SBDJK-DZSZ-1电机及自动制实验装置

一、概述

电机及自动制实验装置《电力拖动自动控制系统》、《电机控制》是电器工程及自动化、自动化等专业重要的专业课。电机及自动控制实验装置采用组件挂箱式结构，可根据不同实验内容进行组合，结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，可满足《电机控制》、《直流调速系统》、《交流调速系统》等课程的实验教学。

（电机及自动制实验实验台结构参考图片，具体尺寸可按客户要求定做）

二、电机及自动制实验装置特点

1、综合性强 本装置挂件配齐时可完成目前国内各类院校电机，电力电子及电气控制，PLC，自动控制系统与计算机控制技术等学科课程的全部实验项目。

2、适应性强 能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性强 从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。

4、直观性强 各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。

5、科学性强 装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电省，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；

6、开放性强 控制屏供电隔离（浮地设计），并设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便。整套装置经过精心设计，加上可靠的元器件质量及可靠工艺作为保障，产品性能优良，所有这些均为开放性实验创造了条件，有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。

三、技术性能

1、输入电源：三相四线(或三相五线) ～380V±10% 50Hz

2、工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3、装置容量：＜1.5KVA

4、重 量：300Kg

5、外形尺寸：1870×700×1600mm3

四、电机及自动制实验装置的基本装备

1、DQ01电源控制屏(铁质喷塑结构，铝质面板) 

(1) 交流电源：提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0～450V），克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。

提供三相同步变压器1组，电压为：380V/3×15V。

(2) 高压直流电源两路:提供220V(0.5A)励磁电源及0～250V(3A)连续可调稳压电枢电源（内设过流过压保护措施）各一组，并设有直流数显电压表及切换开关。

(3) 人身安全保护体系:设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后，到隔离变压器，再经三相调压器输出)，使输出与电网隔离，对人身安全起到一定的保护作用；

设有电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。实验连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。

设有电压型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，即切断电源。

实验连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。

（4）实验管理器：具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各种告警次数等功能。

 (5) 控制屏正面大凹槽内，设有两根圆钢管，可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验装置照明用的220V、40W日光灯一盏。

2、DQ02实验桌:实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。

3、DQ03-1固定电机导轨,光电编码器测速系统及智能数显转速表。包括固定电机的导轨等，导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间同轴连接，电机运行噪声小，实验参数典型，能较好满足实验要求。

4、DQ05三相组式变压器（三只相同的单相变压器组成，原边220V/0.35A，副边55V/1.4A）

5、DQ07直流复励发电机（Un=DC200V ， IN=0.5A ，  PN=100W ， n=1600RPM ，绝缘等级E ）

6、DQ09直流并励电动机（（Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，绝缘等级E ）

7、DQ10三相鼠笼式异步电动机（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，转速 1420 RPM，功率100W ,电流0.5A，绝缘等级E）

8、DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V，接法 Y，转速 1380RPM，功率120W ,电流0.6A，绝缘等级E）

9、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱:提供0、2、5、15、35五档同轴联调的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。

10、DQ19校正直流测功机（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，绝缘等级E）即可作电动机又可作测功机，做电动机使用时，可作为发电机的原动机，也可用于拖动电动机完成四象限测试；作测功机使用时，由于电机经特殊设计，容量是被测电机的2～3倍，并经精密仪器校正，能很好的完成被测电机的加载输出转矩的测试。

11、DQ22直流数字电压、毫安、安培表(三只)直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围0-300V。手动量程为：2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示等功能。直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示等功能。

直流数显电流表一只，测量范围0～5A，三位半数显，精度为0.5级，具有短路保护功能。

12、DQ25单/三相智能型功率、功率因数表:由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计尔成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能同时测量两路单相功率P1、P2，三相功率等于两路功率之和（两表法测量三相总功率）。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显示"L"，容性显示"C"，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。

13、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A/150W瓷盘电阻)

