
KHDZ-08電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺是上海開航公司根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展,集眾多國內(nèi)外廠家的優(yōu)點(diǎn),精心研制、改進(jìn)而成的新一代實(shí)驗(yàn)設(shè)備。依據(jù)高等院校《電機(jī)學(xué)》,《電機(jī)與拖動》,西安交通大學(xué)王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》(第五版)和上海大學(xué)陳伯時教授編著的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》(第三版)實(shí)驗(yàn)大綱要求進(jìn)行設(shè)計。涵蓋了"電機(jī)學(xué)""電機(jī)與變壓器""電機(jī)與拖動""電力電子技術(shù)"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機(jī)控制"、"電力拖動自動控制系統(tǒng)"等專業(yè)課程所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項目。特別適用于高等院,F(xiàn)有的電機(jī)、電力電子技術(shù)及電氣控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新改造,同時也為中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院等新建或擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)室,迅速開設(shè)實(shí)驗(yàn)課提供了理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,為教師或研究生開發(fā)新實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行科學(xué)研究工作提供良好的實(shí)驗(yàn)條件。
一、電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺特點(diǎn):
1、綜合性強(qiáng):本裝置掛件配齊時可完成目前國內(nèi)各類院校電機(jī),電力電子及電氣控制學(xué)科課程的全部實(shí)驗(yàn)項目。
2、適應(yīng)性強(qiáng):能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)驗(yàn)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(jìn)程作有機(jī)地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu),更換便捷,如需要擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn),只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性強(qiáng):從儀器儀表、專用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專用導(dǎo)線等均配套齊全,配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行配置。
4、直觀性強(qiáng):各實(shí)驗(yàn)掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式,組件面板示意、圖線分明,各掛件任務(wù)明確,操作、維護(hù)方便。
5、科學(xué)性強(qiáng):裝置占地面積少,節(jié)約實(shí)驗(yàn)用房,減少基建投資;配套的小電機(jī)均經(jīng)特殊設(shè)計,可模擬中小型電機(jī)的特性和參數(shù);小電機(jī)耗電省,節(jié)約能源;實(shí)驗(yàn)噪聲小,整齊美觀,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境;電氣控制實(shí)驗(yàn),內(nèi)容豐富,設(shè)計合理,除了加深理論知識外,還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ);
6、開放性強(qiáng):控制屏供電隔離(浮地設(shè)計),并設(shè)有外電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置,確保操作者的安全;各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護(hù)等功能,使用方便;各測量儀表均有保護(hù)功能。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計,加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障,產(chǎn)品性能優(yōu)良,所有這些均為開放性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件,有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
二、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、裝置容量:<1.5KVA
4、重量:480Kg
5、外形尺寸:187×73×160cm3
三、電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺基本裝備:
1、DQ01B電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu),鋁質(zhì)面板):
(1)交流電源:
提供三相0~450V可調(diào)交流電源,同時可得到單相0~250V可調(diào)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器(規(guī)格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(diǎn))?烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)技術(shù),相間、線間過電流及直接短路均能自動保護(hù),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)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
(2)高壓直流電源兩路:
提供220V(0.5A)勵磁電源及0~250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(具有過壓、過流、過熱及短路軟截止自動恢復(fù)保護(hù)功能)各一組,并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。
(3)人身安全保護(hù)體系:
設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后,到隔離變壓器,再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出),使輸出與電網(wǎng)隔離,對人身安全起到一定的保護(hù)作用;
設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器,如果線路有漏電現(xiàn)象,即能實(shí)施保護(hù)并切斷電源;設(shè)有電流型漏電保護(hù)器,控制屏若有漏電現(xiàn)象,漏電流超過一定值,即切斷電源。強(qiáng)電連接線及插座,采用全封閉結(jié)構(gòu),使用安全、可靠、防觸電。
(4)控制屏正面大凹槽內(nèi),設(shè)有兩根不銹鋼鋼管,可掛儀表及實(shí)驗(yàn)部件。凹槽底部設(shè)有多個小圓形單相三芯220V電源插座,供儀表等部件供電用?刂破羶蓚(cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實(shí)驗(yàn)桌:
實(shí)驗(yàn)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,結(jié)構(gòu)堅固,形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu),造形美觀大方;設(shè)有兩個大抽屜、柜門,用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),便于移動和固定,有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。
3、DQ03-1不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及在線可編程智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表(0-10V反饋輸出)。
4、DQ05三相組式變壓器(原邊220V/0.35A,副邊55V/1.4A)
5、DQ07-1直流發(fā)電機(jī)(220V,240W,n=1500RPM,絕緣等級E)
5、DQ09直流并勵電動機(jī)((Un=DC220V,IN=1.1A,PN=185W,n=1500RPM,絕緣等級E)
6、DQ10三相鼠籠式異步電動機(jī)(AC3800V/220V,接法Y/Δ,轉(zhuǎn)速1420RPM,功率100W,電流0.5A,絕緣等級E)
7、DQ11三相線繞式異步電動機(jī)(AC220V,接法Y,轉(zhuǎn)速1380RPM,功率120W,電流0.6A,絕緣等級E)
8、GDQ12線繞式異步電機(jī)起動與調(diào)速電阻箱
10、DQ19校正直流測功機(jī)((220V、2.2A、355W、1500r/min,絕緣等級E)
11、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只):
