SBDJK-04電力電子及電機拖動(dòng)實(shí)驗裝置

一、概述
電力電子及電機拖動(dòng)實(shí)驗裝置是碩博公司根據當前實(shí)驗教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國內外廠(chǎng)家的優(yōu)點(diǎn)，精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗設備。依據高等院�！峨姍C學(xué)》，《電機與拖動(dòng)》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著(zhù)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(zhù)的《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統》（第三版）實(shí)驗大綱要求進(jìn)行設計。涵蓋了"電機學(xué)" 、 "電機與變壓器" "電機與拖動(dòng)""電力電子技術(shù)"、"直流調速"、"交流調速"、"電機控制"、"電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統"等專(zhuān)業(yè)課程所開(kāi)設的實(shí)驗項目。特別適用于高等院�，F有的電機、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗設備的更新改造，同時(shí)也為中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴建實(shí)驗室，迅速開(kāi)設實(shí)驗課提供了理想的實(shí)驗設備，為教師或研究生開(kāi)發(fā)新實(shí)驗或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗條件。

（實(shí)驗臺結構圖供參考，具體以實(shí)物掛件配置為準）
二、實(shí)驗裝置特點(diǎn)
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時(shí)可完成目前國內各類(lèi)院校電機，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗項目。
2、適應性強能滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)校相應課程的實(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學(xué)的進(jìn)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(kāi)發(fā)新實(shí)驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強 從儀器儀表、專(zhuān)用電源、電機及其它實(shí)驗部件到實(shí)驗連接專(zhuān)用導線(xiàn)等均配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實(shí)驗的需要進(jìn)行配置。
4、直觀(guān)性強 各實(shí)驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線(xiàn)分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。
5、科學(xué)性強裝置占地面積少，節約實(shí)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；小電機耗電省，節約能源；實(shí)驗噪聲小，整齊美觀(guān)，改善實(shí)驗環(huán)境；電氣控制實(shí)驗，內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會(huì )打下良好的基礎；
6、開(kāi)放性強控制屏供電隔離（浮地設計），并設有外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；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用方便；各測量?jì)x表均有保護功能。整套裝置經(jīng)過(guò)精心設計，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(kāi)放性實(shí)驗創(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℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 480Kg
5、外形尺寸：187×70×160cm3
四、裝置的基本裝備
1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結構，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源
提供三相0～450V可調交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動(dòng)自耦調壓器（規格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(diǎn))�？烧{交流電源輸出處設有過(guò)流保護技術(shù)，相間、線(xiàn)間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護，克服了調換保險絲帶來(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)電壓和三相調壓電壓。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(1A)勵磁電源及0～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源（內設過(guò)流過(guò)壓保護措施）各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開(kāi)關(guān)。
(3) 人身安全保護五大體系
設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，控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。實(shí)驗連接線(xiàn)及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
(4) 儀表保護體系
設有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護作用。
（5）實(shí)驗管理器：具有設定時(shí)間、到時(shí)報警、切斷電源及記錄各種告警次數等功能。
(6) 控制屏正面大凹槽內，設有兩根不銹鋼鋼管，可掛儀表及實(shí)驗部件。凹槽底部設有多個(gè)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(shí)驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)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(cháng)方體封閉式結構，造形美觀(guān)大方；設有兩個(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)寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗桌還設有四個(gè)萬(wàn)向輪和四個(gè)固定調節機構，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統及轉速表。
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、DQ07直流復勵發(fā)電機（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流并勵電動(dòng)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(dòng)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(xiàn)繞式異步電動(dòng)機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機起動(dòng)與調速電阻箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調的三相繞線(xiàn)異步電動(dòng)機轉子起動(dòng)、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(dòng)機又可作測功機，做電動(dòng)機使用時(shí)，可作為發(fā)電機的原動(dòng)機，也可用于拖動(dòng)電動(dòng)機完成四象限測試；作測功機使用時(shí)，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直流數字電壓、毫安、安培表(三只)
直流數顯電壓表一只，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(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍0-300V。手動(dòng)量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢(xún)功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數顯毫安表一只，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(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。具有自動(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍：0-2000mA。手動(dòng)量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數據存儲與查詢(xún)功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
直流數顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數顯，精度為0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數表
由24位專(zhuān)用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過(guò)鍵控、數顯窗口實(shí)現人機對話(huà)功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時(shí)配有PC監控軟件來(lái)加強分析能力。能同時(shí)測量?jì)陕穯蜗喙β蔖1、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，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動(dòng)判別負載性質(zhì)（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時(shí)查閱。
