НТЦ-10.49 “Энергосберегающие технологии. Электроснабжение с МПСО”

Br0.00

Учебный лабораторный стенд позволяет проводить лабораторные работы по изучению способов энергосбережения в электроснабжении предприятия.

Категории: Электроснабжение, электроэнергетика, Энергосбережение

Конструктивно стенд состоит из трех частей:

корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель и столешница интегрированного рабочего стола;
машинного агрегата, в состав которого входит один электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, оптический датчик скорости с определением направления вращения, маховик для создания инерционного момента;
асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

Стенд осуществляет подачу, контроль и распределение первичных энергоресурсов на различные виды нагрузки предприятия. Электроэнергетическая система воспроизводит в лабораторных условиях понижение входного электропитания от ЛЭП через ТП во внутрипроизводственную сеть. Блок нагрузок состоит из электромашинного агрегата (ДПТ-АД) с частотным инвертором и широтно-импульсным преобразователем, регулируемой активно-индуктивной нагрузки, блока осветительных устройств и тиристорного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой. Компенсация реактивной мощности в системе осуществляется синхронной машиной и магазином конденсаторов. Стенд укомплектован измерительно-вычислительным комплексом на базе ПК. Воспроизводимая лабораторным комплексом энергосистема предприятия управляется и контролируется с помощью ПК с программно-методическим обеспечением.

В корпусе стенда размещены:

Частотный преобразователь, предназначенный для формирования трехфазной сети переменного тока регулируемой частоты и напряжения питания асинхронного электродвигателя. Преобразователь построен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11033 (Mitsubishi). Контроллер служит для обсчетов входных (задания напряжения, частоты и тока динамического торможения) и выходных (ток, напряжение) сигналов преобразователя, организации обмена данными с ПК, вывода измеряемых величин на лицевую панель стенда.
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, а также реализовать динамическое торможение двигателя с регулируемым током.
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 (питание якоря ДПТ), а оставшееся плечо используется в качестве нереверсивного ШИП для ротора трехфазного асинхронного двигателя. Питание обмотки возбуждения ДПТ 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, организацию обмена данными с ПК, вывод 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.
Силовые пускатели релейной подсистемы.
Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях.

На нижних полках стенда установлены:

нагрузочные резисторы;
компенсирующие емкости;
нагрузочные индуктивности;
силовые пускатели релейной подсистемы.

К стенду прилагается:

программа тестирования студентов для допуска к лабораторным работам. В процессе тестирования проверяются как теоретические знания, так и знание содержания выполняемой лабораторной работы. В результате тестирования студент получает оценку знаний;
программное обеспечение измерительного комплекса;
комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

Программное обеспечение стенда позволяет:

контролировать работу стенда с отображением всех параметров на экране ПК;
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);
выполнять лабораторные работы разного уровня сложности;
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.

Перечень выполняемых работ

Исследование энергетических характеристик АД и обоснование эффективности использования частотного преобразователя.
Исследование энергетических характеристик трансформатора и обоснование эффективности перераспределения нагрузок.
Обоснование целесообразности компенсации реактивной мощности при передаче электроэнергии.
Исследование эффективности компенсации реактивной мощности на первичной и вторичной стороне питающего трансформатора.
Исследование эффективности компенсации реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов.
Исследование эффективности компенсации реактивной мощности с помощью СД.
Обоснование целесообразности управления компенсирующими устройствами.
Исследование влияния полупроводниковых преобразователей на качество питающего напряжения и коэффициент мощности.
Исследование влияния качества питающего напряжения на характеристики потребителей.
Обоснование целесообразности регулирования коэффициента мощности осветительных установок.
Исследование энергетической эффективности различных источников электроосвещения.

Технические характеристики

Питание		3~380/220 В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт, не более		0,5
Габаритные размеры стенда, не более
	ширина, мм	1310
	высота, мм	1460
	глубина, мм	600
Габаритные размеры машинного агрегата, не более
	длина, мм	550
	ширина, мм	140
	высота, мм	180
Габаритные размеры фазного двигателя, не более
	длина, мм	250
	ширина, мм	150
	высота, мм	180
Вес стенда, кг, не более		85

Технические характеристики МПСО

Количество гальванически развязанных АЦП		3 шт.
Количество каналов в одном АЦП		3 шт.
Частота дискретизации АЦП		2 кГц
Диапазон измеряемых напряжений
	от	±0,1 В
	до	±750 В
Диапазон измеряемых токов
	от	±500 мкА
	до	±10А
Точность измерений, до		0,5 %

Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя

Номинальный ток	±20 А
Напряжение звена постоянного тока	300 В
Частота преобразователя	8 кГц
Перегрузка по току	±40 А

Технические характеристики частотного преобразователя

Мощность	1,5 кВт
Номинальный ток	7 А
Рабочий диапазон выходных напряжений	3~ 220 В
Метод управления	синусоидальная ШИМ (управление U/f, независимое)
Диапазон управления по частоте	от 0 до 150 Гц
Разрешающая способность по частоте	1 Гц
Запас по перегрузке	150% от номин. выходного тока в течение 1 минуты (интегральная зависимость)

Комплектность

учебный лабораторный стенд – 1 шт.;
CD-диск с сопроводительной документацией – 1 шт.;
паспорт – 1 шт.;
комплект перемычек – 1 шт.

Необходимое дополнительное оборудование

Персональный компьютер или ноутбук