AF245E Stanowisko do pracy laboratoryjnej na kierunku "Maszyny elektryczne" Sprzęt laboratoryjny Sprzęt dydaktyczny Sprzęt edukacyjnyŁączymy funkcję dwóch stołów laboratoryjnych
Opis
Stół laboratoryjny przeznaczony jest do prac laboratoryjnych w zakresie badania maszyn elektrycznych na uniwersytetach i w szkołach specjalistycznych.
Konstrukcja stołu składa się z obudowy, w której zamontowano następujące wyposażenie: aparaturę elektryczną, płytki elektroniczne, panel przedni oraz zintegrowany blat roboczy.
Wewnątrz obudowy umieszczono następujące wyposażenie:
płytkę prostownika;
moduł rezystorów obciążających;
trójfazowy transformator laboratoryjny;
badany transformator trójfazowy.
Na panelu przednim przedstawiono schematy elektryczne badanych obiektów. Wszystkie przedstawione schematy podzielono na grupy zgodnie z tematyką prowadzonych prac laboratoryjnych. Na panelu przednim zamontowano: gniazda komutacyjne, analogowe mierniki panelowe, urządzenia komutacyjne oraz regulatory, które umożliwiają zmianę opcji elementów podczas prowadzenia prac laboratoryjnych.
Sterowniki to:
trójfazowy laboratoryjny autotransformator (LAT) przełączający, który umożliwia zmianę napięcia w zakresie 0–20 V z podziałką 2 V i 130–250 V z podziałką 30 V;
jednofazowe laboratoryjne autotransformatory przełączające (LAT) umożliwiające zmianę napięcia w zakresie 50–110 V z podziałką 10 V;
modułowe przełączniki rezystorów obciążeniowych, umożliwiające łączenie rezystorów o różnej rezystancji.
Na panelu stanowiska zamontowane są następujące maszyny elektryczne:
asynchroniczny silnik elektryczny z wirnikiem klatkowym – 1 szt.;
silniki prądu stałego obcowzbudne – 2 szt.;
tachogenerator z magnesami trwałymi;
bezstykowe selsyny.
Do przeprowadzenia prac laboratoryjnych konieczne jest zmontowanie schematu badanego obiektu za pomocą złączy unifikowanych, które pozwalają na montaż schematów bez utraty ich przejrzystości.
Stanowisko przeznaczone jest do prowadzenia zajęć laboratoryjnych z przedmiotu „Maszyny elektryczne”.
Konstrukcyjnie stanowisko składa się z dwóch części:
obudowy, w której zainstalowano część wyposażenia elektrycznego, płytki elektroniczne, panel przedni, moduł zasilania oraz blat zintegrowanego pulpitu;
zespołu maszynowego, w którego skład wchodzi silnik prądu stałego, silnik asynchroniczny z wirnikiem uzwojonym, jeden silnik asynchroniczny z wirnikiem klatkowym oraz optyczny czujnik prędkości z definicją kierunku obrotów.
Stanowisko można uzupełnić o zespół maszyn elektrycznych na bazie silników elektrycznych o małej (90 W) lub dużej (0,55 kW) mocy.
Obudowa stanowiska zawiera:
Przetwornicę częstotliwości do generowania regulowanej częstotliwości sieci prądu przemiennego trójfazowego oraz napięcia zasilania silnika asynchronicznego i transformatorów trójfazowych. Przetwornica oparta jest na mikrokontrolerze MB90F562 (Fujitsu) i inteligentnym module zasilania PS11033 (Mitsubishi). Sterownik służy do obliczania danych wejściowych (określania napięcia i częstotliwości) oraz sygnałów wyjściowych (prądu, napięcia), do wymiany danych z komputerem PC (RS-485) oraz wyświetlania zmierzonych wartości na przednim panelu stanowiska. Moduł mocy zawiera obwody mocy trójfazowego prostownika mostkowego, trójfazowego falownika mostkowego na tranzystorach IGBT, a także układy sterujące i zabezpieczające (zwarcie, zbyt niskie napięcie zasilania, nieprawidłowe sygnały sterujące). Przetwornica częstotliwości pozwala użytkownikowi na eksplorację silnika asynchronicznego we wszystkich czterech kwadrantach charakterystyk mechanicznych.
Przetwornica szerokości impulsu dla obwodu twornika i zasilania uzwojenia wzbudzenia silnika prądu stałego, a także zasilania obwodu wirnika trójfazowego silnika asynchronicznego z wirnikiem uzwojonym w trybie silnika synchronicznego i generatora. Przetwornica szerokości impulsu jest zrealizowana na bazie elementu mocy przetwornicy częstotliwości. Dwa z jej ramion służą do uzyskania odwracalnego symetrycznego PWC, a trzecie ramię służy jako nieodwracalny PWC dla wirnika trójfazowego silnika asynchronicznego. Zasilanie uzwojeń realizowane jest na pojedynczym tranzystorze MOSFET International Rectifier. Układ sterowania oparty jest na mikrokontrolerze AT Mega163 (Atmel) i realizuje obliczenia sygnałów wejściowych (określa napięcie, częstotliwość i prąd dla hamowania dynamicznego) oraz wyjściowych (prądy kotwicy, wzbudzenia, wirnika), zapewnia wymianę danych z komputerem PC (RS-485) oraz wyświetlanie zmierzonych wartości na przednim panelu stanowiska. Przetwornica szerokości impulsu obwodu twornika silnika prądu stałego jest uzupełniona o tryb pracy układu zamkniętego (regulacja prądu lub prędkości), a także tryb generatora.
