TWDD-DJA3型電力電子及電機(jī)拖動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述

本裝置是我公司根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展，集眾多國內(nèi)外廠家的優(yōu)點(diǎn)，精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗(yàn)設(shè)備。依據(jù)高等院校《電機(jī)學(xué)》，《電機(jī)與拖動(dòng)》，西安交通大學(xué)王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》（第五版）實(shí)驗(yàn)大綱要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。涵蓋了“電機(jī)學(xué)” 、“電機(jī)與變壓器” “電機(jī)與拖動(dòng)”“電力電子技術(shù)”、“直流調(diào)速”等專業(yè)課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。特別適用于高等院?，F(xiàn)有的電機(jī)、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造，同時(shí)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(yàn)室，迅速開設(shè)實(shí)驗(yàn)課提供了理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為教師或研究生開發(fā)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗(yàn)條件。

（實(shí)驗(yàn)臺(tái)/掛件/電機(jī)等結(jié)構(gòu)參考圖片，具體以實(shí)物掛件配置為準(zhǔn)，也可按客戶要求定做）

二、實(shí)驗(yàn)裝置特點(diǎn)

1、綜合性強(qiáng) 本裝置掛件配齊時(shí)可完成目前國內(nèi)各類院校電機(jī)，電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)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(yàn)，只需添加部件即可。

3、整套性強(qiáng) 從儀器儀表、專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)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(yàn)的需要進(jìn)行配置。

4、直觀性強(qiáng) 各實(shí)驗(yàn)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(yàn)用房，減少基建投資；配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，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(yàn)噪聲小，整齊美觀，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境；電氣控制實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外，還為學(xué)生走向社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)；

6、開放性強(qiáng) 控制屏供電隔離（浮地設(shè)計(jì)），并設(shè)有電壓型漏電保護(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(jì)，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(yàn)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： 300Kg

5、外形尺寸：187×70×160cm3

四、裝置的基本裝備

1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)

(1) 交流電源

提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)電源(配有一臺(tái)三相同軸聯(lián)動(dòng)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(dòng)保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)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。

(2) 高壓直流電源兩路

提供220V(0.5A)勵(lì)磁電源及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源（內(nèi)設(shè)過流過壓保護(hù)措施）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)體系

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。實(shí)驗(yàn)連接線及插座，采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

(4) 儀表保護(hù)體系

設(shè)有多只信號插座，與儀表相連，儀表超量程，即能告警并切斷電源，對儀表起到良好的保護(hù)作用。

（5）實(shí)驗(yàn)管理器：具有設(shè)定時(shí)間、到時(shí)報(bào)警、切斷電源及記錄各種告警次數(shù)等功能。

(6) 控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根鋼管，可掛儀表及實(shí)驗(yàn)部件。凹槽底部設(shè)有多個(gè)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(cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實(shí)驗(yàn)裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。

2、DQ02實(shí)驗(yàn)桌

實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造形美觀大方；設(shè)有兩個(gè)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(gè)寬敞舒適的工作臺(tái)面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)萬向輪和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。

3、DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌、測速系統(tǒng)及數(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(yàn)參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)驗(yàn)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(lì)發(fā)電機(jī)（Un=DC200V ， IN=0.5A ，  PN=100W ， n=1600RPM ，絕緣等級E ）

6、DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)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(dòng)機(jī)（Un= 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(dòng)機(jī)（AC220V，接法 Y，轉(zhuǎn)速 1380RPM，功率120W ,電流0.6A，絕緣等級E）

9、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動(dòng)與調(diào)速電阻箱

提供0、2、5、15、35五檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子起動(dòng)、調(diào)速電阻一組。

10、DQ19校正直流測功機(jī)（（Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min，絕緣等級E）

即可作電動(dòng)機(jī)又可作測功機(jī)，做電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，可作為發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)，也可用于拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)完成四象限測試；作測功機(jī)使用時(shí)，由于電機(jī)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，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(jì)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(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍0-300V。手動(dòng)量程為：2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。

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(jì)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(dòng)與手動(dòng)量程，測量范圍：0-2000mA。手動(dòng)量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢功能。具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。

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，具有超量程報(bào)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(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(jì)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。軟件上采用RTOS設(shè)計(jì)思路，同時(shí)配有PC監(jiān)控軟件來加強(qiáng)分析能力。能同時(shí)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(dòng)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(chǔ)測量數(shù)據(jù)，供隨時(shí)查閱。

13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)

14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)

15、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。

16、DQ31C熔斷器及開關(guān)板

由熔斷器部分和兩個(gè)三刀雙擲開關(guān)、一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)組成。

