Научно-производственное предприятие

Научно-производственное предприятие

«Учебная техника – Профи»

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС
«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

 

Техническое описание

 

 

Челябинск

2011 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

		с.
	Техническое описание стенда
1.1	Состав стенда
1.2	Технические данные стенда
1.3	Структура стенда
	Техническое описание элементов стенда
2.1	Электромашинный агрегат
2.2	Модуль питания стенда
2.3	Модуль питания
2.4	Модуль измерителя мощности
2.5	Модуль добавочных сопротивлений №1
2.6	Модуль добавочных сопротивлений №2
2.7	Модуль силовой
2.8	Модуль преобразователя частоты
2.9	Модуль автотрансформатора
2.10	Модуль однофазного трансформатора
2.11	Модуль измерительный
2.12	Комплект кабелей и соединительных проводов
2.13	Распайка разъема кабеля трехфазного питания 3х380В

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КОМПЛЕКСА

Состав комплекса

1.	Электромашинный агрегат	1 шт.
2.	Модуль питания стенда	1 шт.
3.	Модуль питания	1 шт.
4.	Модуль измерителя мощности	1 шт.
5.	Модуль добавочных сопротивлений №1	1 шт.
6.	Модуль добавочных сопротивлений №2	1 шт.
7.	Модуль силовой	1 шт.
8.	Модуль преобразователя частоты	1 шт.
9.	Модуль автотрансформатора	1 шт.
10.	Модуль однофазного трансформатора	1 шт.
11.	Модуль измерительный	1 шт.
12.	Комплект соединительных проводов и силовых кабелей	1 шт.
13.	Каркас	1 шт.
14.	Техническое описание комплекса	1 шт.
15.	Методические указания к выполнению лабораторных работ	1 шт.

Общий вид лабораторного стенда представлен на рисунке 1.1.

 

По габаритным размерам модули условно разделены на два типоразмера:

– малые модули (размер 200х248);

– большие модули (размер 200х450).

В каркасах лабораторного комплекса размещаются отдельные модули в два ряда – в верхнем ряду в места 1...5 (высота модулей до 248 мм) и нижнем ряду в места 6...10 (высота модулей до 450 мм).

Хотя все модули одного типоразмера можно установить в любое место нижнего или верхнего рядов, предпочтительным является следующее размещение модулей и подставок:

Верхний ряд каркаса справа налево:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

Нижний ряд каркаса справа налево:

– модуль силовой (СМ);

– модуль частотный преобразователь (ПЧ);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР);

– модуль однофазного трансформатора (ОТр);

– измерительный модуль (МИ).

 

Справа от каркаса с модулями размещается электромашинный агрегат.

Рисунок 1.1 – Общий вид лабораторного стенда

Схема подключения силового напряжения и слаботочного питания между модулями с обратной стороны показана на рисунке 1.2.

 

Рисунок 1.2 – Схема подключения лабораторного стенда с обратной стороны

Технические характеристики стенда

Электропитание от сети.............................................……….3х380 В

Частота питающего напряжения ……………………………50 Гц

Потребляемая мощность, не более........…………………….750 ВА

Габаритные размеры..........................................................…...1050х850х450 мм

Масса, не более …........................................…………………150 кг

Диапазон рабочих температур ………………………………+10…35°С

Влажность ……………………………………………………. до 80%

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕНДА

 

Электромашинный агрегат

 

Электромашинный агрегат представляет собой соединенные на одном валу три электрические машины (рисунке 2.1):

– машина постоянного тока независимого возбуждения (М1);

– асинхронный двигатель с фазным ротором (М2);

– импульсный датчик скорости – энкодер (ДС).

Электрические машины установлены на основании Осн, машины постоянного и переменного токов соединены друг с другом с помощью муфты С1, датчик скорости с М1 – с помощью муфты, установленной в стакане С2. Силовой кабель Х1 электромашинного агрегата соединяется с разъемом Х2 силового модуля, разъем датчика скорости Х2 – с разъемом Х3 силового модуля.

Рисунок 2.1 – Электромашинный агрегат

В каждой конкретной работе электрические машины имеют различное функциональное назначение, например, при изучении электропривода постоянного тока машина М1 выступает как исследуемая машина, асинхронный двигатель – в качестве нагрузочной машины, и наоборот.