Jednostka pomiarowa oparta jest na cyfrowych układach pomiarowych. Oprócz pomiaru prądu stałego i napięcia, każdy kanał umożliwia obliczenie:
wartości skutecznej prądu i napięcia przemiennego;
kąta przesunięcia między prądem a napięciem, a także obliczenie cos(φ);
mocy czynnej.
Sterowanie przekaźnikowo-stycznikowe, które umożliwia użytkownikowi:
przełączanie obwodu silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym (gwiazda/trójkąt);
zmianę wartości rezystora obciążenia w obwodzie trójfazowym;
podłączenie silników asynchronicznych do sieci 3 ~ 380/220 V 50 Hz lub przetwornicy częstotliwości;
rezystorów w obwodzie uzwojenia wzbudzenia (dwustopniowych);
rezystorów obciążenia w obwodzie trójfazowym (trzystopniowych);
rezystorów przeciwprzepięciowych w modułach inteligentnych.
przetwornica częstotliwości i przetwornica szerokości impulsu są włączane do pracy w sieci wewnętrznej (tryb odzyskiwania) w celu zmniejszenia poboru mocy z sieci.
trzy transformatory dwuuzwojeniowe;
styczniki mocy podsystemu przekaźnikowego.
schematy okablowania badanych obiektów przedstawiono na panelu przednim. Wszystkie schematy są podzielone na grupy zgodnie z tematem laboratorium. Panel zawiera gniazda przełączające, wskaźniki urządzeń cyfrowych, aparaturę łączeniową oraz elementy sterujące umożliwiające użytkownikowi zmianę parametrów elementów podczas pracy laboratoryjnej.
Elementy sterujące na przednim panelu stanowiska:
potencjometr zadający do sterowania przetwornikiem szerokości impulsu odwrotnego, sygnałem odniesienia układu zamkniętego;
potencjometry zadające przetworników szerokości impulsu zasilacza uzwojeń wzbudzenia silnika prądu stałego i wirnika uzwojonego silnika asynchronicznego w trybie maszyny synchronicznej;
potencjometry zadające przemiennika częstotliwości, umożliwiające płynną zmianę częstotliwości wyjściowej (0 ÷ 163 Hz) i nastaw napięcia wyjściowego (0 ÷ 220 V);
elementy sterujące podsystemem przekaźnikowym.
Do przeprowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych konieczne jest zmontowanie układu badanego obiektu, z wykorzystaniem znormalizowanych zworek, które pozwalają użytkownikowi na montaż układu bez utraty przejrzystości.
Stanowisko laboratoryjne jest wyposażone w oprogramowanie oraz komplet dokumentacji metodyczno-technicznej przeznaczonej dla pracowników naukowych. Stanowisko umożliwia przeprowadzenie następujących ćwiczeń laboratoryjnych:
1. Badanie dwuuzwojeniowego transformatora mocy z wykorzystaniem metody obwodu otwartego i zwarcia.
Badanie transformatora jednofazowego w różnych trybach pracy, wyznaczanie parametrów obwodu zastępczego i ocena charakterystyk zewnętrznych transformatora.
2. Eksperymentalne wyznaczanie grup połączeń trójfazowego transformatora dwuuzwojeniowego.
Badanie wykresów wektorowych napięcia dla różnych schematów połączeń i eksperymentalne wyznaczanie grupy połączeń trójfazowego transformatora.
3. Badanie trójfazowego silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym.
Badanie konstrukcji i charakterystyki trójfazowego silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym z wykorzystaniem metody obwodu otwartego, zwarcia i obciążenia natychmiastowego.
4. Badanie metod rozruchu trójfazowych silników asynchronicznych z wirnikiem klatkowym.
Badanie zdolności rozruchowych trójfazowych silników asynchronicznych, montażu obwodów oraz charakterystyk statycznych i dynamicznych rozruchu silnika. 5. Badanie generatora prądu stałego ze wzbudzeniem równoległym.
Badanie zasady działania i charakterystyki generatora prądu stałego ze wzbudzeniem równoległym.
6. Badanie generatora prądu stałego ze wzbudzeniem rozdzielnym.
Badanie zasady działania i charakterystyki generatora prądu stałego ze wzbudzeniem rozdzielnym.
7. Badanie silnika prądu stałego ze wzbudzeniem równoległym.
Badanie zasady działania i charakterystyki silnika prądu stałego ze wzbudzeniem równoległym.
8. Badanie transformatora jednofazowego.
Badany obiekt: transformator jednofazowy. Podczas zajęć laboratoryjnych badane są stany biegu jałowego, zwarcia i pracy obciążenia oraz mierzone są charakterystyki zewnętrzne transformatora.
