一、概述

本實驗裝置是根據職業教育改革和發展的需要而研制的。該實驗裝置包括電力拖動系統的動力學，交流和直流電動機的電力拖動、常用低壓電器及基本控制電路、橋式起重機的電氣控制及繼電器控制系統的設計等內容,同時增加了基于plc及變頻器的電機基本控制線路，以及常用機床的控制。該實驗裝置適用于自動化專業與機電一體化專業開設的《電機及拖動基礎》、《工廠繼電器接觸控制》、《PLC原理及應用技術》、《變頻調速技術》等課程的技能訓練。

二、裝置特點

1. 采用掛件結構，搭配靈活、可任意更改實驗組件增加實驗內容，便于二次開發及功能擴展。

2. 實驗裝置由電源控制屏、實驗桌、實驗組件、電機、電機導軌及實驗導線等組成。

3. 對于基于PLC及變頻器的電氣控制實驗項目，能夠結合MCGS組態軟件與計算機進行通信監控實驗裝置的運行狀態，更加貼近工業現場。

4. 實驗裝置包含了部分電機學試驗及所有電機拖動及控制的實驗項目，使學生能夠了解基本的理論知識及熟練掌握操作技能。

三、技術性能

1. 輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10%50Hz

2. 工作環境：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

四、基本配置及功能

（一）GDQ01電源控制屏(鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板)

1.交流電源部分

提供三相0～450V可調交流電源，同時可得到單相0～250V可調的交流電源，配有一臺三相同軸聯動自耦調壓器（規格：1.5kVA、0～450V）。可調交流電源輸出處設有過流保護裝置，當相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩，并具有過流聲光告警。控制屏的供電由啟、停按鈕進行控制，具有漏電聲光告警、過壓保護、過流保護等功能，同時配有一只急停按鈕，便于切斷電源，還配有一只指針式交流電壓表，通過切換和轉換開關，可方便地指示三相電網輸入和三相調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)勵磁電源（具有短路保護）及0～250V(3A)連續可調電樞電源(電源內部具有過載保護功能)各一路，并設有一只直流數顯電壓表用以監測可調直流電樞電源輸出。

3.定時器兼報警記錄儀(服務管理器)

通過鍵控單元完成時間設定、定時報警設定、解除設置等操作、具有切斷電源及記錄各種告警次數等功能。

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速實驗，6.3V交流電源一路，作為機床信號指示燈的電源。

5.制動電阻

提供制動電阻10Ω/25W一只，180Ω/25W三只。

6.控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實驗組件。凹槽底部設有多個單相三芯220V電源插座、控制屏兩側設有單相三極220V電源插座、三相四極380V電源插座，為實驗組件的供電提供了方便。

（二）GDQ02實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，電腦桌聯體設計，造型美觀大方；設有一個抽屜用于放置工具、存放資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌底部裝有四個萬向輪，便于移動。

（三）實驗掛箱

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、通電延時時間繼電器2只（每只繼電器分別引出二組動合、動斷觸點）、時間繼電器座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1只、電磁閥1只、行程開關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，可以提高學生對PLC控制系統的理解能力和動手操作能力）

5.PLC-1型PLC可編程控制器

配備西門子的S7-200可編程控制器主機一臺，配有模擬量模塊，通訊模塊，配

套編程電纜。提供實訓所需的DC24V直流電源。設有過壓保護電路，對主機進行過

壓保護，使主機不會因承受過高的電源電壓而導致損壞。

6.ABB-1變頻器

配備ABB變頻器一臺（帶操作控制面板）、1k電位器一個。

7.DQ22直流數字電壓、毫安、安培表

（1）直流數顯電壓表（1只）：測量范圍0～300V，分2V、20V、300V三檔，直鍵開關切換，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度為0.5級，具有超量程報警、指示等功能。

（2）直流數顯毫安表（1只）：測量范圍0～2000mA，分20mA、200mA、2000mA三檔，直鍵開關切換,三位半數顯,精度為0.5級，具有超量程報警、指示等功能。

