ZE3413 Stand per lavori di laboratorio sul percorso "Macchine elettriche" Attrezzature didattiche Attrezzature da laboratorio di ingegneria elettrica Uniamo la funzione dei due banchi di lavoro
Descrizione
Il banco da laboratorio è progettato per lavori di laboratorio per lo studio delle macchine elettriche nelle università e nelle scuole specializzate.
La costruzione del banco è costituita da un contenitore con le seguenti apparecchiature installate: apparecchiature elettriche, circuiti elettronici, pannello frontale e piano del tavolo integrato.
La seguente attrezzatura è collocata all'interno della custodia:
scheda raddrizzatore;
modulo resistenze di carico;
trasformatore da laboratorio trifase;
trasformatore trifase indagato.
Sul pannello frontale sono riportati gli schemi elettrici degli oggetti indagati. Tutti gli schemi mostrati sono divisi in gruppi secondo il tema del lavoro di laboratorio svolto. Sul pannello frontale installati: prese di commutazione, misuratori analogici da pannello, apparecchiature di commutazione e controllori, che consentono di modificare le opzioni degli elementi durante lo svolgimento del lavoro di laboratorio.
I controllori sono:
commutatore di autotrasformatore da laboratorio (LAT) trifase, che permette di variare la tensione tra 0..20V con passo 2V e 130..250V con passo 30V;
autotrasformatori da laboratorio monofase (LAT), che consentono di cambiare tensione entro 50..110V con un passo di 10V;
commutatori modulo resistori di carico, che consentono di collegare resistori di diversa resistenza.
Sul pannello del banco sono installate le seguenti macchine elettriche:
motore elettrico asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo - 1 pz.;
motori CC ad eccitazione separata - 2 pz.;
dinamo tachimetrica con eccitazione a magneti permanenti;
selsyn senza contatto.
Per svolgere il lavoro di laboratorio è necessario assemblare lo schema dell'oggetto indagato con l'ausilio di ponticelli unificati, che consentono di assemblare schemi senza perdita di chiarezza.
Il banco è progettato per condurre laboratori in "Macchine elettriche".
Strutturalmente la panca si compone di due parti:
alloggiamento, in cui sono installate parte delle apparecchiature elettriche, schede elettroniche, pannello frontale, modulo di alimentazione e piano del desktop integrato;
gruppo macchina, che comprende motore DC, motore asincrono con rotore avvolto, un motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo, nonché un sensore ottico di velocità con la definizione del senso di rotazione. Il banco può essere integrato con unità di macchinari elettrici sulla base di motori elettrici di piccola (90 W) o grande potenza (0,55 kW).
L'alloggiamento del banco contiene:
Convertitore di frequenza per la generazione di rete AC trifase a frequenza variabile e tensione di alimentazione di motori asincroni e trasformatori trifase. Il convertitore è basato su un microcontrollore MB90F562 (Fujitsu) e un modulo intelligente di potenza PS11033 (Mitsubishi). Il controller viene utilizzato per il calcolo dei dati di ingresso (specificando tensione e frequenza) e dei segnali di uscita (corrente, tensione), per lo scambio di dati con il PC (RS-485) e per la visualizzazione dei valori misurati sul pannello frontale del banco. Il modulo di potenza include i circuiti di alimentazione del raddrizzatore a ponte trifase, l'inverter a ponte trifase su transistor IGBT, nonché driver e circuiti di protezione (cortocircuito, driver di tensione di alimentazione insufficienti, ingresso di segnali di controllo impropri). Il convertitore di frequenza permette all'utente di esplorare il motore asincrono in tutti e quattro i quadranti delle caratteristiche meccaniche.
Convertitore di larghezza di impulso per il circuito dell'indotto e l'alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione del motore CC, nonché l'alimentazione del circuito del rotore del motore asincrono trifase con rotore avvolto nella modalità del motore sincrono e del generatore. Il convertitore di larghezza di impulso è implementato sulla base dell'elemento di potenza del convertitore di frequenza. Due dei suoi bracci sono utilizzati per ottenere PWC simmetrico reversibile e il terzo braccio è utilizzato come PWC irreversibile per il rotore del motore asincrono trifase. L'alimentazione dell'avvolgimento è implementata su un singolo transistor MOSFET International Rectifier. Il sistema di controllo si basa su un microcontrollore AT Mega163 (Atmel) e implementa il calcolo dei segnali di ingresso (specifica tensione, frequenza e corrente per la frenatura dinamica) e di uscita (correnti di ancoraggio, eccitazione, rotore), fornisce lo scambio di dati con il PC ( RS-485), la visualizzazione dei valori misurati sul pannello frontale del banco. Il convertitore di larghezza di impulso del circuito di armatura del motore CC è integrato con una modalità di sistema chiuso (controllo della corrente o della velocità), nonché la modalità del generatore.
