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電力電子與電機拖動技術實驗臺

SBDJK-4型電力電子與電機拖動技術實驗臺

一、概述

電力電子與電機拖動技術實驗臺是本公司設計的新穎綜合實驗裝置，綜合了目前我國高等院校"電機學"、"電機與拖動"、"電力電子技術""電力拖動自動控制系統"等課程實驗大綱的要求。特別適用于高等院?，F有的電機、電力電子，電氣技術實驗設備的更新改造，同時也為中等專業(yè)學校、職業(yè)技術學院等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備，為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。

二、特點

1、綜合性強本裝置綜合了目前國內各類院校電力電子變流技術，電機及電氣類課程的全部實驗項目。

2、適應性強能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置采用組件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性強從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結合實驗的需要進行配置。

4、直觀性強各實驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線分明，各掛件任務明確，操作、維護方便。

5、科學性強裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；小電機耗電省，節(jié)約能源；實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；電氣控制實驗，內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外，還為學生走向社會打下良好的基礎；測量儀表采用指針式（帶超量程告警等）、數字式、智能化及人機對話等相結合，密切結合教學實驗需要進行配置，使裝置測量手段現代化；設有定時器兼報警記錄儀，為學生實驗技能的考核提供一個統一的標準。

6、開放性強控制屏供電隔離（浮地設計），并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能，使用方便；各測量儀表均有保護功能。整套裝置經過精心設計，加上可靠的元器件質量及可靠工藝作為保障，產品性能優(yōu)良，所有這些均為開放性實驗創(chuàng)造了條件，有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。

三、技術性能

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：187×70×160cm3

四、實驗項目

五、電力電子與電機拖動技術實驗裝置可完成的實驗項目

（一）電機及拖動基礎實驗

1.直流電機實驗

(1)認識實驗

(2)直流并（他）勵電動機

2.變壓器實驗

(1)單相變壓器空載與短路

(2)三相變壓器

(3)三相變壓器的聯接組和不對稱短路

(4)三相三繞組變壓器

(5)單相變壓器的并聯運行

3.異步電機實驗

(1)三相鼠籠異步電動機的工作特性（空載試驗、短路試驗、負載試驗）

(2)三相異步電動機的起動與調速（直接起動、Y-Δ起動、轉子串電阻起動、轉子串電阻調速）

4.電動機機械特性的測定

(1)直流他勵電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性

(2)三相異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性

(3)三相異步電機M-S曲線的測繪

（二）電力電子技術實驗項目

（1）單結晶體管觸發(fā)電路

（2）正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

（3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

（4）西門子TCA785集成觸發(fā)電路實驗

（5）單相半波可控整流電路實驗

（6）單相橋式半控整流電路實驗

（7）單相橋式全控整流電路實驗

（8）單相橋式有源逆變電路實驗

（9）三相半波可控整流電路的研究

（10）晶閘管三相半波有源逆變電路的研究

（11）三相橋式半控整流電路實驗

（12）三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

（13）單相交流調壓電路實驗

（14）三相交流調壓電路實驗

（15）單相正弦波脈寬調制(SPWM)逆變電路實驗(IGBT)

（三）電氣傳動運動控制系統實驗

1.直流電機調速實驗（直流電機運動控制系統）

（1）晶閘管直流調速系統主要單元的調試

（2）帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)直流調速系統實驗

（3）轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統實驗

（4）邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統實驗

4.交流電機調速系統實驗（交流電機運動控制系統）

（1）單閉環(huán)三相繞線異步電機調壓調速系統實驗

（2）雙閉環(huán)三相繞線異步電機調壓調速系統實驗

（3）雙閉環(huán)三相繞線異步電機串極調速系統實驗

（4）異步電動機SVPWM變頻調速系統

五、電力電子與電機拖動技術實驗臺的配置

1、DQ01電源控制屏(鐵質噴塑結構，鋁質面板)

(1) 交流電源提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調電源(配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規(guī)格1.5KVA、0～450V），克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點)?？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關指示三相電網電壓和三相調壓電壓。

