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SBDJK-04電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述

電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置、電機(jī)拖動(dòng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是我公司根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國(guó)內(nèi)外廠家的優(yōu)點(diǎn)，精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗(yàn)設(shè)備。依據(jù)高等院校《電機(jī)學(xué)》，《電機(jī)與拖動(dòng)》，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(shí)教授編著的《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（第三版）實(shí)驗(yàn)大綱要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。涵蓋了"電機(jī)學(xué)" 、 "電機(jī)與變壓器" "電機(jī)與拖動(dòng)""電力電子技術(shù)"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)"等專(zhuān)業(yè)課程所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。特別適用于高等院?，F(xiàn)有的電機(jī)、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造，同時(shí)也為中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)室，迅速開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課提供了理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為教師或研究生開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗(yàn)條件。

(圖1：實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)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(shí)驗(yàn)掛件及電機(jī)實(shí)物圖片展示）

 (圖3：實(shí)驗(yàn)設(shè)備教室安裝布局效果圖，具體以教室實(shí)際尺寸為準(zhǔn)）

二、實(shí)驗(yàn)裝置特點(diǎn)

1、綜合性強(qiáng) 本裝置掛件配齊時(shí)可完成目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)院校電機(jī)，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2、適應(yīng)性強(qiáng) 能滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)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(jìn)程作有機(jī)地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強(qiáng) 從儀器儀表、專(zhuān)用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配置。

4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)驗(yàn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式，組件面板示意、圖線(xiàn)分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護(hù)方便。

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

6、開(kāi)放性強(qiáng) 控制屏供電隔離（浮地設(shè)計(jì)），并設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)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(hù)等功能，使用方便。整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，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(kāi)放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

三、技術(shù)性能

1、輸入電源：三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn)) ～380V±10% 50Hz

2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)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(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)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(shí)可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺(tái)三相同軸聯(lián)動(dòng)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(diǎn))?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過(guò)流保護(hù)技術(shù)，相間、線(xiàn)間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來(lái)的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過(guò)切換開(kāi)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(lì)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(guò)載保護(hù)措施）各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開(kāi)關(guān)。

 (3) 人身安全保護(hù)體系

設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開(kāi)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(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用；

設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)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(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，即切斷電源。

實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)及插座，強(qiáng)電采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

2、DQ02實(shí)驗(yàn)桌

實(shí)驗(yàn)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(jiān)固，形狀似長(zhǎng)方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。

3、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)字轉(zhuǎn)速表。

包括固定電機(jī)的導(dǎo)軌及測(cè)速系統(tǒng)等。導(dǎo)軌平整度好，無(wú)應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測(cè)功機(jī)之間同心連接，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)驗(yàn)參數(shù)典型，能較好滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。

4、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)（（Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級(jí)E ）

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

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

7、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機(jī)起動(dòng)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(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。

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

即可作電動(dòng)機(jī)又可作測(cè)功機(jī)，做電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，可作為發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)，也可用于拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)完成四象限測(cè)試；作測(cè)功機(jī)使用時(shí)，由于電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，容量是被測(cè)電機(jī)的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測(cè)電機(jī)的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測(cè)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M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測(cè)量范圍0-300V。手動(dòng)量程為：2V、20V、300V。測(cè)量精度為0.5級(jí)。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)功能。具有超量程報(bào)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M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測(cè)量范圍：0-2000mA。手動(dòng)量程為：20mA、200mA、2000mA。測(cè)量精度為0.5級(jí)。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)功能。具有超量程報(bào)警、指示等功能。

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

10、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表

由24位專(zhuān)用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速M(fèi)PU單元設(shè)計(jì)爾成，通過(guò)鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計(jì)思路，同時(shí)配有PC監(jiān)控軟件來(lái)加強(qiáng)分析能力。能同時(shí)測(cè)量?jī)陕穯蜗喙β蔖1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測(cè)量三相總功率）。功率測(cè)量精度為1.0級(jí)，功率因數(shù)測(cè)量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動(dòng)判別負(fù)載性質(zhì)（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，供隨時(shí)查閱。

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

12、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤(pán)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(pán)電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。

14、DQ31熔斷器及開(kāi)關(guān)板

由熔斷器部分和兩個(gè)三刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)雙刀雙擲開(kāi)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(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號(hào)進(jìn)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(jí)帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級(jí)帶鏡面指針±2A的直流電流表，兩表均為正負(fù)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(hào)觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。

19、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）

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

20、DK06-1 電機(jī)調(diào)速控制電路（II）

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

21、DK08給定及實(shí)訓(xùn)器件

提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護(hù)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(fù)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(shí)驗(yàn)提供可調(diào)電源；一個(gè)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(pán)可調(diào)電阻，為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)可調(diào)的阻性負(fù)載。

23、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)

提供三相芯式變壓器一個(gè)（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(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；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(guò)對(duì)四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)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(zhuān)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(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調(diào)節(jié)部分由兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器組成，并通過(guò)速度環(huán)、電流環(huán)構(gòu)成的反饋回路使電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實(shí)驗(yàn)掛件可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：（1）全橋DC/DC 變換電路實(shí)驗(yàn)（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。

25、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育"九五"國(guó)家級(jí)重點(diǎn)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(jìn)行開(kāi)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(hào)的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：(1)SPWM波形成的過(guò)程；(2)交直交變頻電路在不同負(fù)載時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對(duì)電路工作波形的影響；(3)IGBT管專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)芯片的工作特性。

26、DK-28 DSP控制的電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)

實(shí)驗(yàn)連接線(xiàn)：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線(xiàn)，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線(xiàn)，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)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(xiàn)，兩種導(dǎo)線(xiàn)都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。

五、裝置可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

（一）直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)

1.電機(jī)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

2.直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)

（二）變壓器實(shí)驗(yàn)

1.三相三繞組變壓器實(shí)驗(yàn)

2.三相變壓器的聯(lián)接組和不對(duì)稱(chēng)短路

3.三相變壓器

（三）異步電機(jī)實(shí)驗(yàn)

1.三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速

3. 三相鼠籠電機(jī)的M－S曲線(xiàn)的測(cè)繪

（四）電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性測(cè)定

1. 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性

2. 三相異步電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性

（五）電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

2.三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

3.三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

4.全橋DC/DC變換電路

（六）直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)

4.直流雙閉環(huán)H橋可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

（七）交流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)

1.雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

2.雙閉環(huán)三相異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

3.單相SPWM交直流變頻原理實(shí)驗(yàn)

4.采用DSP控制的異步電機(jī)的SVPWM變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)

六、電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)配置清單