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M(fèi)PU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量范圍0-300V。手動量程為:2V、20V、300V。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。
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M(fèi)PU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)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。
直流數(shù)顯電流表一只,測量范圍0~5A,三位半數(shù)顯,精度為0.5級,具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
12、DQ25單三相智能型功率、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M(fèi)PU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)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(qiáng)分析能力。能同時測量兩路單相功率P1、P2,三相功率等于兩路功率之和(兩表法測量三相總功率)。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(fù)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。
13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A瓷盤電阻)
15、DQ28三相可調(diào)電抗器(每相均由一個127V/0.5A的固定電抗器和一個0~250V的自耦調(diào)壓器組成,既可作固定電感和可調(diào)電抗器使用,也可作自耦調(diào)壓器使用。)
16、DQ29可調(diào)電阻器、電容器:提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組。
17、DQ31C熔端器及開關(guān)板:熔斷器部分及兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。
18、DQ23智能真有效值交流電流表:一只真有效值交流數(shù)字電流表一只:測量范圍0~5A,量程自動判斷、自動切換,精度0.5級,三位半數(shù)顯,具有超量程告警、指示等功能,2只數(shù)字交流電流表,測量范圍0~5A,0.5級,三位半數(shù)顯。
19、DQ24智能真有效值交流電壓表: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,為交流調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示;2只數(shù)字交流電壓表,測量范圍0~500V,0.5級,三位半數(shù)顯。
20、DQ32旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵磁電源:由并網(wǎng)用的三組相燈<黃、綠、紅各兩只>,一組并網(wǎng)開關(guān)和一組同步機(jī)勵磁電源<5~40v>組成。
21、DK03晶閘管主電路:提供12只6A/1000V的晶閘管,每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護(hù)裝置,晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口)。另外有一組平波電抗器(200mH、500mH和1000mH)和一組續(xù)流二極及±300V的直流電壓表、±2A的直流電流表,兩表均為正負(fù)顯示。
22、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路:提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等,與DK03配套使用。設(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。
23、DK05單相晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn):提供單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路。
24、DK06-2電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ):提供以下模塊:給定(帶數(shù)顯)、調(diào)節(jié)器I、轉(zhuǎn)速變換(FBS)、調(diào)節(jié)器II、反號器(AR)、電流變換(FBC)。
25、DK07直流斬波實(shí)驗(yàn):
根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計的;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?赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚˙uckChopper)、升壓斬波電路(BoostChopper)、升降壓斬波電路(Boost-BuckChopper)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實(shí)驗(yàn)。
26、DK08給定及實(shí)驗(yàn)器件
27、DK10可調(diào)電阻,電容箱:提供耐壓AC100V的可調(diào)電容三組,調(diào)節(jié)范圍為0.1-11.37uF,0-999KΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組。
28、DK12變壓器實(shí)驗(yàn):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(jī)串級調(diào)速實(shí)驗(yàn)和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn);還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
29、DK13功率器件驅(qū)動電路實(shí)驗(yàn)箱:主要是為完成新器件特性實(shí)驗(yàn)提供驅(qū)動和保護(hù)電路,使學(xué)生了解電力電子新器件的驅(qū)動特性。主要包括電源、驅(qū)動電路、PWM波形發(fā)生器。
(1)電源:為驅(qū)動電路提供電源,包括+20V、±15V直流電源。
(2)驅(qū)動電路:包括MOSFET、IGBT的驅(qū)動電路。其中IGBT的驅(qū)動電路采用了專用芯片EXB841。
(3)PWM波形發(fā)生器:由SG3525為核心的PWM波形發(fā)生器主要為新器件驅(qū)動電路提供PWM驅(qū)動波形;可以通過頻率調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行頻率調(diào)節(jié);通過占空比電位器來調(diào)節(jié)PWM波的占空比頻率調(diào)節(jié)范圍4KHz~10KHz。
30、DK22單相調(diào)壓/調(diào)功電路
31、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源:
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路,主電路的電力電子器件為電力MOSFET管;控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525,采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?赏瓿"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負(fù)載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
32、DK14單相交直交變頻原理:
根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點(diǎn)教材王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理,主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法,了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點(diǎn)及其使用,能完成如下實(shí)驗(yàn)項目:1)SPWM波形成的過程;2)交直交變頻電路在不同負(fù)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(qū)動芯片的工作特性。根據(jù)西安交通大學(xué)王兆安教授和黃俊教授主編的相關(guān)內(nèi)容而設(shè)計的,實(shí)現(xiàn)單相交流調(diào)壓和交流調(diào)功的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。采用的電力電子器件為雙向晶閘管,在交流調(diào)壓實(shí)驗(yàn)中采用由雙向觸發(fā)二極管構(gòu)成觸發(fā)控制電路;在交流調(diào)功實(shí)驗(yàn)中采用由555時基電路組成觸發(fā)控制電路。
33、KH06實(shí)驗(yàn)連接線:
采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)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(xì)的多股線,達(dá)到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn),插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片,接觸優(yōu)良。
