一、概述

該實驗裝置包括電力拖動系統的動力學，交流和直流電動機的電力拖動、常用低壓電器及基本控制電路系統的設計等內容,同時增加了基于plc及變頻器的電機基本控制線路，以及常用機床的控制。該實驗裝置適用于自動化專業與機電一體化專業開設的《電機及拖動基礎》、《工廠繼電器接觸控制》、《PLC原理及應用技術》、《變頻調速技術》等課程的技能訓練。

二、裝置特點

1. 采用掛件結構，搭配靈活、可任意更改實驗組件增加實驗內容，便于二次開發及功能擴展。

2.實驗裝置由電源控制屏、實驗桌、實驗組件、電機、電機導軌及實驗導線等組成。

3.實驗裝置包含了部分電機學試驗及所有電機拖動及控制的實驗項目，使學生能夠了解基本的理論知識及熟練掌握操作技能。

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：380kg

5. 外形尺寸：187cm×70cm×160cm

四、配置及功能介紹

（一）GDQ01電源控制屏(鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板)

1.交流電源部分

提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調的交流電源，配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規格：1.5kVA、0～450V）。可調交流電源輸出處設有過流保護裝置，當相間、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，并具有過流聲光告警。控制屏的供電由啟、停按鈕進行控制，具有漏電聲光告警、過壓保護、過流保護等功能，同時配有一只急停按鈕，便于切斷電源，還配有一只指針式交流電壓表，通過切換和轉換開關，可方便地指示三相電網輸入和三相調壓輸出的每一相的線電壓。

提供3相同步變壓器1組，380V/3*15V。

2.高壓直流電源兩路

提供220V(0.5A)勵磁電源（具有短路保護）及0～250V(3A)連續可調電樞電源(內部具有過載保護功能)各一路，并設有一只直流數顯電壓表用以監測可調直流電樞電源輸出。

3.信號源部分

提供0～10V的恒壓源一路，4～20mA的恒流源一路，可方便地完成變頻器調速實驗，6.3V交流電源一路，作為機床信號指示燈的電源。

4.制動電阻

提供制動電阻10Ω/25W一只，200Ω/25W三只。

5.控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根圓鋼管，可掛置實驗組件。凹槽底部設有多個單相三芯220V電源插座、控制屏兩側設有單相三極220V電源插座、三相四極380V電源插座及通訊接口，為實驗組件的供電和通訊、控制屏之間的供電提供了方便。

（二）GDQ02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，電腦桌聯體設計，造型美觀大方；設有一個抽屜用于放置工具、存放資料等。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。實驗桌底部裝有四個萬向輪，便于移動。

（三）實驗掛箱

1.GDQ39-1繼電接觸控制組件（一）

熔斷器1只（RT18-32/3P/3A）、普通保險絲座1只（2A）、6.3V信號燈2只、熱繼電器1只、熱繼電器座1只、按鈕5只、交流接觸器3只、輔助觸頭3只。

2.GDQ39-2繼電接觸控制組件（二）

交流接觸器2只、輔助觸頭2只、熱繼電器1只、熱繼電器座1只、行程開關4只。

3.GDQ39-3繼電接觸控制組件（三）

交流接觸器2只、輔助觸頭2只、通電延時時間繼電器2只（每只繼電器分別引出二組動合、動斷觸點）、時間繼電器座2只。

4.GDQ39-4繼電接觸控制組件（四）

帶燈按鈕3只、十字搖桿開關1只、電磁閥1只、行程開關3只、DC24V繼電器8只（繼電器分別焊接在PCB板上，其線圈和觸點均引線至面板上，通過外部直觀、明確、安全的連線，可以提高學生對PLC控制系統的理解能力和動手操作能力）

5.GDQ41 PLC可編程控制器

配備西門子1214C型可編程控制器主機一臺，。提供實驗所需的DC24V直流電源。

6.GDK28 變頻器

配備西門子V20變頻器一臺（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個。

7.DQ22 直流數字電壓、毫安、安培表

Ø 直流數顯電壓表（1只）：測量范圍0～300V，分2V、20V、300V三檔，直鍵開關切換，

三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度為0.5級，具有超量程報警、指示等功能。

Ø 直流數顯毫安表（1只）：測量范圍0～2000mA，分20mA、200mA、2000mA三檔，直鍵開關切換,三位半數顯,精度為0.5級，具有超量程報警、指示等功能。

Ø 直流數顯電流表（1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、指示等功能。

虛擬多用表參數：

交流電壓量程檔位分：10、50、250、1000

直流電壓檔位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000

歐姆檔分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K

電流表檔位：50μa、0.5、5、50、500

BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω

BUZZ：R×3

紅外發射檢測功能：垂直角度±15°距離1-30cm

三極管測量孔

8.GDQ25交流參數表

Ø 智能功率、功率因數表（1只）：由一套微電腦，高速、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。

