THWPGZ2实验指导书Word文档格式.docx
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2.该装置采用挂箱式结构，可根据不同实验内容进行组合，结构紧凑，使用方便。
电机与拖动实验可直接在台面上进行，操作方便，更换便捷。
能在一套装置上进行电子技术（数、模电子技术）、电力电子变流技术、电机与拖动、自动控制、可编程控制器、单片机及触摸屏共七个方面的技能培训；
3.实验机组配置齐全，容量小，耗电省；
装置使用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3kW左右的通用实验机组。
4.装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、直观。
电路连线采用插接方式，迅速简便。
电机采用导轨式安装、更换机组简捷、方便。
实验台底部装有轮子和不锈钢调节机构，便于移动和固定。
5.装置只需三相四线的交流电源即可投入使用，而且占地面积小，节约实验用房；
6.培训内容既具有针对性又具有实用性，学员通过该培训装置操作培训后，可使学员的专业知识和操作技能（即理论和实践）紧密结合，提高学员的综合分析判断能力和调试维修技术水平。
二、考核系统
该实训考核装置具有智能化、网络化的考核系统，装置上配有240×
128蓝底背光液晶显示屏及PVC轻触键盘，实训考核功能强大；
在实验室管理、考核管理及信息管理方面更加科学；
在配置上可灵活选择（智能化或网络化）。
智能化考核系统：
可通过键盘或教师机进行故障设置，学生通过分析实验原理、观察实验现象、记录分析实验数据对老师所设置的故障进行排除，并通过答题器将答案及相关信息传到教师机上，教师机可根据学生上传的信息对学生的答题结果进行自动评分，并将其保存下来，供以后进行查询或打印。
网络化考核系统：
是在智能化的基础上，每台装置上再配一台PC机（学生机），学生可以在PC机的排故界面上输入答案并提交。
学校可根据具体情况来配置合适的考核系统。
考核系统功能特点：
（1）主要由液晶显示屏、触摸式键盘和主控板组成智能化考核系统的硬件
（2）能实现设备的自动检测和识别
（3）能在线对实验台进行故障设置和排除，并统计故障点的误排次数
（4）能对试卷自动保存，掉电不丢失，避免重复出题
（5）对每个考生的学号、班级、答题结果、每个故障的误排次数、考试时间、报警记录自动保存，并在提交后发送给计算机进行评分
（6）具有日历、时钟功能
（7）具有倒计时功能
（8）具有发卷功能
（9）具有收卷功能
（10）具有误操作报警记录功能
（11）装置电源智能控制
（12）可以进行考核台的编号设置与个人登陆密码设置
三、技术性能
1.输入电源：
三相四线（380V±
10%50HZ）
2.工作环境：
环境温度范围为－10℃～+40℃
相对湿度＜85%（25℃）
海拔＜4000m
3.装置容量＜1.5KVA
4.外形尺寸：
165×
80×
152cm3
四、装置的基本配置
（一）PMT01电源控制屏
电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；
同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表；
交流电压、电流表。
在屏的正面大凹槽内，设有两根不锈钢方管，可挂置实验所需部件，凹槽底部设有14芯、3芯、7芯等插座，从这些插座提供有源挂件的电源。
在屏的两侧设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座。
主控制屏面板图如图1-1所示。
1.三相电网电压指示
三相电网电压指示主要用来监视输入电网电压的有效值以及是否存在缺相的情况，可通过其下方的波段开关切换指示三相电网输入线电压是否平衡，精度1.0级；
2.智能人机操作界面
设有240×
128蓝底背光液晶显示屏及PVC轻触键盘，主要用于本装置的智能设故与排故，还可以自动记录由于接线或操作错误所造成的告警次数，并且用文字提示产生告警的原因。
图1-1PMT01电源控制屏面板图
3.电源控制部分
它的主要作用是控制“主电路电源输出”及“励磁电源”，它由电源总开关、启动按钮和停止按钮组成。
当电源总开关打开时，红灯亮；
