Combinamos la función de los dos bancos de trabajo.
Descripción
La mesa de laboratorio está diseñada para trabajos de laboratorio para el estudio de máquinas eléctricas en universidades y escuelas especializadas.
La construcción del banco consta de una caja con los siguientes equipos instalados: equipo eléctrico, placas de circuitos electrónicos, panel frontal y tablero de escritorio integrado.
El siguiente equipo se coloca dentro del estuche:
tablero rectificador;
módulo de resistencias de carga;
transformador de laboratorio trifásico;
transformador trifásico investigado.
Los esquemas eléctricos de los objetos investigados se muestran en el panel frontal. Todos los esquemas mostrados están divididos en grupos de acuerdo con la temática del trabajo de laboratorio realizado. En el panel frontal se instalan: enchufes de conmutación, medidores de panel analógicos, equipos de conmutación y controladores, que permiten cambiar las opciones de los elementos durante el trabajo de laboratorio.
Los controladores son:
conmutador de autotransformador de laboratorio (LAT) trifásico, que permite cambiar el voltaje entre 0..20V con un paso de 2V y 130..250V con un paso de 30V;
conmutadores autotransformadores (LAT) de laboratorio monofásicos, que permiten cambiar el voltaje entre 50 y 110 V con un paso de 10 V;
Conmutadores de módulos de resistencias de carga, que permiten conectar resistencias de diferente resistencia.
En el panel del banco se instalan las siguientes máquinas eléctricas:
motor eléctrico asíncrono con rotor de jaula de ardilla - 1 pieza;
motores de CC con excitación independiente - 2 piezas;
tacogenerador con excitación por imanes permanentes;
selsyns sin contacto.
Para realizar el trabajo de laboratorio es necesario ensamblar el esquema del objeto investigado con la ayuda de puentes unificados, que permiten ensamblar los esquemas sin pérdida de claridad.
El banco está diseñado para la realización de laboratorios en “Máquinas eléctricas”.
Estructuralmente el banco consta de dos partes:
carcasa, en la que se instalan parte del equipo eléctrico, tableros electrónicos, panel frontal, módulo de potencia y tablero de escritorio integrado;
conjunto de la máquina, que incluye un motor de corriente continua, un motor asíncrono con rotor devanado, un motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla, así como un sensor óptico de velocidad con definición del sentido de rotación.
El banco se puede complementar con una unidad de maquinaria eléctrica basada en motores eléctricos de potencia pequeña (90 W) o grande (0,55 kW).
La carcasa del banco contiene:
Convertidor de frecuencia para generación de red CA trifásica de frecuencia variable y tensión de alimentación de motores asíncronos y transformadores trifásicos. El convertidor se basa en un microcontrolador MB90F562 (Fujitsu) y un módulo inteligente de potencia PS11033 (Mitsubishi). El controlador se utiliza para calcular los datos de entrada (especificando voltaje y frecuencia) y señales de salida (corriente, voltaje), para el intercambio de datos con una PC (RS-485) y para mostrar los valores medidos en el panel frontal del banco. El módulo de potencia incluye circuitos de potencia de puente rectificador trifásico, puente inversor trifásico sobre transistores IGBT, así como controladores y circuitos de protección (cortocircuito, controladores de voltaje de suministro insuficientes, entrada inadecuada de señales de control). El convertidor de frecuencia permite al usuario explorar el motor asíncrono en los cuatro cuadrantes de las características mecánicas.
Convertidor de ancho de pulso para el circuito del inducido y la fuente de alimentación del devanado de excitación del motor de corriente continua, así como para la alimentación del circuito del rotor del motor asíncrono trifásico con rotor devanado en el modo de motor síncrono y generador. El convertidor de ancho de pulso se implementa sobre la base del elemento de potencia del convertidor de frecuencia. Dos de sus brazos se utilizan para obtener una PWC simétrica reversible y el tercer brazo se utiliza como PWC irreversible para el rotor de un motor asíncrono trifásico. La fuente de alimentación del devanado se implementa en un único transistor MOSFET Rectificador Internacional. El sistema de control se basa en un microcontrolador AT Mega163 (Atmel) e implementa el cálculo de las señales de entrada (especifica voltaje, frecuencia y corriente para el frenado dinámico) y salida (corrientes de anclaje, excitación, rotor), proporciona intercambio de datos con una PC ( RS-485), la visualización de los valores medidos en el panel frontal del banco. El convertidor de ancho de pulso del circuito de armadura del motor de CC se complementa con un modo de sistema cerrado (control de corriente o velocidad), así como con un modo de generador.
