一、概述

本實驗裝置是根據職業教育改革和發展的需要而研制的。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、橋式起重機的電氣控制及繼電器控制系統的設計等內容,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. 對于基于PLC及變頻器的電氣控制實驗項目，能夠結合MCGS組態軟件與計算機進行通信監控實驗裝置的運行狀態，更加貼近工業現場。

4. 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：1800cm×80cm×160cm

四、基本配置及功能

（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。

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(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.定時器兼報警記錄儀(服務管理器)

通過鍵控單元完成時間設定、定時報警設定、解除設置等操作、具有切斷電源及記錄各種告警次數等功能。

4.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。

5.制動電阻

提供制動電阻10Ω/25W一只，180Ω/25W三只。

6.控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，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，為實驗組件的供電提供了方便。

（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（施耐德）、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.PLC-1型PLC可編程控制器

配備西門子的S7-200可編程控制器主機一臺，配有模擬量模塊，通訊模塊，配

套編程電纜。提供實訓所需的DC24V直流電源。設有過壓保護電路，對主機進行過

壓保護，使主機不會因承受過高的電源電壓而導致損壞。

6.ABB-1變頻器

配備ABB變頻器一臺（帶操作控制面板）、1k電位器一個。

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：187×700×160cm3

四、實驗項目

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

4) 并勵直流電動機轉動慣量的測定

2.變壓器實驗

1) 單相變壓器

2) 三相變壓器實驗

3) 三相變壓器的連接組和不對稱短路

4) 三相三線圈芯式變壓器

5) 單相變壓器的并聯運行

6) 三相變壓器的并聯運行

3.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) 單相電容起動異步電動機

4.同步電機實驗

1) 三相同步發電機的運行特性

2) 三相同步發電機的并聯運行

3) 三相同步電動機的并聯運行

4) 三相同步發電機參數的測定

5.電動機機械特性的測定

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

6.控制電機實驗

1) 旋轉編碼器實驗

2) 直流伺服電機

五、裝置的配置

1、DQ01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00～250V(3A)連續可調穩壓電樞電源(內部具有過壓、過流保護功能)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，如果實驗中的線路有漏電現象，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)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）定時器兼報警記錄儀（服務管理器）：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，設有兩根圓鋼管，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固定電機導軌、光電編碼器測速系統及智能數顯轉速表

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。測速系統采用光電編碼器測速系統，克服了用測速發電機測速線性度差，測量不精確等缺點。

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、DQ06三相芯式變壓器（三柱鐵芯結構的三相三繞組變壓器，每柱鐵芯上均裝高壓、中壓和低壓三個繞組，其額定值分別為127V/0.4A、63.6V/0.8A、31.8V/1.6A）

6、DQ07直流復勵發電機（Un=DC200V，IN=0.5A，PN=100W，n=1600RPM，絕緣等級E）

7、DQ09直流（他）并勵電動機（Un=DC220V，IN=1.1A，PN=185W，n=1500RPM，絕緣等級E）

8、DQ10三相鼠籠式異步電動機（AC3800V/220V，接法Y/Δ，轉速1420RPM，功率100W,電流0.5A，絕緣等級E）

9、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）

10、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。

11、DQ14三相同步電機

作電動機時，220V/Y、0.35A、90W、1500r/min；作發電機時，220V/Y、0.45A、170W、1500r/min。

12、DQ15單相電容運轉異步電機

13、DQ19校正直流測功機（220V、2.2A、355W、1500r/min）

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。

14、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。

15、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。系統支持導入3DS、STL以及此平臺保存的nxm格式文件。支持將系統中的項目文件進行單獨保存為一個文件（格式為nxm），并支持通過軟件對該文件進行二次編輯，同時該文件可支持PPT控件播放。支持設置6個視圖軸視圖、前視圖、后視圖、左視圖、右視圖以及俯視圖，設置時系統提供3個軸（X、Y以及Z軸）每個軸4個角度（0°、90°、180°以及270°）快捷旋轉功能。支持模型動作設置，動作類型分6種（一次、反復、持續、狀態、替換以及定位）。支持鏡頭動畫設置，鏡頭數量無限制，并支持設置每個鏡頭的切換時間；還有其他2個輔助，1個是測試播放，另1個是全部刪除。支持將時間軸設置，用于將“動作設置”和“鏡頭動畫設置”中的動作進行串連，并支持設置每個動作的開始時間和運行時間，同時還可以對動作進行全部重置、時間軸播放以及全部刪除功能。可以通過平臺配套控件將模型動畫文件加載到課件上進行三維動畫教學，實現課件中完全三維交互。

16、DQ26三相可調電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)

17、DQ27三相可調電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)

18、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。

19、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。

20、DQ31波形測試及開關板

由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。

21、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/2.5A可調>組成。

22、DQ44數/模交流電流表

由三只數字交流電流表和一只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。

23、DQ45數/模交流電壓表

由三只數字交流電壓表和一只指針式精密交流電流組成。測量范圍0～450V，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，四位數碼顯示。指針式精密交流電壓表一只，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0～500V，分10V、30V、100V、300V，500V五檔，精度1.0級，直鍵開關切換，設有超量程指示、告警等功能。

24、連接線及配件

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。

25、用電安全與觸電急救仿真教學軟件

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。