通過鍵控、數顯窗口實現人機對話的智能控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，將被測電壓、電流瞬時值的取樣信號經A/D變換，采用專用的DSP計算有功功率、無功功率。單相功率P的測量，其精度為0.5級；電壓、電流量程分別為450V、5A，可測量單相、三相負載的有功功率、無功功率、功率因數及負載的性質等；此外還可以貯存、記錄15組功率和功率因數的測試結果數據，并可逐組查詢。

Ø 真有效值交流數字電流表（1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。

Ø 交流電流表（1只）：精密指針式，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，設有超量程告警、指示等功能。

Ø 交流電壓表（1只）：精密指針式，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。

9.DQ26三相可調電阻器

三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻，各繞組端均引線至面板上，可完成串聯、并聯及串并聯多種結合方式。

10.DQ27 三相可調電阻器

三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻，各繞組端均引線至面板上，可完成串聯、并聯及串并聯多種結合方式。

11.DQ29 電阻器組件

一組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻、一組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻，各繞組端均引線至面板上，可完成串聯、并聯及串并聯多種結合方式。

12.GDQ12線繞式異步電動機轉子專用箱

一組線繞式異步電動機轉子專用電阻（測量范圍0～35Ω，分0Ω、2Ω、5Ω、15Ω、，用于線繞式異步電動機起動與調速等實驗）。

13.DQ31C 熔斷器及開關板

提供熔斷器及開關組件。

 產品特點

1．體現“工程環境”理念，效仿生產現場實際：系統應從相關工業產品移植而來，可很好實現對學生能力（波形分析和系統調試能力）的培養和技術知識的應用。

2．各個系統的配置合理：各個系統采用的元件、觸發（驅動）電路、主電路、控制方式、控制對象及保護環節等，應能概括當前工業上的技術應用，內容豐富多樣，體現了“典型性、先進性、實用性和可行性”的要求，能引起學生興趣，能使學生獲得很大的收獲。

3．模塊采用PCB烤漆工藝制成，正面為原理圖和測試點，背面焊有對應的元件，增強了學生對實驗內容的感性認識與理性認識。

4．元件與單元電路性能實驗，在小系統環境中進行：這樣有利于學生理解該元件和該單元用于何處、它們的性能對整個系統的影響，有利于學生知識的鞏固和實際應用。

5．本裝置通過隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準，確保人身安全。配用電安全與觸電急救虛擬仿真系統：軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發生。提供演示及版權證書。

