电机与电力电子及PLC电气控制技术综合实验装置-上海硕博教学设备公司

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SBDJK-DZSZ-1电机与电力电子及PLC电气控制技术综合实验装置

一、概述

电机与电力电子及PLC电气控制技术综合实验装置是我公司根据当前实验教学改革的发展，集众多国内外厂家的优点，精心研制、改进而成的新一代实验设备。能满足《电机与拖动基础》、《电力电子技术》、《电气与PLC技术》、《自动控制原理实验》、《计算机控制技术》、《电气工程基础训练》、《电气工程基础》等课程实验。特别适用于高等院校现有的电机、电力电子技术及电气控制实验设备的更新改造，同时也为中等专业学校、职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备，为教师或研究生开发新实验或进行科学研究工作提供良好的实验条件。

（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

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