TYDG-501E型電工電子電力拖動、 PLC、變頻調(diào)速綜合實驗裝置

一、特點

1、綜合性強 綜合了目前國內(nèi)各類學(xué)校電類基礎(chǔ)課程的全部實驗項目。

2、適應(yīng)性強 實驗的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機地結(jié)合。裝置積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，添加部件即可。擴展功能或開發(fā)新實驗。

3、整套性強 從儀器儀表、專用電源到實驗連接專用導(dǎo)線等均配套齊全，儀器儀表的性能、精度、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配套。

4、一致性強 實驗器件選擇合理、配套完整，使多組實驗結(jié)果有良好的同一性，便于教師組織和指導(dǎo)實驗教學(xué)。

5、直觀性強 本裝置采用整體與掛件相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，電源配置、儀表一目了然，各實驗掛件任務(wù)明確，操作、維護簡便。

二、功能

1 、本裝置可提供實驗所需的交流電源、低壓直流電源、可調(diào)恒流源、函數(shù)信號發(fā)生器（含頻率計）、受控源、交直流測量儀表（電壓、電流、功率、功率因數(shù)）、各實驗掛箱及電機等。

2 、能完成 “ 電工基礎(chǔ) ” 、 “ 電工學(xué) ” 中的疊加、戴維南、雙口網(wǎng)絡(luò)、諧振、選頻及一、二階電路等實驗。

3 、能完成 “ 電路分析 ” 、 “ 電工學(xué) ” 中的單相、三相、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。

4 、能完成 “ 電機控制 ” 、 “ 繼電接觸控制 ” 及 “ 電力拖動 ” 等課程實驗。

5 、能完成模電、數(shù)電及 PLC 可編程控制實驗。

三、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 、外形尺寸： 167×73× 153cm 3

4 、裝置容量：＜ 1.5KVA

四、基本實驗項目

（一）電工基本實驗

1 ．基本電工儀表的使用與測量誤差的計算

2 ．減少儀表測量誤差的方法

3 ．線性與非線性電路元件伏安特性的測繪

4 ．電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

5 ．基爾霍夫定律驗證及故障判斷

6 ．疊加定理驗證及故障判斷

7 ．電壓源與電流源的等效變換

8 ．戴維南定理的驗證

9 ．諾頓定理驗證

10 ．雙口網(wǎng)絡(luò)測試

11 ．互易定理驗證

12 ．受控源 VCCS 、 VCVS 、 CCVS 、 CCCS 的實驗研究

13 ．典型電信號的觀察與測量

14 ． RC 一階電路響應(yīng)的測試

15 ．二階動態(tài)電路響應(yīng)的研究

16 ． R 、 L 、 C 元件阻抗特性的測試

17 ． RC 串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)特性測試

18 ． R 、 L 、 C 串聯(lián)諧振電路的研究

19 ． 用三表法測量交流電路等效參數(shù)

