JGG-1E  电工电子电力拖动 .PLC. 变频调速综合实验装置

简介： 一、概述
“ 电工 / 电子 / 电力拖动 /PLC/ 变频调速综合实验装置 ” 是本公司在总结国内基础上采用成熟的技术推出的新型实验装置，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 ” 、  “ 模拟电子技术 ” 、  “ 数字电路 ” 、 “ 电机控制 ” 、 “ 继电接触控制 ” 、 “ 电力拖动 ”  及 “PLC 可编程控制 ” 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。

产品参考图片：

主要功能： 二、特点
1 、综合性强   综合了目前国内各类学校电类基础课程的全部实验项目。
2 、适应性强   实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置积木式结构，更换便捷，添加部件即可扩展功能或开发新实验。
3 、整套性强   从仪器仪表、专用电源到实验连接专用导线等均配套齐全，仪器仪表的性能、精度、规格等均密切结合实验的需要进行配套。
4 、一致性强   实验器件选择合理、配套完整，使多组实验结果有良好的同一性，便于教师组织和指导实验教学。
5 、直观性强   本装置采用整体与挂件相结合的结构形式，电源配置、仪表一目了然，各实验挂件任务明确，操作、维护简便。

三、功能
1 、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实验挂箱及电机等。
2 、能完成 “ 电工基础 ” 、 “ 电工学 ” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。
3 、能完成 “ 电路分析 ” 、 “ 电工学 ” 中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。
4 、能完成 “ 电机控制 ” 、 “ 继电接触控制 ” 及 “ 电力拖动 ” 等课程实验。
四、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 、外形尺寸： 167×70×153cm3
4 、装置容量：＜ 1.5KVA

E 、 PLC 电气控制
1 ．三相鼠笼异步电动机点动和自锁 PLC 控制
2 ．三相鼠笼异步电动机联动正反转 PLC 控制
3 ．三相鼠笼异步电动机带延时正反转 PLC 控制
4 ．三相鼠笼异步电动机 Y/ △ 转换起动 PLC 控制
5 ．三相鼠笼异步电动机联锁控制
6 ．延时控制串电阻降压起动线路控制
7 ． C620 车床电气控制
8 ． MCGS 组态棒图实验教学
F 、变频调速
1 、变频器功能参数设置与操作
2 、变频器报警与保护功能
3 、外部端子点动控制
4 、变频器控制电机正反转
5 、多段速度选择变频调速
6 、变频器无级调速
7 、基于外部模拟量（电压 / 电流）控制
方式的变频调速  8 、瞬时停电启动控制
9 、 PID 变频调速控制
10 、 PLC 控制变频器外部端子的电机正反转
11 、 PLC 控制变频器外部端子的电机运行时间控制
12 、基于 PLC 数字量控制方式的多段调速
13 、基于 PLC 数字量控制变频开环调速
14 、基于 PLC 通信方式的的变频器开环调速
15 、变频器恒压供水系统的模拟

六、装置的配备
装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。
( 一 )JGG-01 电源仪器控制屏
控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下：
1 、主控功能板
1.1  三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为 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，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。
1.2  提供两路低压稳压直流 0.0 ～ 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。
1.3  提供一路 0 ～ 500mA 连续可调恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三档，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。
1.4  设有照明 220V/30W 日光灯一盏，供实验照明用；还设有 220V/30W 的日光灯灯管一支，将灯管的四个头引出以供实验用。
1.5  实验管理器：具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。
1.6  设有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。
2 、 * 功率输出函数发生器 / 频率计：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。