当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的“三相主电路电源输出”及“励磁电源”都有电压输出。
4.主电路电源输出
“主电路电源输出”可提供三相交流380V（U、V、W端，该输出不经隔离变压器，由8A熔丝做短路保护）和220V（A、B、C端，该输出经过隔离变压器，设有过流和短路保护）电源，在U、V、W端子附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压是否正常。
同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈使用。
5.励磁电源
在按下启动按钮后将励磁电源开关拨向“开”侧，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源的容量有限，仅为直流电机提供励磁电流，故一般不能作为大电流的直流电源使用。
6.面板仪表
面板下部设置有±
300V数字式直流电压表和±
2000mA数字式直流毫安表，精度为0.5级，能为可逆调速系统及直流电机实验提供电压及电流指示；
面板上部设置有500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，精度为0.5级，供交流调速系统及交流电机实验时使用。
（二）挂件功能介绍
1.PMT-02挂件（晶闸管主电路实训组件）
该挂件装有12只晶闸管、4只二极管、直流电压和电流表等，其面板如图1-2所示。
1）三相同步信号输出
同步信号是从电源控制屏内获得，屏内装有∆/Y接法的三相同步变压器，和主电源输出保持同步，其输出相电压幅度为15V左右，供三相晶闸管触发电路（PMT-03挂件）使用，只要将本挂件的14芯插头与屏相连接，则输出相位一一对应的三相同步电压信号。
2）正、反桥脉冲输入端
从PMT-03挂件来的正、反桥触发脉冲分别通过该输入接口，加到相应晶闸管的门极和阴极。
3）电流互感器输出
电流互感器是装在电源控制屏内的，只要将本挂件的14芯插头与屏相连接，则面板上便有电流互感器信号输出，TA1、TA2、TA3为信号输出端。
4）三相正、反桥主电路
正桥主电路和反桥主电路分别由六只5A/1000V晶闸管组成；
其中由VT1～VT6组成正桥元件（一般不可逆、可逆系统的正桥使用正桥元件）；
由VT1ˊ～VT6ˊ组成反桥元件（可逆系统的反桥以及需单个或几个晶闸管的实验可使用反桥元件）；
所有这些晶闸管元件均配置有阻容吸收及快速熔断丝保护，此外正桥还设有压敏电阻接成三角形，起过压吸收。
注意：
整流桥输入的相电压值不可超过200V，否则会造成整流桥处的压敏电阻损坏。
5）二极管提供4只实验所需的二极管
6）电抗器
实验主回路中所使用的平波电抗器装在电源控制屏内，其各引出端通过14芯的插座连接到PMT—02面板的中间位置，有两档电感量可供选择，分别为2O0mH、700mH（各档在1A电流下能保持线性），可根据实验需要选择合适的电感值。
电抗器回路中串有3A熔丝保护，熔丝座装在挂件内。
图1-2PMT-02面板图
7）直流电压表及直流电流表
面板上装有±
300V的带镜面直流电压表、±
2A的带镜面直流电流表，均为中零式，精度为1.0级，为实验提供电压及电流指示。
2.PMT-03挂件（三相晶闸管触发电路实训组件）
该挂件装有三相晶闸管触发电路和正、反桥功放电路，面板图如图1-3所示。
图1-3PMT-03面板图
1）移相控制电压Uct输入及偏移电压Ub观测及调节
Uct及Ub用于控制触发电路的移相角；
在一般的情况下，我们首先将Uct接地，调节Ub，从而确定触发脉冲的初始位置；
当初始触发角固定后，在以后的调节中只调节Uct的电压，这样能确保移相角始终不会大于初始位置，防止实验失败。
2）触发脉冲指示
在触发脉冲指示处设有钮子开关用以控制触发电路，开关拨到下边，绿色发光管亮，在触发脉冲观察孔处可观测到后沿固定、前沿可调的宽脉冲链；
开关拨到上边，红色发光管亮，触发电路产生双窄脉冲。
3）三相同步信号输入端
通过导线将PMT-02上的“三相同步信号输出”与PMT-03“三相同步信号输入”连接，为其内部的触发电路提供同步信号；
同步信号也可以从其他地方提供，但要注意同步信号的幅度和相序问题。
4）锯齿波斜率调节与观测孔
