Электрические машины с МПСУ НТЦ-06.23

Конструктивно стенд состоит из двух частей:

• корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель, силовой модуль и столешница интегрированного рабочего стола;
• машинного агрегата, в состав которого входит один электродвигатель постоянного тока серии 2ПН90LУХЛ4(РНОМ=0,55кВт, nНОМ=1500об/мин, nМАКС=4500об/мин, UПИТ=220В), один асинхронный электродвигатель с фазным ротором серии ДМТF 0,11-6У1-IP44 (РНОМ=1,4кВт, nНОМ=880об/мин, UСТАТОРА Y/?=380/220В, IСТАТОРА Y/?=5,3/9,2А, UРОТОРА=118В, IРОТОРА=9А), один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР71В6У3(РНОМ =0,55 кВт, nНОМ =1000 об/мин, UПИТ Y/?=380/220В, IСТАТОРА Y/? =1,8/3,1А), а так же оптический датчик скорости с определением направления вращения.

В корпусе стенда размещены:

• Частотный преобразователь предназначенный для формирования трехфазной сети переменного тока регулируемой частоты и напряжения питания асинхронного электродвигателя, трехфазных трансформаторов. Преобразователь построен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11033 (Mitsubishi). 
  Контроллер служит для обсчетов входных (задания напряжения и частоты) и выходных (ток, напряжение) сигналов, организации обмена данных с ПК (RS-485), вывода измеряемых величин на лицевую панель стенда. 
  Силовой модуль включает в себя силовые цепи трехфазного мостового выпрямителя, трехфазного мостового инвертора на IGBT транзисторах, а также цепи драйверов и защиты (от токов короткого замыкания, недостаточного напряжения питания драйверов, неправильной подачи сигналов управления.) 
  Преобразователь частоты позволяет исследовать асинхронный электродвигатель во всех четырех квадрантах механической характеристики.
• Широтно-импульсный преобразователь,  предназначенный для питания цепи якоря и обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока, а так же питание цепи ротора трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором в режиме синхронного двигателя и генератора. 
  Широтно-импульсный преобразователь реализован на силовой элементной базе Частотного преобразователя. Два его плеча используются для получения реверсивного симметричного ШИП, а оставшееся плечо используется в качестве нереверсивного ШИП для ротора трехфазного асинхронного двигателя. Питание обмотки возбуждения реализовано на отдельном MOSFET транзисторе фирмы International Rectifier. 
  Система управления построена на микроконтроллере AT Mega163 (Atmel) и реализует обсчеты входных (задания напряжения, частоты и тока динамического торможения) и выходных (токи якоря, возбуждения, ротора) сигналов, организации обмена данных с ПК (RS-485), вывода измеряемых величин на лицевую панель стенда. 
  Широтно-импульсный преобразователь цепи якоря электродвигателя постоянного тока дополнен режимом работы замкнутой системы (регулирование по току или по скорости), а так же генераторным режимом работы.

 

Модуль измерений построен на базе цифровых измерительных приборов. Кроме непосредственного измерения тока и напряжения каждый из каналов может рассчитывать:

• действующее значение переменного тока и напряжения;
• угол сдвига между током и напряжением, а также вычислять cos(φ);
• активную мощность.

 

Измеренные значения могут индицироваться на передней панели или передаваться на компьютер.

• Релейно-контакторное управление, которое позволяет выполнять:
  • Переключать схему соединения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (звезда/треугольник);
  • Вводить индуктивности в цепь статора асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, в цепь параллельного (второго) трехфазного трансформатора;
  • Изменять величину нагрузочных сопротивлений в трехфазной цепи;
  • Подключать асинхронные электродвигатели к сети ~3 50Гц 380/220 В или частотному преобразователю;

• Резисторы в цепь обмотки возбуждения (две ступени);
• Нагрузочные резисторы в трехфазной цепи (три ступени);
• Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях;
• Лампы накаливания для синхронизации трехфазного генератора с сетью.

Частотный преобразователь и широтно-импульсный преобразователь включены на совместную работу внутренней сети (режим рекуперации) для уменьшения потребляемой мощности из сети.

