ZE3410 Стенд для лабораторной работы "Исследование асинхронного двигателя (с короткозамкнутым ротором, ротором с обмоткой)" Описание
Стенд предназначен для проведения лабораторных работ по специальности «Электрические машины».
Конструктивно скамья состоит из двух частей:
корпус, в котором установлена часть электрооборудования, электронные платы, передняя панель, блок питания и столешница интегрированного рабочего стола;
машинный агрегат, в состав которого входят двигатель 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 электромеханическим блоком на базе электродвигателей малой (90 Вт) или большой (0,55 кВт) мощности.
Корпус скамейки содержит:
Преобразователь частоты для выработки переменной частоты трехфазной сети переменного тока и напряжения питания асинхронного двигателя и трехфазных трансформаторов. Преобразователь выполнен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11033 (Mitsubishi). Контроллер предназначен для расчета входных данных (задание напряжения и частоты) и выходных (ток, напряжение) сигналов, обмена данными с ПК (RS-485) и отображения измеренных значений на передней панели стенда. Силовой модуль включает силовые цепи трехфазного мостового выпрямителя, трехфазного мостового инвертора на IGBT-транзисторах, а также схемы драйверов и защиты (короткое замыкание, недостаточное напряжение питания драйверов, неправильный ввод управляющих сигналов). Преобразователь частоты позволяет пользователю исследовать асинхронный двигатель во всех четырех квадрантах механических характеристик.
Широтно-импульсный преобразователь для питания цепи якоря и обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, а также питания цепи ротора 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 реверсивной симметричной ПВК, а третье плечо используется в качестве необратимой ПВК для ротора трехфазного асинхронного двигателя. Питание обмотки реализовано на одном MOSFET транзисторе International Rectifier. Система управления выполнена на базе микроконтроллера AT Mega163 (Atmel) и осуществляет расчет входных (задает напряжение, частоту и ток динамического торможения) и выходных (токи якоря, возбуждения, ротора) сигналов, обеспечивает обмен данными с ПК ( RS-485), отображение измеренных значений на передней панели стенда. Широтно-импульсный преобразователь цепи якоря двигателя постоянного тока дополнен режимом замкнутой системы (управление током или скоростью), а также режимом генератора. Блок измерения основан на цифровых измерительных приборах. В дополнение к измерению постоянного тока и напряжения каждый канал может рассчитывать:
действующее значение переменного тока и напряжения;
угол сдвига между током и напряжением, а также рассчитать cos(φ);
активная мощность.
Релейно-контакторное управление, которое позволяет пользователю:
коммутация цепей асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (звезда/треугольник);
изменить номинал нагрузочного резистора в трехфазной цепи;
подключать асинхронные двигатели 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 перенапряжения на интеллектуальных модулях.
Преобразователь частоты и широтно-импульсный преобразователь включаются для работы во внутренней сети (режим рекуперации) с целью снижения потребления электроэнергии из сети.
Три двухобмоточных трансформатора;
Силовые контакторы релейной подсистемы.
Схемы подключения исследуемых объектов изображены на лицевой панели. Все диаграммы разделены на группы в соответствии с темой лабораторной работы. Панель содержит коммутационные розетки, индикаторы цифровых устройств, распределительное устройство и элементы управления, позволяющие пользователю изменять параметры элементов во время лабораторной работы.
Органы управления на передней панели скамейки:
потенциометр заданного значения для управления реверсивным широтно-импульсным преобразователем опорного сигнала замкнутой системы; задатчики широтно-импульсных преобразователей питания обмоток возбуждения двигателя постоянного тока и фазного ротора асинхронного двигателя в режиме синхронной машины;
задающие потенциометры преобразователя частоты, позволяющие плавно изменять настройки выходной частоты (0 ÷ 163 Гц) и выходного напряжения (0 ÷ 220 В);
релейная подсистема управления.
Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать схему исследуемого объекта, используя унифицированные перемычки, которые позволяют пользователю собрать схему без потери наглядности.
Лабораторный стенд дополняется программным обеспечением и комплектом методической и технической документации, предназначенной для научно-педагогических работников.
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 оценка внешних характеристик трансформатора.
2. Экспериментальное определение групп соединения трехфазного двухобмоточного трансформатора.
Исследование векторных диаграмм напряжения для различных схем соединения и экспериментальное определение группы соединения трехфазного трансформатора.
3. Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Исследование конструкции и характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором методами холостого хода, короткого замыкания и непосредственной нагрузки.
4. Изучение способов пуска трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Исследование пусковых способностей трехфазных асинхронных двигателей, схемотехника и расчет статических и динамических характеристик пуска двигателя.
5. Исследование генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
Исследование принципа действия и характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
6. Исследование генератора постоянного тока с раздельным возбуждением.
Исследование принципа действия и характеристика генератора постоянного тока с раздельным возбуждением.
Исследование двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Исследование принципа действия и характеристики 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.
Измерители скорости 1 шт.
Ваттметры 2 шт.
Частотомеры 1 шт.
Диапазон измеряемых напряжений от ±1 В до ±750 В
Диапазон измеряемого тока от ±1 мА до ±5 А
Диапазон измеряемых скоростей от ±1 рад/с до ±314 рад/с
Диапазон измеряемой частоты от 0 Гц до 163 Гц
Точность измерения, до 1%
Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:
Номинальный ток ±5 А
Напряжение промежуточного контура 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
Метод управления: синусоидальный ШИМ (управление U/f, независимое)
Диапазон регулирования частоты: от 0 до 163 Гц
Разрешение по частоте: 0,3 Гц
Запас по перегрузке: 150% от номинального выходного тока в течение 1 минуты (интегральная зависимость)
Комплектация оборудования "Электрические машины":
лабораторный стол «Электрические машины»;
одна машина в сборе;
набор перемычек;
кабель АМ-БМ USB 2.0;
CD-R с сопроводительной документацией и программным обеспечением.
