DJDK-1型 電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置
一、 產(chǎn)品概述
“DJDK-1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術(shù)》(第四版)(西安交通大學(xué)王兆安編著)、《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》(第三版)(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著)等實(shí)驗(yàn)大綱的要求，吸收國(guó)內(nèi)、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，精心研制而成。在同類(lèi)產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)合理、功能完善、可靠性好、性?xún)r(jià)比高。
二、 系統(tǒng)特點(diǎn)
1. 綜合性 本裝置綜合了目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)學(xué)校電力電子、半導(dǎo)體變流、交直流調(diào)速、交流變頻、電機(jī)控制、控制理論等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2. 適應(yīng)性 能滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)校相應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深度和廣度可根據(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)的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴(kuò)展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加部件即可，永不淘汰。
3. 配套性 從專(zhuān)用電源、電機(jī)及其它實(shí)驗(yàn)部件到實(shí)驗(yàn)連接專(zhuān)用導(dǎo)線配套齊全，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)行配套。
4. 直觀性 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 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(jì)，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；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，設(shè)計(jì)合理，除了加深理論知識(shí)外還可結(jié)合實(shí)際開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
6. 開(kāi)放性 控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設(shè)有電壓型漏電保護(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，各測(cè)量?jī)x表均有可靠的保護(hù)功能，使用安全可靠；控制屏還設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了條件。
7. 先進(jìn)性 本裝置著重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加入了新器件的特性、新器件的驅(qū)動(dòng)以及典型的新器件應(yīng)用的大量現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)新器件有足夠的認(rèn)識(shí)和了解，緊跟時(shí)代步伐。同時(shí)不斷的適應(yīng)教材的最新變化，及時(shí)將最新的技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中得到體現(xiàn)，如數(shù)字晶閘管觸發(fā)電路、數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)及DSP技術(shù)等等。
8. 多樣化 本裝置為了體現(xiàn)電力電子技術(shù)和調(diào)速系統(tǒng)得多樣性，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)采用不同方案實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，如直流斬波電路就分為采用晶閘管和IGBT來(lái)實(shí)現(xiàn)的電路；為了能反映目前電機(jī)加載方式的優(yōu)缺點(diǎn)及多樣化，我們可以提供多達(dá)三種的電機(jī)加載方式，包括利用發(fā)電機(jī)加載、渦流測(cè)功機(jī)加載以及磁粉制動(dòng)器加載，每種加載方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，教師可以根據(jù)學(xué)校教學(xué)目的的不同，靈活選擇加載方式。
三、 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(duì)濕度＜85% (25℃) 海拔＜4000m
3. 裝置容量：＜1.5kVA
4. 參考外形尺寸：187.3cm×72.5cm×162.2cm
四、裝置可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本裝置需滿(mǎn)足《電力電子技術(shù)》課程所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體包括：
(1) 實(shí)驗(yàn)一單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
(2) 實(shí)驗(yàn)二正弦波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
(3) 實(shí)驗(yàn)三鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
(4) 實(shí)驗(yàn)四西門(mén)子TCA785 集成觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)
(5) 實(shí)驗(yàn)五單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
(6) 實(shí)驗(yàn)六單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
(7) 實(shí)驗(yàn)七單相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)
(8) 實(shí)驗(yàn)八三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)
(9) 實(shí)驗(yàn)九三相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)
(10) 實(shí)驗(yàn)十三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)
(11) 實(shí)驗(yàn)十一單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)(1)
(12) 實(shí)驗(yàn)十二單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)(2)
(13) 實(shí)驗(yàn)十三三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)
(14) 實(shí)驗(yàn)十四SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT 特性實(shí)驗(yàn)
(15) 實(shí)驗(yàn)十五GTO、MOSFET、GTR、IGBT 驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路
(16) 實(shí)驗(yàn)十六直流斬波電路的性能研究
五、設(shè)備配置及功能：
1. 電源控制屏
(1)三相缺相指示、相序檢測(cè)及過(guò)壓指示
(2)交流電源均帶有過(guò)流保護(hù)措施，當(dāng)相間、線間過(guò)電流及直接短路均能自動(dòng)保護(hù)，應(yīng)可避免調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來(lái)的麻煩。交流調(diào)速檔為三相交流電240V/3A
(3)高壓直流電源
勵(lì)磁電源：220V/0.5A，具有輸出短路保護(hù)。
(4)數(shù)字式儀表
交流數(shù)字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度1.0級(jí)。
真有效值交流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，為交流調(diào)速系統(tǒng)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)提供電壓指示。
真有效值交流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示及切斷總電源功能，為調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