17、DQ44數(shù)/模交流電流表

由數(shù)字交流電流表和指針式精密交流電流組成。 測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)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。

18、DQ45數(shù)/模交流電壓表

由數(shù)字交流電壓表和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(yīng)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(guān)切換，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。

19、DQ39繼電接觸控制(一)

提供交流接觸器（線圈電壓220V）三只，熱繼電器一只，電子式時(shí)間繼電器（通電延時(shí)， 工作電壓220V）一只，變壓器（220V/26V/6.3V）、整流電路、能耗制動(dòng)電阻（10Ω/25W）各一組，帶燈按鈕（黃、綠、紅各一只）三只。面板上畫有器件的外形，并將各器件的工作端子引到面板上，供實(shí)驗(yàn)接線用，器件的工作狀態(tài)均有發(fā)光二極管指示。面板設(shè)有搖臂結(jié)構(gòu)，可看到具體器件并對可需要調(diào)節(jié)的器件進(jìn)行調(diào)節(jié)。

20、DK03晶閘管主電路

提供6只5A/1000V的晶閘管，6只二極管，每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險(xiǎn)絲保護(hù)裝置，晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口）。另外有一組平波電抗器（100mH、200mH和700mH）和一組續(xù)流二極及精度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(fù)顯示。

21、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(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。

22、DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

提供單結(jié)晶體管、正弦波觸發(fā)電路，鋸齒波同步移向、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，TCA785集成觸發(fā)電路

23、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn)

根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)。

24、DK08給定及實(shí)驗(yàn)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）、二極管等。

25、DK12變壓器實(shí)驗(yàn)

提供三相芯式變壓器一個(gè)（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(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)；還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。

26、DK13功率器件驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路（一）

主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供電源、驅(qū)動(dòng)電路及PWM波形發(fā)生器。

（1）電源：為驅(qū)動(dòng)電路提供電源，包括±5V、±15V和+20V直流電源。

（2）驅(qū)動(dòng)電路：包括 MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)電路采用專用芯片EXB841，其它的由運(yùn)放、門電路及分立元件組成。

（3）PWM波形發(fā)生器：以SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要是為新器件驅(qū)動(dòng)電路提供PWM驅(qū)動(dòng)波形，可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)；通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比。頻率范圍分為2擋，通過鈕子開關(guān)切換，高頻檔是為MOSFET和IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz～10KHz；低頻檔是為GTR和GTO驅(qū)動(dòng)電路提供PWM波形，頻率調(diào)節(jié)范圍400Hz～1KHz；占空比可從　0%調(diào)至100%。

27、DK14單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育“九五”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(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用。能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1、SPWM波形成的過程；2、交直交變頻電路在不同負(fù)載（電阻，電感和電機(jī)）時(shí)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(dòng)芯片的工作特性。

28、DK17 H橋DC/DC變換電路實(shí)驗(yàn)

可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：(1)全橋DC/DC變換電路實(shí)驗(yàn)。

29、實(shí)驗(yàn)連接線

采用高可靠護(hù)套結(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。

五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1、 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)：

（1）認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

（2）復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)

（3）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

（4）并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測定

2、變壓器實(shí)驗(yàn)：

(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

3、交流異步電機(jī)實(shí)驗(yàn)：

（1）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速

4、電機(jī)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)：

（1）直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的測定

（2）三相異步電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性

（3）三相鼠籠電機(jī)的M－S曲線的測繪

（4）三相繞線式異步電機(jī)的M－S曲線的測繪

5、繼電接觸控制與電力拖動(dòng)（電氣控制）的實(shí)驗(yàn)

(1)三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)和自鎖的控制線路

(2)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制線路

(3)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的控制線路

(4)三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的控制線路

(5)三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的控制線路

6、電力電子技術(shù)

（1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

（2）西門子TC785移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

（3）鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

(4) 正弦波觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)

（5）單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)

（5）單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

（6）單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

（7）單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)

（8）三相半波可控整流電路的研究

（9）三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)

（10）三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)

（11）三相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)

（12）單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

（13）三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)

7、現(xiàn)代電力電子器件實(shí)驗(yàn)

（1）功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的特性及驅(qū)動(dòng)電路研究。

（2）絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性及其驅(qū)動(dòng)電路的研究

（4）電力晶體管（GTR）特性的研究

（5）晶閘管（SCR）的特性研究

8、現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：

（1）六種直流斬波電路（Buck、Cut、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta）的性能研究)

（2）SPWM單相交直交變頻電路原理

（3）全橋 DC/DC變換電路實(shí)驗(yàn)

六、  裝置的配置清單