JGDDZ-01型電機電力電子與交直流調速實驗臺

一、概述
電機電力電子與交直流調速實驗臺裝置是公司根據當前實驗教學改革的發展，集眾多國內外廠家的優點，精心研制、改進而成的新一代實驗設備。依據高等院校《電機學》，《電機與拖動》，西安交通大學王兆安教授等編著的《電力電子技術》（第五版）和上海大學陳伯時教授編著的《電力拖動自動控制系統》（第三版）實驗大綱要求進行設計。涵蓋了"電機學" "電機與變壓器" "電機與拖動""電力電子技術"、"直流調速"、"交流調速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統"等專業課程所開設的實驗項目。特別適用于高等院校現有的電機、電力電子技術及電氣控制實驗設備的更新改造，同時也為中等專業學校、職業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新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。

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：187×73×160cm3
四、裝置的基本裝備
1、DQ01B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)。可調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。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵磁電源及0～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動恢復保護功能)各一組，并設有直流數顯電壓表及切換開關。
(3) 人身安全保護體系
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；
設有電壓型漏電保護器，如果線路有漏電現象，即能實施保護并切斷電源；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。
(4) 控制屏正面大凹槽內， 設有兩根不銹鋼鋼管，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。控制屏兩側設有三極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。
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機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機導軌、光碼盤測速系統及在線可編程智能數顯轉速表（0-10V反饋輸出）。
4、DQ05 三相組式變壓器（原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
5、DQ07-1 直流發電機（220V，240W，n=1500RPM ，絕緣等級E ）
5、DQ09直流并勵電動機（（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
10、DQ19校正直流測功機（（220V、2.2A、 355W、1500r/min，絕緣等級E）
11、DQ22直流數字電壓、毫安、安培表(三只)
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，通過鍵控、數顯窗口實現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。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
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，通過鍵控、數顯窗口實現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。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
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，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
12、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。
13、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)
15、DQ28三相可調電抗器（每相均由一個127V/0.5A的固定電抗器和一個0～250V的自耦調壓器組成，既可作固定電感和可調電抗器使用，也可作自耦調壓器使用。）
16、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。
17、DQ31C熔端器及開關板
熔斷器部分及兩個三刀雙擲開關、一個雙刀雙擲開關組成。
18、DQ23智能真有效值交流電流表
一只真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示等功能，2只數字交流電流表，測量范圍0～5A，0.5級，三位半數顯。
19、DQ24智能真有效值交流電壓表
真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V,量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，為交流調速系統提供電壓指示；2只數字交流電壓表，測量范圍0～500V，0.5級，三位半數顯。
20、DQ32旋轉燈、并網開關、同步機勵磁電源
由并網用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網開關和一組同步機勵磁電源<5～40v>組成。
21、DK03晶閘管主電路
提供12只6A/1000V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信號進行觸發（留有觸發脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（200mH、500mH和1000mH）和一組續流二極及±300V的直流電壓表、±2A的直流電流表，兩表均為正負顯示。
22、DK04三相晶閘管集成觸發電路
提供三相晶閘管觸發電路、功放電路等，與DK03配套使用。設有觸發脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調節觀察孔等。
23、DK05單相晶閘管觸發電路實驗
提供單結晶體管觸發電路、鋸齒波同步移相觸發電路、單相交流調壓觸發電路。
24、DK06-2電機調速控制實驗（Ⅰ）
提供以下模塊：給定（帶數顯）、調節器I、轉速變換（FBS）、調節器II、反號器（AR）、電流變換（FBC）。
25、DK07直流斬波實驗
根據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。可完成教材中降壓斬波電路（Buck 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。
26、DK08給定及實驗器件
27、DK10可調電阻，電容箱
提供耐壓AC100V的可調電容三組，調節范圍為0.1-11.37uF，0-999KΩ十進制可調電阻兩組。
28、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。
29、DK13功率器件驅動電路實驗箱
主要是為完成新器件特性實驗提供驅動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅動特性。主要包括電源、驅動電路、PWM波形發生器。
（1）電源：為驅動電路提供電源，包括+20V、±15V直流電源。
（2）驅動電路：包括MOSFET、IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用了專用芯片EXB841。
（3）PWM波形發生器：由SG3525為核心的PWM波形發生器主要為新器件驅動電路提供PWM驅動波形；可以通過頻率調節旋鈕進行頻率調節；通過占空比電位器來調節PWM波的占空比頻率調節范圍4KHz～10KHz。
30、DK22 單相調壓/調功電路
31、DK19半橋型開關穩壓電源
提供了半橋型開關穩壓電源的主電路和控制電路，主電路的電力電子器件為電力MOSFET管；控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525，采用恒頻脈寬調制控制方案。可完成"開關電路在開環與閉環下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內容。
32、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。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。根據西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的相關內容而設計的，實現單相交流調壓和交流調功的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調壓實驗中采用由雙向觸發二極管構成觸發控制電路；在交流調功實驗中采用由555時基電路組成觸發控制電路。
33、SB06實驗連接線
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、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸優良。
五、裝置可完成的實驗項目
（一） 電機及變壓器基礎實驗
1.1 直流電機
(1)電機認知
(2)直流發電機
(3)直流并勵電動機
1.2 變壓器
(1)單相變壓器
(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
(6)三相變壓器的并聯運行
1.3 異步電機
(1)三相鼠籠異步電動機的工作特性
(2)三相異步電動機的起動與調速
1.4 同步電機
(1)三相同步發電機的運行特性
(2)三相同步發電機的并網運行
(3)三相同步電動機
(4)三相同步電機參數的測定
1.5 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下的機械特性
(2)三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性
(3)三相異步電機M-S曲線測繪
（二） 電力電子及運動控制技術實驗
2.1電力電子器件的認識實驗（參數、性能與波形的測定及驅動保護電路）
(1)晶閘管（SCR）的特性研究
(2)電力晶體管（GTR）的特性研究
(3)功率場效應晶體管(MOSFET)的主要參數測量
(4)功率場效應晶體管(MOSFET)的驅動電路研究（SG3525）
(5)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 的主要參數測量
(6)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅動電路的研究（EXB841）
2.2電力電子變流技術實驗
（1）單結晶體管觸發電路
（2）鋸齒波同步移相觸發電路實驗
（3）單相半波可控整流電路
（4）單相橋式半控整流電路
（5）單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
（6）三相半波可控整流電路
（7）三相橋式半控整流電路
（8）三相橋式全控整流電路及有源逆變電路
（9）三相交流調壓電路
（10）單相交流調壓電路
（11）單相交流調功電路
（12）單相正弦波脈寬調制（SPWM）逆變電路實驗
（13）開關穩壓電源的性能研究
（14）直流斬波電路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路）的性能研究
（三） 交直流調速實驗部分
3.1直流電機調速部分
（1）直流電機的開環調速
（2）直流調速單元的參數設置
（3）單閉環不可逆直流調速系統
（4）雙閉環不可逆直流調速系統
3.2交流電機調速部分
（1）雙閉環三相異步電機調壓調速系統
七、 裝置的配置清單

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