（3）直流數顯電流表（1只）：測量范圍0～5A，三位半數顯，精度為0.5級，具有超量程報警、指示等功能。

8.DQ34智能型轉矩、轉速、輸出功率測試

可直接數字顯示電動機的轉速、輸出轉矩及輸出功率等實驗數據，

9.GDQ25交流參數表

（1）智能功率、功率因數表（1只）：由一套微電腦，高速、高精度A/D轉換芯片和全數顯電路構成。通過鍵控、數顯窗口實現人機對話的智能控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，將被測電壓、電流瞬時值的取樣信號經A/D變換，采用專用的DSP計算有功功率、無功功率。單相功率P的測量，其精度為0.5級；電壓、電流量程分別為450V、5A，可測量單相、三相負載的有功功率、無功功率、功率因數及負載的性質等；此外還可以貯存、記錄15組功率和功率因數的測試結果數據，并可逐組查詢。

（2）真有效值交流數字電流表（1只）：測量范圍0～5A，量程自動判斷、自動切換，精度0.5級，三位半數顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源等功能。

（3）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，直鍵開關切換，設有超量程告警、指示及切斷總電源功能。

（4）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，直鍵開關切換，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。

（5）智能型多功能測控裝置1臺

FM100-8能應用于各種電力輸送系統, 電壓、電流的輸入無需中間變送器，電壓低于400V的系統無需外接PT，對于更高電壓等級的系統，PT二次側額定電壓為100VAC。電流輸入可采用副方滿刻度輸出5A的CT接入線路。同時也提供了1A選項的 FM100-8，用于CT輸出為1A的情況。4路開關量輸入可用來監測斷路器的狀態、接地故障繼電器狀態或其他外部接點的狀態。外部接點為干接點輸入，電源由本裝置提供,為一路+24V的電源。2路繼電器觸點輸出，可通過通信口進行遠方操作。基本型號的FM100-8提供了開斷能力為6A的電磁式繼電器。儀表顯示和測量，FM100－8提供了30多個高精度實時三相測量參數和狀態參數，所有參數均能通過面板顯示器或儀表通信口而獲得。這些實時參數包括：電壓、電流、有功、無功、視在功率、功率因數和頻率。所有電壓、電流、功率、電度均為有效值。 狀態信息包括：2個內部繼電器；4路開關量輸入。FM100-8以高速、高集成、工業級混合信號片上系統為核心，能勝任復雜的實時處理工作。它具有4行4符液晶顯示；帶4路RS-485通信接口，有遠程通信和多機聯網功能。

（6）智能型電機保護裝置

提供1臺智能型電機保護裝置1臺，具有過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機綜合保護功能。8路DI支持干結點輸入，可實現遠程主站對電動機運行狀態的遙信監視。4路DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現遠程主站對電動機進行實時遙控“起/停”操作。抗晃電確保電動機運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機分批重起。具有標準的RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通訊協議，保證了上位機通訊的快速可靠。

10.DQ26三相可調電阻器

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、并聯及串并聯多種結合方式。

11.DQ27三相可調電阻器

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、并聯及串并聯多種結合方式。

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、并聯及串并聯多種結合方式。

12.GDQ12線繞式異步電動機轉子專用箱

一組線繞式異步電動機轉子專用電阻（測量范圍0～35Ω，分0Ω、2Ω、5Ω、15Ω、35Ω五檔，用于線繞式異步電動機起動與調速等實驗）。

（四）DQ03-1固定電機導軌、光碼盤測速系統（1024光電編碼器）及智能數顯轉速表

固定電機的導軌平整度好，無應力變形，加工精細，同心度與互換性好，能保證電機與電機、電機與測功機之間連接的同心度不超過±5絲。電機運行時噪聲小，參數典型，能較好滿足實驗的要求。

（五）電機

DQ09直流并勵電動機（DC220V、185W、1500RPM）一臺

DQ19校正直流測功機（DC220V、355W、1500RPM）一臺

DQ20三相鼠籠異步電動機（AC380V/△、180W、1420RPM）一臺

DQ11三相線繞式異步電動機（AC220V/Y、120W、1380RPM）一臺

DQ10三相鼠籠異步電動機（AC380V/Y）一臺

DQ20-1三相鼠籠式異步電動機（AC380V/Y，帶速度繼電器一只）一臺

DQ18三相雙速異步電動機（AC380V△/YY）一臺

（六）實驗連接線及配件

根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗連接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分也護套結構手槍插連接線；數模信號部分采用彈性鈹輕銅裸露結構連接線。三種導線只能連接對應的配套插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

