交直流调速实训控制柜简介

1-1 控制柜介绍
一、特点
（1）实训装置采用柜体式结构，主要由控制柜、交电机机组等实训部件组成，外形美观、结构紧凑、使用方便。
（2）)实训机组容量小，耗电小，配置齐全；使用的交直流电机经过特殊设计，其参数特性能够模拟中小功率的通用实训机组。
（3） 实训装置布局合理，面板示意图明确、清晰、直观。实训连接线采用手枪式插头，安全、可靠；实训线路连接方式灵活迅速、简便。
（4） 实训装置上设置有示波器放置搁板操作舒适、方便。控制柜底部安装有轮子和不锈钢固定调节机构，便于移动和固定。
（5） 控制柜供电采用三相隔离变压器隔离，设有电流型漏电保护装置，切实有效保护实训操作者的人身安全，为开放性的实验室创造了安全条件。
（6） 实训线路采用典型电路设计,配合教学内容，满足教学大纲要求。
（7） 实训装置可以进行故障的设置，完成对学生的技能考核。二、技术参数
（1）输入电压：三相四线制 380V（1±10%） 50±0.5Hz
（2）工作环境：环境温度范围为-10～40℃，相对湿度＜85%（25℃），海拔＜1000m
（3）装置容量：≤1.0KV·A
（4）外形尺寸(控制柜)：长×宽×高＝850mm×650mm×1800mm
（设备外形参考图片，具体以厂家实物为准）

1-2 控制柜各部分功能介绍
控制柜主要由控制柜主面板、器件安装板及故障设置箱等部分组成。一、控制柜主面板
1、电机指示仪表
它包括数显转速表和中零式指针式±300V 直流电压表和±2A 直流电流表，交流电压表，交流电流表，分别用来指示直流电动机/发电机的当前转速值、电枢电压值和电枢电流值。异步电机 450V 电压指示表用来指示定子线电压值，1 只 1A 交流电流表用来指示异步电机定子相电流
2、电网电压指示与电网电流输入指示。电网电压指示用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表右面的切换开关，可观测三相电网线间电压是否平衡。电网电流输入指示主要用于检测设备输入的相电流值。
3、定时器兼报警记录仪。平时作为时钟使用，具有设定实训时间、定时报警、切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数，具体的操作方法详见“交直流调速实训控制柜使用说明书”。
4、电源控制部分。完成设备的电源控制功能，它由电源总开关、急停按钮、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，停止按钮红灯亮，控制柜处于待机状态；当按下启动按钮后，红灯灭、绿灯亮，此时控制柜的三相主电路有电压输出，控制柜处于运行状态；如果想切断主电路电源输出，则按下停止按钮，绿灯灭、红灯亮，重新回到待机状态。实训过程中，若发生异常现象，应及时按下急停按钮以切断主电源。
5、主电路电压指示及主电路电压输出。测量处设有三个黄、绿、红指示灯和发光二极管，分别用于监视电网输入电压和隔离变压器输出电压是否有缺相的情况；交流电压 U，
V，W，N 交流电源做输出使用。
6、励磁电源。当控制柜处于运行状态时，将“励磁电源”开关置于“开”侧，“工作指示”发光二极管发光，可向直流发电机提供最大 220V/1A 的直流励磁电源。
7、低压电源。当控制柜处于待机或运行状态时，将“低压电源”开关置于“开”侧，
“工作指示”发光二极管发光，实验单元电路、三相晶闸管触发电路和给定电路提供交流电源，使其电路处于工作状态。
8、实验单元电路。实验单元电路包括电流反馈与过流保护(FBC+FA)、电压隔离器
（TVD）、转速变换(FBS) 、电压单闭环调速、转速单闭环调速（带电流截止负反馈）、转速电流双闭环等单元电路模块，提供完成实训内容所需接线端、测试孔和参数调节电位器等。
9、三相晶闸管触发电路。三相晶闸管触发电路包括波形观测、波形调节和移相控制电压三部分组成，提供实训所需的三相晶闸管触发电路和各过程波形观测孔、参数调节电位器和外部移相控制电压输入接线端。
10、三相同步变压器。用于为三相晶闸管触发电路提供与交流电源同步的正弦波信号。

11、给定。电压给定由两个电位器 RP1、RP2 及两个钮子开关 S1、S2 组成。RP1、RP2 为正、负给定电压调节电位器，S1 为正负极性切换开关，S2 为运行和停止切换开关。按以下步骤拨动 S1、S2，可获得以下信号：
