Структура стенда и общие принципы работы

В силу своего назначения комплекс должен содержать основные электромеханические узлы, силовые преобразователи, измерительные элементы, охватывающие основные разделы курса «Электрические машины», а именно:

1. Исследование однофазного трансформатора.

2. Исследование машины постоянного тока (генератора и двигателя) с независимым/параллельным возбуждением.

3. Исследование машины переменного тока (асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, асинхронного генератора).

Для выполнения этой программы работ в лабораторный комплекс включены:

1. Электромашинный агрегат и силовой модуль. Агрегат содержит машину постоянного тока, универсальную машину переменного тока и импульсный датчик скорости. Силовой модуль упрощает подключение силовых цепей двигателей и датчика скорости.

Применение импульсного датчика скорости позволяет получить как аналоговый,так и импульсный сигнал по скорости.

2. Модули питания предназначены для защиты стенда от режима короткого замыкания и обеспечивают подачу трехфазного напряжения 380В, однофазного напряжения 220В и низковольтных напряжений питания ±15В, +5В.

3. Модули силовых преобразователей (частотный преобразователь, автотрансформатор). Эти модули обеспечивают подачу силовых регулируемых напряжений постоянного и переменного токов на электродвигатели, регулирование частоты вращения, поддержание неизменных значений моментов двигателей.

4. Модули добавочных сопротивлений обеспечивают введение добавочных сопротивлений в цепь якоря и обмотку возбуждения (активные сопротивления), добавочных трехфазных активных сопротивлений.

5. Измерительные модули (измеритель мощности, измерительный)позволяют:

– выполнить измерение цифровым измерителем мощности параметров переменного тока (U, I, f, P,Q, cos j);

– выполнить измерение стрелочными приборами и цифровым мультиметром МИ параметров постоянного и переменного токов (U, I);

– для наблюдения за силовыми напряжениями и токами в силовом модуле установлены датчики тока и напряжения, обеспечивающие гальваническую развязку цепей и приведение уровней выходных напряжений к напряжениям ±10В.

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