SBDJK-04电机及自动控制实验装置

一、概述

电机及自动控制实验装置、电机拖动及自动控制系统实验台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、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：187×70×158cm3

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输入，输出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，强电采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电。

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

5、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）

6、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）

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A/150W瓷盘电阻)

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

13、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。

14、DQ31熔断器及开关板

由熔断器部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。

15、DQ44交流电流表

由三只数字真有效值交流电流表组成。  

16、DQ45交流电压表

由三只数字真有效值交流电压表组成。

17、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。

18、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。

19、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

20、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）。

21、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。

22、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。

23、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。

24、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统

通过对四个桥臂上IGBT管的触发控制，来实现对可逆直流他励电机进行调速的目的，主要由三大部分组成，即主回路部分、控制电路部分和调节部分。主回路由直流电源、四种IGBT管组成；控制回路部分由专用芯片产生PWM脉冲波，PWM波脉冲发生器产生的四路控制脉冲，分别驱动四个桥臂的IGBT管；调节部分由两个PI调节器组成，并通过速度环、电流环构成的反馈回路使电机的转速稳定运行在给定的转速下。本实验挂件可完成的实验项目有：（1）全桥DC/DC 变换电路实验（2）双闭环可逆直流脉宽调速实验。

25、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)的相关内容进行开发，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。

26、DK-28 DSP控制的电机变频调速实验

提供DSP+IPM功率模块电路构成的SVPWM矢量变频调速系统1套。

27、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。

五、装置可完成的实验项目

（一）直流电机实验

1.电机认识实验

2.直流并励电动机实验

（二）变压器实验

1.三相三绕组变压器实验

2.三相变压器的联接组和不对称短路

3.三相变压器

（三）异步电机实验

1.三相笼型异步电动机的工作特性

2. 三相异步电动机的起动与调速

3. 三相鼠笼电机的M－S曲线的测绘

（四）电动机机械特性测定

1. 直流他励电动机机械特性

2. 三相异步电机在各种运行状态下的机械特性

（五）电力电子技术实验项目

1.三相半波可控整流电路实验

2.三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

3.三相交流调压电路实验

4.全桥DC/DC变换电路

（六）直流电机调速实验

1.晶闸管直流调速系统主要单元调试

2.不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究

3.双闭环不可逆直流调速系统实验

4.直流双闭环H桥可逆PWM调速系统实验

（七）交流电机调速实验

1.双闭环三相异步电动机调压调速系统

2.双闭环三相异步电动机串级调速系统实验

3.单相SPWM交直流变频原理实验

4.采用DSP控制的异步电机的SVPWM变频调速实验

六、电机及自动控制实验台配置清单