电气装置

电机拖动及电气控制技术实训装置,电机拖动

发布时间:2023/1/16 23:27:26   

电机拖动及电气控制技术实训装置

电机拖动及电气控制技术实训装置

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.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。

技术性能

1.输入电源:三相四线(或三相五线)~V±10%50Hz

2.工作环境:温度-10℃~+40℃相对湿度<85%(25℃)海拔<m

3.装置容量:≤1.5kVA

4.重量:kg

5.外形尺寸:cm×70cm×cm

配置及功能介绍

(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~V可调交流电源,同时可得到单相0~V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~V)。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。

提供3相同步变压器1组,V/3*15V。

2.高压直流电源两路

提供V(0.5A)励磁电源(具有短路保护)及0~V(3A)连续可调电枢电源(内部具有过载保护功能)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.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。

4.制动电阻

提供制动电阻10Ω/25W一只,Ω/25W三只。

5.控制屏其它设施

控制屏正面大凹槽内,设有两根圆钢管,可挂置实验组件。凹槽底部设有多个单相三芯V电源插座、控制屏两侧设有单相三极V电源插座、三相四极V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、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.GDQ41PLC可编程控制器

配备西门子SR40型可编程控制器主机一台,配有模拟量模块一台,提供通讯模块一块。提供实验所需的DC24V直流电源。

6.GDK28变频器

配备西门子V20变频器一台(带BOP操作控制面板)、1K电位器一个。

7.DQ22直流数字电压、毫安、安培表

直流数显电压表(1只):测量范围0~V,分2V、20V、V三档,直键开关切换,

三位半数显,输入阻抗为10MΩ,精度为0.5级,具有超量程报警、指示等功能。

直流数显毫安表(1只):测量范围0~0mA,分20mA、mA、0mA三档,直键开关切换,三位半数显,精度为0.5级,具有超量程报警、指示等功能。

直流数显电流表(1只):测量范围0~5A,三位半数显,精度为0.5级,具有超量程报警、指示等功能。

虚拟多用表参数:

交流电压量程档位分:10、50、、

直流电压档位分:0.25、1、2.5、10、50、、

欧姆档分:x1,x10,,,,,,1K,x10K,xK

电流表档位:50μa、0.5、5、50、

BATT:1.2-3.6V,RL=12Ω

BUZZ:R×3

红外发射检测功能:垂直角度±15°距离1-30cm

三极管测量孔

8.GDQ25交流参数表

智能功率、功率因数表(1只):由一套微电脑,高速、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。

通过键控、数显窗口实现人机对话的智能控制模式。为了提高测量范围和测试精度,将被测电压、电流瞬时值的取样信号经A/D变换,采用专用的DSP计算有功功率、无功功率。单相功率P的测量,其精度为0.5级;电压、电流量程分别为V、5A,可测量单相、三相负载的有功功率、无功功率、功率因数及负载的性质等;此外还可以贮存、记录15组功率和功率因数的测试结果数据,并可逐组查询。

真有效值交流数字电流表(1只):测量范围0~5A,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,具有超量程告警、指示等功能。

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、指示等功能。

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~V,分10V、30V、V、V、V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、指示等功能。

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Ω×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Ω×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、,用于线绕式异步电动机起动与调速等实验)。

13.DQ31C熔断器及开关板

提供熔断器及开关组件。

14、DX03三相可控整流电路(一)   提供6只5A/V的晶闸管,每只晶闸管均设有RC吸收和保险丝保护装置,晶闸管可通过外加触发信号进行触发(留有触发脉冲输入接口),可更好的完成设计性实验。三相触发电路由KC04、KC41、KC42、等集成电路组成,可通过钮子开关选择双窄脉冲或宽脉冲,同时提供六路触发脉冲功放电路等。15、DK05晶闸管触发电路   提供单结晶体管触发电路实验、单相交流调压触发电路,锯齿波同步移相触发电路实验,正弦波触发电路及TCA集成触发电路。

16、DK07直流斩波实验

根据西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第五版)中相关的直流斩波内容而设计的;提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG。可完成教材中降压斩波电路(BuckChopper)、升压斩波电路(BoostChopper)、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

17、DK09电力电子器件特性实验

提供SCR、GTO、MOSFET、IGBT、GTR新器件,与DK13配套使用,可完成电力电子新器件的驱动特性实验。

18、DK13功率器件驱动与保护电路   

主要是为完成新器件特性实验提供电源、驱动电路及PWM波形发生器。   (1)电源:为驱动电路提供电源,包括±5V、±15V和+20V直流电源。   (2)驱动电路:包括GTO和GTR,MOSFET和IGBT的驱动电路。其中IGBT的驱动电路采用专用芯片EXB,其它的由运放、门电路及分立元件组成。   (3)PWM波形发生器:以SG为核心的PWM波形发生器主要是为新器件驱动电路提供PWM驱动波形,可以通过频率调节旋钮进行频率调节;通过占空比电位器来调节PWM波的占空比。频率范围分为2挡,通过钮子开关切换,高频档是为MOSFET和IGBT驱动电路提供PWM波形,频率调节范围4KHz~10KHz;低频档是为GTR和GTO驱动电路提供PWM波形,频率调节范围Hz~1KHz;占空比可从 0%调至%。

