大功率直流调速系统实训考核装置

大功率直流调速系统实训考核装置

大功率直流调速系统实训考核装置概述

大功率直流调速系统实训考核装置是一款功能强大的实训设备，专为满足学校对技师和高级维修电工的培训及技能考核需求而设计，同时也适用于普通高校 “电力电子技术”“电力拖动自动控制系统”“直流调速” 等课程的实训教学。该装置配备了大功率晶闸管和 2.2KW 大功率直流机组，能够逼真地模拟工业现场环境，有效弥补了一般教学设备因采用小电机而无法准确模拟中大功率电机转动惯量的不足，使学生能更真实地体验和掌握实际工业中的直流调速系统运行情况。通过此设备，学生可以进行带电流截止负反馈转速单闭环、电流单闭环以及电压、电流双闭环调速等实训项目，并且借助设置故障的方式，还能开展自动化方面的实训考核，全面提升学生的实践能力和故障排查能力。

大功率直流调速系统实训考核装置特点

课程覆盖全面：涵盖了各高等院校和高职高专开设的 “直流调速”“电机控制” 及 “电力拖动自动控制系统” 等专业课程的实训项目，为相关专业的实践教学提供了一站式解决方案。

结构设计合理：采用标准工业控制柜形式，实训内容采用模块化结构，这种设计不仅通用性强，易于根据不同的教学需求进行扩展和调整，而且方便学生理解和操作，有助于提高实训效率。

布局方便接线：面板各功能模块的布局充分考虑了实验时的线路接线顺序，使得学生在进行实训接线时更加便捷，减少了因线路混乱而导致的错误和安全隐患，易于被学生接受。

实训管理便捷：配置了实训管理器，可对实训时间、故障排除的次数以及电源控制等进行全面管理。这一功能不仅有助于合理安排实训进度，还能及时记录学生的实训情况，为教师评估学生的学习效果提供了有力依据。

安全保护完善：具有完善的人身安全保护功能和设备安全保护功能，从电源进线端的电流型漏电保护到线路的电压型漏电保护，再到实训主电路采用安全隔离变压器输出，全方位确保了学生的人身安全和实训设备的正常运行，为实训的顺利进行提供了可靠保障。

大功率直流调速系统实训考核装置技术性能

电源输入：采用三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz 的输入电源，能够满足大多数工业现场和实验室的供电要求。

工作环境：适应温度 - 10℃～+40℃、相对湿度＜85%（25℃）以及海拨＜4000m 的工作环境，具有较强的环境适应性，可在多种不同的实验场地和条件下稳定运行。

装置容量：装置容量＜4kVA，在保证满足实训需求的同时，有效控制了设备的能耗和体积，使其更加节能环保、便于安置和使用。

外形尺寸：外形尺寸为 85cm×70cm×180cm，紧凑合理的尺寸设计使其在实验室中占用空间较小，同时也方便搬运和移动。

故障考核系统：配备的实训考核鉴定管理系统可进行模拟故障设置，学生可根据工艺分析故障产生的原因，确定故障发生的范围，并进行排故操作，这对于开展技能鉴定和考核工作具有重要意义，能够有效检验学生的专业知识和实践技能。

大功率直流调速系统实训考核装置基本配置

工业控制柜：控制柜采用亚光密纹喷塑结构，主体由 1.5mm 厚冷轧钢板制成，面板则采用铝型材质，既结实牢固又美观大方。其上部设有示波器放置区和设故箱，中间部分为电源控制部分、实训接线区和相应的监控仪表，下部装有三相同步变压器、三相电流互感器和大功率晶闸管模块等。柜体后下侧留有电源输入线，底部安装有四个优质的万向轮和四个撑脚，每个轮子可承受 150kg 的重量，既保证了机柜的可靠移动，又能在摆放位置确定后通过撑脚固定，进一步提高了万向轮的可靠性，方便了设备的使用和管理。