9. Badanie transformatora trójfazowego.
Badanie obiektu: transformator trójfazowy. Podczas zajęć laboratoryjnych badane są stany biegu jałowego, zwarcia i pracy obciążenia oraz mierzone są charakterystyki zewnętrzne transformatora.
10. Badanie grup połączeń transformatorów trójfazowych.
Badanie obiektu: transformator trójfazowy. Podczas zajęć laboratoryjnych badane jest napięcie uzwojeń pierwotnych i wtórnych transformatora, gdy uzwojenia 0, 5, 6, 11 są połączone w grupy.
11. Badanie silnika prądu stałego obcowzbudnego.
Badanie obiektu: silnik prądu stałego obcowzbudnego, silnik prądu stałego obciążony w trybie hamowania dynamicznego. Podczas zajęć laboratoryjnych mierzone są charakterystyki pracy i sterowania silnika.
12. Badanie generatora prądu stałego obcowzbudnego.
Badanie obiektu: generator prądu stałego napędzany silnikiem elektrycznym prądu stałego. W trakcie zajęć laboratoryjnych mierzono charakterystyki biegu jałowego, zewnętrzne i regulacyjne generatora.
13. Badanie silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym.
Obiekt badań: silnik asynchroniczny z wirnikiem klatkowym obciążony silnikiem prądu stałego w trybie hamowania dynamicznego. W trakcie zajęć laboratoryjnych mierzono charakterystyki eksploatacyjne i mechaniczne silnika.
14. Badanie układów selsyn w trybie pracy wskaźnika i transformatora.
Obiekt badań: układy selsyn w trybie pracy wskaźnika i transformatora. W trakcie zajęć laboratoryjnych badano działanie układów selsyn w trybie pracy wskaźnika i transformatora.
Charakterystyka stanowiska pomiarowego:
Napięcie ~220 V 50 Hz / 3~50 Hz 220 V 3P+PE+N
Pobór mocy, W 250 / 1 kWt
Charakterystyka układu pomiarowego:
Liczba wyświetlanych parametrów na stanowisku: 15 szt. (12 wskaźników)
Woltomierze: 4 szt.
Amperomierze: 6 szt.
Mierniki fazowe 1 szt.
Mierniki prędkości 1 szt.
Watomierze 2 szt.
Mierniki częstotliwości 1 szt.
Zakres mierzonego napięcia od ±1 V do ±750 V
Zakres mierzonego prądu od ±1 mA do ±5 А
Zakres mierzonej prędkości od ±1 rad/s do ±314 rad/s
Zakres mierzonej częstotliwości od 0 Hz do 163 Hz
Dokładność pomiaru do 1%
Dane techniczne przetwornika szerokości impulsu:
Prąd znamionowy ±5 А
Napięcie w obwodzie prądu stałego 300 V
Częstotliwość przetwornika 8 kHz
Przeciążenie prądowe ±7 А
Dane techniczne przetwornika częstotliwości:
Moc silnika: 0,4 kW / 1,5 kWt
Prąd znamionowy: 7 А
Zakres roboczy napięcia wyjściowego 3~ 220 V
Metoda sterowania: sinusoidalna PWM (sterowanie U/f, niezależne)
Zakres regulacji częstotliwości: od 0 do 163 Hz
Rozdzielczość częstotliwości: 0,3 Hz
Zakres przeciążenia: 150% znamionowego prądu wyjściowego w ciągu 1 minuty (zależność całkowa)
Kompletny zestaw urządzeń NTC-06.01 „Maszyny elektryczne”:
Pomiary przeprowadzane są za pomocą analogowych mierników panelowych. Na przednim panelu stanowiska zamontowano 10 mierników panelowych, w tym:
amperomierz prądu przemiennego (granica pomiaru 0,2/0,5/1 A, klasa dokładności 2,5) 1 szt.;
amperomierz prądu stałego (granica pomiaru 1 A, klasa dokładności 2,5) 2 szt.;
amperomierz prądu stałego (granica pomiaru 0,2 A, klasa dokładności 2,5) 1 szt.;
woltomierz prądu przemiennego (granica pomiaru 100 V, klasa dokładności 1) 1 szt.;
woltomierz prądu stałego (granica pomiaru 200 V, klasa dokładności 1) 1 szt.;
Watomierz prądu przemiennego (zakres pomiaru 40/450 W, klasa dokładności 2,5) 1 szt.;
Licznik obrotów (zakres pomiaru 5000 obr./min, klasa dokładności 4) 1 szt.
Stół laboratoryjny dostarczany jest z następującym wsparciem metodycznym: kompletem dokumentacji metodyczno-technicznej dla kadry dydaktycznej.
Stół umożliwia wykonanie następujących prac laboratoryjnych:
stół laboratoryjny „Maszyny elektryczne”;
jedno urządzenie montażowe;
przewód AM-BM USB 2.0;
płyta CD-R z dokumentacją i oprogramowaniem;
paszport;
zestaw zworek.