L'unità di misura si basa su dispositivi di misurazione digitali. Oltre alle misure di corrente continua e tensione, ogni canale può calcolare:
valore effettivo di corrente e tensione alternata;
spostamento dell'angolo tra corrente e tensione, oltre a calcolare cos(φ);
Potenza attiva.
Controllo relè-contattore, che consente all'utente di:
commutare il circuito del motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo (stella/triangolo);
modificare il valore della resistenza di carico nel circuito trifase;
collegare i motori asincroni alla rete 3 ~ 380/220 V 50 Hz o al convertitore di frequenza;
Resistenze nel circuito dell'avvolgimento di eccitazione (due stadi);
Resistori di carico in circuito trifase (tre stadi);
Resistori di scarico di sovratensione su moduli intelligenti.
Il convertitore di frequenza e il convertitore di larghezza di impulso sono accesi per il funzionamento della rete interna (modalità di ripristino) per ridurre il consumo di energia dalla rete.
Tre trasformatori a due avvolgimenti;
Contattori di potenza del sottosistema relè. Gli schemi elettrici degli oggetti studiati sono raffigurati sul pannello frontale. Tutti i diagrammi sono divisi in gruppi secondo il tema del laboratorio. Il pannello contiene prese di commutazione, indicatori di dispositivi digitali, interruttori e controlli che consentono all'utente di modificare i parametri degli elementi durante il lavoro di laboratorio.
Comandi sul pannello frontale del banco:
potenziometro del setpoint per controllare il convertitore di ampiezza dell'impulso inverso, il segnale di riferimento del sistema chiuso;
potenziometri del valore di riferimento di convertitori di larghezza di impulso dell'alimentazione per avvolgimenti di eccitazione del motore CC e rotore avvolto del motore asincrono in modalità macchina sincrona;
potenziometri di setpoint del convertitore di frequenza, che consentono la variazione graduale della frequenza di uscita (0 ÷ 163 Hz) e le impostazioni della tensione di uscita (0 ÷ 220 V);
controlli del sottosistema di relè.
Per svolgere il laboratorio è necessario assemblare il circuito dell'oggetto studiato, utilizzando ponticelli standardizzati, che consentono all'utente di assemblare il circuito senza perdita di chiarezza.
Al banco di laboratorio vengono integrati software e un set di documentazione metodologica e tecnica destinati al personale docente.
Il banco prevede la conduzione dei seguenti laboratori:
1. Studio di un trasformatore di potenza a due avvolgimenti con l'utilizzo di metodi a circuito aperto e cortocircuito.
Studio del trasformatore monofase in varie modalità, determinazione dei parametri del circuito equivalente e valutazione delle caratteristiche esterne del trasformatore.
2. Determinazione sperimentale dei gruppi di connessione del trasformatore trifase a due avvolgimenti.
Studio di diagrammi vettoriali di tensione per diversi schemi di connessione e determinazione sperimentale del gruppo di connessione del trasformatore trifase.
3. Studio di motore asincrono trifase con rotore a gabbia di scoiattolo.
Studio costruttivo e caratterizzazione di motore asincrono trifase con rotore a gabbia di scoiattolo mediante metodi di circuito aperto, corto circuito e carico immediato.
4. Studio di metodi di motori asincroni trifase con avviamento a rotore a gabbia di scoiattolo.
Studio delle capacità di avviamento dei motori asincroni trifase, assemblaggio dei circuiti e valutazione delle caratteristiche statiche e dinamiche di avviamento del motore.
5. Studio del generatore DC con eccitazione parallela.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione del generatore DC con eccitazione parallela.
6. Studio di un generatore DC ad eccitazione separata.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione del generatore DC ad eccitazione separata.
7. Studio del motore in corrente continua con eccitazione parallela.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione del motore in corrente continua con eccitazione parallela.
8.Lo studio del trasformatore monofase.
L'oggetto studiato: trasformatore monofase. Durante il lavoro di laboratorio vengono studiati gli stati di funzionamento a vuoto, in cortocircuito, di carico e vengono misurate le caratteristiche esterne del trasformatore.
