SBDJK-04型電機拖動及自動控制系統(tǒng)實驗臺
一、電機拖動及自動控制系統(tǒng)實驗臺概述
電機拖動實驗裝置是我公司根據(jù)當前實驗教學改革的發(fā)展，集眾多國內外廠家的優(yōu)點，精心研制、改進而成的新一代實驗設備。依據(jù)高等院校《電機學》，《電機與拖動》，西安交通大學王兆安教授等編著的《電力電子技術》（第五版）和上海大學陳伯時教授編著的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）實驗大綱要求進行設計。涵蓋了"電機學" 、 "電機與變壓器" "電機與拖動""電力電子技術"、"直流調速"、"交流調速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統(tǒng)"等專業(yè)課程所開設的實驗項目。特別適用于高等院�，F(xiàn)有的電機、電力電子技術及電氣控制實驗設備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學校、職業(yè)技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備，為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。
(圖1：實驗設備實物外形參考圖片，也可以根據(jù)學校要求定做）
(圖2：部分實驗掛件及電機實物圖片展示）
(圖3：實驗設備教室安裝布局效果圖，具體以教室實際尺寸為準）
二、電機拖動實驗裝置特點
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時可完成目前國內各類院校電機，電力電子及電氣控制學科課程的全部實驗項目。
2、適應性強 能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調整，普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機地結合。裝置采用組件式結構，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線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結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構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。
5、科學性強 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，內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外，還為學生走向社會打下良好的基礎；
6、開放性強 控制屏供電隔離（浮地設計），并設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)過精心設計，加上可靠的元器件質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，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。
三、技術性能
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：187×70×160cm3
四、電機拖動實驗裝置的基本裝備
1、DQ01電源控制屏(鐵質噴塑結構，鋁質面板)
(1) 交流電源
提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點)�？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關指示三相電網(wǎng)電壓和三相調壓電壓。
提供三相同步變壓器1組，電壓為：380V/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)可調穩(wěn)壓電樞電源（內設過載保護措施）各一組，并設有直流數(shù)顯電壓表及切換開關。
(3) 人身安全保護體系
設有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調壓器輸出)，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，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
設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，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
（4）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)
智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。
3、PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統(tǒng)：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！
現(xiàn)場需對功能逐一演示，提供有效、權威的證明文件，證實該產(chǎn)品的可靠、安全、先進性。
(5) 控制屏正面大凹槽內，設有兩根圓鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用�？刂破羶蓚仍O有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、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。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)字轉速表。
包括固定電機的導軌及測速系統(tǒng)等。導軌平整度好，無應力變形，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、DQ05三相組式變壓器（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ08直流串勵電動機
額定電壓、額定電流、額定功率和額定轉速分別為220V、0.8A、120W、1400r/min
6、DQ09直流并勵電動機（（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
7、DQ10三相鼠籠式異步電動機（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
8、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱
提供0、2、5、15四檔同軸聯(lián)調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
10、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矩的測試。
11、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轉換器配以高速MPU單元設計爾成，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轉換器配以高速MPU單元設計爾成，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。
12、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轉換器和高速MPU單元設計爾成，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（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。
13、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
15、DQ29可調電阻器、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。
16、DQ31波形測試及開關板
由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。
17、DQ44數(shù)/模交流電流表
由三只數(shù)字交流電流表和一只指針式精密交流電流組成。
18、DQ45數(shù)/模交流電壓表
由三只數(shù)字交流電壓表和一只指針式精密交流電壓表組成。
19、DQ36步進電機控制箱及步進電機實驗部件
本控制箱適用于三相步進電動機的控制，提供脈沖發(fā)生器，具有可調脈寬的脈沖串輸出功能，提供步進驅動器，工作電壓：12V-26VDC，峰值0-3A可調電流輸出。提供三相步進電機實驗部件一套。
20、DK03晶閘管主電路
提供12只6A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有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。