四、實(shí)驗(yàn)項目:
一)電機(jī)及變壓器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):
1.直流電機(jī):
(1)電機(jī)認(rèn)知
(2)直流發(fā)電機(jī)
(3)直流并勵電動機(jī)
2.變壓器:
(1)單相變壓器
(2)三相變壓器
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
(6)三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行
3.異步電機(jī):
(1)三相鼠籠異步電動機(jī)的工作特性
(2)三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速
4.同步電機(jī):
(1)三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性
(2)三相同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行
(3)三相同步電動機(jī)
(4)三相同步電機(jī)參數(shù)的測定
5.電動機(jī)機(jī)械特性的測定:
(1)直流他勵電動機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機(jī)械特性
(2)三相異步電動機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性
(3)三相異步電機(jī)M-S曲線測繪
二)電力電子及運(yùn)動控制技術(shù)實(shí)驗(yàn):
1.電力電子器件的認(rèn)識實(shí)驗(yàn)(參數(shù)、性能與波形的測定及驅(qū)動保護(hù)電路)
(1)晶閘管(SCR)的特性研究
(2)電力晶體管(GTR)的特性研究
(3)功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的主要參數(shù)測量
(4)功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的驅(qū)動電路研究(SG3525)
(5)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的主要參數(shù)測量
(6)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動電路的研究(EXB841)
2.電力電子變流技術(shù)實(shí)驗(yàn):
(1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路
(2)鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
(3)單相半波可控整流電路
(4)單相橋式半控整流電路
(5)單相橋式全控整流電路及有源逆變電路
(6)三相半波可控整流電路
(7)三相橋式半控整流電路
(8)三相橋式全控整流電路及有源逆變電路
(9)三相交流調(diào)壓電路
(10)單相交流調(diào)壓電路
(11)單相交流調(diào)功電路
(12)單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路實(shí)驗(yàn)
(13)開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
(14)直流斬波電路(Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六種電路)的性能研究
三)交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)部分:
1.直流電機(jī)調(diào)速部分:
(1)直流電機(jī)的開環(huán)調(diào)速
(2)直流調(diào)速單元的參數(shù)設(shè)置
(3)單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
(4)雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)
2.交流電機(jī)調(diào)速部分:雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)
五、電機(jī)電力電子與交直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺配置清單:
序號
|
名稱
|
數(shù)量
|
1
|
電源控制屏
|
1套
|
2
|
實(shí)驗(yàn)桌
|
1張
|
3
|
不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)(光電編碼器)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
|
1件
|
4
|
三相組式變壓器
|
1件
|
5
|
直流并勵電動機(jī)
|
1臺
|
6
|
三相鼠籠式異步電動機(jī)
|
1臺
|
7
|
三相線繞異步電機(jī)
|
1臺
|
8
|
三相線繞異步電機(jī)啟動調(diào)速電阻箱
|
1件
|
9
|
三相同步電機(jī)
|
1臺
|
10
|
校正直流測功機(jī)(發(fā)電機(jī))
|
1臺
|
11
|
直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只表)(按實(shí)驗(yàn)要求每套需配2件)
|
2件
|
12
|
真有效值交流電流表
|
1件
|
13
|
真有效值交流電壓表
|
1件
|
14
|
單/三相智能功率、功率因數(shù)表
|
1件
|
15
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三相可調(diào)電阻器(每組90Ω*2/1.3A)
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1件
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三相可調(diào)電阻器(每組900Ω*2/0.41A)
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1件
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三相可調(diào)電抗器
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可調(diào)電阻器、電容器90Ω*2/1.3A、900Ω*2/0.41A
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1件
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熔斷器及開關(guān)板
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1件
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旋轉(zhuǎn)燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步機(jī)勵磁電源
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1件
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晶閘管主電路
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1件
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三相晶閘管觸發(fā)電路
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1件
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單相晶閘管觸發(fā)電路
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1件
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DK06電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)
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1件
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直流斬波電路
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1件
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給定及實(shí)驗(yàn)器件
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1件
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可調(diào)電阻,電容
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1件
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變壓器實(shí)驗(yàn)
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功率器件驅(qū)動電路實(shí)驗(yàn)箱
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單相交流調(diào)壓/調(diào)功電路
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實(shí)驗(yàn)連接線及易損配件
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