ZE3410 Стенд для лабораторных работ «Изучение асинхронного двигателя (с короткозамкнутым ротором, фазным ротором)». Дидактическое оборудование. Школьное оборудование. Учебное электротехническое оборудование.Описание
Стенд предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплине «Электрические машины».
Конструктивно стенд состоит из двух частей:
корпуса, в котором установлены часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель, силовой модуль и столешница интегрированного рабочего стола;
комплекса станка, включающего в себя электродвигатель постоянного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, один асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а также оптический датчик скорости с определением направления вращения.
Стенд может быть дополнен электромашинным блоком на базе электродвигателей малой (90 Вт) или большой (0,55 кВт) мощности.
В корпусе стенда размещены:
преобразователь частоты для формирования переменного трехфазного тока переменной частоты и напряжения питания асинхронного двигателя и трехфазных трансформаторов. Преобразователь построен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11033 (Mitsubishi). Контроллер предназначен для расчета входных данных (задания напряжения и частоты) и выходных сигналов (тока, напряжения), обмена данными с ПК (RS-485) и отображения измеренных значений на лицевой панели стенда. Силовой модуль включает в себя силовые цепи трехфазного мостового выпрямителя, трехфазного мостового инвертора на IGBT-транзисторах, а также драйверы и схемы защиты (от короткого замыкания, недостаточного напряжения питания, подачи некорректных управляющих сигналов). Преобразователь частоты позволяет исследовать асинхронный двигатель во всех четырех квадрантах механических характеристик.
Широтно-импульсный преобразователь для питания якорной цепи и обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, а также роторной цепи трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором в режиме синхронного двигателя и генератора. Широтно-импульсный преобразователь реализован на базе силового элемента преобразователя частоты. Два его плеча используются для получения реверсивного симметричного ШИМ, а третье плечо – в качестве нереверсивного ШИМ для ротора трехфазного асинхронного двигателя. Питание обмоток реализовано на одном MOSFET-транзисторе International Rectifier. Система управления построена на микроконтроллере AT Mega163 (Atmel) и реализует расчет входных (задает напряжение, частоту и ток для динамического торможения) и выходных (токи якоря, возбуждения, ротора) сигналов, обеспечивает обмен данными с ПК (RS-485), отображение измеренных значений на лицевой панели стенда. Широтно-импульсный преобразователь якорной цепи двигателя постоянного тока дополнен режимом замкнутой системы (регулирование тока или скорости), а также режимом генератора.
Измерительный блок построен на базе цифровых измерительных приборов. Помимо измерения постоянного тока и напряжения, каждый канал может вычислять:
действующее значение переменного тока и напряжения;
угол сдвига между током и напряжением, а также вычислять cos(φ);
активную мощность.
Релейно-контакторное управление, позволяющее пользователю:
переключать схему асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (звезда/треугольник);
изменять номинал нагрузочного резистора в трехфазной цепи;
Подключение асинхронных двигателей к сети 3~380/220 В 50 Гц или преобразователю частоты;
Резисторы в цепи обмотки возбуждения (две ступени);
Нагрузочные резисторы в трехфазной цепи (три ступени);
Резисторы сброса перенапряжений на интеллектуальных модулях.
Преобразователь частоты и широтно-импульсный преобразователь включены для работы от внутренней сети (режим рекуперации) с целью снижения потребления электроэнергии из сети.
Три двухобмоточных трансформатора;
Силовые контакторы релейной подсистемы.
На передней панели стенда изображены схемы подключения изучаемых объектов. Все схемы разделены на группы в соответствии с темой лабораторной работы. На панели расположены коммутационные разъемы, индикаторы цифровых устройств, коммутационная аппаратура и органы управления, позволяющие пользователю изменять параметры элементов в процессе выполнения лабораторной работы.
Органы управления на передней панели стенда:
Задающий потенциометр для управления обратным широтно-импульсным преобразователем, задающий сигнал замкнутой системы;
Задающие потенциометры широтно-импульсных преобразователей питания обмоток возбуждения двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором в режиме синхронной машины;
Задающие потенциометры преобразователя частоты, обеспечивающие плавное изменение выходной частоты (0 ÷ 163 Гц) и выходного напряжения (0 ÷ 220 В);
Управление релейной подсистемой.
Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать схему исследуемого объекта, используя стандартизированные перемычки, позволяющие пользователю собрать схему без потери наглядности.
К лабораторному стенду прилагаются программное обеспечение и комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавателей.
Стенд обеспечивает проведение следующих лабораторных работ:
1. Исследование двухобмоточного силового трансформатора методами холостого хода и короткого замыкания.
Исследование однофазного трансформатора в различных режимах, определение параметров схемы замещения и номинальных характеристик трансформатора.Характеристики.
2. Экспериментальное определение групп соединения трёхфазного двухобмоточного трансформатора.
Изучение векторных диаграмм напряжения для различных схем соединения и экспериментальное определение группы соединения трёхфазного трансформатора.
3. Исследование трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Изучение конструкции и характеристик трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором методами холостого хода, короткого замыкания и кратковременного нагружения.
4. Исследование способов пуска трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Изучение пусковых качеств трёхфазных асинхронных двигателей, схемотехнического решения и расчёта статических и динамических характеристик пуска двигателя.
5. Исследование генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
Изучение принципа действия и характеристик генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
6. Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Изучение принципа действия и характеристик генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
7. Исследование двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Изучение принципа действия и снятие характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Технические характеристики измерительной системы:
Количество отображаемых на стенде параметров: 15 шт. (12 индикаторов)
Вольтметры: 4 шт.
Амперметры: 6 шт.
Фазометры: 1 шт.
Вольтомеры: 1 шт.
Ваттметры: 2 шт.
Частотомеры: 1 шт.
Диапазон измеряемого напряжения от ±1 В до ±750 В
Диапазон измеряемого тока от ±1 мА до ±5 А
Диапазон измеряемой скорости от ±1 рад/с до ±314 рад/с
Диапазон измеряемой частоты от 0 Гц до 163 Гц
Погрешность измерения, не более 1%
Технические характеристики ШИМ:
Номинальный ток ±5 А
Напряжение звена постоянного тока 300 В
Частота преобразователя 8 кГц
Перегрузка по току ±7 А
Технические характеристики преобразователя частоты:
Мощность двигателя: 0,4 кВт / 1,5 кВт
Номинальный ток: 7 А
Рабочий диапазон выходного напряжения 3~220 В
Способ управления: синусоидальная ШИМ (U/f-регулирование, независимое)
Диапазон регулирования частоты: от 0 до 163 Гц
Разрешение по частоте: 0,3 Гц
Запас по перегрузке: 150% номинального выходного тока в течение 1 минуты (интегральная зависимость)
Комплект оборудования «Электрические машины»:
лабораторный стенд «Электрические машины»;
один комплект машины;
комплект перемычек;
кабель АМ-БМ USB 2.0;
CD-R с сопроводительной документацией и программным обеспечением.
