中人ZRDDL-2電路分析與電力電子技術實驗裝置

一、概述

“ZRDDL-2型電路分析與電力電子技術實驗裝置”  是本公司在總結國內電工電子實驗設備基礎上采用成熟的技術推出的綜合性實驗裝置，綜合了目前我國大學本科、?？?、中專及職校“電路分析”、“電工基礎”、“電工學”、“電力電子技術”等課程實驗大綱的要求而研制，特別適用于高等院?，F(xiàn)有實驗設備的更新?lián)Q代，及中專、職校等新建或擴建實驗室，迅速開設實驗課提供了理想的實驗設備。

二、特點

1、綜合性強：綜合了目前國內各類學校電工電子類基礎課程的全部實訓內容。

2、適應性強：實訓的深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調整，裝置采用掛箱式結構，更換便捷，添加部件即可擴展功能或開發(fā)新的實訓項目。

3、測量儀表精度高，采用數(shù)字化、智能化模式，符合現(xiàn)代測量發(fā)展方向。

4、安全性能高：實訓屏上380V交流輸出處設有一套過流保護裝置，相間、線間直接短路或過載，電流超過設定值，系統(tǒng)即告警并切斷總電源，確保設備安全。

5、裝置結構合理，性能優(yōu)越，配套完整，外觀豪華大氣。

6、根據(jù)電壓不同，實訓連接線及插座采用不同的結構，使用安全、可靠。

三、技術性能：

1、工作電源：三相四線（或三相五線）～380V±5%  50Hz

2、溫度：-10℃～40℃，相對濕度＜85%（25℃）

3、裝置容量：＜1.5KVA

4、重量：200Kg

5、外形尺寸：1700mm×700mm×1600mm

四、實訓裝置基本配置及功能

本實訓臺主要由實訓屏、實訓掛箱、實訓桌等到組成。

（一）  電源控制屏

實訓屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板，為實訓掛箱提供交流電源、直流穩(wěn)壓電源、恒流源、函數(shù)信號發(fā)生器（包括頻率計）、測試儀表及實訓器件等，具體功能如下：

1.提供三相0～450V及單相0～250V連續(xù)可調交流電源?？烧{交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，配有指針式交流電壓表，通過切換開關可分別指示三相電網(wǎng)電壓和三相調壓輸出電壓。

2.提供兩路低壓穩(wěn)壓直流0～30V/1A連續(xù)可調電源，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%，設有短路軟截止保護和自動恢復功能。

3.提供一路0～200mA連續(xù)可調恒流源，分2mA、20mA、200mA三檔，從0mA起調，調節(jié)精度1‰，

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。

4.提供實驗臺照明用的220V、30W的日光燈一盞，還設有實驗用220V、30W的日光燈燈管一支，

將燈管燈絲的四個頭引出，供實驗用。

5.提供真有效值交流數(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。

6功率輸出函數(shù)發(fā)生器：

1）采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）產生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD顯示輸出頻率、波形，衰減值。

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

3）頻率范圍: 0.1HZ~3MHz, 采用鍵盤直接輸入數(shù)字設定頻率,。

4）輸出幅度采用電位器調節(jié)，正弦波輸出具有20db,40db衰減。

5）方波占空比可調, 調節(jié)范圍：1%-99%調節(jié)；方波和三角波采用TTL電平輸出。

6）頻率計最高測量范圍100MHz，自動換檔。

7.儀表、受控源功能板

1.數(shù)顯交流電壓，量程0~500V ，1只，帶超量程保護，精度0.5級

2..數(shù)顯交流電流表，量程0~5A ，1只，帶超量程保護，精度0.5級

3.直流數(shù)顯電壓表2只，測量范圍0～300V，分2V、20V、300V三檔，直鍵開關切換，三

位半數(shù)字顯示，輸入阻抗10MΩ，精度0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

4.直流數(shù)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(shù)字顯示，精度0.5級，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

5.數(shù)顯交流毫伏表1只 ，量程0~500V ；精度0.5級，帶超量程保護。

8.平波電抗器：100mH、200mH、700mH電感，在1A下保持線性。

9.三相同步變壓器一組

10.其它設施：兩根方型不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有7芯、3芯等插座，掛件的供電由這些插座提供。控制屏兩側設有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。

DK02 實驗桌：鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），分別用于放置工具及資料。

（二） 實驗組件

1. ZRDG-03 電路基礎實驗箱

    提供基爾霍夫定律（可設置三個典型故障點），疊加原理（可設置三個典型故障點）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網(wǎng)絡、互易定理、R、L、C串聯(lián)諧振電路、R、C串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡及一階、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，驗證性實驗與設計性實驗相結合。

