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電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實驗裝置,變壓器及電機(jī)控制綜合實驗裝置

一、概述

“DYDG-68型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實驗裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第四版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時編著)等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性價比高。

二、特點
  1、綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實驗項目。
  2、適應(yīng)性強(qiáng) 能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，深度和廣度可根據(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)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)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(qiáng) 從專用電源、電機(jī)及其它實驗部件到實驗連接專用導(dǎo)線配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進(jìn)行配套。
  4、直觀性強(qiáng) 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(hù)方便。
  5、科學(xué)性強(qiáng) 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(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計，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，實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；實驗內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外還可結(jié)合實際開設(shè)設(shè)計性實驗。
  6、開放性強(qiáng) 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，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，各測量儀表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗室，創(chuàng)造了條件。
  7、先進(jìn)性強(qiáng) 本裝置著重從新器件高度來考慮，在保留了晶閘管實驗的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實驗，讓學(xué)生對新器件有足夠的認(rèn)識和了解，緊跟時代步伐。
三、適用范圍
    本裝置涵蓋了各高等院校等所開設(shè)的“電力電子技術(shù)(或稱半導(dǎo)體變流技術(shù))”、“直流調(diào)速”、“交流調(diào)速”、“電機(jī)控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗項目。
四、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℃） 海撥＜4000m
  3、裝置容量：＜1.5KVA
  4、外形尺寸：187.3×72.5×162.2 cm3 
五、裝置的基本裝備
  1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板）
（1）交流電源（均帶有過流保護(hù)措施）
       提供交流電源：直流調(diào)速檔為三相交流電200V/3A
                     交流調(diào)速檔為三相交流電240V/3A
（2）高壓直流電源
       勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護(hù)。

（3）數(shù)字式儀表
    1．交流數(shù)字電壓表：可通過其下方的波段開關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級；
    2．真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
    3．真有效值交流數(shù)字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流的指示；
    4．直流數(shù)字電壓表一只：測量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示；
    5．直流數(shù)字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級，具有超量程報警、指示、切斷總電源等功能，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。

（4）人身安全保護(hù)體系
    三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設(shè)計），對人身安全起到一定的保護(hù)作用。
    電壓型漏電保護(hù)器1：對隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
    電壓型漏電保護(hù)器2：對隔離變壓器后的線路及實驗過程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，發(fā)出報警信號并切斷電源，確保人身安全。
    電流型漏電保護(hù)裝置：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：強(qiáng)、弱電連接及插座分開，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（5）實驗管理器
    具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
（6）控制屏其它設(shè)施
    控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設(shè)有實驗臺照明用的40W日光燈一盞。
　2、DK02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(jī)構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
  3、DQ03－1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)（日本歐姆龍1024光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
  4、DQ27三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）
  5、DK03晶閘管主電路
    提供12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有保護(hù)裝置，正、反橋晶閘管可通過外加信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設(shè)計性實驗；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。
  6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
    提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與“DK03”配套使用。
  7、DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗
    提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路及單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路共五種觸發(fā)電路。
  8、DK06電機(jī)調(diào)速控制實驗（Ⅰ）
    提供以下模塊：電流反饋與過流保護(hù)（FBC+FA）、給定器（G）、轉(zhuǎn)速變換器（FBS）、速度調(diào)節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調(diào)節(jié)器（ACR）、轉(zhuǎn)矩極性鑒別（DPT）、零電平檢測（DPZ）及邏輯控制器（DLC）。
  9、DK07直流斬波電路
    主要由斬波器觸發(fā)電路及斬波主電路兩大部分組成。
  10、DK08給定及實驗器件
    提供給定（±15V可調(diào)電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管、24V電源及電感。
  11、DK09新器件特性實驗
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，與DJK06配套使用，可測定其特性曲線；與DJK12配套使用，可完成電力電子新器件的驅(qū)動特性實驗。
  12、DK10可調(diào)電阻、電容箱
    提供耐壓AC63V的可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37uF，0～999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
  13、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(fù)載。
  14、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(jī)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和逆變變壓器各一組。
  15、DK13功率器件驅(qū)動電路實驗箱
    主要是為完成新器件特性實驗提供驅(qū)動和保護(hù)電路，使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動特性。主要包括電源、驅(qū)動電路、PWM波形發(fā)生器。
  （1）電源：為驅(qū)動電路提供電源，包括±5V、+20V、±15V直流電源。
  （2）驅(qū)動電路：包括MOSFET、IGBT、GTR和GTO的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用了專用芯片EXB841。
  （3）PWM波形發(fā)生器：由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形；可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比；頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比均能從0%調(diào)至100%。
  16、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(jìn)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(fù)載（電阻，電感和電機(jī)）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。
  17、DK15自控原理實驗
    提供穩(wěn)壓電源、交/直流數(shù)字電壓表、低頻函數(shù)信號發(fā)生器、六位數(shù)顯頻率計、階躍信號發(fā)生器及典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）等。
  18、DK16自控原理實驗
    提供穩(wěn)壓電源、階躍信號發(fā)生器、典型的控制環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、超前滯后校正環(huán)節(jié)，還可以組成微分、延遲等各種電路）及自由布線區(qū)（以便自由組合實驗線路進(jìn)行實驗）
  19、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(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(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行在給定的轉(zhuǎn)速下。本實驗箱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。
  20、DK18電機(jī)調(diào)速控制實驗（Ⅱ）
    提供以下模塊：觸發(fā)選擇器（TS）、絕對值放大器（GAB）、電流符號選擇器（CSS）、電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、零速封鎖器（DZS）及電壓隔離器（TVD）。與“DK06”配合使用完成“三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗”。

