SMTE448 Stojak do prac laboratoryjnych „Badanie silnika asynchronicznego (z wirnikiem klatkowym; wirnikiem uzwojonym)” Sprzęt laboratoryjny do urządzeń elektrycznych Sprzęt dydaktyczny Sprzęt edukacyjnyOpis
Stół przeznaczony jest do prowadzenia zajęć laboratoryjnych z przedmiotu „Maszyny elektryczne”.
Konstrukcyjnie stół 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.
Stół można uzupełnić o zespół maszyn elektrycznych na bazie silników elektrycznych o małej (90 W) lub dużej (0,55 kW) mocy.
Obudowa stołu 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 z równoległym wzbudzeniem.
Badanie zasady działania i charakterystyki generatora prądu stałego z równoległym wzbudzeniem.
6. Badanie generatora prądu stałego z oddzielnym wzbudzeniem.
Badanie zasady działania i charakterystyki generatora prądu stałego z oddzielnym wzbudzeniem.
7. Badanie silnika prądu stałego z równoległym wzbudzeniem.
Badanie zasady działania i charakterystyki silnika prądu stałego z równoległym wzbudzeniem.
Charakterystyka techniczna układu pomiarowego:
Liczba wyświetlanych parametrów na stanowisku: 15 szt. (12 wskaźników)
Woltomierze: 4 szt.
Amperomierze: 6 szt.
Fazometry: 1 szt.
Prędkościomierze: 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
Częstotliwość Rozdzielczość: 0,3 Hz
Margines przeciążenia: 150% znamionowego prądu wyjściowego w ciągu 1 minuty (zależność całkowa)
Kompletny zestaw urządzeń „Maszyny elektryczne”:
Stół laboratoryjny „Maszyny elektryczne”;
Jedna maszyna;
Zestaw zworek;
Kabel AM-BM USB 2.0;
Płyta CD-R z dołączoną dokumentacją i oprogramowaniem.