Импульсный датчик позволяет наблюдать за текущей скоростью вращения двигателей. Если при выполнении лабораторных работ требуется ввести аналоговый сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателей комплекса, его можно получить с помощью преобразователя частота–напряжение (ПЧН), установленном в силовом модуле.

Электромашинный агрегат при выполнении работ устанавливается на тумбочку справа от лабораторного стола с модулями и подключается с помощью кабелей к силовому модулю с тыльной стороны комплекса. Это позволяет использовать для необходимых соединений электрических машин только переднюю панель силового модуля.

Паспортные и расчетные данные машины постоянного тока представлены в таблицу 2.1, асинхронного двигателя – в таблицу 2.2, датчика скорости – в таблицу 2.3.

 

Паспортные и расчетные данные машины постоянного тока

 

Таблица 2.1

Наименование параметра	Значение
Тип	ПЛ-072
Мощность, Вт
Номинальное напряжение питания обмотки якоря, В
Номинальное напряжение питания обмотки возбуждения, В
Номинальная частота вращения, об/мин
Номинальный ток якоря, А	1,3
к.п.д.	0,63
Масса, кг	7,65
Сопротивление обмотки якоря RЯ,20°C (расчетное значение), Ом	17,5
Сопротивление обмотки возбуждения RОВ,20°C (расчет. значение), Ом
Механические потери, Рмех ДПТ, Вт

 

Паспортные и расчетные данные асинхронного двигателя с фазным/короткозамкнутым ротором

 

Таблица 2.2

Наименование параметра	Значение
Тип	AIS71ВУ3/АИР63В4УЗ
Мощность, Вт
Номинальное напряжение питания обмотки статора, В, Y	3х380
Номинальная частота вращения, об/мин	1370/1320
Номинальный ток фазы статора, А	1,37/1,18
Номинальный ток ротора, А
cos j	0,7
Число пар полюсов
Номинальный момент, Н×м	1,4
Активное сопротивление статора r1,27°C , Ом
Активное сопротивление ротора r2, 27°C , Ом
Механические потери, Рмех АД, Вт

 

Паспортные данные импульсного датчика скорости

 

Таблица 2.3

Наименование параметра	Значение
Тип	TRD-S500VD
Напряжение питания, В	=5
Разрешающая способность, имп/об

 

Модуль питания стенда

 

Модуль питания стенда (МПС) предназначен для ввода трехфазного напряжения 380В из сети в лабораторный комплекс, защиты комплекса от токов короткого замыкания и подачи силовых и низковольтных напряжений питания на модули стенда.

Внешний вид модуль представлен на рисунке 2.2. Модуль содержит автоматический выключатель QF1, вторичный источник питания ±15 В, + 5В. Подключение стенда к напряжению питания, подача силового и низковольтного напряжений на модули выполняется с помощью соединительных кабелей, подключаемых с тыльной стороны модуля:

– на разъем Х1 подается трехфазное напряжение ~ 380 В на комплекс (три фазы A, B, C и N);

– с разъемов Х2...Х7 подается напряжение питания ±15 В, + 5В на модули (все разъемы идентичны друг другу);

– с разъемов Х8...Х10 подается трехфазное/однофазное напряжение на модули (все разъемы идентичны друг другу);

– с разъема Х11 подается питание ~220 В на персональный компьютер (для компьютерной версии комплекса).

Автоматический выключатель QF1 отключает питание всех разъемов, кроме Х11.

На лицевой части имеется индикация подачи силового напряжения по фазам A, B и С, а также низковольтных напряжений питания +5В, +15В и –15В. Кроме этого возможен контроль низковольтных напряжений с лицевой панели (выведены соответствующие клеммы напряжений и общего провода).

 

а) б)

Рисунок 2.2 – Модуль питания стенда

а – лицевая сторона; б – тыльная сторона

Модуль питания

 

Модуль питания (МП) предназначен для подачи трехфазного напряжения 380В на модули при наборе схемы студентами с помощью соединительных проводов с лицевой стороны модуля, защиты подключенных модулей от токов короткого замыкания.

Внешний вид модуль представлен на рисунке 2.3. На лицевой панели модуля расположены автоматический выключатель QF2, клеммы трехфазного напряжения А, В, С и нейтрали N (клеммы продублированы), индикация наличия фазных напряжений, клеммы фазного напряжения ~220В, клеммы напряжения постоянного тока = 220В.