直流數(shù)字電壓表一只：測(cè)量范圍0～300V，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級(jí)，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓指示。
直流數(shù)字電流表一只：測(cè)量范圍為0～5A，三位半數(shù)顯，精度0.5級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示、切斷總電源等功能，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電流指示。
(5)人身安全保護(hù)體系
三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護(hù)器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離(浮地設(shè)計(jì))，對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)作用。
電壓型漏電保護(hù)器1：對(duì)隔離變壓器前的線路出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，使控制屏內(nèi)的接觸器跳閘，切斷電源。
電壓型漏電保護(hù)器2：對(duì)隔離變壓器后的線路及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的接線等出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并切斷電源，確保人身安全。
電流型漏電保護(hù)裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
實(shí)驗(yàn)連接線及插座：強(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。強(qiáng)電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
(6)定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀
平時(shí)作為時(shí)鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、提前提醒后切斷電源等功能，還可以自動(dòng)記錄由于接線或操作錯(cuò)誤所造成的告警次數(shù)。
(7)控制屏其它設(shè)施
控制屏正面大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實(shí)驗(yàn)部件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)照明用的40W日光燈一盞。
(8)實(shí)驗(yàn)室智能電源管理系統(tǒng)
提供詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)如下：
（1）輸入電壓：三相四線制380V±10%，50HZ
（2）工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5～＋40℃ 相對(duì)濕度＜85%（25℃）海拔＜2000m
（3）剩余動(dòng)作電流：30mA、60mA、120mA，現(xiàn)場(chǎng)可設(shè)置
（4）漏電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間：≤5ms
（5）高壓保護(hù)電壓：現(xiàn)場(chǎng)可設(shè)置
Ⅰ檔：220V+15%,即253V±5V
Ⅱ檔：220V+25%,即275V±5V
Ⅲ檔：220V+35%,即297V±5V
（6）欠壓保護(hù)電壓：現(xiàn)場(chǎng)可設(shè)置
Ⅰ檔：220V-30%,即154V±10V
Ⅱ檔：220V-20%,即176V±10V
Ⅲ檔：220V-15%,即187V±10V
（7）過(guò)流保護(hù)電流：現(xiàn)場(chǎng)可設(shè)置
Ⅰ檔：5A±0.5A
Ⅱ檔：15A±0.5A
Ⅲ檔：20A±0.5A
（8）電壓顯示，電壓顯示三位，誤差：±3V
（9）故障次數(shù)顯示，包括欠壓次數(shù)、過(guò)壓次數(shù)、過(guò)流次數(shù)、漏電次數(shù)，通過(guò)切換按鈕進(jìn)行顯示各故障的次數(shù)
（10）電流顯示，實(shí)時(shí)檢測(cè)A電流、B相電流、C相電流，通過(guò)切換按鈕進(jìn)行顯示各相的電流值
2. 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)，平臺(tái)桌面為防火、防水、耐磨高密度板。
3. 不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
包括1024光電編碼器及固定電機(jī)的不銹鋼導(dǎo)軌等。不銹鋼導(dǎo)軌平整度好，無(wú)應(yīng)力變形，加工精細(xì)，同心度好，互換性好，能保證電機(jī)與電機(jī)、電機(jī)與測(cè)功機(jī)之間連接的同心度不超過(guò)±5絲，電機(jī)運(yùn)行噪聲小，實(shí)驗(yàn)參數(shù)典型，能較好滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。
4. 三相可調(diào)電阻(每組900Ω×2/0.41A)
作為實(shí)驗(yàn)中的可調(diào)電阻性負(fù)載用，電阻具有過(guò)載保護(hù)。
5. 晶閘管主電路
提供至少12只5A/1000V的晶閘管，分成正、反橋兩組，每只晶閘管均設(shè)有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)裝置，正、反橋晶閘管可通過(guò)外加信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口)，可更好的完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級(jí)帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級(jí)各一只和平波電抗器一組。
6. 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。
7. 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、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(diào)壓觸發(fā)電路、TCA785集成觸發(fā)電路共五個(gè)觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)。
8. 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)(I)
提供以下模塊：電流反饋與過(guò)流保護(hù)(FBC+FA)、給定器(G)、轉(zhuǎn)速變換器(FBS)、反號(hào)器(AR)、電壓隔離器(TVD)、調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II。其中調(diào)節(jié)器I和調(diào)節(jié)器II的反饋電阻、電容均外接，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以靈活改變系統(tǒng)的參數(shù)，觀測(cè)不同的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性及相應(yīng)時(shí)間等影響；更可以讓學(xué)生從調(diào)速系統(tǒng)的各種參數(shù)(如電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)等)出發(fā)對(duì)調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時(shí)間的參數(shù)分別設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行實(shí)際結(jié)果的驗(yàn)證，從而完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
9. 給定及實(shí)驗(yàn)器件
提供給定(±15V可調(diào)電壓輸出)、壓敏電阻(作為過(guò)壓保護(hù)元件，內(nèi)部已連成三角形接法)、二極管。
10. 可調(diào)電阻、電容箱
提供可調(diào)電容三組，調(diào)節(jié)范圍為0.1～11.37µF，0～999kΩ十進(jìn)制可調(diào)電阻兩組；供電流調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時(shí)間。
11. 直流發(fā)電機(jī)：200V、1.1A、220W、1600r/min
12. 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：220V、1.1A、185W、1600r/min
13. 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(jì)的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專(zhuān)用的PWM控制集成電路SG3525?？赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐?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(shí)驗(yàn)。
14. 實(shí)驗(yàn)連接線：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗(yàn)聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(防觸電)，里面采用無(wú)氧銅抽絲的多股線，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，提高實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。