3 、仪表、受控源功能板
3.1  智能交流数字电压表
交流数字电压表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，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： 0-500V ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 10V 、 100V 、 500V 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。
3.2 智能交流数字电流表
交流数字电流表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，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： 0-5A ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 100mA 、 1A 、 5A 。测量精度为 0.5 级。具有数有数据存储与查询功能。
3.3  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 单元设计而成，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： 0-200V 。手动量程为： 2V 、 20V 、 200V 。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。
3.4  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 单元设计而成，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。
3.5  受控源 CCVS 、 VCCS 两路，打开电源开关， CCVS 、 VCCS 两路受控源即可工作，通过适当的连接，即可获得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，还设有 ±12V 两路直流稳压电源，并有发光管指示。
4 、控制屏挂置挂件的具体方法
控制屏正面右边设有一个 74×48.5cm2  的大凹槽，能容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽上、下边各设有六个螺柱，左右两边挂置大的挂箱，中间挂置小的挂箱。挂箱与控制屏采用螺母固定，易于装卸和运输。
( 二 )JGG-02 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；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。
( 三 ) 实验组件挂箱
1 、 JGG-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（ L 用空心电感）、 R 、 C 串并联选频电路及一阶、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 、 JGG-04 交流电路实验箱
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罗口灯座 ( 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；日光灯实验器件有 30W 整流器、电容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、启辉器及短接按钮；互感线圈一组，实验时临时挂上，两个空心线圈 L1  、 L2  装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根；电度表一只，规格为 220V 、 3/6A ，实验时临时挂上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实验方便；铁芯变压器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副边均设有保险丝便于电流的测试，可进行变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实验。
3 、 JGG-05 元件箱
设有三组高压电容（每组 1uF/500V 、 2.2uF/500V  、 4.7uF/500V 高压电容各一只），用以改变功率因数实验；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 、 JGG-06 单相智能功率、功率因数表
由 24 位专用 DSP 、 16 位高精度 AD 转换器和高速 MPU 单元设计而成，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。能测量电路的功率、功率因数。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。
5 、 JGG-09 真有效值交流数字毫伏表
能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量，电压测试范围 0.2mV ～ 600V （有效值），测试基本精度达到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五档，直键开关切换，三位半数字显示，每档均有超量程告警、指示及切断总电源功能。频率测试范围 10Hz ～ 600KHz ，输入阻抗 1MΩ ，输入电容 ≤30pF 。
6 、 JGG-10 受控源 ( 四路 ) 、回转器、负阻抗变换器
提供流控电压源 CCVS 、压控电流源 VCCS 、压控电压源 VCVS 、流控电流源 CCCS 、回转器及负阻抗变换器等实验模块。四组受控源、回转器、负阻抗变换器均采用标准网络符号。
7 、 JGG-11 数字电路、模拟电路实验系统
它函盖了《模拟电子技术基础》及《数字电路基础》课程大部分的实验内容，既为初学者提供了验证性实验电路，又为课程设计提供了扩展平台。
A 、系统特点
1 ）、扩展性强。配置有数电、模电实验时经常用到的电源、信号源、输入接口，输出显示接口、测量单元、实验扩展区，及实验模块电路，以完成不同的实验，也可以进行课程设计实验，大大增强了该实验箱的适用性、扩展性。
2 ）、实验原理图都印刷在实验板表面，实验电路由学生按照实验原理图进行搭建，既培养了学生的独立思维能力及动手能力。
3 ）、实验连线插孔采用锁紧式镀金插孔，通过焊接固定在实验板上，不松动，不氧化，寿命长，连接可靠，维修方便、简捷；
4 ）、电源输出均有过流保护，自动恢复功能。
5 ）、实验箱由一体型铅合金型材制成，箱体牢固可靠，不变形，重量轻，绝缘安全性能好，开关箱盖方便可靠，外型美观，造型气派。
B 、系统组成
1 ）、电源：输入： AC 220V±10% ， 50HZ
输出：  DC ： +5V ，  I ≥1A  ； DC ： ±12V ， I ≥0.2A ； DC ： -5V ～ -12V 可调，  I ≥0.2A  ； DC ：＋ 5V ～＋ 27V 可调， I ≥0.2A  ，   以上各路输出均有过流保护，自动恢复功能
AC V:7.5V×2 ； AC I≥0.15A
2 ）、直流信号源：   双路  –0.5V ～＋ 0.5V ； –5V ～＋ 5V 两档连续可调 .
