ZRDDL-2电路分析与电力电子技术实验装置

一、概述

“ZRDDL-2型电路分析与电力电子技术教具” 是本公司在--国内电工电子实验设备基础上采用成熟的技术推出的综合性教具，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“电路分析”、“电工基础”、“电工学”、“电力电子技术”等课程实验大纲的要求而研制，特别适用于高等院校现有实验设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备。

二、特点

1、综合性强：综合了目前国内各类学校电工电子类基础课程的全部实训内容。

2、适应性强：实训的深度和广度可根据需要作灵活调整，装置采用挂箱式结构，更换便捷，添加部件即可扩展功能或开发新的实训项目。

3、测量仪表精度高，采用数字化、智能化模式，符合现代测量发展方向。

4、安全性能高：实训屏上380V交流输出处设有一套过流保护装置，相间、线间直接短路或过载，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源，确保设备安全。

5、装置结构合理，性能优越，配套完整，外观豪华大气。

6、根据电压不同，实训连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠。

三、技术性能：

1、工作电源：三相四线（或三相五线）～380V±5% 50Hz

2、温度：-10℃～40℃，相对湿度＜85%（25℃）

3、装置容量：＜1.5KVA

4、重量：200Kg

5、外形尺寸：1700mm×700mm×1600mm

四、教具基本配置及功能

本综合实训装置主要由实训屏、实训挂箱、实训桌等到组成。

（一） 电源控制屏

实训屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板，为实训挂箱提供交流电源、直流稳压电源、恒流源、函数信号发生器（包括频率计）、测试仪表及实训器件等，具体功能如下：

1.提供三相0～450V及单相0～250V连续可调交流电源。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，配有指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。

2.提供两路低压稳压直流0～30V/1A连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳

定度≤0.3%，电流稳定度≤0.3%，设有短路软截止保护和自动恢复功能。

3.提供一路0～200mA连续可调恒流源，分2mA、20mA、200mA三档，从0mA起调，调节精度1‰，

负载稳定度≤5×10-4，额定变化率≤5×10-4，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。

4.提供综合实验装置照明用的220V、30W的日光灯一盏，还设有实验用220V、30W的日光灯灯管一支，

将灯管灯丝的四个头引出，供实验用。

5.提供真有效值交流数字电压表一只，测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5

级，三位半数显。

6功率输出函数发生器：

1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。

2）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。

3）频率范围: 0.1HZ~3MHz, 采用键盘直接输入数字设定频率,。

4）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。

5）方波占空比可调, 调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。

6）频率计测量范围100MHz，自动换档。

7.仪表、受控源功能板

1.数显交流电压，量程0~500V ，1只，带超量程保护，精度0.5级

2..数显交流电流表，量程0~5A ，1只，带超量程保护，精度0.5级

3.直流数显电压表2只，测量范围0～300V，分2V、20V、300V三档，直键开关切换，三

位半数字显示，输入阻抗10MΩ，精度0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

4.直流数显毫安表1只，测量范围0～2000mA，分20mA、200mA、2000mA三档，直键开关切

换，三位半数字显示，精度0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

5.数显交流毫伏表1只 ，量程0~500V ；精度0.5级，带超量程保护。

8.平波电抗器：100mH、200mH、700mH电感，在1A下保持线性。

9.三相同步变压器一组

10.其它设施：两根方型不锈钢管，可挂置实验部件，凹槽底部设有7芯、3芯等插座，挂件的供电由这些插座提供。控制屏两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。

DK02 实验桌：铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），分别用于放置工具及资料。

（二） 实验组件

1. ZRDG-03 电路基础实验箱

提供基尔霍夫定律（可设置三个典型故障点），叠加原理（可设置三个典型故障点）、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络、互易定理、R、L、C串联谐振电路、R、C串并联选频网络及一阶、二阶动态电路等实验。各实验器件齐全，实验单元隔离分明，实验线路完整清晰，验证性实验与设计性实验相结合。

2. ZRDG-04 交流电路实验

提供单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。负载为三个完全独立的灯组，可连接成Y或△两种三相负载线路，每个灯组均设有三个并联的白炽灯螺口灯座(每组设有三个开关控制三个负载并联支路的通断)，可插60W以下的白炽灯九只，各灯组设有电流插座便于电流的测试；各灯组均设有过压保护电路，保障实验学生的安全及防止灯组因过压而导致损坏；日光灯实验器件有30W镇流器、高压电容器（0.47µF/500V、4.7µF/500V）、启辉器及短接按钮；铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原、副边均设有保险丝及电流插座便于电流的测试；

