НТЦ-06.23 “Электрические машины с МПСУ”

Конструктивно стенд состоит из двух частей:

• 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 так же 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). 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 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 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 (три 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.

 

 

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:

Так же 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.

Так же для некоторых работ предусмотрен вариант автоматического проведения лабораторной работы под управлением ПК. При этом необходимо только собрать схему опыта и задать конкретные параметры эксперимента, после чего происходит полностью автоматическое снятие характеристик исследуемых машин.

 

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. Так же 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.

 

Так же 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.