ZRDJK-4电机电力电子及运动控制实验装置

一 、基础简介

“电动机电力电子及动作控制实训台”综合了目前我国高等院校“电动机学”、“电动机与拖动”、“控制微电动机”、“电动机控制”、“工厂电气控制”“电力电子技术”“电力拖动自动控制系统”等课程实训大纲的要求。特别适用来高等院校现有的电动机、电气技术实训设备的更新改造，同时也为中等专业学校、职业技术学院等新建或扩建实训室，迅速开设实训课提供了理想的实训设备，为教师或研究生研发新实训或实行科学研究作业提供良好的实训条件。

二、特别点

1、综合性强 本装置综合了目前国内各类院校电动机及电气类课程的全部实训项目。

2、适应性强 能适用各类学校相应课程的实训教学，实训的深度与广度可按照需要作灵活调节，普及与提升可按照教学的进程作有机地集合。装置应用结合套件式构造，更换便捷，如需要拓展功能或研发新实训，只需添加部件即可，永不淘汰。

3、整套性强 从仪表器具仪表、专用电源、电动机及其它实训部件到实训连接专用导线等均配套齐全，配套部件的功能、规格等均密切集合实训的需要实行配备。

4、直观性强 各实训挂式模块件应用分隔构造形式，结合套件面板示意、图线分明，各挂式模块件任务明确，实操、维护便利。

5、科学性强 装置占地面积少，节约实训用房，减少基建投资；配套的小电动机均经特殊设计，可模仿中小型电动机的特性和功能数值；小电动机耗电省，节约能源；实训噪声小，整齐美观，改善实训环境；电气控制实训，内容丰富，设计合理，除了深入理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；测量仪表应用指针式（带超测量范围警报等）、数字式、智能化及人机对话等相集合，密切集合教学实训需要实行配备，使装置测量手段现代化；设定有定时器兼报警记录仪，为学生实训技能的考核提供一个统一的标准。

6、开放性强 控制屏供电隔离（浮地设计），并设定有内、外电压（V）型漏电保护装置和电流（A）型漏电保护装置，保证实操者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用便利；各测量仪表均有保护功能。整套装置经过精心设计，加上可靠的元件重量及可靠工序技艺作为保障，产品功能优良，全部这些均为开放性实训创造了条件，有利于提升学生解析问题和解决问题的能力。

三、技术功能

1、写入电源：三相四线(或三相五线) ～380V±10% 50Hz

2、作业环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3、装置容量：＜1.5KVA

4、重 量： 480Kg

5、外观尺寸：187×700×160cm3

四、实训项目

（一）电力电子技术实训

1、 电力电子技术实训项目（晶闸管电子回路）

(1) 单结晶体管触发电子回路

(2) 正弦波同步移相触发电子回路实训

(3) 锯齿波同步移相触发电子回路实训

(4) 西门子TCA785包括触发电子回路实训

(5) 一相半波可控整流电子回路实训

(6) 一相桥式半控整流电子回路实训

(7) 一相桥式全控整流及有源逆变电子回路实训

(8) 三相半波可控整流电子回路及有源逆变电子回路实训

(9) 三相桥式半控整流电子回路实训

(10) 三相桥式全控整流及有源逆变电子回路实训

(11) 一相交流AC调压电子回路实训

(12) 三相交流AC调压电子回路实训

2、 电力电子技术实训项目（电力电子器件特性及驱动保护）

(13) 单向晶闸管(SCR)特性实训

(14) 功率场效应管(MOSFET)特性实训

(15) 电力晶体管(GTR)特性实训

(16) 绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实训

(17) 功率场效应管(MOSFET)驱动与保护电子回路实训

(18) 绝缘双极型晶体管(IGBT)驱动与保护电子回路实训

3、 电力电子技术实训项目（电力电子器件的典型线路实训）

（1）一相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电子回路实训

（2）直线DC斩波电子回路的功能研究

（降压斩波电子回路、升压斩波电子回路、升降压斩波的电子回路、Cuｋ斩波电子回路、Sepic斩波电子回路、Zeta斩波电子回路）

（3）全桥DC/DC变换电子回路（IGBT）　

4、 电力拖动自动控制实训

(1)晶闸管直线DC调节速度系统主要单元的调节测试(SCR)

