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  • ZLBU-132型電力電子及電機拖動綜合實驗裝置


  • 一、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置概述
      電力電子及電機拖動綜合實驗裝置是我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)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”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。
    二、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置特點
    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,節約能源;實驗噪聲小,整齊美觀,改善實驗環境;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),并設有外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,產品性能優良,所有這些均為開放性實驗創造了條件,有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。
    三、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置技術性能
    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: 300Kg
    5、外形尺寸:187×70×160cm3
    四、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置的基本裝備
    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(1A)勵磁電源及0~250V(3A)連續可調穩壓電樞電源(內設過流過壓保護措施)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。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) 儀表保護體系

      設有多只信號插座,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作用。
    (5)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等功能。
    (6)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。控制屏兩側設有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
    2、DQ02實驗桌

      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固定電機導軌、測速系統及數顯轉速表。包括測速系統及固定電機的導軌等。導軌平整度好,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、DQ07直流復勵發電機(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。
    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/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/模交流電流表由數字交流電流表和指針式精密交流電流組成。 測量范圍0~5A,量程自動判斷、自動切換,精度0.5級,四位數碼顯示。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/模交流電壓表由數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、指示及切斷總電源功能。
    19、DK03晶閘管主電路提供12只5A/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(100mH、200mH和700mH)和一組續流二極及精度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,兩表均為正負顯示。
    20、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。
    21、DK05 單相晶閘管觸發電路實驗提供單結晶體管、正弦波觸發電路,鋸齒波同步移向、單相交流調壓觸發電路,TCA785集成觸發電路
    22、DK06-2電機調速控制實驗(Ⅰ)電流反饋與過流保護(FBC+FA)、給定器(G)、轉速變換器(FBS)、反號器(AR)、調節器I和調節器II。其中調節器I和調節器II的反饋電阻、電容均外接(從DK10上獲得),實驗時可以靈活改變系統的參數,觀測不同的參數對系統穩定性及相應時間等影響;更可以讓學生從調速系統的各種參數(如電機的機電時間常數等)出發對調節器的放大倍數及積分時間的參數分別設計,同時進行實際結果的驗證,從而完成設計性實驗。
    23、DK06-1電機調速控制實驗(Ⅱ)提供以下模塊提供以下模塊:零電平檢測(DPZ)、轉矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
    24、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。
    25、DK08給定及實驗器件提供給定(±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。
    26、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。
    27、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。
    28、DK13功率器件驅動與保護電路(一)主要是為完成新器件特性實驗提供電源、驅動電路及PWM波形發生器。
    (1)電源:為驅動電路提供電源,包括±5V、±15V和+20V直流電源。
    (2)驅動電路:包括 MOSFET和IGBT的驅動電路。其中IGBT的驅動電路采用專用芯片EXB841,其它的由運放、門電路及分立元件組成。
    (3)PWM波形發生器:以SG3525為核心的PWM波形發生器主要是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。頻率范圍分為2擋,通過鈕子開關切換,高頻檔是為MOSFET和IGBT驅動電路提供PWM波形,頻率調節范圍4KHz~10KHz;低頻檔是為GTR和GTO驅動電路提供PWM波形,頻率調節范圍400Hz~1KHz;占空比可從 0%調至100%。
    29、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》(第五版)的相關內容進行開發,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(電阻,電感和電機)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。
    30、DK17雙閉環H橋DC/DC變換直流調速系統可完成的實驗項目有:(1)全橋DC/DC變換電路實驗;(2)雙閉環可逆直流脈寬調速實驗。
    31、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、電力電子及電機拖動綜合實驗裝置實驗項目
    1、電力電子技術(晶閘管部分)
    (1)單結晶體管觸發電路及單相半波可控整流電路實驗
    (2)西門子TC785移相觸發電路實驗  
    (3)鋸齒波同步移相觸發電路實驗
     (4)正弦波觸發電路實驗
    (5)單相橋式半控整流電路實驗
    (6)單相橋式有源逆變電路實驗
    (7)單相橋式全控整流電路實驗
    (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驗
    (10)三相橋式全控整流電路實驗
    (11)三相橋式有源逆變電路實驗
    (12)單相交流調壓電路實驗
    (13)三相交流調壓電路實驗
    2、現代電力電子技術應用實驗:
    (1)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性與其驅動電路實驗
    (2)功率場效應晶體管(MOSFET)的主要特性及驅動電路研究
    (3)電力晶體管(GTR)的主要特性及驅動電路的研究
    (4)直流斬波電路(Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路)的性能研究(IGBT)
    (5)單相交直交變頻電路的性能研究
    (6)全橋DC/DC變換電路實驗
    3、直流電機調速系統實驗
    (1)單閉環(轉速單閉環、電流單閉環)不可逆直流調速系統實驗(SCR)
    (2)雙閉環不可逆直流調速系統實驗(SCR)
    (3)雙閉環控制可逆直流脈寬調速系統(H橋、IGBT)
    4、交流電機調速系統實驗 
    (1)雙閉環三相異步電機調壓調速系統
    (2)雙閉環三相異步電機串級調速系統
    電機拖動基礎實驗
     1、 直流電機實驗:
    (1)認識實驗
    (2)復勵直流發電機
    (3)并勵直流電動機
    2、變壓器
    (1)單相電壓器;
    (2)三相變壓器;
    (3)三相變壓器的連接組和不對稱短路
    3、交流異步電機實驗:
    (1)三相籠型異步電動機的工作特性
    (2)三相異步電動機的起動與調速
    (3)異步電動機的M-S自動測繪
    4、電機拖動實驗:
    (1)直流他勵電動機四象限機械特性
    (2)三相異步電機在各種運行狀態下的機械特性



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