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2024年4月1日

电机拖动及电力电子技术创新实验实训装置

SBDJK-6型电机拖动及电力电子技术创新实验实训装置

一、概述

电机拖动及电力电子实训装置、电机拖动及电力电子实训室设备服务于机电一体化技术、电气自动化技术、建筑电气工程技术、机电设备维修与管理等专业。通过实训让学生掌握各种电力电子器件的基本原理、熟悉各种电机及其控制和调速方式，了解电力电子和电机控制电路的构成、熟悉其应用范围、数据处理等方法。在了解电力电子及电机拖动基本电路原理基础上，结合交、直流调速系统做相关的设计，增加学生的知识面，培养学生在电力电子和电机拖动系统等方向的基本理论研究和实际动手能力。

二、特点

1、综合性强 本装置综合了目前国内各类院校电机及电气类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；测量仪表采用指针式（带超量程告警等）、数字式、智能化及人机对话等相结合，密切结合教学实验需要进行配置，使装置测量手段现代化；设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。

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；各测量仪表均有保护功能。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： 480Kg

5、外形尺寸：187×70×160cm3

四、实验项目

（一）电机与拖动基础实验

1、直流电机实验

(1) 直流电机认识实验

(2) 直流复励发电机实验

(3) 直流并励电动机实验

2、变压器实验

(1) 单相变压器

(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

(6) 三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

(2）三相异步电动机的起动与调速

4、同步电机实验

(1) 三相同步发电机的运行特性

(2) 三相同步发电机的并网运行

(3) 三相同步电动机

(4) 三相同步电机参数的测定

5、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

（二）电力电子技术实验

1、电力电子技术实验项目（晶闸管电路）

(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及有源逆变电路实验

(9) 三相桥式半控整流电路实验

(10) 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

(11) 单相交流调压电路实验

(12) 三相交流调压电路实验

2、电力电子技术实验项目（电力电子器件特性及驱动保护）

(13) 单向晶闸管(SCR)特性实验

(14) 功率场效应管(MOSFET)特性实验

(15) 电力晶体管(GTR)特性实验

(16) 绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验

(17) 功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电路实验

(18) 绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电路实验

3、电力电子技术实验项目（电力电子器件的典型线路实验）

（1）单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验

（2）直流斩波电路的性能研究

（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波的电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路）

五、装置的配置

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380V//3*15V同步变压器一组。

(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(内部具有过压、过流保护功能)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

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。强电连接线及插座，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，实验中若有漏电现象，发出报警功能，切断电源。

强电连接线及插座，采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。

(4）定时器兼报警记录仪（服务管理器）：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。设有实验台照明用的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电机导轨、测速系统及智能数显转速表

包括测速系统及固定电机的导轨等。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、电机与测功机之间很好的连接，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（他）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（ 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 1380 RPM，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、15，35三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。

10、DQ14三相同步电机

作电动机时，220V/Y、0.35A、90W、1500r/min；作发电机时，220V/Y、0.45A、170W、1500r/min

11、DQ19校正直流测功机（220V、2.2A、 355W、1500r/min）

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。

12、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，具有短路保护等功能。

13、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。

14、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)

15、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)

16、DQ28 三相可调电抗器

每相由一个 127V/0.5A 的固定电抗器和一个 0～250V 的自耦调压器组成，既可作固定电感和可调电抗器使用，也可做自耦调压器使用。

17、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。

18、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。

19、DQ32旋转灯、并网开关、同步机励磁电源

由并网用的三组相灯<黄、绿、红各两只>,一组并网开关和一组同步机励磁电源<5～40V/2.5A可调>组成。

20、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。

21、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流组成。测量范围0～450V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。指针式精密交流电压表一只，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0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程指示、告警等功能。

22、DK03晶闸管主电路

提供6只5A/1000V的晶闸管，6只5A/1000V的二极管，每只晶闸管均设有保护装置，晶闸管可通过外加信号进行触发（留有触发脉冲输入接口），可更好的完成设计性实验；设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只和平波电抗器一组。

23、DK04三相晶闸管触发电路

提供三相晶闸管触发电路、功放电路等，与"DK03"配套使用，留有波形测试孔。

24、DK05 单相晶闸管触发电路实验

提供单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路及西门子TCA785触发电路共五种触发电路。

26、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。

27、DK08给定及实验器件

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、BCR等。

28、DK10可调电阻器，电容器

提供耐压AC100V的可调电容三组，调节范围为0.1～11.37uF，0～999KΩ十进制可调电阻两组。

29、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。

30、DK13功率器件驱动电路实验（一）

主要是为完成新器件特性实验提供驱动和保护电路，使学生了解电力电子新器件的驱动特性。主要包括电源、驱动电路、PWM波形发生器。

（1）电源：为驱动电路提供电源，包括±5V、+20V、±15V直流电源。

（2）驱动电路：包括MOSFET、IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用了专用芯片EXB841。

（3）PWM波形发生器：由SG3525为核心的PWM波形发生器主要为新器件驱动电路提供PWM驱动波形；可以通过频率调节旋钮进行频率调节；通过占空比电位器来调节PWM波的占空比频率调节范围4KHz～10KHz。