3.ZRDG-05 元件箱

设有三组高压电容（每组1µF/500V、2.2µF/500V、4.7µF/500V高压电容各一只），用于改变功率因数的实验；提供实验所需的各种元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及12V灯泡等，还提供十进制可调电阻箱，阻值为0～99999.9Ω/2W。

4.ZRDG-06.单相智能型功率、功率因数表

采用专用DSP计算有功功率、无功功率。功率的测量精度0.5级，电压、电流量程分别为450V、5A，可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数及负载的性质；--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。

5.DQ27 三相可调电阻

三组900Ω×2/0.41A，作为实验中的可调电阻性负载用。

6.DK03晶闸管主电路

提供6只5A/1000V的晶闸管，每只晶闸管均设有过流、过压保护装置，晶闸管可通过外加信号进行触发(留有触发脉冲输入接口)，可更好的完成设计性实验；设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只。

7.DK04三相晶闸管触发电路

提供三相触发电路、功放电路等，与“晶闸管主电路”配套使用。

8.DK05晶闸管触发电路实验

提供单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路、TCA785集成触发电路共五个触发电路实验。

9.DK08给定及实验器件

提供给定(±15V可调电压输出)、压敏电阻(作为过压保护元件，内部已连成三角形接法)、二极管。

10. DK09新器件特性实验

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR电力电子器件，与其它组件配套使用，可测定其特性曲线。

11.DK11单相调压与可调负载

提供了一只0～250V/0.5kVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～180Ω/1.3A(串联)或0～45Ω/2.6A(并联)瓷盘可调电阻，为相应的实验提供一个可调的阻性负载。

12.DK12 三相芯式变压器

提供三相芯式变压器一个(该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/31.8V)，用于异步电机串级调速实验和三相桥式、单相桥式有源逆变电路实验；还设有三相不可控整流电路用来产生直流电源。

13.DK14单相交直交变频原理

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(阻感负载)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。

14.DK17 DC/DC变换电路

提供了DC/DC变换电路实验的主电路和控制电路。电力电子器件为IGBT，控制电路采用PWM控制集成电路SG3525，挂箱面板上还提供了所需的观测孔。

15.DK07直流斩波实验

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SG3525。可完成教材中降压斩波电路(Buck Chopper)、升压斩波电路(Boost Chopper)、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型实验。

16.DK22单相交流调压/调功电路
根据西安交通大学*兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》（第四版）中相关内容而设计，实现单相交流调压和交流调功的实验内容。采用的电力电子器件为双向晶闸管，在交流调压实验中采用由双向触发二极管构成触发控制电路；在交流调功实验中采用由555时基电路组成触发控制电路。
17. ZR07实验连接线：

根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，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；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，这样大大提高了实验的安全及合理性。

18.教学软件

1、用电安全与触电急救仿真教学软件

软件采用二维与三维结合的虚拟画面，教导学生用电的安全和急救方法，软件内设有单相触电、两相触电、跨步触电、低压触电急救、高压触电急救、人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法等原理讲解与教学，单相触电分维修带电断线、维修插座触电、室外触电等原理演示。低压触电和高压触电教学主要为学生讲解演示如何解救处于低压触电或者高压触电时的人，人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法采用采用3D虚拟仿真技术展示，经过渲染和润色，使模型看起来与真实部件一般无二，画面逼真。通过实训能够对学生进行实训室安全用电教育，提高学生的安全意识，使学生学会一些自救的方法，让学生在遇到危险时能采取一定的安全措施，保护自己，以及熟悉各种电气事故产生的原因和处理电气事故的实用操作措施，减少电气事故的发生。

2、维修电工电子电机与职业资格培训考评仿真软件

本软件为apk的格式，可在PC端使用，也可在移动端使用，本软件即可手动设置故障也能自动设置故障，本软件通过电路图中绿色的框选择手动设置故障点（*多可以设置39个故障点），也可以通过系统自动进行随机1个故障点设置，随机两个故障点设置，随机三个故障点设置，随机四个故障点设置，随机五个故障点设置，本软件内有工具箱，元件库，放大镜，电路图等功能，可通过工具箱可选择万用表进行检测，通过元件库选择合适的元件，通过放大镜可以清楚的了解各个元器件及电路。本软件通过电动机星三角启动控制电路故障的设置，并经过种种排查，让学生了解电动机星三角启动控制电路的工作原理及电路结构。