直流电机组：整套直流电机组放置在一辆拖车上，包括一台 2.2KW 直流电动机（220V，13.6A，1480r/min）和一台 1.9KW 直流发电机，二者同轴安装，电动机转轴还装有测速装置，能够为调速系统提供准确的转速信号，使学生可以实时监测和控制电机的运行状态。

加载电阻箱：设备配套一台大功率可调电阻器，连接在直流发电机的电枢回路中，通过调节负载电阻的大小，可以方便地改变电动机的输出转矩，从而模拟不同的负载工况，让学生更好地理解和掌握直流调速系统在不同负载条件下的运行特性。

实训装置布局说明

实训装置主要由实训控制柜和直流电机组、加载电阻箱组成。实训控制柜采用标准工业机柜结构，具体由以下 6 大部分组成：

示波器放置区：位于控制柜上部（左侧），按照通用示波器的大小进行设计，方便学生放置和使用示波器，以便实时观察和测量电路中的各种信号波形。

实训管理器（故障设置）：实训管理硬件部分由单片机系统组成，包括单片机小系统、键盘、显示和隔离通讯部分。实训装置上电后即可开始工作，平时可作为时钟使用，同时具有设定实训时间、定时报警、设定故障、显示排故情况、切断电源等功能，还可以自动记录告警的次数，为实训管理和故障排查提供了极大的便利。

实训装置的主电源控制：由电源控制按钮及急停按钮组成，能够对实训装置的总电源进行有效控制并加以指示。在紧急情况下，学生或教师可以迅速按下急停按钮，切断电源，确保人员和设备的安全。

实训装置控制回路部分：由三相触发电路和电机调速控制电路组成，设置有多个电位器，可对各种参数进行整定和调试。三相触发电路采用集成触发电路，具有抗干扰能力强、三相脉冲间隔均匀、一致性好等优点，能够产生双窄脉冲，脉冲移相范围为 0－170°。在面板上可直接观察三相同步电压和六个脉冲波形，并通过 “Uct” 端对 α 角进行控制，此外，面板还设计有脉冲功率放大电路控制端，可对触发脉冲放大电路进行控制。该部分还可设置三相同步信号丢失、三相同步相位错误、脉冲移相不可控、单路脉冲丢失、多路脉冲丢失、单路脉冲幅值偏低、功放电路失效等故障，以满足实训考核和故障排查的需求。

仪表测量区：装有一只 ±300V 直流电压表、±20A 直流电流表和数字转速表用于指示直流电动机的运行状态，另装有一只 ±300V 直流电压表、±20A 直流电流表用于指示直流发电机的运行状态，使学生可以直观地了解电机的电压、电流和转速等参数，便于及时调整和控制实训过程。

实训装置主回路部分：由三相电流互感器、平波电抗器、RC 吸收电路、大功率晶闸管模块组成。其中，晶闸管采用金属封装，具有过载能力强、可靠性高、抗干扰能力强等特点，能够保证实训装置在高电压、大电流的情况下稳定可靠地运行。

大功率直流调速系统实训考核装置实训装置的人身及设备安全保护

电流型漏电保护：在实训装置的电源进线端设计了电流型漏电保护功能，当控制屏出现漏电现象，且漏电流超过一定值时，会立即切断总电源，漏电流≤30mA，动作时间≤0.1s，有效防止了漏电事故对人身安全的危害。

