НТЦ-72.000 Моделирование переходных процессов в электроэнергетических системах с МПСО

Лабораторный стенд предназначен для использования в качестве учебного оборудования в высших и средних специальных учебных заведениях при проведении лабораторно-практических занятий.

Стенд позволяет проводить следующие лабораторные работы:

1. Исследование режимов и статической устойчивости простейшей электрической системы при помощи электродинамической модели.
2. Исследование влияния видов короткого замыкания на динамическую устойчивость системы электропередачи с помощью электродинамической модели.
3. Асинхронный режим в простейшей электрической системе.
4. Снятие характеристик режима простейшей электрической системы из двух станций соизмеримых мощностей.

Техническое описание стенда

Конструктивно оборудование состоит из трех частей:

• корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель и столешница интегрированного рабочего стола;
• дополнительного силового модуля;
• машинного агрегата, в состав которого входит один асинхронный электродвигатель с фазным ротором серии ДМТF 0,11-6У1-IP44 (Р_НОМ=1,4кВт, n_НОМ=880об/мин, U_{СТАТОРА Y/∆}=380/220В, I_{СТАТОРА Y/∆}=5,3/9,2А, U_РОТОРА=118В, I_РОТОРА=9А), один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР71В6У3 (Р_НОМ =0,55 кВт, n_НОМ =1000 об/мин, U_{ПИТ Y/∆}=380/220В, I_{СТАТОРА Y/∆} =1,8/3,1А), а так же оптический датчик скорости.

В корпусе стенда размещены:

• Частотный преобразователь предназначенный для формирования трехфазной сети переменного тока регулируемой частоты и напряжения питания гонных асинхронных электродвигателей с коротко-замкнутым ротором. Преобразователь построен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11035 (Mitsubishi).
  Контроллер служит для обсчетов входных (задания напряжения и частоты) и выходных (мощность, 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.)
• Широтно-импульсный преобразователь, предназначенный для питания цепи ротора трехфазного асинхронного двигателей с фазным ротором в режиме генератора.
  Широтно-импульсный преобразователь реализован на силовой элементной базе Частотного преобразователя. Два его плеча используются в качестве нереверсивных ШИПов для роторов трехфазного асинхронного двигателя.
  Система управления построена на микроконтроллере AT Mega163 (Atmel) и реализует обсчеты входных (задания тока) и выходных (токи роторов, частоты вращения машинных агрегатов) сигналов, организацию обмена данных с ПК (RS-485), вывод измеряемых величин на лицевую панель стенда.
• Модуль измерений построен на базе цифрового измерительного комплекса встроенного в стенд и подключаемого к персональному компьютеру через шину USB.
  Проведение лабораторных работ возможно как в ручном режиме, так и в режиме диалога с персональным компьютером.
• Релейно-контакторное управление, которое позволяет :
  • подключать генератор на параллельную работу с сетью ~3 50Гц 220/127 В;
  • селективно подключать ветви двухцепной линии электропередачи между питающей сетью и синхронным генератором;
  • изменять величину емкости ветвей трехфазных ЛЭП;
  • устанавливать вид короткого замыкания, регулировать время создания режима короткого замыкания в пределах 1 – 10с;
  • сбросовый резистор энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях;
  • лампы накаливания для синхронизации трехфазного генератора с сетью.

В дополнительном модуле установлены:

• силовой пускатель релейной подсистемы;
• резисторы и дроссели, моделирующие активные и индуктивные сопротивления линий электропередачи

Модуль оснащен вентилятором для обдува керамических проволочных резисторов

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 нереверсивным широтно-импульсным преобразователем питания ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором в режиме синхронной машины;
• задающий потенциометр частотного преобразователя, позволяющий плавно менять задание выходной частоты (0 ÷ 89 Гц) и выходного напряжения (0 ÷ 220 В) питания гонного асинхронного двигателя с коротко-замкнутым ротором;
• 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.
Предусмотрена возможность сборки схем собственной разработки с помощью перемычек различной длины и подключения к каналам измерения микропроцессорной измерительной системы МПСО.

К лабораторному стенду прилагается программное и методическое обеспечение:

• программа тестирования студента для допуска к лабораторным работам. В процессе тестирования проверяются как теоретические знания, так и знание содержания выполняемой лабораторной работы. В результате тестирования студент получает оценку знаний;
• программное обеспечение измерительного комплекса;
• комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

Программное обеспечение МПСО позволяет:

• выводить в одних координатных осях до 21 измерительного канала, с индивидуальной настройкой параметров масштаба по вертикали для каждого из каналов и общей для всех каналов настройкой параметров масштаба по горизонтали;
• строить фигуры Лиссажу для двух любых измерительных каналов;
• производить анализ спектра любого из используемых измерительных каналов;
• производить измерение частоты сигнала на любом используемом канале ;
• вычислять активную, реактивную составляющие мощности, полную мощность, коэффициент мощности;
• сохранять массив данных из буфера для последующего анализа;
• производить экспорт осциллограмм в графические форматы;
• задавать параметры ЦАП. ЦАП позволяет формировать сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы.

Технические характеристики

Технические характеристики стенда:

Технические характеристики системы измерений:

Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:

Технические характеристики частотного преобразователя:

Технические характеристики МПСО:

Технические характеристики ПК:

Комплектность оборудования “Моделирование переходных процессов в электроэнергетических системах с МПСО” модификации НТЦ-72.000:

• лабораторный стенд “Моделирование переходных процессов в электроэнергетических системах с МПСО” НТЦ-72.000;
• машинный агрегат;
• программное обеспечение;
• методические указания;
• паспорт;
• комплект перемычек;
• преобразователь интерфейса RS-485 – USB;
• персональный компьютер / ноутбук.