由外接的三相同步信号经KC04集成触发电路，产生三路锯齿波信号，调节相应的斜率调节电位器（RP5、RP6、RP7），可改变相应的锯齿波斜率，三路锯齿波斜率在调节后应保证基本相同，使六路脉冲间隔基本保持一致，才能使主电路输出的整流波形整齐划一。
5）控制电路
触发电路由KC04、KC41和KC42等集成电路组成，在面板上设有三相同步信号观测孔、两路触发脉冲观测孔及锯齿波观测孔。
VT1～VT6为单脉冲观测孔；
VT1’～VT6’为双脉冲观测孔。
三相同步电压信号从每个KC04的“8”脚输入，在其“4”脚相应形成线性增加的锯齿波，移相控制电压Uct和偏移电压Ub经叠加后，从“9”脚输入。
每个KC04从“1、15”脚输出相位相差180°
的单窄脉冲（可在上面的VT1’～VT6’脉冲观测孔观测到），窄脉冲经KC41（六路双脉冲形成器）后，得到六路双窄脉冲（可在下面的VT1～VT6脉冲观测孔观测到）。
6）正、反桥功放电路
正、反桥功放电路的原理以正桥的一路为例，如图1-3所示；
由触发电路输出的脉冲信号经三极管放大后由脉冲变压器输出。
Ulf接地才可使三极管工作，脉冲变压器输出脉冲；
正桥共有六路功放电路，六路电路完全一致；
反桥功放和正桥功放线路完全一致，只是控制端不一样，将Ulf改为Ulr。
7）正桥控制端Ulf及反桥控制端Ulr
这两个端子用于控制正反桥功放电路的工作与否，当端子与地短接，表示功放电路工作，触发电路产生的脉冲经功放电路从正、反桥脉冲输出端输出；
悬空表示功放不工作；
Ulf控制正桥功放电路，Ulr控制反桥。
8）正、反桥触发脉冲输出端
经功放电路放大的触发脉冲，通过专用的20芯扁平线将PMT-02“正、反桥脉冲输入端”与PMT-03上的“正、反桥脉冲输出端”连接，为其晶闸管提供相应的触发脉冲。
3.PMT-04挂件（电机调速控制电路实训组件Ⅰ）
该挂件主要完成电机调速实验，如单闭环直流调速实验、双闭环直流调速实验，面板图如图1-4所示。
1）给定（G）
电压给定由两个电位器RP1、RP2及两个钮子开关S1、S2组成，S1为正、负极性切换开关，输出的正、负电压的大小分别由RP1、RP2来调节，其输出电压范围为0～士l5V，S2为输出控制开关，打到“运行”侧，允许电压输出，打到“停止”侧，则输出恒为零。
按以下步骤拨动S1、S2，可获得以下信号：
（1）将S2打到“运行”侧，S1打到“正给定”侧，调节RP1使给定输出一定的正电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从正电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧，此时可获得从0V突跳到正电压的阶跃信号。
（2）将S2打到“运行”侧，S1打到“负给定”侧，调节RP2使给定输出一定的负电压，拨动S2到“停止”侧，此时可获得从负电压突跳到0V的阶跃信号，再拨动S2到“运行”侧，此时可获得从0V突跳到负电压的阶跃信号。
图1-4PMT-04面板图
（3）将S2打到“运行”侧，拨动S1，分别调节RP1和RP2使输出一定的正负电压，当S1从“正给定”侧打到“负给定”侧，得到从正电压到负电压的跳变。
当S1从“负给定”侧打到“正给定”侧，得到从负电压到正电压的跳变。
元件RP1、RP2、S1及S2均安装在挂件的面板上，方便操作。
此外由一只3位半的直流数字电压表指示输出电压值。
2）调节器I
调节器I的功能是对给定和反馈两个输入量进行加法、减法、比例、积分和微分等运算，使其输出按某一规律变化。
调节器I由运算放大器、输入与反馈环节及二极管限幅环节组成。
其原理图如面板上“调节器I”所示。
在面板上“调节器I”中“1、2、3”端为信号输入端；
RP1为比例增益调节电位器，Kp调节范围为4.1～45；
RP3、RP4为正、负限幅值调整电位器；
RP2为调零电位器。
该调节器一般作为速度调节器使用。
3）调节器II
调节器II由运算放大器、限幅电路、互补输出、输入阻抗网络及反馈阻抗网络等环节组成，工作原理基本上与调节器I相同，其原理图如面板上“调节器II”所示。
RP1为比例增益调节电位器，Kp调节范围为0.65～7；
该调节器一般作为电流调节器使用。
4）转速变换（FBS）
转速变换用于有转速反馈的调速系统中，反映转速变化并把与转速成正比的电压信号变换成适用于控制的电压信号。
其原理图如面板上“转速变换（FBS）”所示。
使用时，将DD03-3导轨上的电压输出端接至转速变换的输入端“1”和“2”，调节电位器RP1可改变转速反馈系数。
