Код стенда с 2012г.: |
НТЦ-10.49 |
Код стенда до 2012г.: |
НТЦ-49.000 |
Количество выполняемых работ: |
11 |
Источник питания: |
3~380/220В 50Гц |
Потребляемая мощность: |
1 кВт |
Рекомендуемое дополнительное оборудование: |
компьютер |
Стенд позволяет проводить лабораторные работы по изучению способов энергосбережения в электроснабжении предприятия.
Стенд позволяет проводить следующие лабораторные работы:
- Исследование энергетических характеристик АД и обоснование эффективности использования частотного преобразователя.
- Исследование энергетических характеристик трансформатора и обоснование эффективности перераспределения нагрузок.
- Обоснование целесообразности компенсации реактивной мощности при передаче электроэнергии.
- Исследование эффективности компенсации реактивной мощности на первичной и вторичной стороне питающего трансформатора.
- Исследование эффективности компенсации реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов.
- Исследование эффективности компенсации реактивной мощности с помощью СД.
- Обоснование целесообразности управления компенсирующими устройствами.
- Исследование влияния полупроводниковых преобразователей на качество питающего напряжения и коэффициент мощности.
- Исследование влияния качества питающего напряжения на характеристики потребителей.
- Обоснование целесообразности регулирования коэффициента мощности осветительных установок.
- Исследование энергетической эффективности различных источников электроосвещения.
Конструктивно стенд состоит из трех частей:
- корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель, два силовых модуля и столешница интегрированного рабочего стола;
- машинного агрегата, в состав которого входит один электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения серии ПЛ062УХЛ4 (РНОМ=90 Вт, nНОМ=1500 об/мин, nМАКС=4500об/мин, UПИТ=220В), один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР56А4У3 (РНОМ=120 Вт, nНОМ=1350 об/мин, UСТАТОРА Y/∆=380/220В, IСТАТОРА Y/∆=0,53/0,8А), оптический датчик скорости с определением направления вращения, маховик для создания инерционного момента;
- асинхронного электродвигателя с фазным ротором серии ДМТF 0,11-6У1-IP44 (РНОМ=1,4кВт, nНОМ=880об/мин, UСТАТОРА Y/∆=380/220В, IСТАТОРА Y/∆=5,3/9,2А, UРОТОРА=118В, IРОТОРА=9А).
Стенд осуществляет подачу, контроль и распределение первичных энергоресурсов на различные виды нагрузки предприятия. Электроэнергетическая система воспроизводит в лабораторных условиях понижение входного электропитания от ЛЭП через ТП во внутрипроизводственную сеть. Блок нагрузок состоит из электромашинного агрегата (ДПТ-АД) с частотным инвертором и широтно-импульсным преобразователем, регулируемой активно-индуктивной нагрузки, блока осветительных устройств и тиристорного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой. Компенсация реактивной мощности в системе осуществляется синхронной машиной и магазином конденсаторов. Стенд укомплектован измерительно-вычислительным комплексом на базе ПК. Воспроизводимая лабораторным комплексом энергосистема предприятия управляется и контролируется с помощью ПК с программно-методическим обеспечением.
В корпусе стенда размещены:
- Частотный преобразователь, предназначенный для формирования трехфазной сети переменного тока регулируемой частоты и напряжения питания асинхронного электродвигателя. Преобразователь построен на базе микроконтроллера MB90F562 (Fujitsu) и силового интеллектуального модуля PS11033 (Mitsubishi).
Контроллер служит для обсчетов входных (задания напряжения, частоты и тока динамического торможения) и выходных (ток, напряжение) сигналов преобразователя, организации обмена данными с ПК (RS-485), вывода измеряемых величин на лицевую панель стенда. Силовой модуль включает в себя силовые цепи трехфазного мостового выпрямителя, трехфазного мостового инвертора на IGBT транзисторах, а также цепи драйверов и защиты (от токов короткого замыкания, недостаточного напряжения питания драйверов, неправильной подачи сигналов управления.) Преобразователь частоты позволяет исследовать асинхронный электродвигатель во всех четырех квадрантах механической характеристики, а также реализовать динамическое торможение двигателя с регулируемым током.
- Широтно-импульсный преобразователь, предназначенный для питания цепи якоря и обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока, а так же питание цепи ротора трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором в режиме синхронного двигателя и генератора.
Широтно-импульсный преобразователь реализован на силовой элементной базе Частотного преобразователя. Два его плеча используются для получения реверсивного симметричного ШИП ( питание якоря ДПТ ), а оставшееся плечо используется в качестве нереверсивного ШИП для ротора трехфазного асинхронного двигателя. Питание обмотки возбуждения ДПТ реализовано на отдельном MOSFET транзисторе фирмы International Rectifier. Система управления построена на микроконтроллере AT Mega163 (Atmel) и реализует обсчеты входных (задания напряжения, частоты и тока динамического торможения) и выходных (токи якоря, возбуждения, ротора) сигналов, организацию обмена данными с ПК (RS-485), вывод измеряемых величин на лицевую панель стенда. Широтно-импульсный преобразователь цепи якоря электродвигателя постоянного тока дополнен режимом работы замкнутой системы (регулирование по току или по скорости), а так же генераторным режимом работы.