В силовом модуле установлены:

• Шесть двухобмоточных трансформаторов;
• Силовые пускатели релейной подсистемы

 

На лицевой панели изображены электрические схемы объектов исследования. Все схемы, изображенные на панели, разбиты на группы в соответствии с тематикой проводимых работ. На панели установлены коммутационные гнёзда, индикаторы цифровых приборов, коммутационная аппаратура, а также органы управления, позволяющие изменять параметры элементов при проведении лабораторной работы.

Органы управления на лицевой панели стенда:

• задающий потенциометр для управления реверсивным широтно-импульсным преобразователем, сигналом задания замкнутой системы;
• задающие потенциометры широтно-импульсных преобразователей питания обмоток возбуждения электродвигателя постоянного тока и ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором в режиме синхронной машины;
• задающие потенциометры частотного преобразователя, позволяющие плавно менять задание выходной частоты (0 ÷ 163 Гц), выходное напряжение 
  (0 ÷ 220 В);
• органы управления релейной подсистемой.

Для проведения работы необходимо собрать схему объекта исследования с помощью унифицированных перемычек, позволяющих собирать схемы без потери их наглядности. 
Проведение лабораторных работ возможно как в ручном режиме, так и в режиме диалога с персональным компьютером. 
К лабораторному стенду прилагается программное обеспечение и комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

Программное обеспечение

Проведение лабораторных работ с помощью программного обеспечения «EM» подразумевает собой сбор данных в фоновом режиме, автоматическое заполнение требуемой таблицы данных и построение в режиме реального времени графиков по полученным данным во время непосредственного выполнения учащимся лабораторной работы. 

Так же с помощью данного программного обеспечения существует возможность комплексного проведения лабораторной работы, при котором учащемуся предлагается прохождение следующих этапов: 

• теоретический опрос усвоенного материала по теме выполняемой работы;
• сбор, проверка и корректировка схемы проводимого эксперимента на виртуальной панели стенда;
• непосредственно выполнение лабораторной работы на стенде.

При неудачном завершении этапа теоретической проверки либо сборки схемы опыта учащийся к выполнению следующего этапа не допускается. 
Так же для некоторых работ предусмотрен вариант автоматического проведения лабораторной работы под управлением ПК. При этом необходимо только собрать схему опыта и задать конкретные параметры эксперимента, после чего происходит полностью автоматическое снятие характеристик исследуемых машин. 

Во всех вариантах проведения лабораторных работ, результаты эксперимента получаются в виде таблиц величин и графиков. Существует возможность экспорта таблиц в буфер обмена либо офисное приложение MS Excel, копирование графиков в буфер обмена. Так же для графиков предусмотрена возможность изменения масштаба отображения (в ручном либо автоматическом режиме), настраивания параметров отрисовки (цвет, толщина, тип линии), сглаживания данных, настройка осей графика и др. 

Так же программа имеет возможность в ручном режиме дистанционно управлять всеми узлами стенда, что позволяет проверить их работоспособность и полностью дистанционно проводить лабораторные работы. 

Во время работы стенда программное обеспечение позволяет дублировать панель стенда на экране компьютера. При этом в реальном времени отображаются все значения измеряемых величин.

 

Комплектность оборудования "Электрические машины с МПСУ" модификации НТЦ-06.23:

Техническое описание стенда

Конструктивно стенд состоит из двух частей:

• корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель, силовой модуль и столешница интегрированного рабочего стола;
• машинного агрегата, в состав которого входит один электродвигатель постоянного тока серии 2ПН90LУХЛ4(РНОМ=0,55кВт, nНОМ=1500об/мин, nМАКС=4500об/мин, UПИТ=220В), один асинхронный электродвигатель с фазным ротором серии ДМТF 0,11-6У1-IP44 (РНОМ=1,4кВт, nНОМ=880об/мин, UСТАТОРА Y/?=380/220В, IСТАТОРА Y/?=5,3/9,2А, UРОТОРА=118В, IРОТОРА=9А), один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР71В6У3(РНОМ =0,55 кВт, nНОМ =1000 об/мин, UПИТ Y/?=380/220В, IСТАТОРА Y/? =1,8/3,1А), а так же оптический датчик скорости с определением направления вращения.