5）反号器（AR）
反号器由运算放大器及相关电阻组成，用于调速系统中信号需要倒相的场合，如图1-4。
反号器的输入信号U1由运算放大器的反相输入端输入，故输出电压U2为：
U2=-（RP1+R3）/R1×
U1，调节电位器RP1的滑动触点，改变RP1的阻值，使RP1+R3=R1，则U2=-U1，输入与输出成倒相关系。
电位器RP1装在面板上，调零电位器RP2装在内部线路板上（在出厂前我们已经将运放调零，用户不需调零）。
6）电流变换器（FBC）
其原理如图1-4所示，TA1、TA2、TA3为电流互感器的信号输入端，它的电压高低反映三相主电路输出的电流大小，用弱电导线将PMT-02挂件的“电流互感器输出”与PMT-04挂件的“TA1、TA2、TA3”连接，TA1、TA2、TA3就与屏内的电流互感器输出端相连。
电位器RP1的滑动抽头端输出作为电流反馈信号，从“3”端输出，电流反馈系数由RP1进行调节。
7）电压隔离器（TVD）
电压隔离器的目的是为电压环提供电压反馈信号，在本实验装置中采用WB121电压传感器，它利用线性光耦隔离，对输入的直流电压进行实时测量，并转变为适当的电压值输出，通过调节电位器RP1，可得到所需的电压反馈系数。
WB121的主要技术指标如下：
输入电压范围：
0∼300V
输出电压范围：
0∼10V
测量精度：
0.2级
输出负载能力：
5mA（DC）
4.PWD-17挂件（可调电阻器）
图1-5PWD-17面板图
PWD-17挂件由两组两个同轴900Ω/0.41A瓷盘电阻和一只3位转换开关组成，瓷盘电阻可通过旋转手柄调节电阻值的大小，单个电阻回路中有0.5A熔丝保护。
面板如图1-5所示；
电阻的串、并联接法以及本装置实验中所用电阻值的接法如下：
（1）两个900Ω（0.41A）并联获得450Ω（0.82A）可调电阻：
短接A1和A2（或B1和B2），在A3和A1端子（或B3和B1）间便得到了450Ω（0.82A）可调电阻,顺时针为电阻值减小方向。
（2）两个900Ω（0.41A）串联获得1800Ω（0.41A）可调电阻：
A1和A2（或B1和B2）端子间便是1800Ω（0.41A）可调电阻,顺时针为电阻值减小方向。
（3）获取2250Ω可调电阻的接法：
短接B1和B2、A1和B3，在A2和B1端子间便得到了2250Ω可调电阻（为使0.5A熔丝不致烧坏，实验时应先减小1800Ω（0.41A）串联电阻值，直至最小并用导线短接A1和A2，再调节450Ω（0.82A）的并联可调电阻）,顺时针为电阻值减小方向。
（4）获取3600Ω可调电阻的接法：
短接A1和B2，在A2和B1端子间便得到了3600Ω可调电阻，顺时针为电阻值减小方向。
注：
实验时，负载电阻请按上述接法接线，禁止把X2和A3、X1和A1、X1和X2、Y2和B3、Y1和B1、Y1和Y2端子接入电路作为负载，这样会导致电阻损坏！
5.PLC-S1可编程控制器主机及模拟实验（S7200/CPU-224+EM235）
6.PWD—42PLC可编程控制器模拟实验
（一）
提供运料小车、混料罐、机械滑台、机械手及十字路口交通灯控制线路的实验模块。
7.PWD—43PLC可编程控制器模拟实验
（二）
提供三相异步电动机Y/Δ启动，三相异步电动机的正、反转，四层电梯实验模块。
8.BPQ-S1变频器控制
提供西门子MM420变频器一台
四、实验安全操作规程
为了顺利完成高级维修电工的培训与考核，确保人身安全与设备的可靠运行，要严格遵守如下安全操作规程：
1.实训开始前，指导教师对实训装置作介绍，要求学生熟悉本次实训使用的实训设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。
2.电源控制屏启动后，绝对不允许实验人员用手接触“主电路电源输出”的U、V、W端的任何一端（该输出无隔离变压器保护），也绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端（A、B、C端），将人体作为负载使用。
3.任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。
4.为了提高实训过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