（七）歐式導線架

裝置配有歐式導線架，用于懸掛和放置實訓專用連接導線，外形尺寸為530mm×430mm×1200mm，設有五個萬向輪，造型美觀大方。

五、裝置的安全保護體系

（1）控制屏電源由接觸器通過啟、停按鈕進行控制，同時具有漏電聲光告警、過壓保護、過流保護、短路軟截止保護等功能，通過急停按鈕可方便地切斷電源。

（2）屏上裝有電壓型漏電保護裝置，控制屏內或強電輸出若有漏電現象，即告警并切斷總電源，確保實驗進程安全。

（3）屏上三相調壓器原、副邊各設有一套過流保護裝置。調壓器短路或所帶負載電流超過設定值，系統即告警并切斷總電源。

（4）設有定時器兼報警記錄儀（服務管理器），通過鍵控單元完成時間設定、定時報警設定、解除設置等操作、具有切斷電源及記錄各種告警次數等功能。

（5）強、弱電連接及插座分開，不會混淆，實驗連接線安全、可靠、防觸電。

六、實驗項目

1. 電機基礎實驗

（1） 直流他勵電動機的認識

（2） 直流他勵電動機的空載試驗

（3） 直流他勵電動機的工作特性

（4） 三相鼠籠式異步電動機認識

（5） 三相鼠籠式異步電動機空載試驗

（6） 三相鼠籠式異步電動機堵轉試驗

（7） 三相鼠籠式異步電動機工作特性

2. 電機拖動部分

直流他勵電動機拖動實驗

（1） 直流他勵電動機固有機械特性

（2） 直流他勵電動機人為機械特性

（3） 直流他勵電動機能耗制動機械特性

（4） 直流他勵電動機倒拉反轉制動機械特性

（5） 直流他勵電動機電源反接制動機械特性

（6） 直流他勵電動機回饋制動機械特性

三相異步電動機拖動實驗

（1） 三相異步電動機固有機械特性

（2） 三相異步電動機人為機械特性

（3） 三相異步電動機能耗制動機械特性

（4） 三相異步電動機反接制動機械特性

（5） 三相異步電動機回饋制動機械特性

3. 電機控制部分

直流他勵電動機控制實驗

（1） 電樞回路串電阻起動及調速

（2） 減壓起動及降低電源電壓調速

（3） 弱磁調速

三相異步電動機控制實驗

（1） 三相異步電動機點動與自鎖控制線路

（2） 三相異步電動機的正反轉控制線路

（3） 順序控制線路

（4） 三相異步電動機全壓起動控制線路

（5） 三相異步電動機降壓起動控制線路

（6） 三相繞線轉子異步電動機起動控制線路

（7） 三相異步電動機能耗制動控制線路

（8） 三相異步電動機的調速控制線路

（9） 三相異步電動機單向起動及反接制動控制線路

（10） 兩地控制線路

（11） 工作臺自動往返循環控制線路

（12） 三相異步電動機雙向起動及反接制動控制線路

（13） 三相雙速異步電動機的控制線路

4. 基于PLC下的電機控制實驗

（1） 三相異步電動機直接點動與自鎖控制

（2） 三相異步電動機的正、反轉控制

（3） 三相異步電動機的星形-三角形降壓起動控制

（4） 三相線繞式異步電動機的起動控制

（5） 三相異步電動機帶延時正、反轉控制

（6） 三相異步電動機帶限位自動返回控制

（7） 三相雙速異步電動機的起動與調速控制

（8） 基于PLCC620車床電氣控制系統

5. 基于變頻器的電機拖動與控制實驗

（1） 變頻器的認識

（2） 變頻器的參數設定與操作

（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） 三相異步電動機的變頻調速

6. PLC、變頻器的電機拖動與控制實驗

（1） 基于PLC通信方式的多段速選擇變頻調速

（2） 基于PLC通信方式的變頻器開環調速

（3） 基于PLC通信方式的變頻器閉環調速

（4） 基于PLC模擬量方式的變頻器閉環調速

六、設備清單列表

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