2. ZRDG-04 交流電路實驗

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，每個燈組均設有三個并聯(lián)的白熾燈螺口燈座(每組設有三個開關控制三個負載并聯(lián)支路的通斷)，可插60W以下的白熾燈九只，各燈組設有電流插座便于電流的測試；各燈組均設有過壓保護電路，保障實驗學生的安全及防止燈組因過壓而導致?lián)p壞；日光燈實驗器件有30W鎮(zhèn)流器、高壓電容器（0.47μF/500V、4.7μF/500V）、啟輝器及短接按鈕；鐵芯變壓器一只（50VA、36V/220V），原、副邊均設有保險絲及電流插座便于電流的測試； 

3.ZRDG-05 元件箱

設有三組高壓電容（每組1μF/500V、2.2μF/500V、4.7μF/500V高壓電容各一只），用于改變功率因數(shù)的實驗；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，還提供十進制可調電阻箱，阻值為0～99999.9Ω/2W。

4.ZRDG-06.單相智能型功率、功率因數(shù)表

采用專用DSP計算有功功率、無功功率。功率的測量精度0.5級，電壓、電流量程分別為450V、5A，可測量負載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)及負載的性質；此外，還可以貯存、記錄15組功率和功率因數(shù)的測試結果數(shù)據(jù)，并可逐組查詢。

5.DQ27 三相可調電阻

三組900Ω×2/0.41A，作為實驗中的可調電阻性負載用。

6.DK03晶閘管主電路

提供6只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有過流、過壓保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口)，可更好的完成設計性實驗；設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只。

7.DK04三相晶閘管觸發(fā)電路

提供三相觸發(fā)電路、功放電路等，與“晶閘管主電路”配套使用。

8.DK05晶閘管觸發(fā)電路實驗

提供單結晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調壓觸發(fā)電路、TCA785集成觸發(fā)電路共五個觸發(fā)電路實驗。

9.DK08給定及實驗器件

提供給定(±15V可調電壓輸出)、壓敏電阻(作為過壓保護元件，內部已連成三角形接法)、二極管。

10. DK09新器件特性實驗

提供SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR電力電子器件，與其它組件配套使用，可測定其特性曲線。

11.DK11單相調壓與可調負載

提供了一只0～250V/0.5kVA單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及0～180Ω/1.3A(串聯(lián))或0～45Ω/2.6A(并聯(lián))瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。

12.DK12 三相芯式變壓器

提供三相芯式變壓器一個(該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V)，用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不可控整流電路用來產生直流電源。

13.DK14單相交直交變頻原理

用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專用集成驅動芯片的特點及其使用，能完成如下實驗項目：(1)SPWM波形成的過程；(2)交直交變頻電路在不同負載(阻感負載)時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；(3)IGBT管專用集成驅動芯片的工作特性。

14.DK17 DC/DC變換電路

提供了DC/DC變換電路實驗的主電路和控制電路。電力電子器件為IGBT，控制電路采用PWM控制集成電路SG3525，掛箱面板上還提供了所需的觀測孔。

15.DK07直流斬波實驗

提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路(Buck Chopper)、升壓斬波電路(Boost Chopper)、升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。

16.DK22單相交流調壓/調功電路 
根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》（第四版）中相關內容而設計，實現(xiàn)單相交流調壓和交流調功的實驗內容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管，在交流調壓實驗中采用由雙向觸發(fā)二極管構成觸發(fā)控制電路；在交流調功實驗中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路。
17. ZR07實驗連接線：

根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)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(fā)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(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

18.教學軟件

1、用電安全與觸電急救仿真教學軟件

軟件采用二維與三維結合的虛擬畫面，教導學生用電的安全和急救方法，軟件內設有單相觸電、兩相觸電、跨步觸電、低壓觸電急救、高壓觸電急救、人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法等原理講解與教學，單相觸電分維修帶電斷線、維修插座觸電、室外觸電等原理演示。低壓觸電和高壓觸電教學主要為學生講解演示如何解救處于低壓觸電或者高壓觸電時的人，人工呼吸救護法、牽手呼吸救護法、胸外心臟按壓就護法采用采用3D虛擬仿真技術展示，經(jīng)過渲染和潤色，使模型看起來與真實部件一般無二，畫面逼真。通過實訓能夠對學生進行實訓室安全用電教育，提高學生的安全意識，使學生學會一些自救的方法，讓學生在遇到危險時能采取一定的安全措施，保護自己，以及熟悉各種電氣事故產生的原因和處理電氣事故的實用操作措施，減少電氣事故的發(fā)生。

2、維修電工電子電機與職業(yè)資格培訓考評仿真軟件

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件即可手動設置故障也能自動設置故障，本軟件通過電路圖中綠色的框選擇手動設置故障點（最多可以設置39個故障點），也可以通過系統(tǒng)自動進行隨機1個故障點設置，隨機兩個故障點設置，隨機三個故障點設置，隨機四個故障點設置，隨機五個故障點設置，本軟件內有工具箱，元件庫，放大鏡，電路圖等功能，可通過工具箱可選擇萬用表進行檢測，通過元件庫選擇合適的元件，通過放大鏡可以清楚的了解各個元器件及電路。本軟件通過電動機星三角啟動控制電路故障的設置，并經(jīng)過種種排查，讓學生了解電動機星三角啟動控制電路的工作原理及電路結構。