21、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。設有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調節(jié)觀察孔等。
22、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）
提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調節(jié)器（ACR）等
23、DK06-1 電機調速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
24、DK07直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚�Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
25、DK08給定及實訓器件
提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
26、DK11單相調壓與可調負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；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)）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
27、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速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
28、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》（第四版）的內容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅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（電阻，電感）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管專用集成驅動芯片的工作特性。
29、DK19半橋型開關穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案�？赏瓿�"開關電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
30、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構手槍插連接線（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構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
31、GDK28 三相異步電機變頻調速系統(tǒng)
提供0.4KW三相異步電機變頻調速系統(tǒng)1套。
32、提供配套實驗指導書1套。
五、裝置可完成的實驗項目
（一） 電機及拖動部分實驗
1.直流電機實驗
(1)認識實驗
(2)直流并（他）勵電動機
(3)直流串勵電動機
(4)直流并勵電動機轉動慣量的測定
2.變壓器實驗
(1)單相變壓器空載與短路
(2)三相變壓器
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運行
3.異步電機實驗
(1)三相鼠籠異步電動機的工作特性（空載試驗、短路試驗、負載試驗）
(2)三相異步電動機的起動與調速（直接起動、Y-Δ起動、自耦變壓器降壓起動、轉子串電阻起動、轉子串電阻調速）
4.電動機機械特性的測定
(1)直流他勵電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性
(2)三相異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性
(3)三相異步電機M-S曲線的測繪
5.微特電機實驗
(1)步進電動機實驗
（二） 電力電子技術實驗
1.電力電子技術實驗項目
(1)三相半波可控整流電路實驗
(2)三相橋式半控整流電路實驗
(3)三相半波有源逆變電路實驗
(4)三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(5)三相交流調壓電路實驗
2.典型電力電子器件線路實驗
(1) 單相正弦波脈寬調制(SPWM)逆變電路實驗(IGBT)
(2)直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型線路)(IGBT)
(3)半橋型開關穩(wěn)壓電源的性能研究
3.直流電機調速實驗（直流電機運動控制系統(tǒng)）
（1）晶閘管直流調速系統(tǒng)主要單元的調試
（2）帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗
（3）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗
（4）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實驗
（5）邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)實驗
4.交流電機調速系統(tǒng)實驗（交流電機運動控制系統(tǒng)
（1）雙閉環(huán)三相繞線異步電機調壓調速系統(tǒng)實驗
（2）雙閉環(huán)三相繞線異步電機串極調速系統(tǒng)實驗
（3）異步電動機-變頻器調速系統(tǒng)
（4）異步電動機SPWM變頻調速系統(tǒng)
六、電機拖動實驗裝置的配置清單
|
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
|
1 |
DQ01 |
電源控制屏 |
1套 |
|
2 |
DQ02 |
實驗桌 |
1張 |
|
3 |
DQ03-1 |
固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表 |
1套 |
|
4 |
DQ05 |
三相組式變壓器 |
1套 |
|
5 |
DQ08 |
直流串勵電動機 |
1件 |
|
6 |
DQ09 |
直流并（他）勵電動機 |
1臺 |
|
7 |
DQ10 |
三相鼠籠式異步電動機 |
1臺 |
|
8 |
DQ11 |
三相線繞異步電機 |
1臺 |
|
9 |
GDQ12 |
三相線繞異步電機啟動調速電阻箱 |
1件 |
|
10 |
DQ19 |
校正直流測功機 |
1臺 |
|
11 |
DQ22 |
直流數(shù)字電壓、毫安、安培表（三只表） （注：按實驗要求每套需配2件） |
2件 |
|
12 |
DQ25 |
單/三相智能功率、功率因數(shù)表 |
1件 |
|
13 |
DQ26 |
三相可調電阻器（每組90Ω*2/1.3A） |
1件 |
|
14 |
DQ27 |
三相可調電阻器（每組900Ω*2/0.41A） |
1件 |
|
15 |
DQ29 |
可調電阻器、電容器90Ω*2/1.3A、900Ω*2/0.41A |
1件 |
|
16 |
DQ31 |
波形測試及開關板 |
1件 |
|
17 |
DQ44 |
數(shù)/模交流電流表 |
1件 |
|
18 |
DQ45 |
數(shù)/模交流電壓表 |
1件 |
|
19 |
DQ36 |
步進電機控制箱及步進電機實驗部件 |
1件 |
|
20 |
DK03 |
晶閘管主電路 |
1件 |
|
21 |
DK04 |
三相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
|
22 |
DK06 |
電機調速控制實驗（Ⅰ） |
1件 |
|
23 |
DK06-1 |
電機調速控制電路（II） |
1件 |
|
24 |
DK07 |
直流斬波電路實驗 |
1件 |
|
25 |
DK08 |
給定及實驗器件 |
1件 |
|
26 |
DK11 |
單相調壓與可調負載 |
1件 |
|
27 |
DK12 |
變壓器實驗 |
1件 |
|
28 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
|
29 |
DK19 |
半橋性開關穩(wěn)壓電源 |
1件 |
|
30 |
|
實驗連接線及易損配件 |
1件 |
|
31 |
GDK28 |
三相異步電機變頻調速系統(tǒng) |
1套 |
|
32 |
指導 |
提供實驗指導書1套 |
1件 |
|
34 |
|
實驗室安全用電智能控制系統(tǒng) |
全室配1套 |
|
電機與拖動實驗室、電力電子技術實驗室、自動控制原理實驗室、信號與系統(tǒng)實驗室、電氣工程創(chuàng)新實驗室 |
|
電力系統(tǒng)綜合自動化教學實驗裝置、變電變電站綜合自動化實驗裝置、電力自動化與PLC自動裝置綜合實驗系統(tǒng) |
|
電力拖動工廠電氣控制技能及工藝實訓考核裝置、電力拖動PLC變頻調速裝置、網(wǎng)孔型電工電子電力拖動變頻調速PLC裝置 |
