电机拖动及电气控制技术实验装置,电机电气实训设备

一、 概述
 电机拖动及电气控制技术实验装置是根据职业教育改革和发展的需要而研制的。该实验装置包括电力拖动系统的动力学，交流和直流电动机的电力拖动、常用低压电器及基本控制电路、桥式起重机的电气控制及继电器控制系统的设计等内容,同时增加了基于PLC及变频器的电机基本控制线路，以及常用机床的控制。该实验装置适用于自动化专业与机电一体化专业开设的《电机及拖动基础》、《工厂继电器接触控制》、《PLC原理及应用技术》、《变频调速技术》等课程的技能训练。
装置特点
1. 采用挂件结构，搭配灵活、可任意更改实验组件增加实验内容，便于二次开发及功能扩展。
2. 实验装置由电源控制屏、实验桌、实验组件、电机、电机导轨及实验导线等组成。
3. 对于基于PLC及变频器的电气控制实验项目，能够结合MCGS组态软件与计算机进行通信监控实验装置的运行状态，更加贴近工业现场。
4. 实验装置包含了部分电机学试验及所有电机拖动及控制的实验项目，使学生能够了解基本的理论知识及熟练掌握操作技能。
二、 技术性能
1. 输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10%  50Hz
2. 工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3. 装置容量：≤1.5kVA
4. 重    量：380kg
5. 外形尺寸：1800cm×80cm×160cm
三、 基本配置及功能
（一）GDQ01电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)
1.交流电源部分
提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调的交流电源，配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格：1.5kVA、0～450V）。可调交流电源输出处设有过流保护装置，当相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦，并具有过流声光告警。控制屏的供电由启、停按钮进行控制，具有漏电声光告警、过压保护、过流保护等功能，同时配有一只急停按钮，便于切断电源，还配有一只指针式交流电压表，通过切换和转换开关，可方便地指示三相电网输入和三相调压输出的每一相的线电压。
2.高压直流电源两路
提供220V(0.5A)励磁电源（具有短路保护）及0～250V(3A)连续可调电枢电源(具有过压、过流声光告警及短路保护功能)各一路，并设有一只直流数显电压表用以监测可调直流电枢电源输出。
3.定时器兼报警记录仪(服务管理器)
采用蓝屏液晶显示器，中文菜单显示，直观、清晰；通过键控单元完成时间设定、定时报警设定、解除设置等操作、具有切断电源及记录各种告警次数等功能。
4.信号源部分
提供0～10V的恒压源一路，4～20mA的恒流源一路，可方便地完成变频器调速实验，6.3V交流电源一路，作为机床信号指示灯的电源。
5.制动电阻
提供制动电阻10Ω/25W一只，180Ω/25W三只。
6.控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂置实验组件。凹槽底部设有多个单相三芯220V电源插座、控制屏两侧设有单相三极220V电源插座、三相四极380V电源插座及通讯接口，为实验组件的供电和通讯、控制屏之间的供电提供了方便。
（二）GDQ02实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，电脑桌联体设计，造型美观大方；设有一个抽屉用于放置工具、存放资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌底部装有四个万向轮，便于移动。
（三）实验挂箱
1.GDQ39-1继电接触控制组件（一）
熔断器1只（RT18-32/3P/3A）、普通保险丝座1只（2A）、6.3V信号灯2只、热继电器1只、热继电器座1只、按钮5只、交流接触器3只、辅助触头3只。
2.GDQ39-2继电接触控制组件（二）
交流接触器2只、辅助触头2只、热继电器1只、热继电器座1只、行程开关4只。
3.GDQ39-3继电接触控制组件（三）
交流接触器2只（施耐德）、辅助触头2只、通电延时时间继电器2只（每只继电器分别引出二组动合、动断触点）、时间继电器座2只。
4.GDQ39-4继电接触控制组件（四）
带灯按钮3只、十字摇杆开关1只、电磁阀1只、行程开关3只、DC24V继电器8只（继电器分别焊接在PCB板上，其线圈和触点均引线至面板上，通过外部直观、明确、安全的连线，可以提高学生对PLC控制系统的理解能力和动手操作能力）
5.GDQ41 PLC可编程控制器
配备日本三菱的FX2N-48MR型可编程控制器主机一台，配有模拟量模块FX0N-3A一台，通讯模块FX2N-485BD一块。提供实验所需的DC24V直流电源。
6.GDK28 变频器
配备日本三菱的FR-D740-0.75K-CHT变频器一台（带BOP操作控制面板）、1K电位器一个。
7.DQ22 工业级直流数字电压、毫安、安培表
直流数显电压表（1只）：
1） 测量范围：0-1000V, 设置2V/20V/200V/1000V四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。
3） 测量精度：±0.5%+2。
4） 抽样率：5次/秒
5） 工作温度范围：-20℃～+50℃。
6） 上位机具有实时监视及关断功能。

