SBDJK-04型电机拖动及自动控制系统实验台
一、电机拖动及自动控制系统实验台概述
电机拖动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。依据高等院校《电机学》,《电机与拖动》,西安交通大学王兆安教授等编著的《电力电子技术》（第五版）和上海大学陈伯时教授编著的《电力拖动自动控制系统》（第三版）实验大纲要求进行设计。涵盖了"电机学"、"电机与变压器" "电机与拖动""电力电子技术"、"直流调速"、"交流调速"、"电机控制"、"电力拖动自动控制系统"等专业课程所开设的实验项目。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。
(图1：实验设备实物外形参考图片,也可以根据学校要求定做）
(图2：部分实验挂件及电机实物图片展示）
(图3：实验设备教室安装布局效果图,具体以教室实际尺寸为准）
二、电机拖动实验装置特点
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：350Kg
5、外形尺寸：187×70×160cm3
四、电机拖动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（内设过载保护措施）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）实验室智慧用电安全控制系统
智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能,处理故障时,防止漏电保护器合闸,造成触电危险；电源具有故障锁定功能,发生故障导致跳闸时,不能人为上电,只能通过远程清除故障后,才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯,没有网络的情况下,教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。
1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心,采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面,实时监控设备运行情况,提供Zigbee、CAN等多种通信模式,具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率,功率因数、频率、电能等参数,液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备,PC端进行授权之后,设备可启动使用,PC端可分时预约设备的启动和停止！
2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据,设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。
3、PC端软件：每个设备状态信息显示,具有多个子界面,具有故障分析,用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备,可单独控制每台设备的开关！
4、后台系统：实时视频监控每个教室,可一键预览所有设备的在线和运行情况,分析设备使用率及运行时间！
现场需对功能逐一演示,提供有效、权威的证明文件,证实该产品的可靠、安全、先进性。
(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、测速系统及数字转速表。
包括固定电机的导轨及测速系统等。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心连接,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、DQ08直流串励电动机
额定电压、额定电流、额定功率和额定转速分别为220V、0.8A、120W、1400r/min
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 是一表示2,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、15四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。
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。
19、DQ36步进电机控制箱及步进电机实验部件
本控制箱适用于三相步进电动机的控制,提供脉冲发生器,具有可调脉宽的脉冲串输出功能,提供步进驱动器,工作电压：12V-26VDC,峰值0-3A可调电流输出。提供三相步进电机实验部件一套。
20、DK03晶闸管主电路
提供12只6A/1000V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）。另外有一组平波电抗器（200mH、500mH和1000mH）和一组续流二极及精度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。
21、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。
22、DK06电机调速控制实验（Ⅰ）
提供以下模块：电流反馈与过流保护（FBC+FA）、给定器（G）、转速变换器（FBS）、速度调节器（ASR）、反号器（AR）、电流调节器（ACR）等
23、DK06-1电机调速控制电路（II）
提供以下模块：零电平检测（DPZ）、转矩极性鉴别（DPT）、逻辑控制（DLC）。
24、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。
25、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。
26、DK11单相调压与可调负载
提供了一只0～250V/0.5KVA单相交流自耦调压器,为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～90Ω/1.3A（串联）或0～45Ω/2.6A（并联）瓷盘可调电阻,为相应的实验提供一个可调的阻性负载。
27、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验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不控整流电路等模块。
28、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。
29、DK19半桥型开关稳压电源
提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路,主电路的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525,采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。
30、实验连接线
实验连接线：根据不同实验项目的特点,配备两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,两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。
31、GDK28三相异步电机变频调速系统
提供0.4KW三相异步电机变频调速系统1套。
32、提供配套实验指导书1套。
五、装置可完成的实验项目
（一） 电机及拖动部分实验
1.直流电机实验
(1)认识实验
(2)直流并（他）励电动机
(3)直流串励电动机
(4)直流并励电动机转动惯量的测定
2.变压器实验
(1)单相变压器空载与短路
(2)三相变压器
(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.电动机机械特性的测定
(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
5.微特电机实验
(1)步进电动机实验
（二） 电力电子技术实验
1.电力电子技术实验项目
(1)三相半波可控整流电路实验
(2)三相桥式半控整流电路实验
(3)三相半波有源逆变电路实验
(4)三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
(5)三相交流调压电路实验
2.典型电力电子器件线路实验
(1)单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验(IGBT)
(2)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)
(3)半桥型开关稳压电源的性能研究
3.直流电机调速实验（直流电机运动控制系统）
（1）晶闸管直流调速系统主要单元的调试
（2）带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统实验
（3）转速、电流双闭环直流调速系统实验
（4）转速、电流双闭环直流调速系统实验
（5）逻辑无环流可逆直流调速系统实验
4.交流电机调速系统实验（交流电机运动控制系统
（1）双闭环三相绕线异步电机调压调速系统实验
（2）双闭环三相绕线异步电机串极调速系统实验
（3）异步电动机-变频器调速系统
（4）异步电动机SPWM变频调速系统
六、电机拖动实验装置的配置清单
序号 |
编号 |
名称 |
数量 |
1 |
DQ01 |
电源控制屏 |
1套 |
2 |
DQ02 |
实验桌 |
1张 |
3 |
DQ03-1 |
固定电机导轨、测速系统及智能数显转速表 |
1套 |
4 |
DQ05 |
三相组式变压器 |
1套 |
5 |
DQ08 |
直流串励电动机 |
1件 |
6 |
DQ09 |
直流并（他）励电动机 |
1台 |
7 |
DQ10 |
三相鼠笼式异步电动机 |
1台 |
8 |
DQ11 |
三相线绕异步电机 |
1台 |
9 |
GDQ12 |
三相线绕异步电机启动调速电阻箱 |
1件 |
10 |
DQ19 |
校正直流测功机 |
1台 |
11 |
DQ22 |
直流数字电压、毫安、安培表（三只表） （注：按实验要求每套需配2件） |
2件 |
12 |
DQ25 |
单/三相智能功率、功率因数表 |
1件 |
13 |
DQ26 |
三相可调电阻器（每组90Ω*2/1.3A） |
1件 |
14 |
DQ27 |
三相可调电阻器（每组900Ω*2/0.41A） |
1件 |
15 |
DQ29 |
可调电阻器、电容器90Ω*2/1.3A、900Ω*2/0.41A |
1件 |
16 |
DQ31 |
波形测试及开关板 |
1件 |
17 |
DQ44 |
数/模交流电流表 |
1件 |
18 |
DQ45 |
数/模交流电压表 |
1件 |
19 |
DQ36 |
步进电机控制箱及步进电机实验部件 |
1件 |
20 |
DK03 |
晶闸管主电路 |
1件 |
21 |
DK04 |
三相晶闸管触发电路 |
1件 |
22 |
DK06 |
电机调速控制实验（Ⅰ） |
1件 |
23 |
DK06-1 |
电机调速控制电路（II） |
1件 |
24 |
DK07 |
直流斩波电路实验 |
1件 |
25 |
DK08 |
给定及实验器件 |
1件 |
26 |
DK11 |
单相调压与可调负载 |
1件 |
27 |
DK12 |
变压器实验 |
1件 |
28 |
DK14 |
单相交直交变频原理 |
1件 |
29 |
DK19 |
半桥性开关稳压电源 |
1件 |
30 |
实验连接线及易损配件 |
1件 |
|
31 |
GDK28 |
三相异步电机变频调速系统 |
1套 |
32 |
指导 |
提供实验指导书1套 |
1件 |
34 |
实验室安全用电智能控制系统 |
全室配1套 |