(2)开环晶闸管直线DC调节速度系统实训

(3)单闭环(电压（V）单闭环、转动速度单闭环、电流（A）单闭环)不可逆直线DC调节速度系统实训(SCR)

（4）电流（A）转动速度双闭环控制晶闸管不可逆直线DC调节速度系统实训

（5 电流（A）转动速度双闭环控制可逆直线DC脉宽调节速度系统(H桥、IGBT)

（6）三相异步电动机调压调节速度系统实训

（二）电动机与拖动基础实训

1、 变压器实训

(1) 一相变压器

(2) 三相变压器

(3) 三相变压器的联接组和不对称短路

(4) 三相三绕组变压器

(5) 一相变压器的并联运行

(6) 三相变压器的并联运行

2、 直线DC电动机实训

(1) 直线DC电动机认知实训

(2) 直线DC发电动机

(3) 直线DC并励电动机的启动与调节速度实训

3、 异步电动机实训

(1) 三相鼠笼异步电动机的作业特性

(2）三相异步电动机的起动与调节速度

5、电动机机械特性的测量

(1) 直线DC他励电动机在各种运行状态下的机械特性

(2) 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性

(3) 三相异步电动机M-S曲线的测绘

五、装置的配备

1、DQ01电源控制屏(钢制喷塑构造，金属铝面板)

(1) 交流AC电源

提供三相0～450V可调交流AC电源，同时可得到一相0～250V可调电源(配备有一台三相同轴联动自耦调压器（规格1.5KVA、0～450V），克服了三只一相调压器应用链条构造或齿轮构造构成的许多缺点)。可调交流AC电源输出处设定有过流保护技术，相间、线间过电流（A）及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配备有三只指针式交流AC电压（V）表，经过变换开关指示三相电网电压（V）和三相调压电压（V）。

提供三相同步变压器1只，电压（V）380V//3*15V。

(2) 高压直线DC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(内部具有过压、过流保护功能)各一组，并设定有直线DC数字显露电压（V）表及变换开关。

(3) 人身安全保护体系

设定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；设定有电流（A）型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流（A）超过一定值，即切断电源。强电连接线及插座，应用全封闭构造，使用安全、可靠、防触电。设定有电压（V）型漏电保护器，实训中若有漏电现象，发出报警功能，切断电源。强电连接线及插座，应用全封闭构造，使用安全、可靠、防触电。

(4) 控制屏正面大凹槽内，设定有两根圆钢管，可挂仪表及实训部件。凹槽下部设定有多个小圆形一相三芯220V电源插座，供仪表等部件供电用。控制屏两侧设定有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设定有实训台照明用的220V、40W日光灯一盏。
（5）教学系统

1、用电安全与触电急救拟真教学系统

系统应用二维与三维（3D）集合的虚拟画面，教导学生用电的安全和急救方法，系统内设定有一相触电、两相触电、跨步触电、低压触电急救、高压触电急救、人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法等原理讲解与教学，一相触电分维修带电断线、维修插座触电、室外触电等原理演示。低压触电和高压触电教学主要为学生讲解演示如何解救处于低压触电或者高压触电时的人，人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法应用应用3D虚拟拟真技术展示，经过渲染和润色，使模型看起来与真实部件一般无二，画面逼真。经过实训能够对学生实行实训室安全用电教育，提升学生的安全意识，使学生学会一些自救的方法，让学生在遇到危险时能采取一定的安全措施，保护自己，以及熟悉各种电气事故产生的原因和处置整理电气事故的实用实操措施，减少电气事故的发生。