三、實驗設備技術參數

序號	單元名稱
1.	電力電子技術及電機自動控制系統實驗實訓平臺
2.	通用實驗桌（鐵質結構，面板采用絕緣高密度板）
3.	電源部分變壓器	三相隔離變壓器         300VA，220V/127V
4.		三相整流變壓器         100VA，220V/V*3
5.		直流可調電源變壓器     80VA，30V/2A
6.		直流穩壓電源變壓器  100VA， 24V、20V、±15V、±12V、±5V
7.		交流電源變壓器      200VA，220V/15V、30V、50V、10V、120V
8.		三相同步變壓器      15VA，127V/15V
9.		直流穩壓電源 (勵磁）  DC 110V、0.5A
10.	可變電阻器模塊：100Ω/100W  1只 100Ω/1A；100Ω 9/0.4A；10Ω×9/1.2A 1Ω× 9/2A波 段開關3個
11.	電流電壓表模塊： 直流電壓表與電流表模塊    電壓表150V， 電流表2A 交流電壓表與電流表模塊    電壓表0-450V ， 電流表0-2A 三用表仿真系統（提供演示及版權證書）：本系統為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本系統的功能有：電阻的測量、交流電壓的測量（測量變壓器，若變壓器測量燒壞多用表時，冒黑煙提示并可以重置多用表）、晶體管的極性判斷、直流電壓測量（通電流表檔時燈光亮）、直流電流的測量、以及電容好壞的判斷。本系統可任意拖動紅色與黑色筆頭，2個筆頭拖拽至被測物體上定位時顯示紅圈，如未定位準確無紅圈顯示，并在進行錯誤操作的時（如所選量程錯誤、所測數據錯誤等等），儀表指針將無反應、提示錯誤重新測量等，本多用表可選擇交流電壓檔，直流電壓檔，電阻檔，電流檔，電阻調0，并且可放大顯示數據，可清楚觀看所測數據大小。學生可以通過本軟件學習多用表的正確使用方法。 虛擬多用表參數： 交流電壓量程檔位分：10、50、250、1000 直流電壓檔位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000 歐姆檔分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K 電流表檔位：50μa、0.5、5、50、500 BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω BUZZ：R×3 紅外發射檢測功能：垂直角度±15°距離1-30cm 三極管測量孔
12.	電機模塊： 他勵直流電動機：110V    1500 r/min    他勵直流發電機：110V    1500 r/min 三相鼠籠異步電機：120W、1400r/min 380V（線電壓）2臺   直流測速發電機：1500轉/15V 維修電工電子電機與職業資格培訓考評仿真軟件：本系統為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本系統即可手動設置故障也能自動設置故障，本系統通過電路圖中綠色的框選擇手動設置故障點（最多可以設置39個故障點），也可以通過系統自動進行隨機1個故障點設置，隨機兩個故障點設置，隨機三個故障點設置，隨機四個故障點設置，隨機五個故障點設置，本系統內有工具箱，元件庫，放大鏡，電路圖等功能，可通過工具箱可選擇萬用表進行檢測，通過元件庫選擇合適的元件，通過放大鏡可以清楚的了解各個元器件及電路。本系統通過電動機星三角啟動控制電路故障的設置，并經過種種排查，讓學生了解電動機星三角啟動控制電路的工作原理及電路結構。提供演示。
13.	電機導軌，智能數顯轉速表
14.	單相半控橋式整流電路及單結晶體管觸發電路：直流調速系統的主電路、檢測與保護電路：晶閘管實現的單相半控調速系統；具有電流正反饋、電壓負反饋、電流截止負反饋、過流保護功能。
15.	IGBT直流斬波電路（EXB841）：EXB841實現的IGBT直流斬波；頻率1.2K，占空比12%-98%
16.	單相交流調壓電路及集成鋸齒波觸發電路（KC05） KC05觸發脈寬100μs- 2ms
17.	BJT單相并聯逆變電路  頻率調節范圍：50HZ-500HZ
18.	單相交流(過零觸發)調功電路（KC08）   占空比可調范圍10%-90%
19.	三相晶閘管全控橋式整流電路；
20.	三相晶閘管集成觸發電路KC785
21.	電流調節器、速度調節器及過電流保護電路: 內環為電流環、外環為速度環；系統無靜差精度高達0.3%以上
22.	三相交流調壓電路（KC785觸發）
23.	鋸齒波移相觸發電路（分立元件）
24.	給定積分模塊： 具有上下嵌位功能；嵌位指可調
25.	交流接觸器模塊:交流接觸器2只（德力西）
26.	接觸器與熱繼電器模塊:交流接觸器1只（德力西），熱繼電器1只
27.	中間繼電器與熱繼電器模塊:中間繼電器1只（德力西），熱繼電器1只
28.	熔斷器與按鈕開關模塊:3P熔斷器1只，2P熔斷器1只，按鈕開關黃綠紅各1個
29.	按鈕、行程開關與時間繼電器模塊:行程開關4只，時間繼電器1只（通電延時），按鈕開關綠色1只
30.	開關、熔斷器、指示燈與照明燈模塊:3P空氣開關1只，3P熔斷器1只，220V指示燈紅綠各1只，照明燈燈座1只，變壓器220V/36V 6.3V 1只
31.	實驗鏈接導線 （安全插座，護套線） 根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗連接線，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，接觸安全可靠；弱電部分也護套結構手槍插連接線；數模信號部分采用彈性鈹輕銅裸露結構連接線。三種導線只能連接對應的配套插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
32.	學生凳子2只/套，每套設備提供2只鐵質四腳方凳，凳子面板采用高強度高密度板，結實耐用，美觀大方。
33.	教師教學設計系統（提供演示及版權證書）：本軟件基于unity3d開發，可選6級畫質，設有減速器、軸系結構的設計與虛擬拆裝、常見機械機構設計與仿真，機構資源庫，典型機械機構（汽油機發動機的虛擬拆裝），軟件為一個整體軟件，不能為一個個單獨的資源。 A.減速器設計與虛擬拆裝界面可選渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器、二級展開式圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器。 渦輪蝸桿圓錐齒輪減速器：進入軟件后自動播放裝配內容，視頻中各步驟均有文字說明 二級展開式圓柱齒輪減速器：進入軟件后采用視頻的形式播放內容，視頻內容應包含：零件名稱（掃描二維碼可看零部件名稱）、拆裝演示（包含拆卸、裝配）、虛擬拆裝（包含整體、低速軸、中速軸、高速軸、箱蓋、箱座） 圓錐圓柱齒輪減速器、同軸式圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器：點擊進入后自動跳轉到edrawings界面，模型均為三維模型，通過點擊零部件顯示零部件名稱，可360°全方位旋轉、放大、縮小、平移，同時可通過移動零部件功能，將整個減速器進行拆卸組裝，同時可以選擇主頁按鈕回到減速器最初始的狀態。圓錐齒輪減速器、一級圓柱齒輪減速器增加了插入橫斷面功能，可自由拖動橫斷面觀察減速器內部結構。 B.軸系結構的設計及虛擬拆裝界面可選零件認知、拆裝演示、實戰操作。 1、零件認知：內設斜齒輪、無孔端蓋、聯軸器、聯軸器鍵、軸、齒輪鍵、帶孔端蓋、軸套、深溝球軸承的三維模型與零件名稱，任意零件均可進行360°旋轉 2、拆裝演示：內置2個案例，將鼠標移動到某一零件位置時（底座與軸承座除外），該零件自動放大，并顯示零件名稱，設有拆卸與裝配按鈕，功能由軟件自動完成軸系結構拆卸與裝配。三維場景均可進行360°全方位旋轉、放大、縮小、平移。 3、實戰操作：三維零件整齊擺放于桌面，由學生手動選擇對應的零件并移動至軸系結構上，擺放順序正確且位置正確時零件才能安裝上去，設有重新開始按鈕，方便學生重新進行虛擬實驗。將鼠標移動到某一零件位置時（底座與軸承座除外），該零件自動放大，并顯示零件名稱。 C、常見機械機構設計與仿真可選鉸鏈四桿機構設計與分析、I\II型曲柄搖桿機構設計與分析、偏置曲柄滑塊機構設計與分析、曲柄擺動導桿機構設計與分析、鉸鏈四桿機構軌跡綜合、偏心直動滾子推桿凸輪、對心直動平底推桿凸輪。 1、各個機構應當能輸入相對應的參數，由軟件自動計算參數，并可進行運動仿真和自動繪制曲線圖。 D、機構資源庫可選平面連桿機構11種、凸輪機構5種、齒輪機構6種、傳動機構8種、加緊機構11種、輪系機構6種、其他機構（機械設備模擬）8種 E、汽油機發動機的虛擬拆裝可選曲軸箱裝拆演示、曲軸箱虛擬裝配、配氣系裝拆演示、配氣系虛擬裝配 1、曲軸箱裝拆演示與配氣系裝拆演示均設有拆卸按鈕、裝配按鈕、重新開始、分解觀察按鈕，將鼠標移動到某一零件位置時，該零件自動放大，并顯示零件名稱，功能由軟件自動完成軸系結構拆卸與裝配。使用分解觀察按鈕時，曲軸箱或配氣系三維模型自動展示爆炸圖，可進行360°全方位旋轉、放大、縮小、平移 2、曲軸箱虛擬裝配與配氣系虛擬裝配的三維零件均整齊擺放于桌面，均由學生手動選擇對應的零件并移動至機構上，當擺放順序正確且位置正確時零件才能安裝上去，設有重新開始按鈕，方便學生重新進行虛擬實驗。將鼠標移動到某些零件位置時，自動顯示零件名稱。

