數(shù)字化電機(jī)教學(xué)設(shè)備，電機(jī)拖動(dòng)及電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置
2025-10-17 08:35
一、 概述
電機(jī)拖動(dòng)及電氣控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)職業(yè)教育改革和發(fā)展的需要而研制的。該實(shí)驗(yàn)裝置包括電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)，交流和直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、常用低壓電器及基本控制電路、橋式起重機(jī)的電氣控制及繼電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容,同時(shí)增加了基于PLC及變頻器的電機(jī)基本控制線路，以及常用機(jī)床的控制。該實(shí)驗(yàn)裝置適用于自動(dòng)化專業(yè)與機(jī)電一體化專業(yè)開設(shè)的《電機(jī)及拖動(dòng)》、《工廠繼電器接觸控制》、《PLC原理及應(yīng)用技術(shù)》、《變頻調(diào)速技術(shù)》等課程的技能訓(xùn)練。
裝置特點(diǎn)
1. 采用掛件結(jié)構(gòu)，搭配靈活、可任意更改實(shí)驗(yàn)組件增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，便于二次開發(fā)及功能擴(kuò)展。
2. 實(shí)驗(yàn)裝置由電源控制屏、實(shí)驗(yàn)桌、實(shí)驗(yàn)組件、電機(jī)、電機(jī)導(dǎo)軌及實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線等組成。
3. 對于基于PLC及變頻器的電氣控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能夠結(jié)合MCGS組態(tài)軟件與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信監(jiān)控實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，更加貼近工業(yè)現(xiàn)場。
4. 實(shí)驗(yàn)裝置包含了部分電機(jī)學(xué)試驗(yàn)及所有電機(jī)拖動(dòng)及控制的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生能夠了解基本的理論知識及熟練掌握操作技能。
二、 技術(shù)性能
1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)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
三、 基本配置及功能
（一）GDQ01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)
1.交流電源部分
提供三相0～450V可調(diào)交流電源，同時(shí)可得到單相0～250V可調(diào)的交流電源，配有一臺三相同軸聯(lián)動(dòng)自耦調(diào)壓器（規(guī)格：1.5kVA、0～450V）�？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)裝置，當(dāng)相間、線間過電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來的麻煩，并具有過流聲光告警�？刂破恋墓╇娪蓡�、停按鈕進(jìn)行控制，具有漏電聲光告警、過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能，同時(shí)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(zhuǎn)換開關(guān)，可方便地指示三相電網(wǎng)輸入和三相調(diào)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(lì)磁電源（具有短路保護(hù)）及0～250V(3A)連續(xù)可調(diào)電樞電源(具有過壓、過流聲光告警及短路保護(hù)功能)各一路，并設(shè)有一只直流數(shù)顯電壓表用以監(jiān)測可調(diào)直流電樞電源輸出。
3.定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀(服務(wù)管理器)
采用藍(lán)屏液晶顯示器，中文菜單顯示，直觀、清晰；通過鍵控單元完成時(shí)間設(shè)定、定時(shí)報(bào)警設(shè)定、解除設(shè)置等操作、具有切斷電源及記錄各種告警次數(shù)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(diào)速實(shí)驗(yàn)，6.3V交流電源一路，作為機(jī)床信號指示燈的電源。
5.制動(dòng)電阻
提供制動(dòng)電阻10Ω/25W一只，180Ω/25W三只。
6.控制屏其它設(shè)施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)組件。凹槽底部設(shè)有多個(gè)單相三芯220V電源插座、控制屏兩側(cè)設(shè)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(shí)驗(yàn)組件的供電和通訊、控制屏之間的供電提供了方便。
（二）GDQ02實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，電腦桌聯(lián)體設(shè)計(jì)，造型美觀大方；設(shè)有一個(gè)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(gè)寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗(yàn)桌底部裝有四個(gè)萬向輪，便于移動(dòng)。
（三）實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)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(guān)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(shí)時(shí)間繼電器2只（每只繼電器分別引出二組動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)）、時(shí)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(guān)1只、電磁閥1只、行程開關(guān)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(diǎn)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(xué)生對PLC控制系統(tǒng)的理解能力和動(dòng)手操作能力）
5.GDQ41 PLC可編程控制器
配備日本三菱的FX2N-48MR型可編程控制器主機(jī)一臺，配有模擬量模塊FX0N-3A一臺，通訊模塊FX2N-485BD一塊。提供實(shí)驗(yàn)所需的DC24V直流電源。
6.GDK28 變頻器
配備日本三菱的FR-D740-0.75K-CHT變頻器一臺（帶BOP操作控制面板）、1K電位器一個(gè)。
7.DQ22 工業(yè)級直流數(shù)字電壓、毫安、安培表
直流數(shù)顯電壓表（1只）：
