SBDJK-04型電機電力電子及PLC電氣控制技術綜合實驗裝置
一、概述
電機電力電子及PLC電氣控制技術綜合實驗裝置是我公司根據(jù)當前實驗教學改革的發(fā)展，集眾多國內外廠家的優(yōu)點，精心研制、改進而成的新一代實驗設備。能滿足《電機與拖動基礎》、《電力電子技術》、《電氣與PLC技術》、《自動控制原理實驗》、《計算機控制技術》、《電氣工程基礎訓練》、《電氣工程基礎》等課程實驗。特別適用于高等院?，F(xiàn)有的電機、電力電子技術及電氣控制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、實驗裝置特點
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時可完成目前國內各類院校電機，電力電子及電氣控制，PLC，自動控制系統(tǒng)與計算機控制技術等學科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(jù)需要作靈活調整，普及與提高可根據(jù)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(jīng)特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數(shù)；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；
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。整套裝置經(jīng)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：300Kg
5、外形尺寸：1870×700×1600mm3
四、裝置的基本裝備
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(lián)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(wǎng)電壓和三相調壓電壓。
提供三相同步變壓器1組，電壓為：380V/3×15V。
(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（內設過流過壓保護措施）各一組，并設有直流數(shù)顯電壓表及切換開關。
(3) 人身安全保護體系
設有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關、接觸器后，到隔離變壓器，再經(jīng)三相調壓器輸出)，使輸出與電網(wǎng)隔離，對人身安全起到一定的保護作用；
設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。實驗連接線及插座，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，控制屏若有漏電現(xiàn)象，即切斷電源。
實驗連接線及插座，采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電。
（4）實驗管理器：具有設定時間、到時報警、切斷電源及記錄各種告警次數(shù)等功能。
(5) 控制屏正面大凹槽內，設有兩根圓鋼管，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。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
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固定電機導軌,光電編碼器測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表。
包括固定電機的導軌等，導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度好，互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間同軸連接，電機運行噪聲小，實驗參數(shù)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、DQ07直流復勵發(fā)電機（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）
6、DQ09直流并勵電動機（（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（Un= AC3800V/220V，接法 Y/Δ，轉速 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（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）
9、GDQ12線繞式異步電機起動與調速電阻箱
提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。
10、DQ19校正直流測功機（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣等級E）
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(jīng)特殊設計，容量是被測電機的2～3倍，并經(jīng)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。
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轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。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轉換器配以高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。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，具有短路保護功能。
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轉換器和高速MPU單元設計爾成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)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(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(shù)據(jù)，供隨時查閱。
13、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
15、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。
16、DQ31波形測試及開關板
由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。
17、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，直鍵開關切換，設有超量程指示，告警等功能。
18、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壓表組成。
指針式精密交流電壓表1只，采用帶鏡面、雙刻度線（紅、黑）表頭（不同的量程讀取相應的刻度線），測量范圍0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五檔，輸入阻抗1MΩ，精度1.0級，直鍵開關切換，每檔均有超量程告警、指示等功能。
19、DK03晶閘管主電路
提供6只5A/1200V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。提供6只5A/1000V的二極管，另外有一組平波電抗器（100mH、200mH和700mH）及精度1.0級帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡面指針±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。