9.Lo studio del trasformatore trifase.
L'oggetto studiato: trasformatore trifase. Durante il lavoro di laboratorio vengono studiati gli stati di funzionamento a vuoto, in cortocircuito, di carico e vengono misurate le caratteristiche esterne del trasformatore.
10.Lo studio dei gruppi di giunzione dei trasformatori trifase.
L'oggetto studiato: trasformatore trifase. Durante il lavoro di laboratorio si studia la tensione radio degli avvolgimenti primari e secondari del trasformatore quando gli avvolgimenti 0, 5, 6, 11 sono uniti in gruppi.
11. Lo studio del motore CC ad eccitazione separata.
L'oggetto studiato: motore CC ad eccitazione separata, motore CC caricato in modalità di frenatura dinamica. Durante il lavoro di laboratorio vengono misurate le caratteristiche operative e di controllo del motore.
12.Lo studio del generatore DC eccitato separatamente.
L'oggetto studiato: generatore DC ruotato da motore elettrico DC. Durante il lavoro di laboratorio inattivo, vengono misurate le caratteristiche esterne e di controllo del generatore.
13.Lo studio del motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo.
L'oggetto studiato: motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo caricato con motore DC in modalità frenante dinamica. Durante il lavoro di laboratorio vengono misurate le caratteristiche operative e meccaniche del motore.
14.Lo studio dei selsyn nelle modalità di funzionamento dell'indicatore e del trasformatore.
L'oggetto studiato: selsyn nelle modalità di funzionamento dell'indicatore e del trasformatore. Durante il lavoro di laboratorio viene studiato il funzionamento di selsyn in modalità indicatore e trasformatore.
Caratteristiche tecniche panca:
Tensione ~220 50Hz / 3~50Hz 220V 3P+PE+N
Potenza assorbita, W 250 / 1 kWt
Caratteristiche tecniche del sistema di misura:
Numero di parametri visualizzati a banco 15 pz. (12 indicatori)
Voltmetri 4 pz.
Amperometri 6 pz.
Misuratori di fase 1 pz.
Misuratori di velocità 1 pz.
Wattmetri 2 pz.
Frequenzimetri 1 pz.
Campo di misura da ±1 V a ±750 V
Intervallo di corrente misurata da ±1 mА a ±5 А
Intervallo di velocità misurata da ±1 rad/s a ±314 rad/s
Gamma di frequenza misurata da 0 Hz a 163 Hz
Precisione della misurazione, fino all'1%
Caratteristiche tecniche del convertitore di larghezza di impulso:
Corrente nominale ±5 А
Tensione del circuito intermedio 300 V
Frequenza del convertitore 8 kHz
Sovraccarico di corrente ±7 А
Caratteristiche tecniche del convertitore di frequenza:
Potenza motore: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corrente nominale: 7 А
Intervallo di funzionamento della tensione di uscita 3~ 220 V
Metodo di controllo: sinusoidale PWM (controllo U/f, indipendente)
Campo di controllo della frequenza: da 0 a 163 Hz
Risoluzione in frequenza: 0,3 Hz
Margine di sovraccarico: 150% della corrente di uscita nominale per 1 minuto (dipendenza integrale)
Set completo di apparecchiature NTC-06.01 "Macchine elettriche":
Le misurazioni vengono effettuate con misuratori analogici da pannello. Ci sono 10 misuratori di pannello installati sul pannello frontale del banco, tra questi ci sono:
Amperometro AC (limite di misura 0,2/0,5/1 A, classe di precisione 2,5) 1 pz.;
Amperometro DC (limite di misura 1A, classe di precisione 2,5) 2 pz.;
Amperometro DC (limite di misura 0,2A, classe di precisione 2,5) 1 pz.;
Voltmetro CA (limite di misurazione 100 V, classe di precisione 1) 1 pz.;
Voltmetro CC (limite di misurazione 200 V, classe di precisione 1) 1 pz.;
Wattmetro AC (limite di misura 40/450W, classe di precisione 2,5) 1 pz.;
Contagiri (limite di misurazione 5000 giri/min, classe di precisione 4) 1 pz.
Il banco di laboratorio viene fornito con il seguente supporto metodico: set di documentazione metodologica e tecnica per il personale docente.
Il banco consente di svolgere le seguenti attività di laboratorio:
banco da laboratorio "Macchine elettriche";
un gruppo macchina;
cavo AM-BM USB 2.0;
CD-R con documenti di accompagnamento e software.
passaporto;
un set di maglioni