直流数显毫安表（2只）：
1）  测量范围：0-5A,设置 2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程报警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，超量程提示。
3） 测量精度：±0.5%+2。
4） 抽样率：5次/秒
5） 工作温度范围：-20℃～+50℃。
6） 上位机具有实时监视及关断功能。
8.GDQ25交流参数表
*单相智能功率、功率因数表(1只)
1）功率测量精度1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A。
2)2.7寸TFT液晶屏显示有功功率、功率因数、电压、电流、负载类型，具有超量程提示功能。
3)负载类型：L、R、C。
4)测量精度：±0.5%+2。
5)抽样率：5次/秒
6)工作温度范围：-20℃～+50℃。
7)上位机具有实时监视及关断功能。
*真有效值交流数字电流表（1只）：
1） 测量范围：0-5A, 设置2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。
3） 测量精度：±0.5%+4。
4） 抽样率：5次/秒
5） 工作温度范围：-20℃～+50℃。
6） 上位机具有实时监视及关断功能。
*交流电流表（1只）：精密指针式，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相
应的刻度线），测量范围0～5A，分0.3A、1A、3A、5A四档，精度1.0级，直键开关切换，设有超量程告警、指示及切断总电源功能。
*交流电压表（1只）：精密指针式，采用带镜面、双刻度线（红、黑）表头（不同的量程读取相
应的刻度线），测量范围0～500V，分10V、30V、100V、300V、500V五档，输入阻抗1MΩ，精度1.0级，直键开关切换，每档均有超量程告警、指示及切断总电源功能。
9.DQ26三相可调电阻器
三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻，各绕组端均引线至面板上，可完成串联、并联及串并联多种结合方式。
10.DQ27 三相可调电阻器
三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻，各绕组端均引线至面板上，可完成串联、并联及串并联多种结合方式。
11.DQ29 电阻器组件
一组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻、一组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻，各绕组端均引线至面板上，可完成串联、并联及串并联多种结合方式。
12.GDQ12线绕式异步电动机转子专用箱
一组线绕式异步电动机转子专用电阻（测量范围0～35Ω，分0Ω、2Ω、5Ω、15Ω、35Ω五档，用于线绕式异步电动机起动与调速等实验）。
（四）DQ03-1不锈钢电机导轨、增量式光电编码盘测速系统及智能数显转速表
不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度与互换性好，能保证电机与电机、电机与测功机之间连接的同心度不超过±5丝。电机运行时噪声小，参数典型，能较好满足实验的要求。
（五）电机
DQ09直流并励电动机（DC220V、185W、1500RPM）                            一台
DQ19校正直流测功机（DC220V、355W、1500RPM）                            一台
DQ10三相鼠笼异步电动机（AC220V/△、100W、1420RPM）                     一台
DQ11三相线绕式异步电动机（AC220V/Y、120W、1380RPM）                    一台
DQ20三相鼠笼异步电动机（AC380V/△）                                    一台
DQ20-1三相鼠笼式异步电动机（AC380V/Y，带速度继电器一只）               一台
DQ18三相双速异步电动机（AC380V△/YY）                                  一台
DQ05 三相组式变压器1台（三只相同的单相变压器组成，原边220V/0.35A，副边55V/1.4A）
（六）SY07实验连接线及配件
根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验连接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采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，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分也护套结构手枪插连接线；数模信号部分采用弹性铍轻铜裸露结构连接线。三种导线只能连接对应的配套插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。
（七）3D建模模拟实验系统1套
模块分为电工基础、照明电路、仪器仪表、低压电器、电力拖动、电子器件、电子技术、机床电路、PLC控制等100多个实验内容，学校可以根据学生学习进度选择相应的训练模块进行训练。
四、 装置的安全保护体系
 控制屏电源由接触器通过启、停按钮进行控制，同时具有漏电声光告警、过压保护、过流保护、
短路软截止保护等功能，通过急停按钮可方便地切断电源。
 屏上装有电压型漏电保护装置，控制屏内或强电输出若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保
实验进程安全。    
 屏上三相调压器原、副边各设有一套过流保护装置。调压器短路或所带负载电流超过设定值，系
统即告警并切断总电源。
 设有定时器兼报警记录仪（服务管理器），通过键控单元完成时间设定、定时报警设定、解除设
置等操作、具有切断电源及记录各种告警次数等功能。
 强、弱电连接及插座分开，不会混淆，实验连接线安全、可靠、防触电。
五、 实验项目
1. 电机及变压器基础实验
（1） 直流他励电动机的认识
（2） 直流他励电动机的空载试验
（3） 直流他励电动机的工作特性
（4） 三相鼠笼式异步电动机认识
（5） 三相鼠笼式异步电动机空载试验
（6） 三相鼠笼式异步电动机堵转试验
（7） 三相鼠笼式异步电动机工作特性
（8） 单相变压器
（9） 三相变压器
（10） 三相变压器的联接组和不对称短路
（11） 单相变压器的并联运行