提供380V//3*15V同步變壓器一組。

(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)可調穩(wěn)壓電樞電源(內部具有過壓、過流保護功能)各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開關。

(3) 人身安全保護：設有三相隔離變壓器一組(三相電源經鑰匙開關、接觸器后，到隔離變壓器，再經三相調壓器輸出)，使輸出與電網隔離，對人身安全起到一定的保護作用；

設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。強電連接線及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。

設有電壓型漏電保護器，實驗中若有漏電現象，發(fā)出報警功能，切斷電源。

強電連接線及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。

(4) 控制屏正面大凹槽內設有兩根鋼管，可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設有多個小圓形單相三芯220V電源插座，供儀表等部件供電用?？刂破羶蓚仍O有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗臺照明用的220V、40W日光燈一盞。

★（5）實驗室智慧用電安全控制系統：智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。

1）智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監(jiān)測數值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！設備時間管理包含年月日時間的顯示?？稍O備相應過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定等7大保護功能數值。

2）手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。用戶可進行遠程在線報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。

3）PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶定位跟蹤與信息統計；具有管理員信息修改與權限管理等功能?？梢绘I開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。

2、DQ02實驗桌實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。

3、DQ03-1電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表包括測速系統及固定電機的導軌等。導軌平整度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間很好的連接，電機運行噪聲小，實驗參數典型，能較好滿足實驗要求。

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、DQ09直流并（他）勵電動機（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）

6、DQ10三相鼠籠式異步電動機（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 1420 RPM，功率100W ,電流0.5A，絕緣等級E）

7、DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V，接法 Y，轉速 1380 RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）

8、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱提供0、2、5、15、35歐姆四檔同軸聯調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

9、DQ19校正直流測功機（220V、2.2A、 355W、1500r/min）即可作電動機又可作測功機，做電動機使用時，可作為發(fā)電機的原動機，也可用于拖動電動機完成四象限測試；作測功機使用時，由于電機經特殊設計，容量是被測電機的2～3倍，并經精密儀器校正，能很好的完成被測電機的加載輸出轉矩的測試。

10、DQ22A直流數字電壓、毫安、安培表(三只)

（1）直流數顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，測量范圍0-300V。

（2）直流數顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉換器配以高速MPU單元設計爾成，測量范圍：0-2000mA。

（3）直流數顯電流表一只，測量范圍0～5A，三位半數顯，精度為0.5級，具有短路保護等功能。

11、DQ25單三相智能型功率、功率因數表由24位專用DSP、16位高精度AD轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設計思路，同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。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，功率因數測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A，能自動判別負載性質（感性顯示"L"，容性顯示"C"，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時查閱。

12、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)

13、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)

14、DQ29可調電阻器、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。

15、DQ31C熔斷器及開關板由熔斷器部分和兩個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。

16、DQ44數/模交流電流表由三只數字交流電流表和一只指針式電流表組成。測量范圍0～5A，數字電流表三位半數碼顯示。

17、DQ45數/模交流電壓表由三只數字交流電壓表和一只指針式電壓表組成。測量范圍0～450V，數字電壓表三位半數碼顯示。

18、DK03晶閘管主電路提供6只5A/1000V的晶閘管，6只5A/1000V的二極管，每只晶閘管均設有保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗；設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。

19、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。

20、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、單相交流調壓，正弦波同步移向，西門子TC785集成觸發(fā)電路。

21、DK12變壓器實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），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

22、DK06電機調速控制實驗（Ⅰ）提供以下模塊：電流反饋與過流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節(jié)器（ASR）、反號器（AR）、電流調節(jié)器（ACR）等

23、DK06-1 電機調速控制電路（II）提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。

24、DK14單相交直交變頻原理根據普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術》（第四版）的內容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目：

1）SPWM波形成的過程；

2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）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管專用集成驅動芯片的工作特性。

