ZE3410 Supporto per lavori di laboratorio "Lo studio del motore asincrono (con rotore a gabbia, rotore avvolto)" Descrizione
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.
Studio del motore in corrente continua con eccitazione parallela.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione del motore in corrente continua con eccitazione parallela.
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.
Intervallo di tensione misurata 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: PWM sinusoidale (controllo U/f, indipendente)
Gamma 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 attrezzature "Macchine elettriche":
banco da laboratorio "Macchine elettriche";
un gruppo macchina;
set di ponticelli;
cavo AM-BM USB 2.0;
CD-R con documenti di accompagnamento e software.