2、维修电工电子电动机与职业资格培训考评拟真系统

本系统为apk的格式，可在PC端使用，也可在位移端使用，本系统即可手动设定故障也能自动设定故障，本系统经过电子回路图中绿色的框选用手动设定故障点（*多可以设定39个故障点），也可以经过系统自动实行随机1个故障点设定，随机两个故障点设定，随机三个故障点设定，随机四个故障点设定，随机五个故障点设定，本系统内有工量具箱，元件库，放大镜，电子回路图等功能，可经过工量具箱可选用万用表实行检验测试，经过元件库选用合适的元件，经过放大镜可以清楚的理解各个元件及电子回路。本系统经过电动机星三角启动控制电子回路故障的设定，并经过种种排查，让学生理解电动机星三角启动控制电子回路的作业原理及电子回路构造。

3、虚拟频谱仪、逻辑解析仪、示波器、三用表拟真系统：

本系统为apk的格式，可在PC端使用，也可在位移端使用，本系统的功能有：电阻的测量、交流AC电压（V）的测量（测量变压器，若变压器测量烧坏多用表时，冒黑烟提醒并可以重置多用表）、晶体管的极性判别、直线DC电压（V）测量（通电流（A）表档时灯光亮）、直线DC电流（A）的测量、以及电容好坏的判别。本系统可随意拖动红色与黑色笔头，2个笔头拖拽至被测物体上定位时显露红圈，如未定位准确无红圈显露，可以在实行错误实操的时（如所选测量范围错误、所测数值错误等等），仪表指针将无反应、提醒错误重新测量等，本多用表可选用交流AC电压（V）档，直线DC电压（V）档，电阻档，电流（A）档，电阻调0，并而且可放大显露数值，可清楚观看所测数值大小。学生可以经过本系统学习掌控把握多用表的正确使用方法。

4、单片机、plc可编程设计与控制虚拟拟真系统：

本系统基于unity3d研发，内置实训步骤、实训指导书、电子回路图、结合套件清单、连接线路、接通电源、电子回路图、场景重置、返回等按钮，在连线及代码正确后，可以经过启动/停止、正向动作、反向动作按钮实操三维（3D）机床模型动作，在连接线路状态下，三维（3D）机床模型可实行放大/缩小、平移。

1.继电器控制：阅读实训指导书，并进入实训，经过认识阅读电子回路图，选用结合套件清单中的继电器、热继电器、开关等元件以拖拽的形式布置至电器储物柜中，限位器放置于三维（3D）机床模型上，可选用盖盖子，部分元件名称可重命名，然后点击连接线路按钮，将端子对端子实行连线，将机床电子回路连接成功后，选用接通电源，实行实操，若结合套件或线路连接错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

2.PLC控制：实训同继电器控制，多加PLC控制功能，在连线完成后，经过PLC编码按钮，进入程序语言编写界面，编写正向与反向2条程序，共有12个梯形图符文号，编写完成后，选用提供并上交实行程序检验。检验成功后，接通电源实行实操，结合套件、线路连接、代码错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

3.单片机控制：实训同继电器控制，多加单片机控制功能，在连线完成后，经过C编码按钮进入编程界面，写入正确的C语言代码，提供并上交检验成功后，接通电源实行实操，结合套件、线路连接、代码错误将弹出提醒错误框，可随时实行场景重置。

2、DQ02实训桌

实训桌为钢制双层亚光密纹喷塑构造，桌面为防火烧、防水浸、耐磨损高密度板,构造坚固，形状似长方体封闭式构造，造形美观大方；设定有两个大抽屉、储物柜门，用来放置工量具、放置挂式模块件及图纸文档实训指导书等。桌面用来装配电源控制屏并提供一个宽敞舒适的作业台面。实训桌还设定有四个万能转向轮和四个固定调动机构，方便位移和固定，有利于实训室的布置。