3 ）、函数发生器：输出频率： 2Hz ～ 90KHz ，分四档
可输出   方波（  0 ～ 20V ）、三角波（  0 ～ 15V ）、正弦波（  0 ～ 10V ）
4 ）、手动单脉冲电路 2 组（带消抖）：每组可同时输出正负两个脉冲，脉冲幅值为 TTL 电平。
5 ）、固定频率脉冲源 10 路，输出为 TTL 电平： 1Hz 、 10Hz 、 100Hz 、 1KHz 、 10KHz 、 100KHz 、 500KHz 、 1MHz 、 5MHz 、 10MHz ；
6 ）、数字 LED 显示：
（ 1 ） LED0 ～ LED3 由 4 位七段共阴 LED 数码管及二～十进制译码器组成
（ 2 ） LED4 ～ LED5 两位七段段码 a.b.c.d.e.f.g.h 经电阻到插孔。
7 ）、十二位逻辑电平输入开关：可输入低电平 ‘0’ 、高电平 ‘1’ （为正逻辑）。
8 ）、十二位逻辑电平指示灯：指示灯亮表示高电平 ‘1’ ，指示灯灭表示低电平 ‘0’ 。
9 ）、 BCD 码拨码盘 1 组、可产生四组 BCD 码数字信号
10 ）、四位数字频率计：测量范围  0 ～ 1MHz ，用作测量方波、三角波、正弦波；
11 ）、喇叭及驱动电路。是时钟报时、报警、音乐用的发声装置。
12 ）、电位器组： 1K 、 10K 、 100K 、 1M 各 1 只；
13 ）、开放式实验区（元件库）：提供 10 只锁紧插座（ 3 只 14 芯、 6 只 16 芯），另 1 只 40 芯锁紧插座。提供电阻、电容、二极管、三极管、三端稳压块等元件。
14 ）、实验模块电路：
（ 1 ）整流滤波电路（ 2 ）串联稳压电路（ 3 ）可调稳压电路
（ 4 ）功率放大器   （ 5 ）集成运放电路
15 ）、全部信号的输入输出插孔均采用镀金孔，不氧化、不变色，接触良好。
8 、 JGG-15 继电接触控制
提供中间继电器二只，热继电器一只，熔断器三只，转换开关三只，按钮一只，行程开关四只，信号灯、保险丝座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供实验接线用。
9 、 JGG-17 继电接触控制
提供交流接触器（线圈电压 380V ）三只，热继电器一只，电子式时间继电器（通电延时，工作电压 380V ）一只，变压器 (220V/26V/6.3V) 、整流电路、能耗制动电阻 (10Ω/25W) 各一组，带灯按钮（黄、绿、红各一只）三只。将各器件的工作端子引到面板上，供实验接线用。
10 PLC 主机挂箱：配三菱 FX1N-40mR 主机，集成数字量 I/O （ 24 路数字量输入， 16 路数字量输出）， SC-09 通讯编程电缆等。随机配置仿真教学软件及工控组态软件。
11 、 PLC 实训模块 1 ：抢答器 / 音乐喷泉 / 装配流水线 / 交通信号灯 / 自动供水 / 天塔之光
12 、 PLC 实训模块 2 ：自动送料装车 / 四节传送带 / 多种液体混合装置 / 自动售货机 / 自控轧钢机 / 邮件分拣机
13 、 PLC 实训模块 3 ：电镀系统 / 洗衣机的自动控制 / 中间继电器
14 、 PLC 实训模块 4 ：步进电机 / 数码管显示 / 自控成型 / 机械手控制
17 、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 * 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，不能混插，大大提高了实验的安全及合理性。
七、装置的主要优点及安全保护体系
1 、三相四线制 ( 或三相五线制 ) 电源输入，总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示。
2 、控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。
3 、三相交流电源 0 ～ 450V 连续可调，单相交流电源 0 ～ 250V 连续可调，设有三相同轴联动自耦调压器（ 1.5KVA ）一台，可更好地满足教学实验要求。
4 、屏上装有电压型漏电保护装置，控制屏内或强电输出若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保实验进程安全。
5 、屏上装有一套电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
6 、屏上三相调压器付边设有一套过流保护装置。调压器输出短路或所带负载太大，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源。
7 、测量仪表精度高，采用精密镜面指针式（带超量程告警）、数字化、智能化及人机对话模式，符合现代测量仪表发展方向。
8 、各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。
9 、实验连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠、防触电。

八、总配表（以二十四座为例）

变频调速电机有哪些特殊设计？变频调速电机简称变频电机，是变频器驱动的电动机的统称，优点是具备有启动功能；采用电磁设计，减少了定子和转子的阻值；适应不同工况条件下的频繁变速；在一定程度上节能。目前已经成为主流的调速方案，可广泛应用于各行各业无级变速传动。
变频调速电机特殊设计：
1 、电磁设计
对于变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近 1 时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：
1 ）尽可能的减小定子和转子电阻。
减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增。
2 ）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。
3 ）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。
2 、结构设计
在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：
1 ）绝缘等级，一般为 F 级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。
2 ）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。
3 ）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。
4 ）防止轴电流措施，对容量超过 160KW 电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采取绝缘措施。
5 ）对恒功率变频电动机，当转速超过 3000r/min 时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的温度升高。
变频调速电机简称变频电机，是变频器驱动的电动机的统称。实际上为变频器设计的电机为变频专用电机，电机可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化。变频电动机由传统的鼠笼式电动机发展而来，把传统的电机风机改为独立出来的风机，并且提高了电机绕组的绝缘性能。在要求不高的场合如小功率和频率在额定工作频率工作情况下，可以用普通鼠笼电动机代替。