La unidad de medida se basa en dispositivos de medición digitales. Además de las medidas de tensión y corriente continua, cada canal puede calcular:
valor efectivo de corriente y voltaje alternados;
cambiar el ángulo entre corriente y voltaje, así como calcular cos(φ);
poder activo.
Control relé-contactor, que permite al usuario:
cambiar el circuito del motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla (estrella/triángulo);
cambiar el valor de la resistencia de carga en un circuito trifásico;
conectar motores asíncronos a red 3 ~ 380/220 V 50 Hz o convertidor de frecuencia;
Resistencias en circuito de bobinado de excitación (dos etapas);
Resistencias de carga en circuito trifásico (tres etapas);
Resistencias de descarga de sobretensión en módulos inteligentes.
El convertidor de frecuencia y el convertidor de ancho de pulso se encienden para el funcionamiento de la red interna (modo de recuperación) para reducir el consumo de energía de la red.
Tres transformadores de dos devanados;
Contactores de potencia del subsistema de relés.
Los diagramas de cableado de los objetos estudiados se muestran en el panel frontal. Todos los diagramas están divididos en grupos de acuerdo con el tema del laboratorio. El panel contiene enchufes de conmutación, indicadores de dispositivos digitales, aparamenta y controles que permiten al usuario cambiar los parámetros de los elementos durante el trabajo de laboratorio.
Controles en el panel frontal del banco:
potenciómetro de punto de ajuste para controlar el convertidor de ancho de pulso inverso, la señal de referencia del sistema cerrado;
potenciómetros de punto de ajuste de convertidores de ancho de pulso de alimentación para devanados de excitación de motores de CC y rotores bobinados de motores asíncronos en modo de máquina síncrona;
potenciómetros de punto de ajuste del convertidor de frecuencia, que permiten el cambio suave de la frecuencia de salida (0 ÷ 163 Hz) y los ajustes de voltaje de salida (0 ÷ 220 V);
controles del subsistema de relés.
Para realizar la práctica de laboratorio es necesario ensamblar el circuito del objeto estudiado, utilizando puentes estandarizados, que permiten al usuario ensamblar el circuito sin pérdida de claridad.
La mesa de laboratorio se complementa con software y un conjunto de documentación metodológica y técnica destinada al personal académico.
El banco proporciona la conducción de las siguientes prácticas de laboratorio:
1. Estudio de un transformador de potencia de dos devanados con el uso de métodos de circuito abierto y cortocircuito.
Investigación de transformadores monofásicos en varios modos, determinación de los parámetros del circuito equivalente y calificación de las características externas del transformador.
2. Determinación experimental de grupos de conexión de transformadores trifásicos de dos devanados.
Estudio de diagramas vectoriales de tensión para diferentes patrones de conexión y determinación experimental del grupo de conexión de transformadores trifásicos.
3. Estudio de motor asíncrono trifásico con rotor de jaula de ardilla.
Estudio de construcción y caracterización de motor asíncrono trifásico con rotor de jaula de ardilla mediante métodos de circuito abierto, cortocircuito y carga inmediata.
4. Estudio de métodos de motores asíncronos trifásicos con arranque de rotor de jaula de ardilla.
Estudio de arrancabilidad de motores asíncronos trifásicos, montaje de circuitos y clasificación de características estáticas y dinámicas de arranque de motores.
5. Estudio de generador DC con excitación en paralelo.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de generador DC con excitación en paralelo.
6. Estudio de generador DC con excitación separada.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de generador DC con excitación separada.
7. Estudio del motor DC con excitación en paralelo.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de un motor DC con excitación en paralelo.
8.El estudio del transformador monofásico.
El objeto estudiado: transformador monofásico. Durante el trabajo de laboratorio se estudian los estados de inactividad, cortocircuito y funcionamiento de la carga y se miden las características externas del transformador.
9.El estudio del transformador trifásico.
El objeto estudiado: transformador trifásico. Durante el trabajo de laboratorio, estado de funcionamiento inactivo, cortocircuito y carga.