20、DK04三相晶閘管集成觸發(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。設有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調節(jié)觀察孔等。
21、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實驗
提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，單相交流調壓，西門子TCA785觸發(fā)電路等。
22、DK07直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第四版)中相關的直流斬波內容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525?？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
23、DK08給定及實訓器件
提供給定（±15V可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法）、二極管等。
24、DK09新器件特性實驗
提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO 、GTR新器件，可完成電力電子新器件特性實驗。
25、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訓和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實訓；還設有三相不控整流電路等模塊。
26、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。
27、PLC-1 PLC可編程控制器主機模塊（主機采用三菱FX3U-48MT）
配備日本三菱的FX3U-48MT型可編程控制器主機1套，配套日本三菱編程電纜，提供實驗所需的+24V直流電源。
28、PLC-2 可編程控制器模擬實驗
提供以下實驗模塊：
（1）液體混合裝置控制的模擬；
2）交通燈控制的模擬；
3）自動送料裝車系統(tǒng)的模擬；
4）自控軋鋼機的模擬。
29、PLC-3 可編程控制器模擬實驗
1) 郵件分揀機
2) 鐵塔之光3) 步進電機控制
4) 電鍍生產線控制
5) 水塔水位自動控制
6) 自控成型機
7) 全自動洗衣機的控制
30、ATC1自控原理與計算機控制實驗箱
（1）本實驗箱具有很強的開放性能、擴展性能。運算模擬單元的運放八個，每個運算模擬單元內都有實驗所需的電阻、電容等元件，可以通過短路塊和導線靈活方便的對實驗單元電路的組合，可構造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)；從運算模擬單元獨立出來的可變電阻器組單元檔位連續(xù)，調節(jié)精度高，接線靈活多變，充分滿足于自控原理及計算機控制技術實驗教學的要求。
（2）系統(tǒng)提供集成操作軟件，通過虛擬PC示波器功能可實時、清晰的觀察控制系統(tǒng)的各項靜、動態(tài)特性，方便了對模擬控制系統(tǒng)特性的研究。微型溫度控制單元可以代替烤箱進行溫度控制實驗，加上系統(tǒng)配置的直流電機、步進電機等控制對象，可開設控制系統(tǒng)課程的實驗。該系統(tǒng)還可擴展支持如線性系統(tǒng)、最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識及計算機控制等現(xiàn)代控制理論的模擬實驗研究。
（3）系統(tǒng)由各單元電路、8088CPU控制單元和PC機進行通訊的串口構成；
（4）信號源發(fā)生單元電路：正弦波、方波、斜波及拋物波，信號周期在2毫秒至30秒之間可調；
（5）采樣保恃器及單穩(wěn)單元電路；運算模擬單元電路；非線性單元電路；狀態(tài)指示燈單元；D/A0832數(shù)/模轉換單元電路；A/D0809模/數(shù)轉換單元電路；單節(jié)拍脈沖發(fā)生單元；電位器單元；－5V電源發(fā)生單元；驅動單元；電機單元；直流電機、步進電機模塊單元；
（6）信號測量單元： 采用PC軟件實現(xiàn)雙蹤示波器、頻率特性分析等功能。
（7）特殊運算環(huán)節(jié)單元；
（8）可變電阻器組單元；
31、實驗連接線及配件（電機堵轉制動工具等）
實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備三種不同的實驗聯(lián)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(lián)接線，三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。
32、電腦桌小推車
鋁木機構，設有萬向輪和顯示器保護罩。
33、實驗掛件貨架（全教室配1套）
為實驗掛件提供一個存放位置，實驗室整潔舒適。
34、提供配套實驗指導書1套。
35、提供PLC編程軟件1套。
36、配套教學數(shù)字資源（一）：電工作業(yè)培訓教學軟件（ 用電安全與觸電急救仿真教學軟件）
五、裝置可完成的實驗項目
（一）電機與拖動基礎
1.直流電機實驗
（1）認識實驗
（2）直流發(fā)電機
（3）直流并勵電動機
（4）直流并勵電機轉動慣量的測定
2.變壓器實驗
（1）單相變壓器(空載、短路和負載實驗)、
（2）三相變壓器(空載、短路和負載實驗)、
（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、自耦變壓器降壓起動、轉子串電阻起動、 轉子串電阻調速）、
4.電機機械特性的測定
（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
1.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)單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(8)三相半波可控整流電路實驗
(9)三相橋式半控整流電路實驗
(10)三相半波有源逆變電路實驗
(11)三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(12)單相交流調壓電路實驗
(13)三相交流調壓電路實驗
2.電力電子器件及驅動特性實驗
(1)單向晶閘管(SCR)特性實驗
(2)可關斷晶閘管(GTO)特性實驗
(3)功率場效應管(MOSFET)特性實驗
(4)電力晶體管(GTR)特性實驗
(5)絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實驗
(6)可關斷晶閘管(GTO)驅動與保護電路實驗
(7)功率場效應管(MOSFET)驅動與保護電路實驗
(8)電力晶體管(GTR)驅動與保護電路實驗
(9)絕緣雙極型晶體管(IGBT)驅動與保護電路實驗
3.典型電力電子器件線路實驗
(1)直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型線路)(IGBT)
(2)SPWM單相交直交變頻原理
4.PLC可編程控制器實驗（主機采用三菱FX3U-48MT）
(1)三相電動機的順序控制
(2) 郵件分揀機
(3) 鐵塔之光
(4)步進電機控制
(5)電鍍生產線控制
(6)多種液體自動混合
(7)交通燈控制
(8)水塔水位自動控制
(9)自動送料裝車系統(tǒng)
(10) 自控成型機
(11) 自控軋鋼機
(12)全自動洗衣機的控制
(13)PLC、變頻器的綜合應用（PLC、三菱變頻器）
5.自動控制原理實驗
(1)典型環(huán)節(jié)的模擬研究
(2)典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性
(3)系統(tǒng)校正
(4)控制系統(tǒng)的頻率特性
(5)典型非線性環(huán)節(jié)
(6)非線性系統(tǒng)（一）
(7)非線性系統(tǒng)（二）
(8)采樣系統(tǒng)分析
(9)采樣控制系統(tǒng)的校正
(10)狀態(tài)反饋/極點配置
6.計算機控制技術實驗
(1) A/D，D/A轉換
(2)采樣保持器
(3)數(shù)字濾波
(4)積分分離式PID控制
(5)最小拍有紋波系統(tǒng)實驗
(6)最小拍無紋波系統(tǒng)實驗
(7)大林算法控制
(8)非線性控制
(9)解耦控制
(10)綜合控制實驗