将S2打到“运行”侧，S1打到“正给定”侧，调节RP1使给定输出一定的正电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从正电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧， 此时可获得从0V突跳到正电压的阶跃信号。
将S2打到“运行”侧，S1打到“负给定”侧，调节RP2使给定输出一定的负电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从负电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧， 此时可获得从0V突跳到负电压的阶跃信号。
将S2打到“运行”侧，拨动S1，分别调节RP1和RP2使输出一定的正负电压，当S1从“正给定”侧打到“负给定”侧，得到从正电压到负电压的跳变。当S1从“负给定”侧打到“正给定”侧，得到从负电压到正电压的跳变。
元件 RP1、RP2、S1 及 S2 均安装在挂件的面板上，方便操作。此外由一只 3 位半的直流数字电压表指示输出电压值。
注意：不允许长时间将输出端接地，特别是输出电压比较高的时候，可能会损坏 RP1、
RP2。
12、可调阻容模块。设有两路可调阻容区域，每路的电阻调节范围为 0Ω～999KΩ， 电容调节范围为 0uF～11.47uF，为转速调节器和电流调节器电路提供外接电阻和电容。
13、电流互感器。共有三只，分别串联在晶闸管全控桥主电路的三相交流电源输入回路中，供“电流反馈与过流保护(FBC+FA)”电路使用。
14、晶闸管模块。
它由5A/1000V的6只晶闸管构成，通过不同的连线可构成三相晶闸管交流调压主电路和三相全控桥式整流电路。
15、可调电阻负载
两个 900Ω/0.41A 的可变电阻和 150Ω 的固定电阻串联而成， 调节范围为 150Ω ～ 600Ω
（150+900//900），做为直流发电机负载用。
二、其它
1） 故障设置箱。在控制柜主面板上部设有故障箱，可以进行 8 种故障设置，完成对学生技能考核的工作，正常使用时，请解除所有故障开关。
2） 示波器搁板。在故障设置箱左侧设有示波器搁板，可以放置模拟或者数字示波器。
3） 示波器电源插座。在故障设置箱左方设有示波器专用插座，为示波器提供交流 220V电源。
三、定时器兼报警记录仪介绍
定时器与报警记录仪是为帮助老师更好的管理学生，便于教学而设置的。老师可以设定定时时间，到定时时间能自动断开电源，保证考核时间的正确性，又可累计操作过程中误操作并会报警提示，并记录下误操作次数，以考察学生的实验质量。另外还设置了密码

上电功能，限止学生私自上电操作，面板还有一个标准时间显示，老师可以随意调整该时间，该时间当实验台失电也不会遗失。
报警器的功能有电路漏电报警、高压电源过载报警、定时报警三部分，记录显示的次
数即以上三项报警次数的累加。功能操作：
(1) 、密码输入：输入密码（初始密码：123）正确时实验台才能启动，否则不能启动。按功能键使面板最右边显示“1”，按确认键右边显示三位“一”，按数位键左边位闪烁，按数据键加数调整，再按数位键移位并闪烁，再按数据键调整，如此反复至正确密码，再按确认键确认，实验台自动上电，面板返回时钟状态。
(2) 、定时设置：按功能键使最右边位为“2”，如要调整定时时间按确认键，按数位键低位闪烁，按数据键调整好后，再按数位键移位，如此反复移至最高位，如不正确可反复按数位键移位，按数据键调整数据至最高位再按确认键确认，系统返回时钟状态。
(3) 、时钟设置：能修改面板标准时间；标准时间一般为北京时间，可根据老师需要自行调整；按功能键使最右边显示为“3”，按确认键低位闪烁，按数据键数据上升调整，再按数位键移位，再按数据键调整，如此反复调至左边最高位后，如正确，按确认键，返回时钟状态。
(4) 、定时查看：按功能键使最右边显示为“4”，按确认键即可查看定时设置的时间，再按确认键返回时钟状态。
(5) 、报警查看：查看报警次数；按功能键使最右边显示为“5”，按确认键右边显示两位数据，最高为“99”，再按确认键返时钟状态。