3、虛擬頻譜儀、邏輯分析儀、示波器、三用表仿真軟件：

本軟件為apk的格式，可在PC端使用，也可在移動端使用，本軟件的功能有：電阻的測量、交流電壓的測量（測量變壓器，若變壓器測量燒壞多用表時，冒黑煙提示并可以重置多用表）、晶體管的極性判斷、直流電壓測量（通電流表檔時燈光亮）、直流電流的測量、以及電容好壞的判斷。本軟件可任意拖動紅色與黑色筆頭，2個筆頭拖拽至被測物體上定位時顯示紅圈，如未定位準確無紅圈顯示，并在進行錯誤操作的時（如所選量程錯誤、所測數(shù)據(jù)錯誤等等），儀表指針將無反應、提示錯誤重新測量等，本多用表可選擇交流電壓檔，直流電壓檔，電阻檔，電流檔，電阻調0，并且可放大顯示數(shù)據(jù)，可清楚觀看所測數(shù)據(jù)大小。學生可以通過本軟件學習多用表的正確使用方法。

4、單片機、plc可編程設計與控制虛擬仿真軟件：

本軟件基于unity3d開發(fā)，內置實驗步驟、實驗指導書、電路圖、組件列表、連接線路、接通電源、電路圖、場景重置、返回等按鈕，在連線及代碼正確后，可以通過啟動/停止、正向運動、反向運動按鈕操作三維機床模型運動，在連接線路狀態(tài)下，三維機床模型可進行放大/縮小、平移。

1.繼電器控制：閱讀實驗指導書，并進入實驗，通過識讀電路圖，選擇組件列表中的繼電器、熱繼電器、開關等元器件以拖拽的形式布局至電器柜中，限位器置于三維機床模型上，可選擇蓋蓋子，部分元器件名稱可重命名，然后點擊連接線路按鈕，將端子對端子進行連線，將機床電路連接成功后，選擇接通電源，進行操作，若組件或線路連接錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

2.PLC控制：實驗同繼電器控制，增加PLC控制功能，在連線完成后，通過PLC編碼按鈕，進入程序編寫界面，編寫正向與反向2條程序，共有12個梯形圖符號，編寫完成后，選擇提交進行程序驗證。驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

3.單片機控制：實驗同繼電器控制，增加單片機控制功能，在連線完成后，通過C編碼按鈕進入編程界面，輸入正確的C語言代碼，提交驗證成功后，接通電源進行操作，組件、線路連接、代碼錯誤將彈出提示錯誤框，可隨時進行場景重置。

六、實驗項目

1. 一）電路分析實驗

2. 基本電工儀表的使用與測量誤差的計算

3. 減少儀表測量誤差的方法

4. 線性與非線性電路元件伏安特性的測繪

5. 電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

6. 基爾霍夫定律驗證及故障判斷

7. 疊加定理驗證及故障判斷

8. 電壓源與電流源的等效變換  

9. 戴維南定理的驗證

10. 諾頓定理驗證

11. 雙口網(wǎng)絡測試

12. 互易定理驗證

13. 受控源的實驗研究

14. RC一階電路響應的測試

15. 二階動態(tài)電路響應的研究

16. R、L、C元件阻抗特性的測試

17. RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡特性測試

18. R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究用三表法測量交流電路等效參數(shù)

19. 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）

20. 互感實驗

21. 單相鐵芯變壓器特性的測試

22. 三相交流電路電壓、電流的測量

23. 功率因數(shù)及相序的測量  

（二）電力電子技術實驗

24. 單結晶體管觸發(fā)電路

25. 正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

26. 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

27. 西門子TCA785集成觸發(fā)電路實驗

28. 單相半波可控整流電路實驗

29. 單相橋式半控整流電路實驗

30. 單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

31. 三相半波可控整流電路實驗

32. 三相橋式半控整流電路實驗

33. 三相半波有源逆變電路實驗

34. 三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

35. 單相交流調壓電路實驗

36. 單相交流調功電路實驗

37. 三相交流調壓電路實驗

38. 單向晶閘管(SCR)特性實驗

39. 可關斷晶閘管(GTO)特性實驗

40. 功率場效應管(MOSFET)特性實驗

41. 電力晶體管(GTR)特性實驗

42. 絕緣雙極型晶體管(IGBT)特性實驗

43. 單相正弦波脈寬調制(SPWM)逆變電路實驗(IGBT)

44. DC/DC變換電路實驗(IGBT)

45. 直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuｋ斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型線路)(IGBT)

七、配置清單