14、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A/150W瓷盘电阻)

15、DQ29可调电阻器、电容器：提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盘电阻各一组，35μF/450V、4μF/450V电力电容各1只。

16、DQ31波形测试及开关板:由变压器波形测试部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。

17、DQ44数/模交流电流表:由三只数字交流电流表和一只指针式精密交流电流组成。 测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电流表一只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示，告警等功能。

18、DQ45数/模交流电压表:由三只数字交流电压表和一只指针式精密交流电压表组成。

指针式精密交流电压表1只，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相应的刻度线），测量范围0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五档，输入阻抗1MΩ，精度1.0级，直键开关切换，每档均有超量程告警、指示等功能。

19、DK03晶闸管主电路:提供6只5A/1200V的晶闸管，每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置，晶闸管可通过外加触发信号进行触发（留有触发脉冲输入接口）。提供6只5A/1000V的二极管，另外有一组平波电抗器（100mH、200mH和700mH）及精度1.0级带镜面指针±300V的直流电压表、精度1.0级带镜面指针±2A的直流电流表，两表均为正负显示。

20、DK04三相晶闸管集成触发电路:提供三相晶闸管触发电路、功放电路等，与DK03配套使用。设有触发脉冲观察孔、同步信号观察孔、锯齿波斜率调节观察孔等。

21、DK05 单相晶闸管触发电路实验:提供单结晶体管、锯齿波同步移向、正弦波同步移向触发电路，单相交流调压，西门子TCA785触发电路等。

22、DK07直流斩波实验:根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版)中相关的直流斩波内容而设计的；提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525。可完成教材中降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper）、升降压斩波电路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

23、DK08给定及实训器件:提供给定（±15V可调电压输出）、压敏电阻（作为过压保护元件，内部已连成三角形接法）、二极管等。

24、DK09新器件特性实验：提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成电力电子新器件特性实验。

25、DK12变压器实验:提供三相芯式变压器一个（该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V），用于异步电机串级调速实训和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实训；还设有三相不控整流电路等模块。

26、DK14单相交直交变频原理:根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》（第四版）的内容进行开发。用于展示交直交变频原理，主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用，能完成如下实验项目：

1）SPWM波形成的过程；

2）交直交变频电路在不同负载（电阻，电感）时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响；

3）IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。

27、PLC-1 PLC可编程控制器主机模块（主机采用三菱FX3U-48MT）

配备日本三菱的FX3U-48MT型可编程控制器主机1套，配套日本三菱编程电缆，提供实验所需的+24V直流电源。

28、PLC-2 可编程控制器模拟实验、提供以下实验模块：

（1）液体混合装置控制的模拟；

2）交通灯控制的模拟；

3）自动送料装车系统的模拟；

4）自控轧钢机的模拟。

29、PLC-3 可编程控制器模拟实验

1) 邮件分拣机

2) 铁塔之光

3) 步进电机控制

4) 电镀生产线控制

5) 水塔水位自动控制

6) 自控成型机

7) 全自动洗衣机的控制

30、ATC1自控原理与计算机控制实验箱

（1）本实验箱具有很强的开放性能、扩展性能。运算模拟单元的运放八个，每个运算模拟单元内都有实验所需的电阻、电容等元件，可以通过短路块和导线灵活方便的对实验单元电路的组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统；从运算模拟单元独立出来的可变电阻器组单元档位连续，调节精度高，接线灵活多变，充分满足于自控原理及计算机控制技术实验教学的要求。

（2）系统提供集成操作软件，通过虚拟PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。微型温度控制单元可以代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、最优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。

（3）系统由各单元电路、8088CPU控制单元和PC机进行通讯的串口构成；

（4）信号源发生单元电路：正弦波、方波、斜波及抛物波，信号周期在2毫秒至30秒之间可调；

（5）采样保恃器及单稳单元电路；运算模拟单元电路；非线性单元电路；状态指示灯单元；D/A0832数/模转换单元电路；A/D0809模/数转换单元电路；单节拍脉冲发生单元；电位器单元；－5V电源发生单元；驱动单元；电机单元；直流电机、步进电机模块单元；