四、 可完成的實訓項目

（一）  電力電子元件（參數、性能與波形的測定）

   1) 晶閘管（SCR）的工作特性研究

   2) 雙向晶閘管（TRIAC）的工作特性研究

   3) 電力晶體管GTR（功率雙晶體管）的工作特性研究

   4) 場效應管（MOSFET）的工作特性研究

   5) 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的工作特性研究

（二） 觸發（驅動）單元電路的研究

   1) 單結晶體管觸發電路（分列元件）

   2) 鋸齒波移相觸發電路（分列元件）

   3) KC05集成鋸齒波觸發電路

   4) KC08過零觸發電路

   5) EXB841大規模集成（IGBT）驅動電路

   6) 三相KC785脈沖列觸發電路

 （三） 電力電子電路

1) 單相晶閘管半控橋式整流電路
2) 三相晶閘管全控橋式整流電路（含三相半波、三相半控橋）
3) BJT單相并聯逆變電路
4) 單相雙向晶閘管交流調功電路
5) 直流（IGBT）斬波電路及升、降壓電路
6) 單相（雙向晶閘管）交流調壓電路
7) 三相（反并聯晶閘管）交流調壓電路
（四） 自動控制系統

1) 電壓負反饋、電流正反饋、直流調速系統（KZD－Ⅱ型產品電路移植）
2) 轉速、電流雙閉環不可逆直流調速系統（由通用電氣產品實際線路移植）
3) 轉速、電流雙閉環交流調壓調速系統的研究
(五）電拖實訓

1）三相異步電動機正反轉控制線路；

2）工作臺自動往返循環控制電路；

3）三相異步電動機順序控制線路；

4）三相異步電動機的Y－Δ起控制線路；

5）三相異步電動機能耗制動線路；

7）C620車床的電氣控制電路；