20 ． 正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究（日光燈功率因數(shù)提高實驗）

21 ． 互感實驗

22 ． 單相鐵心變壓器特性的測試

23 ． 三相交流電路電壓、電流的測量

24 ． 三相電路功率的測量

25 ． 單相電度表的校驗

26 ． 功率因數(shù)及相序的測量

27 ． 負阻抗變換器及其應(yīng)用

28 ． 回轉(zhuǎn)器及其應(yīng)用

（二）數(shù)字電路實驗項目：

1 ．與門電路邏輯功能測試

2 ．或門電路邏輯功能測試

3 ．與非門電路邏輯功能測試

4 ．非門電路邏輯功能測試

5 ． CM0S 門電路的測試

6 ．基本 RS 觸發(fā)器

7 ． JK 觸發(fā)器

8 ． D 觸發(fā)器

9 ． 555 時基電路的應(yīng)用

10 ．二 -—— 十進制計數(shù)器 ……

自行設(shè)計、開發(fā)實驗電路。

11 ．二 —— 十進制 8421 譯碼器

12 ．加法器

13 ．減法器

14 ．由集成與非門構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

15 ． T 觸發(fā)器實驗

16 ．組合電路的設(shè)計之一 —— 編碼轉(zhuǎn)換

17 ．組合電路的設(shè)計之二 —— 顯示電路

18 ．同步時序電路的設(shè)計

19 ．計算機時序電路的設(shè)計

20 ． CM0S 集成 A/D 、 D/A 轉(zhuǎn)換電路實驗

（三）模擬電路實驗

采用固定線路和分立元件靈活組合進行實驗。

1 ．固定線路板實驗有：

① 共射極單管放大器負反饋放大器實驗 ② 射極跟隨器實驗

③RC 正弦振蕩器實驗 ④ 差動放大器實驗 ⑤OTL 功率放大器實驗

2 ．分立元件可完成：單管放大、整流、濾波、穩(wěn)壓、運放、全波可控及趣味性實驗，也可利用此平臺開發(fā)其他實驗項目。

（四）電力拖動實驗

1 ．閘刀開關(guān)正轉(zhuǎn)控制線路

2 ．接觸器點動正轉(zhuǎn)控制線路

3 ．具有自鎖的正轉(zhuǎn)控制線路

4 ．具有過找保護的正轉(zhuǎn)控制線路

5 ．接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

6 ．按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

7 ．按鈕接觸器復(fù)合聯(lián)鎖控制線路

8 ．接觸器控制串聯(lián)電阻降壓起動線路

9 ．時間繼電器控制串聯(lián)電阻降壓控制線路

10 ．接觸器控制 Y/△ 降壓起動

11 ．時間繼電器控制 Y/△ 降壓起動

12 ．QX3-13 型 Y/△ 自動起動控制線路

13 ．半波整流能耗制動控制線路

14 ．全波整流能耗制動控制線路

15 ． C620 車床電氣控制線路

16 ．單相運行反接制動控制線路

17 ．電動葫蘆電氣控制線路

18 ．控制電路聯(lián)鎖控制線路

19 ．主電路聯(lián)鎖控制線路

（五） PLC 可編程實驗內(nèi)容

1 ．與、或、非邏輯功能實驗

2 ．定時器、計數(shù)器功能實驗

3 ．跳轉(zhuǎn)、分支功能實驗

4 ．移位寄存器實驗

5 ．數(shù)據(jù)處理功能實驗

6 ．微分、位操作實驗

7 ．交通信號燈 PLC 自動控制實驗

8 ．攪拌器的 PLC 自動控制實驗

9 ． LED 數(shù)碼官顯示 PLC 自動控制實驗

10 ．四層電梯的 PLC 自動控制實驗

11 ．加工中心刀具庫選擇控制實驗

12 ．藝術(shù)彩燈造型的 PLC 控制實驗

13 ．電機的自動控制實驗

14 ．步進電機的 PLC 控制

15 ．模擬電視發(fā)射塔實驗實驗

16 ．自動送料裝車系統(tǒng)控制實驗

17 ．自動售貨機實驗

18 ．自動成型實驗

19 ．水塔自動供水控制系統(tǒng)實驗

20 ．郵件自動分揀實驗

21 ．自動洗衣機控制系統(tǒng)模擬實驗

22 ．電鍍過程控制實驗

（六） PLC 電氣控制

1 ．三相鼠籠異步電動機點動和自鎖 PLC 控制

2 ．三相鼠籠異步電動機聯(lián)動正反轉(zhuǎn) PLC 控制

3 ．三相鼠籠異步電動機帶延時正反轉(zhuǎn) PLC 控制

4 ．三相鼠籠異步電動機 Y/△ 轉(zhuǎn)換起動 PLC 控制

5 ．三相鼠籠異步電動機聯(lián)鎖控制

6 ．延時控制串電阻降壓起動線路控制

7 ． C620 車床電氣控制

8 ． MCGS 組態(tài)棒圖實驗教學(xué)