Рисунок 2.3 – Модуль питания

На тыльной стороне модуля установлены разъемы РП10-11:

– Х1 – для подачи питания на модуль от модуля питания стенда (разъемы Х8...Х10 модуля питания стенда);

– разъемы Х2 и Х3 в данной версии комплекса не используются.

Модуль измерителя мощности

Модуль измерителя мощности (ИМ) предназначен для измерения электрических параметров трехфазной сети переменного тока.

На лиنевой панели размещаются:

– входные А, В, С и N (генератор) и выходные А1, В1, С1 и N (нагрузка) клеммы подключения модуля;

– кнопка «Сеть» для подачи питания на измеритель мощности;

– разъем подключения модуля к персональному компьютеру по последовательному порту RS-232;

– кнопка фиксации показаний прибора.

Измеритель мощности содержит трехстрочный дисплей, под которым находятся кнопки управления:

DISPLAY – переключение показаний измеряемых величин;

CHANNEL – переключение показаний между фазами (только для значений W, WH, Var, VarH);

MAX – переключение между максимальным, минимальным и действующим значением.

RESET – сброс показаний;

HOLD – фиксирование показаний.

В таблице 2.4 приведены измеряемые параметры. Технические характеристики измерителя приведены в таблице 2.5, внешний вид модуля приведен на рисунке 2.4.

а) б)

Рисунок 2.4 – Модуль измерителя мощности

а – лицевая сторона; б – тыльная сторона

Таблица 2.4

Верхняя строка	V1 – фазное значение напряжения; V12 – линейное значение напряжения; А1 – фазное значение тока; А – среднее значение тока трех фаз; W – значение активной мощности; Var – значение реактивной мощности.
Средняя строка	V2 – фазное значение напряжения; V23 – линейное значение напряжения; А2 – фазное значение тока; V – среднее значение напряжения; WH – количество потребляемой активной мощности в час; VarH – количество потребляемой реактивной мощности в час.
Нижняя строка	V3 – фазное значение напряжения; V13 – линейное значение напряжения; А3 – фазное значение тока; PF – коэффициент мощности; HZ – частота сети.

 

Таблица 2.5

Параметр	Диапазон измерения	Погрешность
Напряжение, В	32…640	0,15%
Ток, А	0,05…5	0,15%
Частота, Гц	40...400	±0,2 %
Активная мощность, Вт	–	±0,3 %
Коэффициент мощности	–	±0,3 %
Полная мощность, ВА	–	±0,3 %
Реактивная мощность, Вар	–	±0,3 %

Модуль силовой

Модуль силовой (МС) предназначен для упрощения набора силовых схем лабораторных работ, а именно, для соединения силовых преобразователей с клеммами, расположенными на лицевой панели модуля с соответствующей мнемосхемой изображений электрических машин.

Внешний вид модуля представлен на рисунке 2.7.

Реальное подключение к электромашинному агрегату выполняется с тыльной стороны. Кроме этого, в модуле размещается плата преобразователя частота–напряжение (ПЧН), служащая для преобразования импульсного сигнала с датчика скорости в аналоговое напряжение. ПЧН преобразует частоту вращения электрических машин в диапазоне 0…±2000 об/мин в пропорциональный сигнал напряжения 0…±5,5В.

а) б)

Рисунок 2.7 – Модуль силовой

а – лицевая сторона, б – тыльная сторона

Для подсоединения модуля необходимо:

– силовой кабель Х1 электромашинного агрегата подсоединить к разъему Х2 силового модуля;

– на разъем Х3 силового модуля подается маломощное питание стандартным кабелем DB9-DB9 из модуля питания стенда (разъемы Х2-Х7);

– слаботочный кабель датчика скорости Х2 электромашинного агрегата подсоединить к разъему Х4 силового модуля;

– при необходимости разъем Х1, размещаемый на лицевой панели силового модуля, специальным кабелем DB9-DB9 подсоединяется к разъему ДС на лицевой панели модуля частотного преобразователя.

Модуль содержит датчик напряжения типа LV25-P и датчик тока типа HХ03-Р. Датчики позволяют получить маломощные напряжения, пропорциональные значениям входных силовых токов и напряжений. Датчики обеспечивают потенциальное разделение силовых цепей и цепей управления.

Диапазоны работы датчиков приведены в таблице 2.5.

