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SBDJK-04電機及自動控制實驗裝置

一、概述

電機及自動控制實驗裝置、電機拖動及自動控制系統(tǒng)實驗臺是我公司根據(jù)當(dāng)前實驗教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國內(nèi)外廠家的優(yōu)點，精心研制、改進而成的新一代實驗設(shè)備。依據(jù)高等院校《電機學(xué)》，《電機與拖動》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）和上海大學(xué)陳伯時教授編著的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）實驗大綱要求進行設(shè)計。涵蓋了"電機學(xué)" 、 "電機與變壓器" "電機與拖動""電力電子技術(shù)"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統(tǒng)"等專業(yè)課程所開設(shè)的實驗項目。特別適用于高等院校現(xiàn)有的電機、電力電子技術(shù)及電氣控制實驗設(shè)備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴建實驗室，迅速開設(shè)實驗課提供了理想的實驗設(shè)備，為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學(xué)研究工作提供良好的實驗條件。

(圖1：實驗設(shè)備實物外形參考圖片，也可以根據(jù)學(xué)校要求定做）

 (圖2：部分實驗掛件及電機實物圖片展示）

 (圖3：實驗設(shè)備教室安裝布局效果圖，具體以教室實際尺寸為準）

二、實驗裝置特點

1、綜合性強 本裝置掛件配齊時可完成目前國內(nèi)各類院校電機，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實驗項目。

2、適應(yīng)性強 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，實驗的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強 從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導(dǎo)線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配置。

4、直觀性強 各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。

5、科學(xué)性強 裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；小電機耗電省，節(jié)約能源；實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；電氣控制實驗，內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ)；

6、開放性強 控制屏供電隔離（浮地設(shè)計），并設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，使用方便。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

三、技術(shù)性能

1、輸入電源：三相四線(或三相五線) ～380V±10% 50Hz

2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、重 量： 350Kg

5、外形尺寸：187×70×158cm3

四、電機拖動實驗裝置的基本裝備

1、DQ01電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板) 

(1) 交流電源

提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點)。可調(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。

提供三相同步變壓器1組，電壓為：380V輸入，輸出3×15V。

(2) 高壓直流電源兩路

提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源（內(nèi)設(shè)過載保護措施）各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。

 (3) 人身安全保護體系

設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護作用；

設(shè)有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。實驗連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

設(shè)有電壓型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，即切斷電源。

實驗連接線及插座，強電采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

2、DQ02實驗桌

實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03-1固定電機導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及數(shù)字轉(zhuǎn)速表。

包括固定電機的導(dǎo)軌及測速系統(tǒng)等。導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間同心連接，電機運行噪聲小，實驗參數(shù)典型，能較好滿足實驗要求。

4、DQ09直流并勵電動機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）

5、DQ10三相鼠籠式異步電動機（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉(zhuǎn)速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）

6、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）

7、GDQ12線繞式異步電機起動與調(diào)速電阻箱

提供0、2、5、15四檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動機轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。

8、DQ19校正直流測功機（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣等級E）

即可作電動機又可作測功機，做電動機使用時，可作為發(fā)電機的原動機，也可用于拖動電動機完成四象限測試；作測功機使用時，由于電機經(jīng)特殊設(shè)計，容量是被測電機的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測電機的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測試。

9、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)

直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。

直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。

直流數(shù)顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，具有短路保護功能。

10、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表

由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能同時測量兩路單相功率P1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。功率測量精度為1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質(zhì)（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

11、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)

12、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)

13、DQ29可調(diào)電阻器、電容器

提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。

14、DQ31熔斷器及開關(guān)板

由熔斷器部分和兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。

15、DQ44交流電流表

由三只數(shù)字真有效值交流電流表組成。  

16、DQ45交流電壓表

由三只數(shù)字真有效值交流電壓表組成。

17、DK03晶閘管主電路

提供12只6A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（200mH、500mH和1000mH）和一組續(xù)流二極及精度1.0級帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡面指針±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。

18、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路

提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等，與DK03配套使用。設(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。

19、DK06電機調(diào)速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）等

20、DK06-1 電機調(diào)速控制電路（II）

提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。

21、DK08給定及實訓(xùn)器件

提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管等。

22、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載

提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器，為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)電源；一個整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。

23、DK12變壓器實驗

提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。

24、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)

通過對四個橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來實現(xiàn)對可逆直流他勵電機進行調(diào)速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調(diào)節(jié)部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅(qū)動四個橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個PI調(diào)節(jié)器組成，并通過速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗掛件可完成的實驗項目有：（1）全橋DC/DC 變換電路實驗（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實驗。

25、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的相關(guān)內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目：(1)SPWM波形成的過程；(2)交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；(3)IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。

26、DK-28 DSP控制的電機變頻調(diào)速實驗

提供DSP+IPM功率模塊電路構(gòu)成的SVPWM矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)1套。

27、實驗連接線

實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

五、裝置可完成的實驗項目

（一）直流電機實驗

1.電機認識實驗

2.直流并勵電動機實驗

（二）變壓器實驗

1.三相三繞組變壓器實驗

2.三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路

3.三相變壓器

（三）異步電機實驗

1.三相籠型異步電動機的工作特性

2. 三相異步電動機的起動與調(diào)速

3. 三相鼠籠電機的M－S曲線的測繪

（四）電動機機械特性測定

1. 直流他勵電動機機械特性

2. 三相異步電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性

（五）電力電子技術(shù)實驗項目

1.三相半波可控整流電路實驗

2.三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

3.三相交流調(diào)壓電路實驗

4.全橋DC/DC變換電路

（六）直流電機調(diào)速實驗

1.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元調(diào)試

2.不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究

3.雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

4.直流雙閉環(huán)H橋可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)實驗

（七）交流電機調(diào)速實驗

1.雙閉環(huán)三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

2.雙閉環(huán)三相異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)實驗

3.單相SPWM交直流變頻原理實驗

4.采用DSP控制的異步電機的SVPWM變頻調(diào)速實驗

六、電機及自動控制實驗臺配置清單