(6) 、密码修改：修改系统密码；按功能键使最右边显示为“6”，按确认键，如需要新输入密码则按确认键，此时右边三位显示“0”，按数位键高位闪烁，按数据键调整，再按数位键移位闪烁，反复操作直至最右位按确认键确认，系统返回时钟状态。
(7) 、报警复位：擦除报警记录；按功能键使最右边显示为“7”，按确认键擦除报警记录，并返回时钟状态。
(8) 、查看密码：该功能是为了防止操作者忘记密码；按功能键使最右边显示“8”，按确认键右边显示三位系统密码，在按确认键返回时钟状态。
(9) 、复位键：按一下复位键，系统复位；需要重新输入密码才可启动。

第二章 交直流调速系统实训的基本要求和安全操作说明
交直流调速系统实训考核装置的实训项目涉及到《半导体变流技术》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《电机控制》等重要课程的知识面，综合性很强。而这些课程是实践性很强的课程，必须通过实训，才能加深对理论知识的理解，培养和提高学生独立动手能力和分析、解决问题的能力
1. 实训的特点和要求
完成理论知识学习后，必须对学生进行一定数量的实训，才能使学生更清楚地掌握所学知识。理论教学是实训教学的基础，学生应学会运用所学的理论知识去分析和解决实际系统中出现的各种问题，提高动手能力；同时通过实训项目来验证理论知识，做到理论和实践相结合。具体地说，学生在完成指定的实训项目后，应具备以下能力:
1) 掌握电力电子变流装置主电路、触发电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这些电路。
2) 掌握交直流电动机控制系统的组成和调试方法，系统参数的测量和整定方法。
3) 能设计直流电动机控制系统的具体实训线路，列出实训步骤。
4) 熟悉并掌握基本实训设备、测试仪器的性能及使用方法。
5) 能够运用理论知识对实训现象、结果进行分析和处理，解决实训中遇到的问题。
6) 能够综合实训数据，解释实训现象，编写实训报告。
2. 实训前的准备
实训准备即为实训的预习阶段，是保证实训能否顺利进行的必要步骤。每次实训前都应先进行预习，从而提高实训质量和效率，否则就有可能在实训时不知如何下手，浪费时间，完不成实训要求，甚至有可能损坏实训装置。因此，实训前应做到：
1) 复习教材中与实训有关的内容，熟悉与本次实训相关的理论知识。
2) 阅读本教材中的实训指导，了解本次实训的目的和内容；掌握本次实训系统的工作原理和方法；明确实训过程中应注意的问题。
3) 写出预习报告，其中应包括实训系统的详细接线图、实训步骤、数据记录表格等。
4) 进行实训分组，一般情况下，交直流调速系统实训的实训小组为每组 2～3 人。
3. 实训实施
在完成理论学习、实训预习等环节后，就可进入实训实施阶段。实训时要做到以下几点：
1) 实训开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实训的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实训。
2) 指导教师介绍实训装置，要求学生熟悉本次实训使用的实训设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。
3) 按实训小组进行实训，实训小组成员应进行明确的分工，以保证实训操作顺畅，记录数据准确可靠，各人的任务应在实训进行中实行轮换，以便实训参加者能全面掌握实训技术，提高动手能力。

4) 按预习报告上的实训系统详细线路图进行接线，一般情况下，接线次序为先主电路， 后控制电路；先串联，后并联。在进行调速系统实训时，也可由 2 人同时进行主电路和控制电路的接线。
5) 完成实训系统接线后，必须进行自查。串联回路从电源的某一端出发，按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正确；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置。距离较远的两连接端必须选用长导线直接跨接，不得用 2 根导线在实训装置上的某接线端进行过渡连接。
