SBDQ-1E型電力拖動動控制綜合實(shí)驗裝置
一 、概述
電力拖動動控制綜合實(shí)驗裝置、電力拖動動控制綜合實(shí)驗設(shè)備綜合了目前我國高等院校"電機(jī)學(xué)"、"電機(jī)與拖動"、"控制微電機(jī)"、"電機(jī)控制"、"工廠電氣控制""電力電子技術(shù)""電力拖動自動控制系統(tǒng)"等課程實(shí)驗大綱的要求。特別適用于高等院?，F(xiàn)有的電機(jī)、電氣技術(shù)實(shí)驗設(shè)備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴(kuò)建實(shí)驗室，迅速開設(shè)實(shí)驗課提供了理想的實(shí)驗設(shè)備，為教師或研究生開發(fā)新實(shí)驗或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗條件。
(圖1：實(shí)驗設(shè)備實(shí)物外形參考圖片，也可以根據(jù)學(xué)校要求定做）
二、特點(diǎn)
1、綜合性強(qiáng) 本裝置綜合了目前國內(nèi)各類院校電機(jī)及電氣類課程的全部實(shí)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(shí)驗教學(xué)，實(shí)驗的深度與廣度可根據(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)地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
3、整套性強(qiáng) 從儀器儀表、專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗部件到實(shí)驗連接專用導(dǎo)線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗的需要進(jìn)行配置。
4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)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(shí)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(shí)驗噪聲小，整齊美觀，改善實(shí)驗環(huán)境；電氣控制實(shí)驗，內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ)；測量儀表采用指針式（帶超量程告警等）、數(shù)字式、智能化及人機(jī)對話等相結(jié)合，密切結(jié)合教學(xué)實(shí)驗需要進(jìn)行配置，使裝置測量手段現(xiàn)代化；設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
6、開放性強(qiáng) 控制屏供電隔離（浮地設(shè)計），并設(shè)有內(nèi)、外電壓型漏電保護(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，使用方便；各測量儀表均有保護(hù)功能。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實(shí)驗創(chuàng)造了條件，有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
三、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℃) 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5KVA
4、重 量： 480Kg
5、外形尺寸：187×700×160cm3
四、實(shí)驗項目
（一）電力電子技術(shù)實(shí)驗
1、 電力電子技術(shù)實(shí)驗項目（電力電子器件的典型線路實(shí)驗）
1）SPWM單相交直交變頻電路的性能研究
2）全橋DC-DC變換電路
3）三相整流電路（SCR））
4）交直流調(diào)速（電力拖動自動控制）實(shí)驗
(1)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試(SCR)
(2)開環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗
(3)單閉環(huán)(轉(zhuǎn)速單閉環(huán)、電流單閉環(huán))不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(SCR)
（4）轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)控制晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗
(5)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)（H橋、IGBT）
（6）雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗
（7）雙閉環(huán)交流串級調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗
（8）變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗
（二）電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)驗
1、 變壓器實(shí)驗
(1) 單相變壓器
(2) 三相變壓器
(3) 三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
(4) 三相三繞組變壓器
(5) 單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
(6) 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
2、 直流電機(jī)實(shí)驗
(1) 直流電機(jī)認(rèn)識實(shí)驗
(2) 直流發(fā)電機(jī)
(3) 直流并勵電動機(jī)
(4) 直流并勵電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量的測試
3、 異步電機(jī)實(shí)驗
(1) 三相鼠籠異步電動機(jī)的工作特性
(2）三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速
4、電動機(jī)機(jī)械特性的測定
(1) 直流他勵電動機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性
(2) 三相異步電動機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性
(3) 三相異步電機(jī)M-S曲線的測繪
五、裝置的配置
1、DQ01電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu))
(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)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點(diǎn))?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護(hù)，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
提供三相同步變壓器380V/15V*3一只。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(內(nèi)部具有過壓、過流保護(hù)功能)各一組，并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。
(3) 人身安全保護(hù)
設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護(hù)作用；
設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。強(qiáng)電連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。
設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器，實(shí)驗中若有漏電現(xiàn)象，發(fā)出報警功能，切斷電源。
強(qiáng)電連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。
2、DQ02實(shí)驗桌
1）實(shí)訓(xùn)桌采用四個工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調(diào)節(jié)腳，方便高度調(diào)節(jié)，主體結(jié)構(gòu)通過左、右各2個C字形鋁壓成型構(gòu)件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設(shè)支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內(nèi)適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構(gòu)件為左、右對稱件，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機(jī)加工、拋丸、噴砂，表面藍(lán)色靜電噴涂工藝。
2）實(shí)訓(xùn)桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；
3）實(shí)訓(xùn)儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結(jié)構(gòu)，表面靜電噴涂；柜體設(shè)有雙門柜用于放置實(shí)訓(xùn)掛箱，設(shè)有二個抽屜用于放置實(shí)訓(xùn)導(dǎo)線和指導(dǎo)書等。
3、DQ03-1電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
包括測速系統(tǒng)及固定電機(jī)的導(dǎo)軌等。導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測功機(jī)之間很好的連接，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)驗參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)驗要求。
4、DQ05三相組式變壓器（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07直流復(fù)勵發(fā)電機(jī)（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流并（他）勵電動機(jī)（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