5.如果在实训过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新进行实验。
6.在实训中应注意所接仪表的最大量程，选择合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源或负载。
7.电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号是经我们反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号，否则可能会引起不可预料的后果。
8.在完成电流、转速闭环实训前一定要确保反馈极性是否正确，应构成负反馈，避免出现正反馈，造成过流。
9.除作阶跃起动试验外，系统起动前负载电阻必须放在最大阻值，给定电位器必须退回至零位后，才允许合闸起动并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。
10.在直流电机启动时，要先开励磁电源，后加电枢电压。
在完成实验后，要先关电枢电压，再关励磁电源。
11.使用示波器时，应特别注意安全保护。
由于示波器垂直信号输入端的接地端是与机壳相连接的，而机壳通过电源插头接地线，为了防止测量主回路时可能造成被测点对地短路，一般将示波器电源插头的接地暂时断开，但这样使用示波器时仪器机壳带电，因此必须注意对地绝缘，以防止人身触电。
由于双踪示波器的两个垂直信号输入端是共地的，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的同电位参考点，将探头的地线接于此处，信号输入端各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
另外，示波器的X轴、Y轴均需校准，探头需在测试信号下补偿好。
第二章电力电子变流技术实训项目
本章节将介绍电力电子技术基础的实训内容，其中包括单相、三相整流电路，单相交流调压电路实验。
实验一 三相半波可控整流电路调试
一、实训目的
（1）理解三相半波可控整流电路的工作原理。
（2）熟悉三相半波可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。
二、实训所需挂件及附件
序号
型 号
备 注
1
PMT01电源控制屏
2
PMT-02晶闸管主电路
3
PMT-03三相晶闸管触发电路
4
PMT-04电机调速控制电路Ⅰ
5
PWD-17可调电阻器
6
双踪示波器
自备
7
万用表
三、实训线路及原理
三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。
不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。
图2-1中晶闸管在PMT-02上，电阻R用450Ω可调电阻（将两个900Ω接成并联形式），电感Ld用PMT-02面板上的700mH，其三相触发信号由PMT-03内部提供，只需在其外加一个给定电压接到Uct端即可，给定电压在PMT-04挂件上。
直流电压、电流表由PMT-02获得。
图2-1三相半波可控整流电路实训原理图
四、实训方法
（1）PMT-02和PMT-03上的“触发电路”调试
①打开PMT01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。
②用导线将PMT-02的“三相同步信号输出”端和PMT-03“三相同步信号输入”端相连,打开PMT-03电源开关，拨动“触发脉冲指示”钮子开关，使“窄”的发光管亮。
用双踪示波器观测三相同步电压波形，要求a超前b为120°
，b超前c为120°
。
然后再用双踪示波器一路观测a相同步信号，另一路观测a相锯齿波波形，调节面板上电位器RP2，要求同步信号过零点与锯齿波的下降沿对齐，按照同样的方法分别调节b、c两相的过零点。
如图3-13所示。
图2-3各相锯齿波与同步信号的相位关系
③观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（RP5、RP6、RP7），使三相锯齿波斜率尽可能一致。
④将PMT-04上的“给定”输出U
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