技術(shù)性能

1、輸入電源：三相四線380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃)

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、重    量：300Kg

5、外形尺寸：1600×750×1300（mm）

三、實驗項目：

（一）直流電機(jī)實驗

1、認(rèn)識實驗

2、直流發(fā)電機(jī)

3、直流并勵電動機(jī)

4、直流電動機(jī)啟動：串電阻啟動、降壓啟動

5、直流電動機(jī)改變轉(zhuǎn)向的方法

6、直流電動機(jī)調(diào)速特性實驗：改變電樞回路所串電阻、勵磁回路所串電阻、降低電樞電壓

（二）單相變壓器實驗

1、單相變壓器變比K

2、單相變壓器空載實驗，測取變壓器空載數(shù)據(jù)IO、PO和UO。

3、單相變壓器短路實驗，測取變壓器短路數(shù)據(jù)UK、IK和RK。

4、單相變壓器負(fù)載實驗，測取變壓器負(fù)載數(shù)據(jù)UZ = f（IZ）。

（三）三相變壓器實驗

1、三相變壓器繞組極性的測定

2、三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的測定

（四）異步電動機(jī)實驗

1、三相繞線式異步電動機(jī)定子電阻的測試

2、三相異步電動機(jī)空載實驗：測取空載時電壓U0，電流I0、三相功率P0，繪制空載特性曲線

3、三相異步電動機(jī)短路實驗：測取短路時電壓UK，電流IK、功率PK，繪制短路特性曲線

4、三相異步電動機(jī)參數(shù)的求取

5、三相異步電動機(jī)在各種運行狀態(tài)下的機(jī)械特性

（五）三相同步電動機(jī)實驗

（六）三相線繞式異步電動機(jī)實驗

（七）電力拖動控制實驗項目

四、裝置的基本配備

（一）實訓(xùn)屏（鐵質(zhì)雙導(dǎo)亞光密紋噴塑，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)的交流電源（配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器，功率1.5KVA）?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)裝置，當(dāng)相間、線間過電流或直接短路均能告警并切斷電源。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)，可指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓輸出電壓，并有指示燈指示外部電源輸入和工作電源輸出。

2、勵磁電源：直流220V/0.5A，具有短路保護(hù)

3、電樞電源：直流0-220V/2A連續(xù)可調(diào)電源一路，具有短路保護(hù)

4、連續(xù)可調(diào)交流電源：0-240V連續(xù)可調(diào)，具有短路保護(hù)

5、可調(diào)同步勵磁電機(jī)電源：0-40V/2A連續(xù)可調(diào)，具有短路保護(hù)

6、定時器兼報警記錄儀：具有設(shè)定時間、定時報警、切斷電源及記錄各種告警次數(shù)功能。

7、測量儀表

（1）直流數(shù)顯電流表三只：量程2000mA，0.5級

（2）直流數(shù)顯電壓表三只：量程300V，0.5級

（3）交流數(shù)顯電流表三只：量程3A，0.5級

（4）交流數(shù)顯電壓表三只：量程500V，0.5級

（5）智能型功率、功率因數(shù)表二只：由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機(jī)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(qiáng)分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。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(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15組測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

8、三相轉(zhuǎn)換開關(guān)二組，單相轉(zhuǎn)換開關(guān)一組

9、三相可調(diào)電阻器（三組90Ω×2/1.3A）

10、三相可調(diào)電阻器（三組900Ω×2/0.41A）

（二）器材配備

1、單相變壓器三只，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A

2、直流并（他）勵電動機(jī)    1臺

3、復(fù)勵直流電動機(jī)          1臺

4、校正直流測功機(jī)          1臺

5、三相同步電動機(jī)          1臺

6、繞線式交流異步電動機(jī)    1臺

7、三相異步電動機(jī)          1臺

8、三相雙速異步電動機(jī)      1臺

9、電氣控制實驗?zāi)K：

GSY-01　繼電控制實驗箱一；            GSY-02　繼電控制實驗箱二；

GSY-03　繼電控制實驗箱三；            GSY-04　繼電控制實驗箱四；

GSY-05　繼電控制實驗箱五；            GSY-06　繼電控制實驗箱六；

GSY-07　繼電控制實驗箱七；            GSY-08　繼電控制實驗箱八；

10、不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌：光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表，不銹鋼導(dǎo)軌平整度好、無應(yīng)力變形、加工精細(xì)、同心度與互換性好、電機(jī)運行噪音小。

11、燈箱負(fù)載

12、安全導(dǎo)線：采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接法，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點。 

（三）實驗桌

實驗桌主體為雙層鐵質(zhì)亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，造型美觀大方。