НТЦ-06.01Н - Лабораторний стенд "Універсальна машина змінного струму (90Вт)"

Конструктивно стенд складається із двох частин:

• корпусу, в який встановлена ​​частина електроустаткування, електронні плати, лицьова панель, силовий модуль та стільниця інтегрованого робочого столу;
• машинного агрегату, до складу якого входить один електродвигун постійного струму, один асинхронний електродвигун із короткозамкненим ротором, а також оптичний датчик швидкості з визначенням напрямку обертання.

Стенд може комплектуватись електромашинним агрегатом на основі електродвигунів малої (90 Вт) або великої (055 кВт) потужності.

У корпусі стенду розміщено:

• Частотний перетворювач, призначений для формування трифазної мережі змінного струму регульованої частоти та напруги живлення асинхронного електродвигуна, трифазних трансформаторів. Перетворювач побудований на базі мікроконтролера MB90F562 (Fujitsu) та силового інтелектуального модуля PS11033 (Mitsubishi)/PS11035 (Mitsubishi). Контролер служить для обрахунків вхідних (завдання напруги та частоти) та вихідних (струм, напруга) сигналів, організації обміну даними з ПК (RS-485), виведення вимірюваних величин на лицьову панель стенду. Силовий модуль включає силові ланцюги трифазного мостового випрямляча, трифазного мостового інвертора на IGBT-транзисторах, а також ланцюга драйверів і захисту від струмів короткого замикання, недостатньої напруги живлення драйверів, неправильної подачі сигналів управління. Перетворювач частоти дозволяє досліджувати асинхронний електродвигун у всіх чотирьох квадрантах механічної характеристики.
• Широтно-імпульсний перетворювач, призначений для живлення ланцюга якоря та обмотки збудження електродвигуна постійного струму. Симетричний широтно-імпульсний перетворювач реалізований на силовій елементній базі частотного перетворювача. Два його плеча використовуються для отримання реверсивного симетричного ШИП, живлення обмотки збудження постійного струму двигуна. Живлення обмотки збудження реалізовано на окремому транзисторі MOSFET фірми International Rectifier. Система управління побудована на мікроконтролері AT Mega163 (Atmel) і реалізує обчислення вхідних (завдання напруги, частоти та струму динамічного гальмування) та вихідних (струми якоря, збудження) сигналів, організації обміну даних з ПК (RS-485), виведення вимірюваних величин на лицьову панель стенд. Широтно-імпульсний перетворювач ланцюга якоря електродвигуна постійного струму доповнений режимом роботи замкнутої системи (регулювання струмом або швидкістю), а також генераторним режимом роботи.
• Модуль вимірів побудований з урахуванням цифрових вимірювальних приладів. Крім безпосереднього вимірювання струму та напруги кожен із каналів може розраховувати:
  • діюче значення змінного струму та напруги;
  • вимірювати кут зсуву між струмом та напругою від 0 до 360 ^про ;
  • частоту обертання двигуна за оптичним сигналом або будь-якого імпульсного датчика;
  • активну потужність.
• Релейно-контакторне управління, яке дозволяє:
  • перемикати схему з'єднання асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором (зірка/трикутник);
  • змінювати величину навантажувальних опорів у трифазному ланцюзі;
  • додавати резистор у ланцюг обмотки збудження.
• Навантажувальні резистори в трифазному ланцюзі (два ступені).
• Скидання резистори енергії при перенапрузі на інтелектуальних модулях.
• Три двообмотувальні трансформатори.

Частотний перетворювач і широтно-імпульсний перетворювач включені на спільну роботу внутрішньої мережі (режим рекуперації) зменшення споживаної потужності з мережі.

На лицьовій панелі стенду зображено електричні схеми об'єктів дослідження. Всі схеми, зображені на панелі, розбиті на групи відповідно до тематики лабораторних робіт, що проводяться. На панелі стенду встановлені комутаційні гнізда, індикатори цифрових приладів, комутаційна апаратура, а також органи керування, що дозволяють змінювати параметри елементів під час проведення лабораторних робіт.

Органи керування на лицьовій панелі стенду:

• що задає потенціометр для керування реверсивним широтно-імпульсним перетворювачем, сигналом завдання замкнутої системи;
• що задають потенціометри частотного перетворювача, що дозволяють плавно змінювати завдання вихідної частоти, вихідна напруга;
• органи керування релейною підсистемою.

Для проведення лабораторної роботи необхідно зібрати схему об'єкта дослідження за допомогою уніфікованих перемичок, які дозволяють уявити схему в наочному вигляді.

До стенду додається:

• комплект методичної та технічної документації, призначений для викладацького складу;
• програмне забезпечення для роботи із стендом. Проведення лабораторних робіт за допомогою програмного забезпечення передбачає збір даних у фоновому режимі, автоматичне заповнення таблиці даних та побудову в режимі реального часу графіків за отриманими даними під час безпосереднього виконання учням лабораторної роботи. У всіх випадках проведення лабораторних робіт результати експерименту виходять у вигляді таблиць та графіків.