（6）信号测量单元： 采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。    

（7）特殊运算环节单元；

（8）可变电阻器组单元；

31、实验连接线及配件（电机堵转制动工具等）

实验连接线：根据不同实验项目的特点，配备三种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，三种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。

32、电脑桌小推车：铝木机构，设有万向轮和显示器保护罩。

33、实验挂件货架（全教室配1套）为实验挂件提供一个存放位置，实验室整洁舒适。

34、提供配套实验指导书1套。

35、提供PLC编程软件1套。

五、电机及自动制实验装置可完成的实验项目

（一）电机与拖动基础

1.直流电机实验

（1）认识实验

（2）直流发电机

（3）直流并励电动机

（4）直流并励电机转动惯量的测定

2.变压器实验

（1）单相变压器(空载、短路和负载实验)、

（2）三相变压器(空载、短路和负载实验)、

（3）三相变压器的联接组和不对称短路、

（4）三相三绕组变压器、

（5）单相变压器的并联运行

3.异步电机实验

（1）三相鼠笼异步电动机的工作特性（空载试验、短路试验、负载试验）、

（2）三相异步电动机的起动与调速（直接起动、Y-Δ起动、自耦变压器降压起动、转子串电阻起动、 转子串电阻调速）、

4.电机机械特性的测定

（1）直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性、

（2）三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性、

（3）三相异步电机M-S曲线的测绘

（二） 电力电子技术实验

1.电力电子技术实验项目

(1)单结晶体管触发电路

(2)正弦波同步移相触发电路实验

(3)锯齿波同步移相触发电路实验

(4)西门子TCA785集成触发电路实验

(5)单相半波可控整流电路实验

(6)单相桥式半控整流电路实验

(7)单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

(8)三相半波可控整流电路实验

(9)三相桥式半控整流电路实验

(10)三相半波有源逆变电路实验

(11)三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

(12)单相交流调压电路实验

(13)三相交流调压电路实验

2.电力电子器件及驱动特性实验

(1)单向晶闸管(SCR)特性实验

(2)可关断晶闸管(GTO)特性实验

(3)功率场效应管(MOSFET)特性实验

(4)电力晶体管(GTR)特性实验

(5)绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验

(6)可关断晶闸管(GTO)驱动与保护电路实验

(7)功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实验

(8)电力晶体管(GTR)驱动与保护电路实验

(9)绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验

3.典型电力电子器件线路实验

(1)直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型线路)(IGBT)

(2)SPWM单相交直交变频原理

4.PLC可编程控制器实验（主机采用三菱FX3U-48MT）

(1)三相电动机的顺序控制

(2) 邮件分拣机

(3) 铁塔之光

(4)步进电机控制

(5)电镀生产线控制

(6)多种液体自动混合

(7)交通灯控制

(8)水塔水位自动控制

(9)自动送料装车系统

(10) 自控成型机

(11) 自控轧钢机

(12)全自动洗衣机的控制

(13)PLC、变频器的综合应用（PLC、三菱变频器）

5.自动控制原理实验

(1)典型环节的模拟研究

(2)典型系统瞬态响应和稳定性

(3)系统校正

(4)控制系统的频率特性

(5)典型非线性环节

(6)非线性系统（一）

(7)非线性系统（二）

(8)采样系统分析

(9)采样控制系统的校正

(10)状态反馈/极点配置

6.计算机控制技术实验

(1) A/D，D/A转换           

(2)采样保持器

(3)数字滤波                

(4)积分分离式PID控制

(5)最小拍有纹波系统实验    

(6)最小拍无纹波系统实验

(7)大林算法控制            

(8)非线性控制

(9)解耦控制

(10)综合控制实验