1） 測量范圍：0-1000V, 設(shè)置2V/20V/200V/1000V四檔量程，具有量程自動(dòng)切換,超量程自動(dòng)報(bào)警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。
3） 測量精度：±0.5%+2。
4） 抽樣率：5次/秒
5） 工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
6） 上位機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視及關(guān)斷功能。
直流數(shù)顯毫安表（2只）：
1） 測量范圍：0-5A,設(shè)置 2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動(dòng)切換,超量程報(bào)警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，超量程提示。
3） 測量精度：±0.5%+2。
4） 抽樣率：5次/秒
5） 工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
6） 上位機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視及關(guān)斷功能。
8.GDQ25交流參數(shù)表
*單相智能功率、功率因數(shù)表(1只)
1）功率測量精度1.0級，功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0，電壓電流量程為450V和5A。
2)2.7寸TFT液晶屏顯示有功功率、功率因數(shù)、電壓、電流、負(fù)載類型，具有超量程提示功能。
3)負(fù)載類型：L、R、C。
4)測量精度：±0.5%+2。
5)抽樣率：5次/秒
6)工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
7)上位機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視及關(guān)斷功能。
*真有效值交流數(shù)字電流表（1只）：
1） 測量范圍：0-5A, 設(shè)置2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動(dòng)切換,超量程自動(dòng)報(bào)警功能。
2） 2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。
3） 測量精度：±0.5%+4。
4） 抽樣率：5次/秒
5） 工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
6） 上位機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視及關(guān)斷功能。
*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(yīng)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(guān)切換，設(shè)有超量程告警、指示及切斷總電源功能。
*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(yīng)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(guān)切換，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。
9.DQ26三相可調(diào)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(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)多種結(jié)合方式。
10.DQ27 三相可調(diào)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(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)多種結(jié)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(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)多種結(jié)合方式。
12.GDQ12線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱
一組線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子專用電阻（測量范圍0～35Ω，分0Ω、2Ω、5Ω、15Ω、35Ω五檔，用于線繞式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)與調(diào)速等實(shí)驗(yàn)）。
（四）DQ03-1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、增量式光電編碼盤測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度與互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測功機(jī)之間連接的同心度不超過±5絲。電機(jī)運(yùn)行時(shí)噪聲小，參數(shù)典型，能較好滿足實(shí)驗(yàn)的要求。
（五）電機(jī)
DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)（DC220V、185W、1500RPM） 一臺
DQ19校正直流測功機(jī)（DC220V、355W、1500RPM） 一臺
DQ10三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)（AC220V/△、100W、1420RPM） 一臺
DQ11三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)（AC220V/Y、120W、1380RPM） 一臺
DQ20三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)（AC380V/△） 一臺
DQ20-1三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（AC380V/Y，帶速度繼電器一只） 一臺
DQ18三相雙速異步電動(dòng)機(jī)（AC380V△/YY） 一臺
DQ05 三相組式變壓器1臺（三只相同的單相變壓器組成，原邊220V/0.35A，副邊55V/1.4A）
（六）SY07實(shí)驗(yàn)連接線及配件
根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)連接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)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(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分也護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線；數(shù)模信號部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)連接線。三種導(dǎo)線只能連接對應(yīng)的配套插座，這樣大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。
四、 裝置的安全保護(hù)體系
控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進(jìn)行控制，同時(shí)具有漏電聲光告警、過壓保護(hù)、過流保護(hù)、
短路軟截止保護(hù)等功能，通過急停按鈕可方便地切斷電源。