2. 电机拖动部分
直流他励电动机拖动实验
（1） 直流他励电动机固有机械特性
（2） 直流他励电动机人为机械特性
（3） 直流他励电动机能耗制动机械特性
（4） 直流他励电动机倒拉反转制动机械特性
（5） 直流他励电动机电源反接制动机械特性
（6） 直流他励电动机回馈制动机械特性

三相异步电动机拖动实验
（1） 三相异步电动机固有机械特性
（2） 三相异步电动机人为机械特性
（3） 三相异步电动机能耗制动机械特性
（4） 三相异步电动机反接制动机械特性
（5） 三相异步电动机回馈制动机械特性

3. 电机控制部分
直流他励电动机控制实验
（1） 电枢回路串电阻起动及调速
（2） 减压起动及降低电源电压调速
（3） 弱磁调速

三相异步电动机控制实验
（1） 三相异步电动机点动与自锁控制线路
（2） 三相异步电动机的正反转控制线路
（3） 顺序控制线路
（4） 三相异步电动机全压起动控制线路
（5） 三相异步电动机降压起动控制线路
（6） 三相绕线转子异步电动机起动控制线路
（7） 三相异步电动机能耗制动控制线路
（8） 三相异步电动机的调速控制线路
（9） 三相异步电动机单向起动及反接制动控制线路
（10） 两地控制线路
（11） 工作台自动往返循环控制线路
（12） 三相异步电动机双向起动及反接制动控制线路
（13） 三相双速异步电动机的控制线路

4. 基于PLC下的电机控制实验
（1） 三相异步电动机直接点动与自锁控制
（2） 三相异步电动机的正、反转控制
（3） 三相异步电动机的星形-三角形降压起动控制
（4） 三相线绕式异步电动机的起动控制
（5） 三相异步电动机带延时正、反转控制
（6） 三相异步电动机带限位自动返回控制
（7） 三相双速异步电动机的起动与调速控制

5. 基于变频器的电机拖动与控制实验
（1） 变频器的认识
（2） 变频器的参数设定与操作
（3） 变频器的面板控制
（4） 变频器的电位器控制
（5） 变频器的电压控制
（6） 变频器的电流控制
（7） 变频器的多段速控制
（8） 三相异步电动机的变频调速
6. PLC、变频器的电机拖动与控制实验
（1） 基于PLC通信方式的多段速选择变频调速
（2） 基于PLC通信方式的变频器开环调速
（3） 基于PLC通信方式的变频器闭环调速
（4） 基于PLC模拟量方式的变频器闭环调速
7.普通机床电气控制实训
（1） 普通车床电气控制
（2） 普通磨床电气控制
（3） 桥式起重机控制电路
（4） X62W铣床电气控制