 

Таблица 2.5

Датчик	Диапазон входных сигналов	Диапазон выходных сигналов, В	Коэффициенты преобразования датчиков	Частотный диапазон работы, Гц
ДН	±0…500 В	±0…10	0,02 В/В	0…50
ДТ	±0…5 А	±0…10	2 В/А	0…50

Модуль автотрансформатора

Модуль автотрансформатора (ЛАТР) обеспечивает:

– регулирование однофазного напряжения U переменного тока в диапазоне 0...250В, 2А;

– регулирование напряжения U_П постоянного тока 0...250В, 2А.

Внешний вид модуля представлен на рисунке 2.9. Паспортные данные автотрансформатора приведены в таблице 2.6.

Рисунок 2.9 – Модуль автотрансформатора

Таблица 2.6

Параметр
Тип	ЛАТР-1,25
Номинальная мощность, кВА	1,25
Номинальное входное напряжение, В
Диапазон изменения выходного напряжения, В	0…250

На лицевую часть модуля выведены:

– клеммы XS1 и XS2 для ввода однофазного напряжения переменного тока 220В;

– ручка автотрансформатора T регулирования выходного напряжения ЛАТР;

– тумблер SA1 подачи напряжения на выходные клеммы;

– вольтметр выходного переменного напряжения PV;

– амперметр переменного тока РА;

– клеммы выходного переменного напряжения XS3 и XS4;

– клеммы выходного напряжения постоянного тока XS5 и XS6.

Замечание: Перед подачей напряжения на модуль ЛАТР необходимо установить тумблер SA1 в модуле ЛАТР в нижнее положение, а ручку регулирования напряжения в крайнее положение против часовой стрелки. После включения тумблер SA1 переводится в верхнее положение и вращается ручка регулирования напряжения.

На тыльной стороне модуля расположен сменный предохранитель. В случае сгорания предохранителя произвести его замену на предохранитель 250В-3,15А.

Рисунок 2.10. Модуль однофазного трансформатора

 

Сопротивление RP1 предназначено для введения добавочного сопротивления в первичную обмотку трансформатора, максимальный допустимый ток 1,2А.

Сопротивление RP2 предназначено для введения добавочного сопротивления во вторичную обмотку трансформатора, максимально допустимый ток 3,6 А.

Модуль измерительный

Модуль измерительный (МИ) предназначен для выполнения измерений с помощью мультиметра и стрелочных приборов постоянного и переменного тока.

Основные параметры стрелочных приборов приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8

Наименование прибора	Тип прибора	Диапазон измерений	Класс точности	Разрешение
PV1	M42300	250…0…250 В	1,5	20 В/дел
PV2	Ц42300	0…250 В	1,5	2 В/дел
PA1	M42300	2…0…2 А	1,5	0,2 А/дел
PA2	ЭА0700	0…2 А	1,5	20 мА/дел

 

Общий вид лицевой панели измерительного модуля представлен на рисунке 2.11.

Рисунок 2.7. Модуль измерительный

 

Некоторые технические параметры мультиметра приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Измеряемая величина	Диапазон измерений	Погрешность измерения
Напряжение постоянного тока	1000 В	±0.8%
Напряжение переменного тока	750 В	±1,5 %
Постоянный ток	200мА/400 мА 10 А	±1,2% ±2,0%
Переменный ток	200мА/400 мА 10 А	±1,5% ±3,0%
Сопротивление	40 МОм	±3,0 %

 

С тыльной стороны модуля размещается разъем Х1 для подачи напряжения питания (с помощью стандартных кабелей DB9-DB9 от модуля питания стенда).

Научно-производственное предприятие

«Учебная техника – Профи»

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС
«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

 

Техническое описание

 

 

Челябинск

2011 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

		с.
	Техническое описание стенда
1.1	Состав стенда
1.2	Технические данные стенда
1.3	Структура стенда
	Техническое описание элементов стенда
2.1	Электромашинный агрегат
2.2	Модуль питания стенда
2.3	Модуль питания
2.4	Модуль измерителя мощности
2.5	Модуль добавочных сопротивлений №1
2.6	Модуль добавочных сопротивлений №2
2.7	Модуль силовой
2.8	Модуль преобразователя частоты
2.9	Модуль автотрансформатора
2.10	Модуль однофазного трансформатора
2.11	Модуль измерительный
2.12	Комплект кабелей и соединительных проводов
2.13	Распайка разъема кабеля трехфазного питания 3х380В