19、DK14单相交直交变频原理   根据普通高等教育"九五"国家级重点教材王兆安,黄俊主编的《电力电子技术》(第四版)的内容进行开发。用于展示交直交变频原理,主要让学生了解SPWM正弦波脉宽调制信号的形成方法,了解IGBT管专用集成驱动芯片的特点及其使用,能完成如下实验项目:   1)SPWM波形成的过程;   2)交直交变频电路在不同负载(电阻,电感)时的工作情况和波形,并研究工作频率对电路工作波形的影响;   3)IGBT管专用集成驱动芯片的工作特性。 20、DK19半桥型开关稳压电源   提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路,主电路的电力电子器件为电力MOSFET管;控制电路采用专用PWM控制集成电路SG,采用恒频脉宽调制控制方案。可完成"开关电路在开环与闭环下负载特性的测试"以及"电源电压波动对输出的影响"等实验内容。(四)DQ03-1固定电机导轨、增量式光电编码盘测速系统及智能数显转速表

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

1.DQ09直流并励电动机(DCV、W、1RPM)

2.DQ19校正直流测功机(DCV、W、1RPM)

3.DQ10三相鼠笼异步电动机(ACV/△、W、RPM)

4.DQ11三相线绕式异步电动机(ACV/Y、W、1RPM)

5.DQ20三相鼠笼异步电动机(ACV/△)

6.DQ18三相双速异步电动机(ACV△/YY)

(六)实验连接线及配件

(七)、基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统

空间矢量脉宽调制-SVPWM,主要思想是把三相交流电机等效为直流电机,然后跟踪圆形磁场。SVPWM主要由:波形发生器,Chark变换,扇区判断,Park变换,桥臂作用时间,比较器,插入死区等模块组成。

本实验系统是基于德州仪器TI公司的型C0系列DSP而设计的高性能矢量控制变频调速系统。系统由实验箱(含DSP控制板、IPM智能功率驱动模块和24V开关电源)、XDSV2-USB2.0仿真器,三相鼠笼式异步电动机,增量式光电编码器,联轴器,固定电机导轨等组成。

本系统可实现在线编程,通过XDSV2USB2.0仿真器在线仿真,提供源程序,可在线烧写DSP程序。

六、装置的安全保护体系

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

七、实验项目

1.电机及变压器基础实验

2.电机拖动部分

直流他励电动机拖动实验

三相异步电动机拖动实验

3.电机控制部分

直流他励电动机控制实验

三相异步电动机控制实验

4.基于PLC下的电机控制实验

5.基于变频器的电机拖动与控制实验

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.电力电子技术实训项目

(一)晶闸管触发电路实验项目

(二)晶闸管线路实验项目

(三)新器件特性及驱动保护实验项目

(四)典型新器件线路实验

(五)DSP变频调速系统实验

1)DSP的认识。

2)CCS编程软件的使用

3)三相异步电机双闭环矢量控制变频调速原理实验(FOC/SVPWM)

附件基于DSP的双闭环空间矢量交流变频调速系统实验平台

一、概述

空间矢量脉宽调制-SVPWM,主要思想是把三相交流电机等效为直流电机,然后跟踪圆形磁场。SVPWM主要由:波形发生器,Chark变换,扇区判断,Park变换,桥臂作用时间,比较器,插入死区等模块组成。

本实验系统是基于德州仪器TI公司的型C0系列DSP而设计的高性能矢量控制变频调速系统。系统由实验箱(含DSP控制板、IPM智能功率驱动模块和24V开关电源)、XDSV2-USB2.0仿真器,三相鼠笼式异步电动机,增量式光电编码器,联轴器,固定电机导轨等组成。

本系统可实现在线编程,通过XDSV2USB2.0仿真器在线仿真,提供源程序,可在线烧写DSP程序。

二、系统特点

1.系统安全性强:控制板与驱动板独立分开、DSP控制电源与电机动力电源分开设计、强弱电隔离设计,同时强电部分采用隔离变压器输出。

2.DSP控制板功能齐全:控制板采用24V供电,设有1路CAN总线接口,1路RS接口,1路RS接口,1路增量光电编码器接口,集成LCD显示和键盘,引出5路ADC接口,引出QEP接口。

3.功率驱动板功能完善:驱动板的控制电源采用DC24V电源。高压电源输入采用单相V(安全隔离变压器输入)。功率器件采用IPM(20A/V),驱动板最大输出电流15A。设有高精度霍尔电流传感器采集相电流,同时也采集了直流母线电压,设备具有软启动保护功能。

4.人机交互界面直观:设有液晶显示窗口,直接显示电机运行参数,提供配套上位机软件,通过串口通讯,可提供4通道示波器,具有动态波形显示,曲线录波.波形缩放,更具有波形数据保存的功能,便于数据分析,4通道的数据更是能方便导入EXCEL中。

5.提供C语言程序源代码:提供配套的C语言程序,可自行修改与烧写下载运行及仿真。

三、基本实验项目

1.DSP的认识。

2.CCS编程软件的使用

3.三相异步电机双闭环矢量控制变频调速原理实验(FOC/SVPWM)

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