31、实训连接线及配件

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，接触优良。

32、透明型电力电子应用创新实训模块

电力电子应用创新实训模块底盒使用190mm×145mm，124mm×145mm两种开模有机透明封闭塑料底盒，模块面板采用蓝色印制电路板PCB工艺，可以直观看到器件的实物及相关的原理图。对于高压电路安装在面板背面，或者通过双圈接线柱引出接口，透过透明底盒能够看到器件实物，方便感性认识。

包含三相同步信号电路单元模块、TC787AP三相集成脉冲触发电路模块（设有单双脉冲切换开关，封锁及输出开关，移相电位器等）、六路功率三极管BU406及灌封脉冲变压器隔离的脉冲输出电路，PWM脉冲发生器及四路功率桥功率输出电路、二极管整流电路、四路IGBT功率桥电路及LEM电流传感器检测电路、三相晶闸管整流电路、基于DSP的三相异步电机IPM逆变调速模块电路（矢量控制）、变频调速按键与LED显示电路模块，交流电压检测仪表、交流电流检测仪表、直流电压和电流检测仪表等。

本套件可完成单相半波不控整流电路实训，单相全桥不控整流电路实训，三相晶闸管触发电路实训，三相半波整流电路实训，三相半控桥式整流电路实训，三相桥式整流电路实训，三相交流调压电路实训，DC/DC 全桥IGBT整流电路实训，直流电机H桥IGBT可逆调速电路实训，交流电机矢量变频调速电路实训等。

33、实训室安全用电智能控制系统（整个实验室配置1套）

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！

34、辅助教学数字资源软件（网络版）

（1）电机与变压器仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）

电机与变压器仿真教学软件依据《职业院校数字校园建设规范》（教职成函[2015]1 号）与教育部颁布的有关专业教学大纲而设计，选取典型的电机与变压器，围绕其核心知识点和技能点展开，兼顾教师的课堂教学，力争达到软件的职业性、情境性、过程性、交互性的相互交融。

本软件包括功率电机、控制电机、信号电机和变压器4个实验单元，共18个典型的实验项目，每个实验项目下设有外形结构、工作原理、拆装过程、故障检测、常见应用、考考你等数目不等实验任务。

本软件既可支持教师的课堂演示教学，亦可支持学生进行课前预习，重点支持学生在理论课后进行的自主仿真实验，并可在此基础上实现技能考核。

（2）电力拖动仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）

本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.1-2006）《职业技能实验和鉴定设备通用技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计，内容包括三相异步机单向转动控制等30个实验项目，涵盖维修电工初级、中级、高级主要实验项目，每个项目又根据需要设有实验目的、实验器件、实验电路、电路原理、器件布局、元件检查、通电运行、通电运行、故障排除等多种训练任务。软件以技能为核心，项目为引领、任务为驱动，职场环境为背景，操作步骤为主线，学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性于一身，性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了不可或缺的丰富资源。

（3）电工作业培训（用电安全与触电急救）仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）

本产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《"维修电工"职业技能实验和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制。该软件采用二维与三维结合的虚拟画面，教导学生电工基础知识和用电的安全及急救方法。包含电工初步知识（电工基础、电工仪表使用、导线安全连接、安全用电工具、安全用电标志），触电急救（触电的方式、安全防护措施、接地与接零保护、人工呼吸，心肺复苏等急救方法），风险排除（灭火器类型、灭火器的使用），电工电子基本操作（包括低压电器、电机与变电器、照明电路、电子技术）等4大模块，15个实验单元，72个实验项目。软件以技能为核心，操作步骤为主线，以学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身，性价比极高。为职业教育与技能实验、鉴定信息化、现代化提供了丰富的教学资源。

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	电机导轨、测速系统及智能数显转速表	1件
4	DQ05	三相组式变压器	1件
5	DQ07	直流复励发电机	1台
6	DQ09	直流并励电动机	1台
7	DQ10	三相鼠笼式异步电动机	1台
8	DQ11	三相线绕式异步电动机	1台
9	GDQ12	线绕式异步电动机起动与调速电阻箱	1件
10	DQ14	三相同步电机	1台
11	DQ19	校正直流测功机	1台
12	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
13	DQ44	数/模交流电流表	1件
14	DQ45	数/模交流电压表	1件
15	DQ25	单/三相智能功率、功率因数表	1件
16	DQ26	三相可调电阻器（每组90Ω*2/1.3A）	1件
17	DQ27	三相可调电阻器（每组900Ω*2/0.41A）	1件
18	DQ28	三相可调电抗器	1件
19	DQ29	可调电阻器、电容器	1件
20	DQ31	波形测试及开关板	1件
21	DQ32	旋转灯，并网开关，同步机励磁电源	1件
22	DK03	三相晶闸管主电路	1件
23	DK04	三相晶闸管触发电路	1件
24	DK05	单相晶闸管触发电路	1件
25	DK06	电机调速控制实验（Ⅰ）	1件
26	DK07	直流斩波电路	1件
27	DK08	给定及实验器件	1件
28	DK10	可调电阻器，电容器	1件
29	DK12	变压器实验	1件
30	DK13	功率器件驱动电路实验箱(一）	1件
31		高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件	1套
32		透明型电力电子应用创新实训模块	1套
33		实训室安全用电智能控制系统	共需配置1套
34	辅助教学软件	（1）电机与变压器仿真教学软件（正版3D软件，便于升级）（2）电力拖动仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）（3）电工作业培训（用电安全与触电急救）仿真教学软件（正版3D软件，有软件著作权，便于升级）	网络版 50个接点