AF245E Suporte para trabalho de laboratório no curso "Máquinas Elétricas" Equipamentos de laboratório elétrico Equipamentos didáticos Equipamentos educacionaisCombinamos a função de duas bancadas de trabalho.
Descrição
A bancada de laboratório foi projetada para trabalhos práticos de estudo de máquinas elétricas em universidades e escolas especializadas.
A estrutura da bancada consiste em uma caixa com os seguintes equipamentos instalados: componentes elétricos, placas de circuito eletrônico, painel frontal e tampo de mesa integrado.
Os seguintes equipamentos são colocados dentro da caixa:
placa retificadora;
módulo de resistores de carga;
transformador trifásico de laboratório;
transformador trifásico em estudo.
Os esquemas elétricos dos componentes em estudo são mostrados no painel frontal. Todos os esquemas mostrados são divididos em grupos de acordo com o tema do trabalho de laboratório realizado. No painel frontal estão instalados: tomadas de comutação, medidores analógicos de painel, equipamentos de comutação e controladores, que permitem alterar as opções dos elementos durante a realização do trabalho de laboratório.
Os controladores são:
um autotransformador de laboratório trifásico (LAT) comutador, que permite alterar a tensão entre 0 e 20 V com incrementos de 2 V e entre 130 e 250 V com incrementos de 30 V;
autotransformadores de laboratório monofásicos (LATs) comutadores, que permitem alterar a tensão entre 50 e 110 V com incrementos de 10 V;
comutadores de módulos de resistores de carga, que permitem conectar resistores de diferentes resistências.
As seguintes máquinas elétricas estão instaladas no painel da bancada:
motor elétrico assíncrono com rotor de gaiola de esquilo - 1 unidade;
motores CC de excitação independente - 2 unidades;
tacogerador com excitação por ímãs permanentes;
selsyns sem contato.
Para realizar o trabalho de laboratório, é necessário montar o esquema do objeto investigado com a ajuda de jumpers unificados, que permitem montar os esquemas sem perda de clareza. A bancada foi projetada para a realização de aulas práticas em "Máquinas Elétricas".
Estruturalmente, a bancada consiste em duas partes:
carcaça, na qual estão instalados parte dos equipamentos elétricos, placas eletrônicas, painel frontal, módulo de potência e tampo da mesa integrada;
conjunto da máquina, que inclui motor CC, motor assíncrono com rotor bobinado, um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo, bem como um sensor óptico de velocidade com definição do sentido de rotação.
A bancada pode ser complementada com uma unidade de máquinas elétricas baseada em motores elétricos de baixa (90 W) ou alta (0,55 kW) potência.
A carcaça da bancada contém:
conversor de frequência para geração de rede CA trifásica de frequência variável e tensão de alimentação do motor assíncrono e transformadores trifásicos. O conversor é baseado em um microcontrolador MB90F562 (Fujitsu) e um módulo de potência inteligente PS11033 (Mitsubishi). O controlador é usado para calcular dados de entrada (especificando tensão e frequência) e sinais de saída (corrente, tensão), para troca de dados com o PC (RS-485) e exibição dos valores medidos no painel frontal da bancada. O módulo de potência inclui circuitos de potência de retificador de ponte trifásico, inversor de ponte trifásico em transistores IGBT, bem como circuitos de acionamento e proteção (curto-circuito, drivers de tensão de alimentação insuficiente, entrada de sinais de controle inadequados). O conversor de frequência permite ao usuário explorar o motor assíncrono em todos os quatro quadrantes das características mecânicas.