屏上裝有電壓型漏電保護(hù)裝置，控制屏內(nèi)或強(qiáng)電輸出若有漏電現(xiàn)象，即告警并切斷總電源，確保
實(shí)驗(yàn)進(jìn)程安全。
屏上三相調(diào)壓器原、副邊各設(shè)有一套過流保護(hù)裝置。調(diào)壓器短路或所帶負(fù)載電流超過設(shè)定值，系
統(tǒng)即告警并切斷總電源。
設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀（服務(wù)管理器），通過鍵控單元完成時(shí)間設(shè)定、定時(shí)報(bào)警設(shè)定、解除設(shè)
置等操作、具有切斷電源及記錄各種告警次數(shù)等功能。
強(qiáng)、弱電連接及插座分開，不會(huì)混淆，實(shí)驗(yàn)連接線安全、可靠、防觸電。
五、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1. 電機(jī)及變壓器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
（1） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識
（2） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)
（3） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性
（4） 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)認(rèn)識
（5） 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)空載試驗(yàn)
（6） 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)
（7） 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)工作特性
（8） 單相變壓器
（9） 三相變壓器
（10） 三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
（11） 單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
2. 電機(jī)拖動(dòng)部分
直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)
（1） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性
（2） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)人為機(jī)械特性
（3） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性
（4） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)機(jī)械特性
（5） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電源反接制動(dòng)機(jī)械特性
（6） 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)機(jī)械特性
三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)
（1） 三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性
（2） 三相異步電動(dòng)機(jī)人為機(jī)械特性
（3） 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性
（4） 三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)機(jī)械特性
（5） 三相異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)機(jī)械特性
3. 電機(jī)控制部分
直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
（1） 電樞回路串電阻起動(dòng)及調(diào)速
（2） 減壓起動(dòng)及降低電源電壓調(diào)速
（3） 弱磁調(diào)速
三相異步電動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
（1） 三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與自鎖控制線路
（2） 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路
（3） 順序控制線路
（4） 三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制線路
（5） 三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制線路
（6） 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制線路
（7） 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路
（8） 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線路
（9） 三相異步電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)及反接制動(dòng)控制線路
（10） 兩地控制線路
（11） 工作臺自動(dòng)往返循環(huán)控制線路
（12） 三相異步電動(dòng)機(jī)雙向起動(dòng)及反接制動(dòng)控制線路
（13） 三相雙速異步電動(dòng)機(jī)的控制線路
4. 基于PLC下的電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
（1） 三相異步電動(dòng)機(jī)直接點(diǎn)動(dòng)與自鎖控制
（2） 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制
（3） 三相異步電動(dòng)機(jī)的星形-三角形降壓起動(dòng)控制
（4） 三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制
（5） 三相異步電動(dòng)機(jī)帶延時(shí)正、反轉(zhuǎn)控制
（6） 三相異步電動(dòng)機(jī)帶限位自動(dòng)返回控制
（7） 三相雙速異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速控制
5. 基于變頻器的電機(jī)拖動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)
（1） 變頻器的認(rèn)識
（2） 變頻器的參數(shù)設(shè)定與操作
（3） 變頻器的面板控制
（4） 變頻器的電位器控制
（5） 變頻器的電壓控制
（6） 變頻器的電流控制
（7） 變頻器的多段速控制
（8） 三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速
6. PLC、變頻器的電機(jī)拖動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)
（1） 基于PLC通信方式的多段速選擇變頻調(diào)速
（2） 基于PLC通信方式的變頻器開環(huán)調(diào)速
（3） 基于PLC通信方式的變頻器閉環(huán)調(diào)速
（4） 基于PLC模擬量方式的變頻器閉環(huán)調(diào)速
7.普通機(jī)床電氣控制實(shí)訓(xùn)
（1） 普通車床電氣控制
（2） 普通磨床電氣控制
（3） 橋式起重機(jī)控制電路
（4） X62W銑床電氣控制