15. 設(shè)備配有歐式導(dǎo)線架，用于懸掛和放置實(shí)驗(yàn)專(zhuān)用連接導(dǎo)線，底部設(shè)有萬(wàn)向輪。
16. 實(shí)驗(yàn)室軟件資源包
（1）THS-PDD-1 電力電子線路仿真實(shí)訓(xùn)軟件
以三維仿真交互技術(shù)和三維動(dòng)畫(huà)視覺(jué)表現(xiàn)及多媒體數(shù)字技術(shù)為核心，能進(jìn)行三維電路分析、電氣電路模擬電路考核、綜合技能虛擬實(shí)訓(xùn)、電氣基礎(chǔ)訓(xùn)練、元器件識(shí)別檢測(cè)。
（2）一體化智能故障考核軟件
提供故障設(shè)置和考核系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置、故障模擬、學(xué)員考核與評(píng)份、故障排除等功能。
六、設(shè)備配置清單
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序號(hào)
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編 號(hào)
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名 稱(chēng)
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數(shù)量
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備注
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1
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DJK01
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電源控制屏
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1 件
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2
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DK02
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實(shí)驗(yàn)桌
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1 件
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3
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DD03-3
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不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)（配1024光電編碼器）及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表
|
1 件
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4
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D42
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三相可調(diào)電阻（每組900Ω×2/0.41A）
|
1 件
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5
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DJK02
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晶閘管主電路
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1 件
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6
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DJK02-1
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三相晶閘管觸發(fā)電路
|
1 件
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7
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DJK03-1
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晶閘管觸發(fā)電路
|
1 件
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8
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DJK04
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電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)（I）
|
1 件
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9
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DJK06
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給定及實(shí)驗(yàn)器件
|
1 件
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10
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DJK07
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新器件特性實(shí)驗(yàn)
|
1 件
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11
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DJK08
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可調(diào)電阻、電容箱
|
1 件
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12
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DJK09
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單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載
|
1 件
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13
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DJK12
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功率器件驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)箱
|
1 件
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14
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DJ13-1
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直流發(fā)電機(jī)(220W)
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1 臺(tái)
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15
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DJ15
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直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)
|
1 臺(tái)
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16
|
DJK20
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直流斬波實(shí)驗(yàn)（六種典型線路）
|
1 件
|
|
|
17
|
DJK22
|
單相調(diào)壓/調(diào)功電路
|
1 件
|
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|
18
|
DK05
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高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插實(shí)驗(yàn)連接線及配件
|
1 套
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|
|
19
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TH-11
|
歐式導(dǎo)線架
|
1件
|
|