（七）變頻調(diào)速

1 、變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作

2 、變頻器報警與保護功能

3 、外部端子點動控制

4 、變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)

5 、多段速度選擇變頻調(diào)速

6 、變頻器無級調(diào)速

7 、基于外部模擬量（電壓 / 電流）控制方式的變頻調(diào)速

8 、瞬時停電啟動控制

9 、 PID 變頻調(diào)速控制

10 、 PLC 控制變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)

11 、 PLC 控制變頻器外部端子的電機運行時間控制

12 、基于 PLC 數(shù)字量控制方式的多段調(diào)速

13 、基于 PLC 數(shù)字量控制變頻開環(huán)調(diào)速

14 、基于 PLC 通信方式的的變頻器開環(huán)調(diào)速

15 、變頻器恒壓供水系統(tǒng)的模擬

五、裝置的配備

裝置主要由電源儀器控制屏、實驗桌、實驗掛箱及三相鼠籠電機等組成。

（一） TYDG-01 電源儀器控制屏

控制屏為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板。為實驗提供交流電源、直流電源、恒流源、受控源、數(shù)控信號源及各種測試儀表等。具體功能如下：

1 、主控功能板

1.1 三相 0 ～ 450V 及單相 0 ～ 250V 連續(xù)可調(diào)交流電源。配備一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器，規(guī)格為 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)可分別指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓輸出電壓。

1.2 提供兩路低壓穩(wěn)壓直流 0.0 ～ 30V/ 1A 連續(xù)可調(diào)電源，配有數(shù)字式電壓表指示輸出電壓，電壓穩(wěn)定度 ≤0.3% ，電流穩(wěn)定度 ≤0.3% ，設(shè)有短路軟截止保護和自動恢復(fù)功能。

1.3 提供一路 0 ～ 500mA 連續(xù)可調(diào)恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三檔，負載穩(wěn)定度 ≤5×10 -4 ，額定變化率 ≤ ５ ×10 -4 ，配有數(shù)字式直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護功能。

1.4 設(shè)有照明 220V/30W 日光燈一盞，供實驗照明用；還設(shè)有 220V/30W 的日光燈燈管一支，將燈管的四個頭引出以供實驗用。

1.5 實驗管理器：具有設(shè)定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

1.6 設(shè)有真有效值交流數(shù)字電壓表一只，測量范圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯。

2 、信號源功能板

頻率計： 6 位數(shù)字顯示，顯示范圍 1Hz ～ 10MHz ，作為外部測量和內(nèi)置信號源頻率指示。

信號源頻率范圍： 0.2Hz ～ 2MHz ，分七檔

輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波及 50Hz 正弦波

占空比調(diào)節(jié)： 20% ～ 80%

輸出幅度： 20Vp-p( 1M Ω 負載 ) 、 10Vp-p(50Ω 負載 )

輸出保護：短路保護，抗輸入電壓 ±35V （ 1 分鐘）

幅度顯示：三位 LED

功率輸出： ≥10W ；頻率范圍 (3dB 帶寬 ) ： 20KHz( 方波、三角波、正弦波 )

3 、儀表、受控源功能板

3.1 智能交流數(shù)字電壓表

交流數(shù)字電壓表 1 只，采用美國模擬器件公司生產(chǎn)的新型高性能 RMS 真有效值轉(zhuǎn)換器，配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-500V ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 10V 、 100V 、 500V 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。

3.2 智能交流數(shù)字電流表

交流數(shù)字電流表 1 只，采用美國模擬器件公司生產(chǎn)的新型高性能 RMS 真有效值轉(zhuǎn)換器，配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0 -5A ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 100mA 、 1A 、 5A 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。

3.3 直流數(shù)顯電壓表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉(zhuǎn)換器配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-200V 。手動量程為： 2V 、 20V 、 200V 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

3.4 直流數(shù)顯毫安表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉(zhuǎn)換器配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-2000mA 。手動量程為： 20mA 、 200mA 、 2000mA 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