3、DQ03-1电动机导轨、测速系统及智能数字显露转动速度表

包括测速发电动机及固定电动机的导轨等。导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电动机与电动机、电动机与测功机之间很好的连接，电动机运行噪声小，实训功能数值典型，能较好适用实训要求。

4、DQ05三相组式变压器（三只相同的一相变压器构成，原边220V/0.35A，副边55V/1.4A）

5、DQ07直线DC复励发电动机（Un=DC200V ， IN=0.5A ， PN=100W ， n=1600RPM ，绝缘等级E ）

6、DQ09直线DC并（他）励电动机（Un=DC220V ， IN=1.1A ， PN=185W ， n=1500RPM ，绝缘等级E ）

7、DQ10三相鼠笼式异步电动机（ AC3800V/220V，接法 Y/Δ，转动速度 1420 RPM，功率100W ,电流（A）0.5A，绝缘等级E）

8、DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V，接法 Y，转动速度 1380 RPM，功率120W ,电流（A）0.6A，绝缘等级E）

9、GDQ12线绕式异步电动机起动与调节速度电阻箱

提供0、2、5、15三相绕线异步电动机转子起动、调节速度电阻一组。

10、DQ19校正直线DC测功机（220V、2.2A、 355W、1500r/min）

即可作电动机又可作测功机，做电动机使用时，可作为发电动机的原动机，也可用来拖动电动机完成四象限测试；作测功机使用时，由于电动机经特殊设计，容量是被测电动机的2～3倍，并经精密仪表器具校正，能很好的完成被测电动机的载入输出转矩的测试。

11、DQ22直线DC数字电压（V）、mA毫安、安培表(三只)

直线DC数字显露电压（V）表一只，应用ICL公司高功能AD变换器配以高速MPU单元设计尔成，经过键控、数字显露窗口完成人机对话功能控制模式。具有自动与手动测量范围，测量界限0-300V。手动测量范围为：2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数值存储与查询功能。具有超测量范围报警、指示及切断总电源等功能。

直线DC数字显露mA毫安表一只，应用ICL公司高功能AD变换器配以高速MPU单元设计尔成，经过键控、数字显露窗口完成人机对话功能控制模式。具有自动与手动测量范围，测量界限：0-2000mA。手动测量范围为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数值存储与查询功能。具有超测量范围报警、指示及切断总电源等功能。

直线DC数字显露电流（A）表一只，测量界限0～5A，三位半数字显露，精度为0.5级，具有超测量范围报警、指示及切断总电源等功能。

12、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变换器和高速MPU单元设计尔成，经过键控、数字显露窗口完成人机对话功能控制模式。系统上应用RTOS设计思路，同时配备有PC监控系统来加强解析能力。能同时测量两路一相功率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，功率因数测量界限0.3-1.0，电压（V）电流（A）测量范围为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显露“L”，容性显露“C”，纯电阻不显露），并可存储测量数值，供随时查阅。

13、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)

14、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)

15、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。

16、DQ31波动线测试及开关板

由变压器波动线测试部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关构成。

17、DQ44数/模交流AC电流（A）表

由三只数字交流AC电流（A）表和一只指针式精密交流AC电流（A）构成。 测量界限0～5A，测量范围自动判别、自动变换，精度0.5级，四位数码显露。指针式精密交流AC电流（A）表一只，应用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不一样的测量范围读取相应的刻度线），测量界限0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四档，精度1.0级，直键开关变换，设定有超测量范围指示，警报等功能。

18、DQ45数/模交流AC电压（V）表

由三只数字交流AC电压（V）表和一只指针式精密交流AC电流（A）构成。 测量界限0～450V，测量范围自动判别、自动变换，精度0.5级，四位数码显露。指针式精密交流AC电压（V）表一只，应用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不一样的测量范围读取相应的刻度线），测量界限0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五档，精度1.0级，直键开关变换，设定有超测量范围指示、警报等功能。