6) 实训时，应按实训教材所提出的要求及步骤，逐项进行实训和操作。除作阶跃启动实训外,系统启动前，应使调节变阻器阻值最大，给定电位器处于零位；测试记录点的分布应均匀；改接线路时，必须断开主电源方可进行。实训中应观察实训现象是否正常，所得数据是否合理，实训结果是否与理论相一致。
7) 完成本次实训全部内容后，应请指导教师检查实训数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。
4. 实训总结
实训的最后阶段是实训总结，即对实训数据进行整理、绘制波形和图表、分析实训现象、撰写实训报告。每位实训参与者都要独立完成一份实训报告，实训报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实训结果与理论有较大出入时，不得随意修改实训数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而应用理论知识来分析实训数据和结果，解释实训现象，找出引起较大误差的原因。实训报告的一般格式如下:
(1)实训名称、专业、班级、实训学生姓名、同组者姓名和实训时间。(2)实训目的、实训线路、实训内容。
(3) 实训设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实训装置编号。
(4) 实训数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。
(5) 画出与实训数据相对应的特性曲线及记录的波形。
(6) 用理论知识对实训结果进行分析总结，得出明确的结论。
(7) 对实训中出现的某些现象、遇到的问题进行分析、讨论，写出心得体会，并对实训提出建议和改进措施。
(8) 实训报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
(9) 每次实训每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
5. 实训安全操作规程
为了顺利完成交直流调速系统的实训项目，确保实训时的人身安全与设备可靠运行， 要严格遵守如下安全操作规程：
(1) 为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后进行。
(2) 为了提高实训过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
(3) 如果在实训过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新时行实训。
(4) 控制柜所用熔丝规格和型号是经反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号，

否则可能会引起不可预料的后果。
(5) 在完成转速单闭环、双闭环实训项目前一定要确定反馈极性是否正确，应构成负反馈，避免出现正反馈造成过流。
(6) 除作阶跃起动实训外，系统起动前调节电阻器必须放在最大阻值，且钮子开关 K 应该打在突减载位置，给定电位器必须退回至零位后（逆时针旋转到底），才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。
(7) 在直流电动机启动时，要先开励磁电源，后加电枢电压。在完成实训时，要将电枢电压调到零，再关励磁电源。
(8) 在三相异步电动机调压调速实训中，电机起动前一定要将 3 只起动电阻接入三相
异步电动机的转子回路，避免电机起动电流过大而损坏器件。在完成实训时，先将给定电压调到零（即给定电位器逆时针旋转到底），再按下控制柜面板上的红色停止按钮。


一、 概 述
“DB-TS02交直流调速实训考核装置”是针对维修电工高级和技师技能培训及考核而研制的，也可作为各职业院校《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《交直流调速》等课程的实训设备，具有故障设置及故障排除功能。
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. 安全保护措施：具有漏电保护、过流保护等功能，安全性符合国家相关标准