Conversor de largura de pulso para o circuito da armadura e a alimentação do enrolamento de excitação do motor CC, bem como a alimentação do circuito do rotor do motor assíncrono trifásico com rotor bobinado no modo de motor e gerador síncrono. O conversor de largura de pulso é implementado com base no elemento de potência do conversor de frequência. Dois de seus braços são usados para obter um PWC simétrico reversível e o terceiro braço é usado como um PWC irreversível para o rotor do motor assíncrono trifásico. A alimentação do enrolamento é implementada em um único transistor MOSFET da International Rectifier. O sistema de controle é baseado em um microcontrolador AT Mega163 (Atmel) e implementa o cálculo dos sinais de entrada (especifica tensão, frequência e corrente para frenagem dinâmica) e saída (correntes de ancoragem, excitação e rotor), fornece troca de dados com o PC (RS-485) e exibe os valores medidos no painel frontal da bancada. O conversor de largura de pulso do circuito da armadura do motor CC é complementado por um modo de sistema fechado (controle de corrente ou velocidade), bem como um modo gerador.
A unidade de medição é baseada em dispositivos de medição digital. Além das medições de corrente e tensão contínuas, cada canal pode calcular:
valor eficaz da corrente e tensão alternadas;
ângulo de deslocamento entre corrente e tensão, bem como calcular cos(φ);
potência ativa.
Controle por relé-contator, que permite ao usuário:
comutar o circuito do motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo (estrela/triângulo);
alterar o valor do resistor de carga no circuito trifásico;
conectar motores assíncronos a uma rede de 3 a 380/220 V 50 Hz ou a um conversor de frequência;
Resistores no circuito de excitação (dois estágios);
Resistores de carga no circuito trifásico (três estágios);
Resistores de sobretensão em módulos inteligentes.
O conversor de frequência e o conversor de largura de pulso são ativados para operação na rede interna (modo de recuperação) a fim de reduzir o consumo de energia da rede.
Três transformadores de dois enrolamentos;
Contatortes de potência do subsistema de relés.
Os diagramas de fiação dos objetos estudados estão representados no painel frontal. Todos os diagramas estão divididos em grupos de acordo com o tema do laboratório. O painel contém tomadas de comutação, indicadores de dispositivos digitais, chaves e controles que permitem ao usuário alterar os parâmetros dos elementos durante o trabalho de laboratório.
Controles no painel frontal da bancada:
potenciômetro de ajuste para controlar o conversor de largura de pulso reverso, o sinal de referência do sistema fechado;
potenciômetros de ajuste dos conversores de largura de pulso da fonte de alimentação para os enrolamentos de excitação do motor CC e do motor assíncrono de rotor bobinado em modo de máquina síncrona;
potenciômetros de ajuste do conversor de frequência, que permitem a alteração gradual da frequência de saída (0 ÷ 163 Hz) e das configurações de tensão de saída (0 ÷ 220 V);
controles do subsistema de relés.
Para realizar o experimento, é necessário montar o circuito do objeto estudado, utilizando jumpers padronizados, que permitem ao usuário montar o circuito sem perda de clareza.
O software e um conjunto de documentação metodológica e técnica destinada ao corpo docente complementam a bancada do laboratório. A bancada permite a realização dos seguintes experimentos:
1. Estudo de transformadores de potência de dois enrolamentos utilizando os métodos de circuito aberto e curto-circuito.
Investigação de transformadores monofásicos em diversos modos, determinação dos parâmetros do circuito equivalente e avaliação das características externas do transformador.
2. Determinação experimental de grupos de conexão de transformadores trifásicos de dois enrolamentos.
Estudo de diagramas vetoriais de tensão para diferentes padrões de conexão e determinação experimental do grupo de conexão do transformador trifásico.
3. Estudo de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da construção e caracterização de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo utilizando os métodos de circuito aberto, curto-circuito e carga imediata.
4. Estudo de métodos de partida de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da capacidade de partida de motores assíncronos trifásicos, montagem do circuito e características nominais estáticas e dinâmicas de partida do motor.
5. Estudo do gerador CC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do gerador CC com excitação paralela.
6. Estudo do gerador CC com excitação independente.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do gerador CC com excitação independente.
7. Estudo do motor CC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do motor CC com excitação paralela.
8. Estudo do transformador monofásico.
Objeto estudado: transformador monofásico. Durante o trabalho de laboratório, foram estudados os estados de marcha lenta, curto-circuito e operação com carga, e as características externas do transformador foram medidas.
