НТЦ-07.25 “Основы электропривода и преобразовательной техники с МПСУ”

• корпуса, в который установлено электрооборудование, 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.

В корпусе стенда размещены:

1. 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 данных с ПК, 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, а также реализовать динамическое торможение двигателя с регулируемым током.
2. Два широтно-импульсных преобразователя, предназначенные для питания цепи якоря, обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока, активной или активно –  индуктивной нагрузок. Широтно-импульсные преобразователи реализованы на элементной базе частотного преобразователя. Два его плеча используются для получения реверсивного ШИП, а оставшееся плечо используется в качестве нереверсивного ШИП для питания обмотки возбуждения ДПТ. Реверсивный ШИП может работать в симметричном (поочередное диагональное включение) или несимметричном (диагональное включение одной пары транзисторов) режимах.
3. Трехфазный управляемый выпрямитель, предназначенный для исследования работы на активную, индуктивную и двигательную нагрузку. Выпрямитель построен на базе микроконтроллера ATMega163 (Atmel) и силовых тиристоров Т122-25. Управляемый выпрямитель имеет два режима работы:
   • трехфазный с управлением от микроконтроллера;
   • однофазный с аналоговой системой импульсно-фазового регулирования.
4. Модуль измерений, построенный на базе цифровых измерительных приборов и предназначенный для измерения и отображения тока в обмотке возбуждения двигателя постоянного тока, а также измерения напряжения и тока на выходе частотного преобразователя.
5. Релейно-контакторное управление, которое позволяет выполнять:
   • реостатный пуск электродвигателя постоянного тока в три ступени в функции тока, ЭДС, скорости или времени;
   • динамическое торможение электродвигателя постоянного тока;
   • торможение электродвигателя постоянного тока противовключением;
   • динамическое торможение асинхронного электродвигателя и торможение противовключением.

   Микропроцессорное управление блоком релейно-контакторного управления позволяет:

   • измерять ток, напряжение и скорость ДПТ и запоминать их с интервалом 0,1 секунды в течение 10 секунд (всего 100 значений) после начала пуска/торможения. Это позволяет строить графики пуска/торможения без использования ПК;
   • выдавать аналоговые сигналы пропорциональные току и скорости ДПТ; исследовать систему сервопривода на базе двигателя постоянного тока. Измерение скорости происходит по сигналам импульсного датчика положения (360 импульсов на оборот).
6. Аналоговые регуляторы предназначены для исследования:
   • замкнутой одноконтурной системы стабилизации тока электродвигателя постоянного тока;
   • замкнутой одноконтурной системы стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с регулятором скорости;
   • замкнутой двухконтурной системы стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с регуляторами скорости и тока.
   При этом аналоговые регуляторы имеют регулируемые пропорциональные обратные связи по скорости и по току.
7. Резисторы в цепь якоря (три ступени).
8. Резистор динамического торможения электродвигателя постоянного тока.
9. Силовые пускатели релейной подсистемы.
10. Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях.

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 установлены коммутационные гнёзда, индикаторы цифровых приборов, коммутационная аппаратура, а также органы управления, позволяющие изменять параметры элементов при проведении лабораторной работы. Также на лицевую панель стенда выведены контрольные точки входных, промежуточных и выходных сигналов силовой преобразовательной техники.

Контрольные точки:

• сигнал задания реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• управляющие сигналы с микроконтроллера на драйверы интеллектуального модуля всех ключей реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• напряжение и ток на выходе реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• ток на выходе частотного преобразователя;
• управляющие сигналы с микроконтроллера на драйверы интеллектуального модуля частотного преобразователя;
• сигналы импульсно-фазового регулирования тиристорного выпрямителя;
• управляющие сигналы с микроконтроллера на тиристоры;
• напряжение и ток на выходе тиристорного выпрямителя;
• сигналы в замкнутой системе подчиненного регулирования.

Органы управления на лицевой панели стенда:

• задающий потенциометр для управления реверсивным широтно-импульсным преобразователем, тумблер режима работы преобразователя (независимый/симметричный);
• задающий потенциометр широтно-импульсного преобразователя для питания обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока (0 ÷ 500 мА);
• задающие потенциометры частотного преобразователя, позволяющие плавно менять задание выходной частоты (0 ÷ 89 Гц), выходное напряжение (0 ÷ 220 В), ток динамического торможения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (0 ÷ 5 А);
• задающие потенциометры сигнала задания замкнутой системы, регулировки коэффициентов обратной связи по току и по скорости;
• задающий потенциометр угла открытия тиристорго регулятора, тумблер режима работы регулятора (трехфазный цифровой/ однофазный аналоговый);
• органы управления секундомером и тремя ступенями пуска;
• 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, которое позволяет:
  • повторять основные теоретические положения, исследуемые в лабораторной работе;
  • проверять знания учащихся перед выполнением лабораторной работы (знание аппаратной части, пошаговый контроль понимания выбора схемы проведения эксперимента и средств измерений для реализации конкретных учебных целей);
  • выполнять лабораторные работы с отображением измеряемых величин на мониторе компьютера;
  • производить в реальном времени математические вычисления и построение графиков на основе проведенных измерений;
  • 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.