三、 装置配备
1. 工业控制柜
控制柜设有玻璃门、直观清晰。最上部为示波器放置区。中间部分为控制模块安装区、电源控制及仪表区，仪表装有交直流电压表、交直流电流表，和数字转速表（实时数字显示电机转速，同时输出模拟量电压信号）；下部为变流功率模块、三相同步变压器、三相电流互感器及可调电阻负载等。
2. 调速机组
电机导轨：固定电机导轨，平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与电机、电机与发电机之间连接的同心度不超过±5丝，电机运行噪声小，导轨还带有便携式手柄和减振底脚。
测速光电编码器系统：测速采用增量式光电编码器，可以实现电机转速0～9999r/min的精确测量，转速表采用LED 显示；通过单片机实现转速数字信号与电压信号的线性转换V=f（n），能提供精确稳定的转速反馈电压信号，正反转输出电压对称性误差≤1‰，克服了采用测速发电机测速精度低、测量范围小、对称性差及非线性变化等缺点。
DQ09直流并（他）励电动机：220V、1.1A、185W、1500rpm。
DQ11三相绕线式异步电动机：220V、0.5A、100W、1420rpm。
DQ07-1直流发电机：200V、1.1A、220W、1500rpm。
3. 实训控制模块
给定调节模块
提供0～±15V连续可调直流电源一组。
电源模块
提供-15V、+15V、+24V直流电源各一组。
带电流截止负反馈的电压单闭环调节模块
带电流截止负反馈的转速单闭环调节模块
电压、电流双闭环调节模块
转速、电流双闭环调节模块
提供用于调速系统的速度、电流调节器（调节器I、II），实训时可以灵活改变系统的控制参数，观测不同的参数对系统的动态性能、稳态性能稳定性及相应时间等影响，系统无静差精度高达0.3%以上。
电压检测与反馈模块(TVD)
输入0～300V，输出0～10V。
电流检测、反馈与保护模块（FBC+FA）
输入0～2A，输出0～10V。
转速检测（光电编码器）与转速变换模块（FBS）
输入0～1500rpm，输出0～10V。
集成移相脉冲触发模块
采用三相集成触发电路，抗干扰能力强，三相脉冲间隔均匀，移相平滑性好，产生双窄脉冲，脉冲移相范围为0～170°，配合晶闸管变流器模块，可完成三相全控整流、三相交流调压等实训。
保护电路模块
具有主电路过流、短路等保护及告警、指示并切断总电源功能。
励磁电源
提供220V/0.5A直流电源。
晶闸管变流器
提供6只功率晶闸管。
四、 实训项目
任务一：开环系统的调试
1. 电源相序的校对
2. 触发、驱动、检测、调节电路的调试
3. 开环调整（阻性负载）
4. 三相桥式全控整流电路
5. 三相交流调压电路
6. 保护环节调试（阻性负载），过流值的整定和截流值的整定
7. 保护环节调试（电动机负载），过流值的整定和电机堵转截流值的整定
任务二：闭环系统的调试
1. 初始相位角的调整
2. 确定各反馈量的极性、参考值
3. 保护环节调试（阻性负载），过流值的整定和截流值的整定
4. 保护环节调试（电动机负载），过流值的整定和电机堵转截流值的整定
5. 电压反馈系数整定
6. 电流反馈系数整定
7. 转速反馈系数整定
8. 电压单闭环直流调速系统
9. 转速单闭环直流调速系统
10. 转速单闭环交流调速系统
11. 带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统
12. 带电流截止负反馈转速单闭环交流调速系统
13. 电压、电流双闭环直流调速系统
14. 转速、电流双闭环直流调速系统
15. 转速、电流双闭环交流调速系统
五、 故障设置功能
1. 模拟三相同步信号缺相
2. 模拟晶闸管触发电路故障
3. 模拟晶闸管触发电路无偏移电压
4. 模拟直流调速中电压单闭环调速系统中调节器输出断路
5. 模拟直流调速中转速单闭环调速系统中调节器电流反馈输入端断路
6. 模拟直流调速中转速单闭环调速系统中调节器积分电容C短路
7. 模拟直流调速中双闭环调速系统中转速调节器的转速反馈输入端断路
8. 模拟交流调速中双闭环调速系统中转速调节器的转速反馈输入端断路
9. 模拟交、直流双闭环调速系统中电流调节器的输入端断路等
通过多个故障点排列组合，可模拟更多的故障情况。