НТЦ-23.000 Электрические машины с МПСУ

Стенд предназначен для проведения лабораторных занятий по курсу “Электрические машины”.

Стенд позволяет проводить следующие лабораторные работы:

1. Исследование силового двухобмоточного трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания.
2. Опытное определение групп соединения трехфазного двухобмоточного трансформатора.
3. Исследование параллельной работы трёхфазных двухобмоточных трансформаторов
4. Исследование трёхфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
5. Исследование трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором методом холостого хода и короткого замыкания.
6. Исследование способов пуска трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
7. Исследование трёхфазного синхронного генератора.
8. Исследование трёхфазного синхронного генератора, включенного на параллельную работу с сетью.
9. Исследование трёхфазного синхронного двигателя.
10. Исследование генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
11. Исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения.
12. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

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 электродвигатель постоянного тока серии 2ПН90LУХЛ4(Р_НОМ=0,55кВт, n_НОМ=1500об/мин, n_МАКС=4500об/мин, U_ПИТ=220В), 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 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 дополнительном 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 позволяет:

• повторять основные теоретические положения, исследуемые в лабораторной работе;
• проверять знания учащихся перед выполнением лабораторной работы (теоретические вопросы, правильность сборки схемы, знание аппаратной части, пошаговый контроль понимания выбора схемы проведения эксперимента и средств измерений для реализации конкретных учебных целей);
• выполнение лабораторных работ разного уровня сложности:
  • в полностью автоматизированном режиме (базовый уровень);
  • создавать собственные алгоритмы выполнения работ на основе блок-схем;
  • создавать собственную методику выполнения лабораторной работы и расчетную часть исследовательской направленности;
• производить в реальном времени математические вычисления над измеряемыми электрическими величинами и их графическое отображение;
• сохранять полученные данные и работать с ними уже при выключенном стенде;
• экспортировать полученные данные (графики, осциллограммы, расчетные данные) в офисные программы для удобства последующего составления отчета.

Технические характеристики

Технические характеристики стенда:

Технические характеристики системы измерений:

Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:

Технические характеристики частотного преобразователя:

Минимальные требования к ПК:

Комплектность оборудования “Электрические машины с МПСУ” модификации НТЦ-23.000:

• лабораторный стенд “Электрические машины с МПСУ” НТЦ-23.000;
• один машинный агрегат;
• программное обеспечение;
• методические указания;
• паспорт;
• комплект перемычек;
• преобразователь интерфейса RS-485 – USB.

Рекомендуемое дополнительное оборудование, не входящее в комплект поставки:

• персональный компьютер / ноутбук.