虚拟实验仿真平台。仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境，强调将互动的可视化操作贯穿于整个实验过程，充分激发个人的创作灵感，使学生可以根据各自的创意去构思、验证各种个性化的设计方案，自主完成实验的全过程。

三相桥式全控整流电路实验

单相桥式全控整流电路实验

1、《电力电子技术》课程提供了2类共262种器材模型：

★信号源：10种常用信号源、8种独立电压源、7种独立电流源、3种受控电压源、2种受控电流源、8种控制模块；

★基本元件库：4种常见电阻、3种常见电容、3种常用电感、30种变压器；

★二极管库：20个常用普通二极管、10个常用稳压二极管、15个常用型号整流桥、20个常用型号晶闸管；

★晶体管库：15个常用NPN晶体管、10个常用PNP晶体管、10个常用N沟道增强型MOS管、5个常用P沟道增强型MOS管；

★模拟集成元件库：10个常用运算放大器；

★虚拟仪器：固纬信号发生器AFG-2005、双通道示波器、四通道示波器、频率计、电压探针、胜利万用表VC9802A、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、电流探头。

2、课程提供了12个典型实验案例：

★1) 单相半波可控整流电路（阻性负载）研究

★2) 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）研究

★3) 单相桥式全控整流电路（阻感性负载）研究

★4) 三相半波可控整流电路（电阻性负载）研究

★5)三相桥式全控整流电路（电阻性负载）研究

★6)三相桥式全控整流电路（阻感性负载）研究

★7)单相桥式全控整流及逆变电路研究

★8)三相桥式整流及有源逆变电路研究

★9)降压式变换器研究

★10)升压式变换器研究

★11)升、降压式变换器研究

★12)Cuk直流斩波器研究

★备注：除上述实验，用户也可以利用提供的器材模型自主添加典型实验。

3变电站设备巡视仿真实验

本产品是针对各大高等院校及电厂等相关机构进行变电厂巡视训练课程,开发的可在网上开展基于B/S架构的虚拟实验教学软件。使用三维仿真技术模拟了接近真实的电厂内的综合布线环境，以及相应的器材、设备、工具。具备了前期准备，巡视要点等环节的认知和操作训练，并对重要步骤、操作技巧进行提示，学生可拖拽观看细节。同时，该软件解决了现实实验教学中场地不足、组织成本高等问题。该实验面向各大高等院校、变电所等机构的变电厂巡视训练需要。

变电站巡视

高压室巡视

4空气间隙放电虚拟仿真实验

空气间隙击穿特性测量实验系统，以高压电实验室真实实验为基础，在三维场景中模拟真实的实验过程。学生在进行虚拟实验的过程中，能够像在真实实验中，体会到高压实验的全过程，观察到放电时的现象和声音。通过实验，学生可掌握高压实验的接线原理，各种器材的连接方式，和放电电压的测量方式，能够学习和重视高压实验过程中应该注意的安全事项。实验中通过自由搭建实验器材和连接方式，进行任意的参数设置，通过仿真计算得到实验结果，高度仿真了真实实验的输入参数和输出结果。

实验场景

实验器材搭建

1.3产品目录

实验形式	学科类别	产品名称	架构	单位	数量
2D	自动化控制	自动控制原理虚拟实验教学系统	C/S	套	1
		过程控制虚拟实验教学系统	C/S	套	1
	电气	开放式网上电机拖动虚拟实验室软件	B/S	套	1
		开放式网上电力电子技术虚拟实验室软件	B/S	套	1
2D+3D	自动化控制	水箱液位控制虚拟实验教学系统	B/S	套	1
		电机转速控制虚拟仿真实验教学系统	B/S	套	1
3D	电气	变电站设备巡视仿真实验	B/S	个	1
		空气间隙放电虚拟仿真实验	B/S	个	1
		电机学虚拟仿真实验	B/S	个	1
		智能微电网并网运行控制虚拟仿真实验项目	B/S	个	1
		局部放电测量虚拟仿真实验	B/S	个	1
	能源动力	热泵虚拟仿真实验	B/S	个	1
		气水与油水两相流实验	B/S	个	1
	自动化控制	飞行控制算法虚拟仿真系统	B/S	个	1
		飞行仪表虚拟仿真系统	B/S	个	1
		空调系统排故虚拟仿真系统	B/S	个	1
		电气系统排故虚拟仿真系统	B/S	个	1
		并联机器人虚拟仿真系统	B/S	个	1
		嵌入式-步进电机调速闭环系统PID算法虚拟仿真实验	B/S	个	1
		嵌入式-压力或温度检测控制系统实验	B/S	个	1