本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。
二、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。
三、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
四、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(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.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。
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,为实验组件的供电提供了方便。
(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.PLC-1型PLC可编程控制器
配备西门子的S7-200可编程控制器主机一台,配有模拟量模块,通讯模块,配
套编程电缆。提供实训所需的DC24V直流电源。设有过压保护电路,对主机进行过
压保护,使主机不会因承受过高的电源电压而导致损坏。
6.ABB-1变频器
配备ABB变频器一台(带操作控制面板)、1k电位器一个。
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:480Kg
5、外形尺寸:187×700×160cm3
四、实验项目
1.直流电机实验
1) 认识实验
2) 复励直流发电机
3) 并励直流电动机
4) 并励直流电动机转动惯量的测定
2.变压器实验
1) 单相变压器
2) 三相变压器实验
3) 三相变压器的连接组和不对称短路
4) 三相三线圈芯式变压器
5) 单相变压器的并联运行
6) 三相变压器的并联运行
3.异步电机实验
1) 三相笼型异步电动机的工作特性
2) 三相异步电动机的起动与调速
3) 单相电容起动异步电动机
4.同步电机实验
1) 三相同步发电机的运行特性
2) 三相同步发电机的并联运行
3) 三相同步电动机的并联运行
4) 三相同步发电机参数的测定
5.电动机机械特性的测定
1) 直流他励电动机四象限机械特性
2) 三相异步电机在各种运行状态下的机械特性
6.控制电机实验
1) 旋转编码器实验
2) 直流伺服电机
五、装置的配置
1、DQ01电源控制屏(铁质喷塑结构,铝质面板)
(1)交流电源
提供三相0~450V可调交流电源,同时可得到单相0~250V可调电源(配有一台三相同轴联动自耦调压器(规格1.5KVA、0~450V),克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点)。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,克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表,通过切换开关指示三相电网电压和三相调压电压。
(2)高压直流电源两路
提供220V(0.5A)励磁电源及00~250V(3A)连续可调稳压电枢电源(内部具有过压、过流保护功能)各一组,并设有直流数显电压表及切换开关。
(3)人身安全保护体系
设有三相隔离变压器一组(三相电源经钥匙开关、接触器后,到隔离变压器,再经三相调压器输出),使输出与电网隔离,对人身安全起到一定的保护作用;
设有电压型漏电保护器,如果实验中的线路有漏电现象,即能实施保护并切断电源;
设有电流型漏电保护器,控制屏若有漏电现象,漏电流超过一定值,即切断电源。强电连接线及插座,采用全封闭结构,使用安全、可靠、防触电。
(4)仪表保护体系
设有多只信号插座,与仪表相连,仪表超量程,即能告警并切断电源,对仪表起到良好的保护作用
(5)定时器兼报警记录仪(服务管理器):具有设定时间、到时报警、切断电源及记录各种告警次数等功能。
(6)控制屏正面大凹槽内,设有两根圆钢管,可挂仪表及实验部件。凹槽底部设有多个小圆形单相三芯220V电源插座,供仪表等部件供电用。控制屏两侧设有三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。设有实验台照明用的220V、40W日光灯一盏。
2、DQ02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,造形美观大方;设有两个大抽屉、柜门,用于放置工具、存放挂件及资料等。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。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构,便于移动和固定,有利于实验室的布局。
3、DQ03-1固定电机导轨、光电编码器测速系统及智能数显转速表
包括测速系统及固定电机的导轨等。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、电机与测功机之间很好的连接,电机运行噪声小,实验参数典型,能较好满足实验要求。测速系统采用光电编码器测速系统,克服了用测速发电机测速线性度差,测量不精确等缺点。
4、DQ05三相组式变压器(三只相同的单相变压器组成,原边220V/0.35A,副边55V/1.4A)
5、DQ06三相芯式变压器(三柱铁芯结构的三相三绕组变压器,每柱铁芯上均装高压、中压和低压三个绕组,其额定值分别为127V/0.4A、63.6V/0.8A、31.8V/1.6A)
6、DQ07直流复励发电机(Un=DC200V,IN=0.5A,PN=100W,n=1600RPM,绝缘等级E)
7、DQ09直流(他)并励电动机(Un=DC220V,IN=1.1A,PN=185W,n=1500RPM,绝缘等级E)