9. Estudo do transformador trifásico.
Objeto estudado: transformador trifásico. Durante o trabalho de laboratório, os estados de operação em marcha lenta, curto-circuito e carga são estudados e as características externas do transformador são medidas.
10. Estudo de grupos de transformadores trifásicos.
Objeto estudado: transformador trifásico. Durante o trabalho de laboratório, a relação de tensão dos enrolamentos primário e secundário do transformador é estudada quando os enrolamentos 0, 5, 6 e 11 são agrupados.
11. Estudo de motor CC de excitação independente.
11. Estudo de um gerador CC de excitação independente.
Objeto estudado: motor CC de excitação independente, motor CC carregado em modo de frenagem dinâmica. Durante o trabalho de laboratório, as características de operação e controle do motor foram medidas.
12. Estudo de um gerador CC de excitação independente.
Objeto estudado: gerador CC acionado por um motor elétrico CC. Durante o trabalho de laboratório, as características de marcha lenta, externas e de controle do gerador foram medidas.
13. Estudo de um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo.
Objeto estudado: motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo acionado por um motor CC em modo de frenagem dinâmica. Durante o trabalho de laboratório, as características de operação e mecânicas do motor foram medidas.
14. Estudo de selsyns nos modos de operação indicador e transformador.
Objeto estudado: selsyns nos modos de operação indicador e transformador. Durante o trabalho de laboratório, o funcionamento dos selsyns nos modos indicador e transformador foi estudado.
Características técnicas da bancada:
Tensão ~220 50Hz / 3~50Hz 220V 3P+PE+N
Consumo de energia, W 250 / 1 kWt
Características técnicas do sistema de medição:
Número de parâmetros exibidos na bancada: 15 unidades (12 indicadores)
Voltímetros: 4 unidades
Amperímetros: 6 unidades
Faseímetros: 1 unidade
Velociômetros: 1 unidade
Wattímetros: 2 unidades
Frequentímetros: 1 unidade Faixa de tensão medida de ±1 V a ±750 V
Faixa de corrente medida de ±1 mA a ±5 A
Faixa de velocidade medida de ±1 rad/s a ±314 rad/s
Faixa de frequência medida de 0 Hz a 163 Hz
Precisão de medição de até 1%
Características técnicas do conversor de largura de pulso:
Corrente nominal ±5 A
Tensão do barramento CC 300 V
Frequência do conversor 8 kHz
Sobrecarga de corrente ±7 A
Características técnicas do conversor de frequência:
Potência do motor: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corrente nominal: 7 A
Faixa de tensão de saída de 3 a 220 V
Método de controle: PWM senoidal (controle U/f, independente)
Faixa de controle de frequência: de 0 a 163 Hz
Frequência Resolução: 0,3 Hz
Margem de sobrecarga: 150% da corrente de saída nominal durante 1 minuto (dependência integral)
Conjunto completo de equipamentos NTC-06.01 "Máquinas elétricas":
As medições são realizadas com medidores de painel analógicos. Há 10 medidores de painel instalados no painel frontal da bancada, entre eles:
Amperímetro CA (limite de medição 0,2/0,5/1 A, classe de precisão 2,5) 1 unidade;
Amperímetro CC (limite de medição 1 A, classe de precisão 2,5) 2 unidades;
Amperímetro CC (limite de medição 0,2 A, classe de precisão 2,5) 1 unidade;
Voltímetro CA (limite de medição 100 V, classe de precisão 1) 1 unidade;
Voltímetro CC (limite de medição 200 V, classe de precisão 1) 1 unidade;
Wattímetro CA (limite de medição 40/450 W, classe de precisão 2,5) 1 unidade;
Tacômetro (limite de medição 5000 rpm, classe de precisão 4) 1 unidade.
A bancada de laboratório é fornecida com o seguinte suporte metodológico: conjunto de documentação metodológica e técnica para o corpo docente.
A bancada permite a realização dos seguintes trabalhos de laboratório:
bancada de laboratório "Máquinas Elétricas";
um conjunto de máquina;
cabo AM-BM USB 2.0;
CD-R com documentos e software complementares;
passaporte;
um conjunto de jumpers.