3.5 受控源 CCVS 、 VCCS 兩路，打開電源開關(guān)， CCVS 、 VCCS 兩路受控源即可工作，通過適當?shù)倪B接，即可獲得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，還設(shè)有 ±12V 兩路直流穩(wěn)壓電源，并有發(fā)光管指示。

4 、控制屏掛置掛件的具體方法

控制屏正面右邊設(shè)有一個 74× 48.5cm 2 的大凹槽，能容納兩個大掛箱和一個小掛箱。凹槽上、下邊各設(shè)有六個螺柱，左右兩邊掛置大的掛箱，中間掛置小的掛箱。掛箱與控制屏采用螺母固定，易于裝卸和運輸。

（二） TYDG-02 實驗桌

實驗桌為鐵質(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；左右設(shè)有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料。右邊設(shè)有放置示波器用的可拆卸擱板。

（三）實驗組件掛箱

1 、 TYDG-03 電路基礎(chǔ)實驗箱

提供基爾霍夫定律（可設(shè)置三個典型故障點）、疊加原理（可設(shè)置三個典型故障點）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網(wǎng)絡(luò)、互易定理、 R 、 L 、 C 串聯(lián)諧振電路（ L 用空心電感）、 R 、 C 串并聯(lián)選頻電路及一階、二階動態(tài)電路等實驗。各實驗器件齊全，實驗單元隔離分明，實驗線路完整清晰，驗證性實驗與設(shè)計性實驗相結(jié)合。

2 、 TYDG-04 交流電路實驗箱

提供單相、三相負載電路、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。負載為三個完全獨立的燈組，可連接成 Y 或 △ 兩種三相負載線路，每個燈組均設(shè)有三個并聯(lián)的白熾燈羅口燈座 ( 每組設(shè)有三個開關(guān)控制三個負載并聯(lián)支路的通斷 ) ，可插 60W 以下的白熾燈九只，各燈組設(shè)有電流插座；日光燈實驗器件有 30W 整流器、電容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、啟輝器及短接按鈕；互感線圈一組，實驗時臨時掛上，兩個空心線圈 L1 、 L2 裝在滑動架上，可調(diào)節(jié)兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內(nèi)，配有大、小鐵棒各一根及非導(dǎo)磁鋁棒一根；電度表一只，規(guī)格為 220V 、 3/ 6A ，實驗時臨時掛上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實驗方便；鐵芯變壓器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副邊均設(shè)有保險絲便于電流的測試，可進行變壓器原、副繞組同名端判斷及變壓器應(yīng)用等實驗。

3 、 TYDG-05 元件箱

設(shè)有三組高壓電容（每組 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V 高壓電容各一只），用以改變功率因數(shù)實驗；提供實驗所需的各種元件，如電阻、二極管、發(fā)光管、穩(wěn)壓管、電位器及 12V 燈泡等 , 還提供十進制可調(diào)電阻箱，阻值為 0 ～ 99999.9Ω/2W 。

4 、 TYDG-06 單相智能功率、功率因數(shù)表

由 24 位專用 DSP 、 16 位高精度 AD 轉(zhuǎn)換器和高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用 RTOS 設(shè)計思路，同時配有 PC 監(jiān)控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為 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 ，能自動判別負載性質(zhì)（感性顯示 “L” ，容性顯示 “C” ，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。

5 、 TYDG-09 真有效值交流數(shù)字毫伏表

能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜波形的有效值進行精確測量，電壓測試范圍 0.2mV ～ 600V （有效值），測試基本精度達到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。頻率測試范圍 10Hz ～ 600KHz ，輸入阻抗 1MΩ ，輸入電容 ≤30pF 。

6 、 TYDG-10 受控源 ( 四路 ) 、回轉(zhuǎn)器、負阻抗變換器

提供流控電壓源 CCVS 、壓控電流源 VCCS 、壓控電壓源 VCVS 、流控電流源 CCCS 、回轉(zhuǎn)器及負阻抗變換器等實驗?zāi)K。四組受控源、回轉(zhuǎn)器、負阻抗變換器均采用標準網(wǎng)絡(luò)符號。