8、DQ10三相鼠笼式异步电动机(AC3800V/220V,接法Y/Δ,转速1420RPM,功率100W,电流0.5A,绝缘等级E)
9、DQ11三相线绕式异步电动机(AC220V,接法Y,转速1380RPM,功率120W,电流0.6A,绝缘等级E)
10、GDQ12线绕式异步电机起动与调速电阻箱
提供0、2、5、15、35五档同轴联调的三相绕线异步电动机转子起动、调速电阻一组。
11、DQ14三相同步电机
作电动机时,220V/Y、0.35A、90W、1500r/min;作发电机时,220V/Y、0.45A、170W、1500r/min。
12、DQ15单相电容运转异步电机
13、DQ19校正直流测功机(220V、2.2A、355W、1500r/min)
即可作电动机又可作测功机,做电动机使用时,可作为发电机的原动机,也可用于拖动电动机完成四象限测试;作测功机使用时,由于电机经特殊设计,容量是被测电机的2~3倍,并经精密仪器校正,能很好的完成被测电机的加载输出转矩的测试。
14、DQ22直流数字电压、毫安、安培表(三只)
直流数显电压表一只,采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成,通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程,测量范围0-300V。手动量程为:2V、20V、300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
直流数显毫安表一只,采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计尔成,通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程,测量范围:0-2000mA。手动量程为:20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
直流数显电流表一只,测量范围0~5A,三位半数显,精度为0.5级,具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
15、DQ25单三相智能型功率、功率因数表
由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计尔成,通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路,同时配有PC监控软件来加强分析能力。能同时测量两路单相功率P1、P2,三相功率等于两路功率之和(两表法测量三相总功率)。功率测量精度为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,能自动判别负载性质(感性显示“L”,容性显示“C”,纯电阻不显示),并可存储测量数据,供随时查阅。系统支持导入3DS、STL以及此平台保存的nxm格式文件。支持将系统中的项目文件进行单独保存为一个文件(格式为nxm),并支持通过软件对该文件进行二次编辑,同时该文件可支持PPT控件播放。支持设置6个视图轴视图、前视图、后视图、左视图、右视图以及俯视图,设置时系统提供3个轴(X、Y以及Z轴)每个轴4个角度(0°、90°、180°以及270°)快捷旋转功能。支持模型动作设置,动作类型分6种(一次、反复、持续、状态、替换以及定位)。支持镜头动画设置,镜头数量无限制,并支持设置每个镜头的切换时间;还有其他2个辅助,1个是测试播放,另1个是全部删除。支持将时间轴设置,用于将“动作设置”和“镜头动画设置”中的动作进行串连,并支持设置每个动作的开始时间和运行时间,同时还可以对动作进行全部重置、时间轴播放以及全部删除功能。可以通过平台配套控件将模型动画文件加载到课件上进行三维动画教学,实现课件中完全三维交互。
16、DQ26三相可调电阻器(三组90Ω×2/1.3A瓷盘电阻)
17、DQ27三相可调电阻器(三组900Ω×2/0.41A瓷盘电阻)
18、DQ28三相可调电抗器
每相均由一个127V/0.5A的固定电抗器和一个0~250V的自耦调压器组成,既可作固定电感和可调电抗器使用,也可作自耦调压器使用。
19、DQ29可调电阻器、电容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盘电阻各一组,35μF/450V、4μF/450V电力电容各1只。
20、DQ31波形测试及开关板
由波形测试部分和两个三刀双掷开关、一个双刀双掷开关组成。
21、DQ32旋转灯、并网开关、同步机励磁电源
由并网用的三组相灯<黄、绿、红各两只>,一组并网开关和一组同步机励磁电源<5~40V/2.5A可调>组成。
22、DQ44数/模交流电流表
由三只数字交流电流表和一只指针式精密交流电流组成。测量范围0~5A,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,四位数码显示。指针式精密交流电流表一只,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,设有超量程指示,告警等功能。
23、DQ45数/模交流电压表
由三只数字交流电压表和一只指针式精密交流电流组成。测量范围0~450V,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,四位数码显示。指针式精密交流电压表一只,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,精度1.0级,直键开关切换,设有超量程指示、告警等功能。
24、连接线及配件
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,接触优良。
25、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。