13、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤(pán)電阻)
14、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤(pán)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(pán)電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
16、DQ31波形測試及開(kāi)關(guān)板
由變壓器波形測試部分和兩個(gè)三刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)組成。
17、DQ44數/模交流電流表
由三只數字交流電流表和一只指針式精密交流電流組成。測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，四位數碼顯示。指針式精密交流電流表一只，采用帶鏡面、雙刻度線(xiàn)（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線(xiàn)），測量范圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精度1.0級，直鍵開(kāi)關(guān)切換，設有超量程指示，告警等功能。
18、DQ45數/模交流電壓表
由三只數字交流電壓表和一只指針式精密交流電壓表組成。
指針式精密交流電壓表1只，采用帶鏡面、雙刻度線(xiàn)（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線(xiàn)），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五檔，輸入阻抗1MΩ，精度1.0級，直鍵開(kāi)關(guān)切換，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。
19、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(guò)外加觸發(fā)信號進(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。
20、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(guān)察孔、同步信號觀(guān)察孔、鋸齒波斜率調節觀(guān)察孔等。
21、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗
提供單結晶體管、正弦波觸發(fā)電路，鋸齒波同步移向、單相交流調壓觸發(fā)電路，TCA785集成觸發(fā)電路
22、DK06電機調速控制實(shí)驗（Ⅰ）
電流反饋與過(guò)流保護(FBC+FA)、給定器(G)、轉速變換器(FBS)、反號器(AR)、電壓隔離器(TVD)、調節器I和調節器II。其中調節器I和調節器II的反饋電阻、電容均外接(從DK10上獲得)，實(shí)驗時(shí)可以靈活改變系統的參數，觀(guān)測不同的參數對系統穩定性及相應時(shí)間等影響；更可以讓學(xué)生從調速系統的各種參數(如電機的機電時(shí)間常數等)出發(fā)對調節器的放大倍數及積分時(shí)間的參數分別設計，同時(shí)進(jìn)行實(shí)際結果的驗證，從而完成設計性實(shí)驗。
23、DK07直流斬波實(shí)驗
根據西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)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(zhuān)用的PWM控制集成電路SG3525�？赏瓿山滩闹薪祲簲夭�電路（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(shí)驗。
24、DK08給定及實(shí)訓器件
提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過(guò)壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
25、DK09新器件特性實(shí)驗
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實(shí)驗。
26、DK10可調電阻器，電容器
提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進(jìn)制可調電阻兩組。
27、DK12變壓器實(shí)訓
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），用于異步電機串級調速實(shí)訓和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)訓；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
根據普通高等教育"九五"國家級重點(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正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)驗項目：1、SPWM波形成的過(guò)程；2、交直交變頻電路在不同負載（阻感）時(shí)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(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的工作特性。
29、DK19半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源
提供了半橋型開(kāi)關(guān)穩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(zhuān)用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案�？赏瓿�"開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動(dòng)對輸出的影響"等實(shí)驗內容。
30、GDK28 三相異步電機變頻調速控制系統
提供日本三菱FR-D720-0.4KW-CHR變頻器一只，設有BOP操作面板及外圍接口。
31、SB06實(shí)驗連接線(xiàn)
采用高可靠護套結構手槍插連接線(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)絲般細的多股線(xiàn)，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(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸優(yōu)良。
五、裝置可完成的實(shí)驗項目
（一） 電機及拖動(dòng)部分實(shí)訓
1.1 直流電機
(1)電機認知（銘牌，冷態(tài)電阻，啟動(dòng)，換向，調速）
(2)直流發(fā)電機
(3)直流他勵（或并勵）電機實(shí)驗（工作特性、機械特性和調速方法）
(4)直流電動(dòng)機轉動(dòng)慣量測試
1.2變壓器實(shí)驗
(1)單相變壓器(空載、短路和負載實(shí)驗)
(2)三相變壓器(空載、短路和負載實(shí)驗)
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱(chēng)短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運行
(6)三相變壓器的并聯(lián)運行
1.3 異步電機
(1)三相鼠籠異步電動(dòng)機的工作特性
(2)三相異步電動(dòng)機的起動(dòng)與調速（直接起動(dòng)，Y-△起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)和繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機轉子串電阻起動(dòng)和調速）
(3)三相鼠籠異步電動(dòng)機的不對稱(chēng)運行
(4)三相鼠籠異步電動(dòng)機的溫升
(5)三相鼠籠式異步電動(dòng)機轉子轉動(dòng)慣量的測試
1.4 電動(dòng)機機械特性的測定
(1)直流他勵電動(dòng)機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性
(2)三相異步電動(dòng)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(xiàn)測繪
（二）電力電子技術(shù)及自動(dòng)控制部分實(shí)驗
2.1電力電子技術(shù)實(shí)驗項目
(1)單結晶體管觸發(fā)電路
(2)正弦波觸發(fā)電路
(3)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗
(4)TCA785集成觸發(fā)電路
(5)單相橋式半控整流電路實(shí)驗
(6)單相橋式全控整流電路實(shí)驗
(7)單相橋式有源逆變電路實(shí)驗
(8)三相半波可控整流電路的研究
(9)晶閘管三相半波有源逆變電路的研究
(10)三相橋式半控整流電路實(shí)驗
(11)三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗
(12)單相交流調壓電路實(shí)驗
(13)三相交流調壓電路實(shí)驗
(14)單向晶閘管(SCR)特性實(shí)驗
(15)可關(guān)斷晶閘管(GTO)特性實(shí)驗
(16)功率場(chǎng)效應管(MOSFET)特性實(shí)驗
(17)電力晶體管(GTR)特性實(shí)驗
(18)絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實(shí)驗
2.2典型電力電子器件線(xiàn)路實(shí)驗
(1)單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實(shí)驗
(2)半橋型開(kāi)關(guān)穩壓電源的性能研究
(3)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(xiàn)路)(IGBT)
2.3直流電機調速實(shí)驗
(1)晶閘管直流調速系統參數和環(huán)節特性的測定實(shí)驗(SCR)
(2)晶閘管直流調速系統主要單元的調試(SCR)
(3)單閉環(huán)(電壓?jiǎn)伍]環(huán)、轉速單閉環(huán)、電流單閉環(huán))不可逆直流調速系統實(shí)驗(SCR)
(4)雙閉環(huán)不可逆直流調速系統實(shí)驗(SCR)
2.4交流電機調速實(shí)驗
(1)單相正弦波脈寬調制SPWM變頻調速系統實(shí)驗(IGBT)
(2)雙閉環(huán)三相異步電機調壓調速系統實(shí)驗(SCR)
(3)變頻器的認識
(4)變頻器的參數設定與操作
(5)變頻器的面板控制
(6)變頻器的電位器控制
(7)變頻器的多段速控制
(8)三相異步電動(dòng)機的變頻調速
六、 裝置的配置清單