- Силовые пускатели релейной подсистемы.
- Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях.
В силовых модулях установлены:
- нагрузочные резисторы;
- компенсирующие емкости;
- нагрузочные индуктивности;
- силовые пускатели релейной подсистемы.
К лабораторному стенду прилагается программное и методическое обеспечение:
- программа тестирования студента для допуска к лабораторным работам. В процессе тестирования проверяются как теоретические знания, так и знание содержания выполняемой лабораторной работы. В результате тестирования студент получает оценку знаний;
- программное обеспечение измерительного комплекса;
- комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.
Программное обеспечение МПСО позволяет:
- выводить в одних координатных осях до 21 измерительного канала, с индивидуальной настройкой параметров масштаба по вертикали для каждого из каналов и общей для всех каналов настройкой параметров масштаба по горизонтали;
- строить фигуры Лиссажу для двух любых измерительных каналов;
- производить анализ спектра любого из используемых измерительных каналов;
- производить измерение частоты сигнала на любом используемом канале;
- вычислять активную, реактивную составляющие мощности, полную мощность, коэффициент мощности;
- сохранять массив данных из буфера для последующего анализа;
- производить экспорт осциллограмм в графические форматы.
Программное обеспечение стенда позволяет:
- управлять всеми встроенными системами стенда непосредственно с ПК;
- контролировать работу стенда с отображением всех параметров на экране ПК;
- повторять основные теоретические положения, исследуемые в лабораторной работе;
- проверять знания учащихся перед выполнением лабораторной работы (теоретические вопросы, правильность сборки схемы, знание аппаратной части, пошаговый контроль понимания выбора схемы проведения эксперимента и средств измерений для реализации конкретных учебных целей);
- выполнение лабораторных работ разного уровня сложности;
- производить в реальном времени математические вычисления над измеряемыми электрическими величинами и их графическое отображение;
- сохранять полученные данные и работать с ними уже при выключенном стенде;
- экспортировать полученные данные (графики, осциллограммы, расчетные данные) в офисные программы для удобства последующего составления отчета.
Технические характеристики стенда:
|
Питание |
~3 380/220 В, 50Гц
|
Потребляемая мощность, кВт не более
|
1
|
Габаритные размеры стенда:
|
|
Ширина, мм |
1310 |
Высота, мм
|
1460
|
Глубина, мм
|
600
|
Габаритные размеры силовых модулей:
|
|
Длина, мм
|
550
|
Ширина, мм
|
140
|
Высота, мм
|
550
|
Габаритные размеры машинного агрегата:
|
|
Длина, мм
|
400
|
Ширина, мм
|
150
|
Высота, мм
|
180
|
Технические характеристики МПСО:
|
Количество гальванически развязанных АЦП |
3 шт.
|
Количество каналов в одном АЦП
|
7 шт.
|
Частота дискретизации АЦП
|
1 МГц
|
Количество каналов ЦАП
|
1 шт.
|
Амплитуда сигнала ЦАП, до
|
±5 В
|
Частота дискретизации ЦАП |
1 МГц |
Диапазон измеряемых напряжений |
|
От |
±0,1 В |
До |
±750 В |
Диапазон измеряемых токов |
|
От |
±500 мкА |
До |
±10А |
Точность измерений, до
|
0,5%
|
Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:
|
Номинальный ток |
±20 А
|
Напряжение звена постоянного тока
|
300 В
|
Частота преобразователя
|
8 кГц
|
Перегрузка по току
|
±40 А
|
Технические характеристики частотного преобразователя:
|
Мощность |
1,5 кВт
|
Номинальный ток
|
7 А
|
Рабочий диапазон выходных напряжений
|
3~ 220 В
|
Метод управления
|
синусоидальная ШИМ (управление U/f, независимое)
|
Диапазон управления по частоте
|
от 0 до 150 Гц
|
Разрешающая способность по частоте
|
1 Гц
|
Запас по перегрузке
|
150% от номин. выходного тока в течение 1 минуты (интегральная зависимость)
|
Технические характеристики ПК:
|
Операционная система |
Microsoft Windows XP 7
|
Коммуникационные порты
|
USB2.0, RS-232
|
Процессор
|
x86 2000МГц
|
Оперативная память
|
2048 Мб
|
Жесткий диск
|
не менее 200Мб
|
Видеоподсистема
|
1366x768 16Бит
|
Устройства ввода информации
|
Клавиатура, мышь
|
Устройства чтения сменных носителей
|
CD/DVD-Rom
|
|