НТЦ-06.23 “Электрические машины с МПСУ”

• 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, один асинхронный электродвигатель с фазным ротором, один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, а также оптический датчик скорости с определением направления вращения.

Стенд может комплектоваться электромашинным агрегатом на основе электродвигателей малой (90 Вт) или большой (0,55 кВт) мощности.

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) / PS11035 (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 питания 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 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 (задание 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 также 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;
  • активную мощность.
  Измеренные значения могут индицироваться на передней панели стенда или передаваться на компьютер.
• Релейно-контакторное управление, которое позволяет:
  • 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 50 Гц 220/127 В.
• Резисторы в цепи обмотки возбуждения (две ступени).
• Нагрузочные резисторы в трехфазной цепи (четыре ступени).
• Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях.
• Лампы накаливания для синхронизации трехфазного генератора с сетью.

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

На лицевой панели стенда изображены электрические схемы объектов исследования. Все схемы, изображенные на панели, разбиты на группы в соответствии с тематикой проводимых лабораторных работ. На панели стенда 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 включают:

• 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  выходную частоту (0 ÷ 163 Гц), выходное напряжение (0 ÷ 220 В);
• органы управления релейной подсистемой.

Для проведения лабораторной работы необходимо собрать схему объекта исследования с помощью унифицированных перемычек, которые позволяют представить схему в наглядном виде.

Проведение лабораторных работ возможно как в ручном режиме, так и в режиме диалога с персональным компьютером.

К стенду прилагается:

• комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава;
• программное обеспечение для работы со стендом. Проведение лабораторных работ с помощью программного обеспечения «EM» подразумевает собой сбор данных в фоновом режиме, автоматическое заполнение таблицы данных и построение в режиме реального времени графиков по полученным данным во время непосредственного выполнения учащимся лабораторной работы.

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

  • теоретический опрос 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.

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

  Также 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 режиме реального времени  все значения измеряемых величин отображаются на панели стенда.