电压型漏电保护：除了电流型漏电保护外，还设计了电压型漏电保护功能，对线路出现的漏电现象进行及时保护，一旦检测到漏电，会迅速切断电源，进一步增强了设备的安全性。

安全隔离变压器：实训主电路采用安全隔离变压器输出，使实训操作更加安全可靠，避免了因电网电压波动和电气故障对实训人员和设备造成的潜在危险。

大功率直流调速系统实训考核装置实训项目

开环系统参数调试实训：

同步信号观测：学生可以通过示波器观察三相同步信号的波形，了解同步信号的特点和作用，为后续的调试工作打下基础。

锯齿波斜率整定：对锯齿波的斜率进行整定，使其满足三相全控整流电路的要求，这对于控制晶闸管的导通角和输出电压具有重要意义。

初始角度整定：确定晶闸管的初始导通角度，确保三相全控整流电路在启动时能够正常工作，避免出现过流、过压等故障。

小整流角小逆变角整定：通过调整相关参数，整定小整流角和小逆变角，使直流调速系统在不同工况下都能稳定运行。

三相全控整流电路：学生可以深入了解三相全控整流电路的工作原理和性能特点，掌握其触发控制和输出电压调节的方法。

闭环系统参数调试：

电压反馈系数整定：根据实际需求，对电压反馈系数进行整定，使电压反馈信号能够准确反映直流电机的实际电压，为电压单闭环调速系统的稳定运行提供保障。

电流反馈系数整定：整定电流反馈系数，确保电流反馈信号能够真实反映直流电机的电枢电流，为电流单闭环调速系统和双闭环调速系统的正常运行提供准确的电流信息。

转速反馈系统整定：对转速反馈系统进行整定，使转速反馈信号能够准确测量直流电机的实际转速，为转速单闭环调速系统和双闭环调速系统的转速控制提供可靠的反馈信号。

电流截止负反馈整定：通过整定电流截止负反馈参数，当电机电枢电流超过一定值时，能够及时限制电流的增长，保护电机和调速系统的安全运行。

电压单闭环调速系统：学生可以学习和掌握电压单闭环调速系统的组成、工作原理和调试方法，了解电压反馈在调速系统中的作用和控制效果。

转速单闭环调速系统：深入研究转速单闭环调速系统的性能和特点，掌握转速反馈在调速系统中的控制策略和调试技巧，实现对直流电机转速的精确控制。

带电流截止负反馈转速单闭环调速系统：在转速单闭环调速系统的基础上，加入电流截止负反馈功能，进一步提高调速系统的性能和安全性，使学生能够理解和掌握多种控制策略的综合应用。

转速、电流双闭环调速系统：学习和掌握转速、电流双闭环调速系统的工作原理、控制策略和调试方法，了解双闭环调速系统在快速性、稳定性和精度等方面的优势，以及如何通过合理整定参数实现最佳的调速性能。

部分故障模拟功能

模拟三相同步信号缺相：通过设置故障，使三相同步信号出现缺相现象，学生需要根据故障现象和所学知识，分析故障原因并进行排查和修复，培养学生对同步信号故障的诊断和处理能力。

模拟晶闸管触发电路故障：可以模拟晶闸管触发电路中的各种故障，如触发脉冲丢失、幅值偏低、相位错误等，让学生熟悉晶闸管触发电路的工作原理和常见故障类型，提高学生的故障排查能力和维修技能。

模拟电压单闭环调速系统中调节器故障：在电压单闭环调速系统中设置调节器故障，如比例系数失调、积分时间常数异常等，使学生了解调节器在调速系统中的重要作用，掌握调节器故障的诊断和修复方法。

模拟转速单闭环调速系统中调节器故障：与电压单闭环调速系统类似，通过模拟转速单闭环调速系统中调节器故障，让学生深入理解转速调节器的工作原理和故障排除方法，提高学生对转速单闭环调速系统的维护和调试能力。

模拟双闭环调速系统中转速调节器故障：在转速、电流双闭环调速系统中模拟转速调节器故障，使学生学会分析双闭环调速系统中转速调节器故障对系统性能的影响，掌握故障排查和修复的技巧，进一步提升学生对复杂调速系统的故障处理能力。

模拟双闭环调速系统中电流调节器故障：同样在双闭环调速系统中模拟电流调节器故障，让学生了解电流调节器故障对系统运行的影响，培养学生对双闭环调速系统中电流调节器故障的诊断和修复能力，全面提高学生对直流调速系统的故障处理水平。

整套设备可以设置独立的多个故障点，通过多个故障点排列组合，可模拟更多的故障情况，为学生提供了丰富的故障排查实践机会，有助于培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。