7、DQ10三相鼠籠式異步電動機(jī)（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉(zhuǎn)速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）
8、DQ11三相線繞式異步電動機(jī)（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速 1400 RPM，功率100W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動與調(diào)速電阻箱
提供0、2、5、15三相繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。
10、DQ19校正直流測功機(jī)（220V、2.2A、 355W、1500r/min）
即可作電動機(jī)又可作測功機(jī)，做電動機(jī)使用時，可作為發(fā)電機(jī)的原動機(jī)，也可用于拖動電動機(jī)完成四象限測試；作測功機(jī)使用時，由于電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計，容量是被測電機(jī)的2～3倍，并經(jīng)精密儀器校正，能很好的完成被測電機(jī)的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測試。
11、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)
直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍0-300V。手動量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。
直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速M(fèi)PU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。
直流數(shù)顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數(shù)顯，精度為0.5級，具有斷路保護(hù)等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表
由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速M(fèi)PU單元設(shè)計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。能同時測量兩路單相功率P1、P2，三相功率等于兩路功率之和（兩表法測量三相總功率）。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），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。
13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)
16、DQ29可調(diào)電阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組，35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
17、DQ31波形測試及開關(guān)板
由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。
18、DQ44數(shù)/模交流電流表
由三只數(shù)字交流電流表和一只指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數(shù)碼顯示。指針式精密交流電流表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四檔，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，設(shè)有超量程指示，告警等功能。
19、DQ45數(shù)/模交流電壓表
由三只數(shù)字交流電壓表和一只指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～450V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數(shù)碼顯示。指針式精密交流電壓表一只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應(yīng)的刻度線），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五檔，精度1.0級，直鍵開關(guān)切換，設(shè)有超量程指示、告警等功能。
20、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設(shè)有保護(hù)裝置，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(shí)驗；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V一只，帶鏡面直流電流表±2A一只，平波電抗器一組。
21、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等，與"DK03"配套使用，留有波形測試孔。
22、DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數(shù)顯）、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換（FBS）、調(diào)節(jié)器II、反號器（AR）、電流變換（FBC），電壓隔離器（TVD）。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的比例增益由電位器調(diào)節(jié)。
23、DK08給定及實(shí)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、BCR等。
24、DK10可調(diào)電阻器，電容器
提供耐壓AC100V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。
25、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(shí)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(shí)驗提供一個可調(diào)的阻性負(fù)載。
26、DK12變壓器實(shí)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(shí)驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
27、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(diǎn)教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第五版)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(diǎn)及其使用。
能完成如下實(shí)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。
28、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(shí)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(yùn)行在給定的轉(zhuǎn)速下。
電力拖動動控制綜合實(shí)驗裝置可完成的實(shí)驗項目有：
（1）全橋DC/DC 變換電路實(shí)驗
（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速實(shí)驗。
29、DK28三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)
提供日本三菱FR-D720變頻調(diào)速系統(tǒng)1套，端子引出到面板，設(shè)有1K歐姆調(diào)速電位器1只。
30、實(shí)訓(xùn)連接線及配件
結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸優(yōu)良。
六、電力拖動動控制綜合實(shí)驗設(shè)備配置清單
序 號 | 編 號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
1 | DQ01 | 電源控制屏 | 1套 |
2 | DQ02 | 實(shí)驗桌 | 1張 |
3 | DQ03-1 | 電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | 1件 |
4 | DQ05 | 三相組式變壓器 | 1件 |
5 | DQ07 | 直流復(fù)勵發(fā)電機(jī) | 1臺 |
6 | DQ09 | 直流并勵電動機(jī) | 1臺 |
7 | DQ10 | 三相鼠籠式異步電動機(jī) | 1臺 |
8 | DQ11 | 三相線繞式異步電動機(jī) | 1臺 |
9 | GDQ12 | 線繞式異步電動機(jī)起動與調(diào)速電阻箱 | 1件 |
10 | DQ19 | 校正直流測功機(jī) | 1臺 |
11 | DQ22 | 直流數(shù)字電壓、毫安、安培表（三只表）（注：按實(shí)驗要求每套需配2件） | 2件 |
12 | DQ44 | 數(shù)/模交流電流表 | 1件 |
13 | DQ45 | 數(shù)/模交流電壓表 | 1件 |
14 | DQ25 | 單/三相智能功率、功率因數(shù)表 | 1件 |
15 | DQ26 | 三相可調(diào)電阻器（每組90Ω*2/1.3A） | 1件 |
16 | DQ27 | 三相可調(diào)電阻器（每組900Ω*2/0.41A） | 1件 |
17 | DQ29 | 可調(diào)電阻器、電容器 | 1件 |
18 | DQ31 | 波形測試及開關(guān)板 | 1件 |
19 | DK03 | 三相晶閘管主電路 | 1件 |
20 | DK04 | 三相晶閘管觸發(fā)電路 | 1件 |
21 | DK06 | 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗（Ⅰ） | 1件 |
22 | DK08 | 給定及實(shí)驗器件 | 1件 |
23 | DK10 | 可調(diào)電阻器，電容器 | 1件 |
24 | DK11 | 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載 | 1件 |
25 | DK12 | 變壓器實(shí)驗 | 1件 |
26 | DK14 | 單相交直交變頻原理 | 1件 |
27 | DK17 | 雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng) | 1件 |
28 | DK28 | 三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) | 1件 |
29 |
| 高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗連接線及配件 | 1套 |