（四） TYDG - 11 數(shù)字電路、模擬電路

提供穩(wěn)壓電源四路（ ±5V/ 0.5A ； ±15V/ 0.5A ，均有短路保護、自動恢復(fù)功能）、低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭各一路及中心抽頭 17V 兩路）、四位十進制譯碼顯示器、兩組撥碼盤、 8 位邏輯開關(guān)、 8 位電平指示器、三態(tài)邏輯筆、單次脈沖源、揚聲器、振蕩線圈、按鍵、橋堆及電位器等。另外，還設(shè)有一些高可靠圓腳集成電路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實驗掛箱配有： ① 共射極單管放大器負反饋放大器實驗板、 ② 射極跟隨器實驗板、 ③RC 正弦振蕩器實驗板、 ④ 差動放大器實驗板、 ⑤OTL 功率放大器實驗板共五塊及若干分立元件，可采用固定線路或分立元件靈活組合進行實驗，有利于提高學(xué)生動手能力。

1 、 TYDG - 15 繼電接觸控制

提供中間繼電器、二只，熱繼電器一只，熔斷器三只，轉(zhuǎn)換開關(guān)三只，按鈕一只，行程開關(guān)四只，信號燈、保險絲座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供實驗接線用。

2 、 TYDG - 17 繼電接觸控制

提供交流接觸器（線圈電壓 380V ）三只，熱繼電器一只，電子式時間繼電器（通電延時，工作電壓 380V ）一只，變壓器 (220V/26V/6.3V) 、整流電路、能耗制動電阻 (10Ω/25W) 各一組，帶燈按鈕（黃、綠、紅各一只）三只。將各器件的工作端子引到面板上，供實驗接線用。

六、配置清單（每臺）

TYDG-01 電源儀器控制屏 1 套

TYDG-02 實驗桌 1 張

TYDG-03 電路基礎(chǔ)實驗掛件 1 套

TYDG-04 交流電路實驗掛件 1 套

TYDG-05 元件箱 1 套

TYDG-06 單相智能功率、功率因數(shù)表 1 只

TYDG-09 真有效值交流數(shù)字毫伏表 1 只

TYDG-10 受控源（四路）、回轉(zhuǎn)器、負阻抗變換器 1 套

TYDG-12 數(shù)字電路實驗掛件 1 套

TYDG-13 模擬電路實驗掛件 1 套

TYDG-15 繼電接觸控制 1 件

TYDG-17 繼電接觸控制 1 件

三菱 FR-520 變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)掛箱 1 只

光電編碼器 1 個

不銹鋼導(dǎo)軌 1 臺

三相交流電機 2 臺

高可靠護套結(jié)構(gòu)插式實驗連接線及配件 1 套

PLC 配置清單：

（一）主機：三菱 FX1N-40MR

（二）實驗箱部分：

1 ． PLC001 交通信號燈 PLC 自動控制

3 ． PLC003 LED 數(shù)碼管顯示 PLC 自動控制

5 ． PLC005 加工中心刀具庫選擇控制（實物）

7 ． PLC007 電機的自動控制（實物）

9 ． PLC009 模擬電視發(fā)射塔

11 ． P LC011 自動售貨機

13 ． PLC013 水塔自動供水系統(tǒng)

15 ． PLC015 自動洗衣機系統(tǒng)

2 ． PLC002 攪拌器的 PLC 自動控制（實物）

4 ． PLC004 四層電梯的 PLC 自動控制（實物）

6 ． PLC006 藝術(shù)彩燈造型的 PLC 控制

8 ． PLC008 步進電機的 PLC 控制（實物）

10 ． PLC010 自動送料裝車系統(tǒng)

12 ． PLC012 自動成型系統(tǒng)

14 ． PLC014 郵件自動分揀系統(tǒng)

16 ． PLC016 電鍍系統(tǒng)