3、虚拟频谱仪、逻辑分析仪、示波器、三用表仿真软件：

本软件为apk的格式，可在PC端使用，也可在移动端使用，本软件的功能有：电阻的测量、交流电压的测量（测量变压器，若变压器测量烧坏多用表时，冒黑烟提示并可以重置多用表）、晶体管的极性判断、直流电压测量（通电流表档时灯光亮）、直流电流的测量、以及电容好坏的判断。本软件可任意拖动红色与黑色笔头，2个笔头拖拽至被测物体上定位时显示红圈，如未定位准确无红圈显示，并在进行错误操作的时（如所选量程错误、所测数据错误等等），仪表指针将无反应、提示错误重新测量等，本多用表可选择交流电压档，直流电压档，电阻档，电流档，电阻调0，并且可放大显示数据，可清楚观看所测数据大小。学生可以通过本软件学习多用表的正确使用方法。

4、单片机、plc可编程设计与控制虚拟仿真软件：

本软件基于unity3d开发，内置实验步骤、实验指导书、电路图、组件列表、连接线路、接通电源、电路图、场景重置、返回等按钮，在连线及代码正确后，可以通过启动/停止、正向运动、反向运动按钮操作三维机床模型运动，在连接线路状态下，三维机床模型可进行放大/缩小、平移。

1.继电器控制：阅读实验指导书，并进入实验，通过识读电路图，选择组件列表中的继电器、热继电器、开关等元器件以拖拽的形式布局至电器柜中，限位器置于三维机床模型上，可选择盖盖子，部分元器件名称可重命名，然后点击连接线路按钮，将端子对端子进行连线，将机床电路连接成功后，选择接通电源，进行操作，若组件或线路连接错误将弹出提示错误框，可随时进行场景重置。

2.PLC控制：实验同继电器控制，增加PLC控制功能，在连线完成后，通过PLC编码按钮，进入程序编写界面，编写正向与反向2条程序，共有12个梯形图符号，编写完成后，选择提交进行程序验证。验证成功后，接通电源进行操作，组件、线路连接、代码错误将弹出提示错误框，可随时进行场景重置。

3.单片机控制：实验同继电器控制，增加单片机控制功能，在连线完成后，通过C编码按钮进入编程界面，输入正确的C语言代码，提交验证成功后，接通电源进行操作，组件、线路连接、代码错误将弹出提示错误框，可随时进行场景重置。

六、实验项目

1. 一）电路分析实验

2. 基本电工仪表的使用与测量误差的计算

3. 减少仪表测量误差的方法

4. 线性与非线性电路元件伏安特性的测绘

5. 电位、电压的测定及电路电位图的绘制

6. 基尔霍夫定律验证及故障判断

7. 叠加定理验证及故障判断

8. 电压源与电流源的等效变换

9. 戴维南定理的验证

10. 诺顿定理验证

11. 双口网络测试

12. 互易定理验证

13. 受控源的实验研究

14. RC一阶电路响应的测试

15. 二阶动态电路响应的研究

16. R、L、C元件阻抗特性的测试

17. RC串、并联选频网络特性测试

18. R、L、C串联谐振电路的研究用三表法测量交流电路等效参数

19. 正弦稳态交流电路相量的研究（日光灯功率因数提高实验）

20. 互感实验

21. 单相铁芯变压器特性的测试

22. 三相交流电路电压、电流的测量

23. 功率因数及相序的测量

（二）电力电子技术实验

24. 单结晶体管触发电路

25. 正弦波同步移相触发电路实验

26. 锯齿波同步移相触发电路实验

27. 西门子TCA785集成触发电路实验

28. 单相半波可控整流电路实验

29. 单相桥式半控整流电路实验

30. 单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

31. 三相半波可控整流电路实验

32. 三相桥式半控整流电路实验

33. 三相半波有源逆变电路实验

34. 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验

35. 单相交流调压电路实验

36. 单相交流调功电路实验

37. 三相交流调压电路实验

38. 单向晶闸管(SCR)特性实验

39. 可关断晶闸管(GTO)特性实验

40. 功率场效应管(MOSFET)特性实验

41. 电力晶体管(GTR)特性实验

42. 绝缘双极型晶体管(IGBT)特性实验

43. 单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验(IGBT)

44. DC/DC变换电路实验(IGBT)

45. 直流斩波电路的性能研究(降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuｋ斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型线路)(IGBT)

七、配置清单