19、DK03晶闸管主电子回路

提供6只5A/1000V的晶闸管，6只5A/1000V的二极管，每只晶闸管均设定有保护装置，晶闸管可经过外加信号实行触发（留有触发脉冲写入连接口），可更好的完成设计性实训；设定有带镜面精密指针式直线DC电压（V）表±300V，精度1.0级带镜面直线DC电流（A）表±2A，精度1.0级各一只和平波电抗器一组。

20、DK04三相晶闸管触发电子回路

提供三相晶闸管触发电子回路、功放电子回路等，与“DK03”配套使用，留有波动线测试孔。

21、DK05 一相晶闸管触发电子回路

提供单结晶体管触发电子回路、正弦波同步移相触发电子回路、锯齿波同步移相触发电子回路、一相交流AC调压触发电子回路及西门子TCA785触发电子回路共五种触发电子回路。

22、DK06电动机调节速度控制实训（Ⅰ）

提供以下模型块：给定（带数字显露）、调动器I、转动速度变换（FBS）、调动器II、反号器（AR）、电流（A）变换（FBC）。其中调动器I和调动器II的比例增益由电位器调动。

23、DK07直线DC斩波实训

按照西安交通大学*兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第四版)中相关的直线DC斩波内容而设计的；提供构成直线DC斩波电子回路所需的元件和应用专用的PWM控制包括电子回路SG3525。可完成教学资料及实训指导书中降压斩波电子回路（Buck Chopper）、升压斩波电子回路（Boost Chopper）、升降压斩波电子回路（Boost -Buck Chopper）、Cuk斩波电子回路、Sepic斩波电子回路、Zeta斩波电子回路六种典型实训。

24、DK08给定及实训器件

提供给定（±15V可调电压（V）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、BCR等。

25、DK10可调电阻器，电容器

提供耐压AC100V的可调电容三组，调动界限为0.1～11.37uF，0～999KΩ十进制可调电阻两组。

26、DK12变压器实训

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（V）为127V/63.6V/31.8V），用来异步电动机串级调节速度实训和三相桥式、一相桥式有源逆变电子回路实训；还设定有三相不控整流电子回路等模型块。

27、DK13功率器件驱动电子回路实训（一）

主要是为完成新器件特性实训提供驱动和保护电子回路，使学生理解电力电子新器件的驱动特性。主要包括电源、驱动电子回路、PWM波动线发生器。

（1）电源：为驱动电子回路提供电源，包括±5V、+20V、±15V直线DC电源。

（2）驱动电子回路：包括MOSFET、IGBT的驱动电子回路。其中IGBT的驱动电子回路应用了专用芯片EXB841。

（3）PWM波动线发生器：由SG3525为核心的PWM波动线发生器主要为新器件驱动电子回路提供PWM驱动波动线；可以经过频率调动旋钮实行频率调动；经过占空比电位器来调动PWM波的占空比 频率调动界限4KHz～10KHz。

28、DK14一相交直交变频原理

按照普通高等教育“九五”*重点教学资料及实训指导书，*兆安、黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的相关内容实行研发，用来展示交直交变频原理，主要让学生理解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法，理解IGBT管专用包括驱动芯片的特别点及其使用。能完成如下实训项目：1、SPWM波动线成的过程；2、交直交变频电子回路在不一样负载时的作业现象和波动线，并研究作业频率对电子回路作业波动线的影响；3、IGBT管专用包括驱动芯片的作业特性。

29、DK17双闭环H桥DC/DC变换直线DC调节速度系统

提供了DC/DC变换电子回路实训的主电子回路和控制电子回路，应用LEM传感器作为电流（A）检验测试，电力电子器件为IGBT，控制电子回路应用PWM控制包括电子回路SG3525，箱式挂式模块件面板上还提供了所需的查看孔。可完成的实训项目有：

(1)全桥DC/DC变换电子回路实训；

(2)双闭环可逆直线DC脉宽调节速度实训。

30、实训连接线及备品备件

构造手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面应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，插头应用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触优良。

七 设备配备表单