25、DK28 三相異步電機變頻調速系統提供0.4KW三相異步電機變頻調速系統1套。

26、實驗連接線：實驗連接線：根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

★27、輔助教學數字資源軟件（網絡版）

（1）電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

電機與變壓器仿真教學軟件依據《職業(yè)院校數字校園建設規(guī)范》（教職成函[2015]1 號）與教育部頒布的有關專業(yè)教學大綱而設計，選取典型的電機與變壓器，圍繞其核心知識點和技能點展開，兼顧教師的課堂教學，力爭達到軟件的職業(yè)性、情境性、過程性、交互性的相互交融。

本軟件包括功率電機、控制電機、信號電機和變壓器4個實驗單元，共18個典型的實驗項目，每個實驗項目下設有外形結構、工作原理、拆裝過程、故障檢測、常見應用、考考你等數目不等實驗任務。

本軟件既可支持教師的課堂演示教學，亦可支持學生進行課前預習，重點支持學生在理論課后進行的自主仿真實驗，并可在此基礎上實現技能考核。

（2）電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實驗和鑒定設備通用技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計，內容包括三相異步機單向轉動控制等30個實驗項目，涵蓋維修電工初級、中級、高級主要實驗項目，每個項目又根據需要設有實驗目的、實驗器件、實驗電路、電路原理、器件布局、元件檢查、通電運行、通電運行、故障排除等多種訓練任務。軟件以技能為核心，項目為引領、任務為驅動，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了不可或缺的豐富資源。

（3）低壓電工作業(yè)培訓（包含用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）

本產品依據中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實驗和鑒定設備技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計研制。該軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生電工基礎知識和用電的安全及急救方法。包含電工初步知識（電工基礎、電工儀表使用、導線安全連接、安全用電工具、安全用電標志），觸電急救（觸電的方式、安全防護措施、接地與接零保護、人工呼吸，心肺復蘇等急救方法），風險排除（滅火器類型、滅火器的使用），電工電子基本操作（包括低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）等4大模塊，15個實驗單元，72個實驗項目。軟件以技能為核心，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實驗、鑒定信息化、現代化提供了豐富的教學資源。

七、電力電子與電機拖動技術實驗設備配置清單

序號	編號	名稱	數量	備注
1	DQ01	電源控制屏	1套
2	DQ02	實驗桌	1張
3	DQ03-1	電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表	1件
4	DQ05	三相組式變壓器	1件
5	DQ09	直流他（并）勵電動機	1臺
6	DQ10	三相鼠籠式異步電動機	1臺
7	DQ11	三相線繞式異步電動機	1臺
8	GDQ12	線繞式異步電機起動與調速電阻箱	1臺
9	DQ19	校正直流測功機	1臺
10	DQ22	直流數字電壓、毫安、安培表（三只表）（注：按實驗要求每套需配2件）	2件
11	DQ44	數/模交流電流表	1件
12	DQ45	數/模交流電壓表	1件
13	DQ25	單/三相智能功率、功率因數表	1件
14	DQ26	三相可調電阻器（每組90Ω*2/1.3A）	1件
15	DQ27	三相可調電阻器（每組900Ω*2/0.41A）	1件
16	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
17	DQ31C	熔斷器及開關板	1件
18	DK03	晶閘管主電路	1件
19	DK04	三相晶閘管觸發(fā)電路	1件
20	DK05	單相晶閘管觸發(fā)電路	1件
21	DK06	電機調速控制實驗（Ⅰ）	1件
22	DK06-1	電機調速控制電路（II）	1件
23	DK12	變壓器實驗	1件
24	DK14	單相交直交變頻原理	1件
25	DK28	三相異步電機變頻調速系統	1件
26		高可靠護套結構手槍插實驗連接線及配件	1套
27	輔助教學軟件	（1）電機與變壓器仿真教學軟件（正版3D軟件，便于升級）（2）電力拖動仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）（3）電工作業(yè)培訓（用電安全與觸電急救）仿真教學軟件（正版3D軟件，有軟件著作權，便于升級）	網絡版 50個接點

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