SMTE448 Supporto per lavori di laboratorio "Studio del motore asincrono (con rotore a gabbia; rotore avvolto)" Attrezzature di laboratorio elettriche Attrezzature didattiche Attrezzature educativeDescrizione
Il banco è progettato per lo svolgimento di laboratori di "Macchine elettriche".
Strutturalmente, il banco è costituito da due parti:
l'alloggiamento, in cui sono installate parte delle apparecchiature elettriche, le schede elettroniche, il pannello frontale, il modulo di alimentazione e il piano del tavolo integrato;
l'assemblaggio della macchina, che include un motore a corrente continua, un motore asincrono con rotore avvolto, un motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo e un sensore ottico di velocità con la definizione del senso di rotazione.
Il banco può essere integrato con un'unità di macchine elettriche basata su motori elettrici di piccola (90 W) o grande (0,55 kW) potenza.
L'alloggiamento del banco contiene:
un convertitore di frequenza per la generazione di una rete CA trifase a frequenza variabile e di una tensione di alimentazione per motori asincroni e trasformatori trifase. Il convertitore è basato su un microcontrollore MB90F562 (Fujitsu) e un modulo di potenza intelligente 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 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 potenza del raddrizzatore a ponte trifase, dell'inverter a ponte trifase su transistor IGBT, nonché i circuiti di pilotaggio e protezione (cortocircuito, driver con tensione di alimentazione insufficiente, ingresso di segnali di controllo non corretti). Il convertitore di frequenza consente all'utente di esplorare il motore asincrono in tutti e quattro i quadranti delle caratteristiche meccaniche.
Convertitore di larghezza di impulso per il circuito di armatura e l'alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione del motore CC, nonché l'alimentazione del circuito rotorico del motore asincrono trifase con rotore avvolto in modalità motore sincrono e generatore. Il convertitore di larghezza di impulso è implementato sulla base dell'elemento di potenza del convertitore di frequenza. Due dei suoi rami vengono utilizzati per ottenere una PWC simmetrica reversibile, mentre il terzo ramo viene utilizzato come PWC irreversibile per il rotore del motore asincrono trifase. L'alimentazione degli avvolgimenti è implementata su un singolo transistor MOSFET International Rectifier. Il sistema di controllo è basato 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 dati con il PC (RS-485) e 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 di corrente o velocità) e una modalità generatore.
L'unità di misura si basa su dispositivi di misura digitali. Oltre alle misure di corrente continua e tensione, ogni canale può calcolare:
valore efficace di corrente e tensione alternata;
angolo di scostamento tra corrente e tensione, nonché calcolare cos(φ);
potenza attiva.
Controllo relè-contattore, che consente all'utente di:
commutare il circuito di un motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo (stella/triangolo);
modificare il valore della resistenza di carico in un circuito trifase;
collegare i motori asincroni alla rete 3~380/220 V 50 Hz o al convertitore di frequenza;
resistori nel circuito di eccitazione (due stadi);
resistori di carico in un circuito trifase (tre stadi);
resistori di sovratensione sui moduli intelligenti.
il convertitore di frequenza e il convertitore di larghezza di impulso vengono attivati per il funzionamento interno della rete (modalità di recupero) al fine di 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 rappresentati sul pannello frontale. Tutti gli schemi sono suddivisi in gruppi in base al tema del laboratorio. Il pannello contiene prese di commutazione, indicatori di dispositivi digitali, apparecchiature di commutazione e controlli che consentono all'utente di modificare i parametri degli elementi durante il lavoro di laboratorio.
Comandi sul pannello frontale del banco:
potenziometro di setpoint per il controllo del convertitore a larghezza d'impulso inversa, il segnale di riferimento del sistema chiuso;
potenziometri di setpoint dei convertitori a larghezza d'impulso dell'alimentatore per gli avvolgimenti di eccitazione del motore a corrente continua e del 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 delle impostazioni della tensione di uscita (0 ÷ 220 V);
controlli del sottosistema a 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.
Il banco da laboratorio è corredato di software e di una serie di documentazione metodologica e tecnica destinata al personale accademico.
Il banco consente lo svolgimento delle seguenti esercitazioni di laboratorio:
1. Studio di un trasformatore di potenza a due avvolgimenti con l'utilizzo di metodi a circuito aperto e in cortocircuito.
Indagine su un trasformatore monofase in diverse modalità, determinazione dei parametri del circuito equivalente e valutazione delle caratteristiche esterne del trasformatore.
2. Determinazione sperimentale dei gruppi di collegamento di un trasformatore trifase a due avvolgimenti.
Studio dei diagrammi vettoriali di tensione per diversi schemi di collegamento e determinazione sperimentale del gruppo di collegamento del trasformatore trifase.
3. Studio di un motore asincrono trifase con rotore a gabbia di scoiattolo.
Studio della costruzione e caratterizzazione di un motore asincrono trifase con rotore a gabbia di scoiattolo utilizzando metodi a circuito aperto, in cortocircuito e a carico immediato.
4. Studio dei metodi di avviamento di motori asincroni trifase con rotore a gabbia di scoiattolo.
Studio delle capacità di avviamento di motori asincroni trifase, assemblaggio dei circuiti e valutazione delle caratteristiche statiche e dinamiche dell'avviamento del motore.
5. Studio di un generatore CC con eccitazione parallela.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione di un generatore CC con eccitazione parallela.
6. Studio di un generatore CC con eccitazione separata.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione di un generatore CC con eccitazione separata.
7. Studio di un motore CC con eccitazione parallela.
Studio del principio di funzionamento e caratterizzazione di un motore CC con eccitazione parallela.
Caratteristiche tecniche del sistema di misura:
Numero di parametri visualizzati sul banco: 15 pezzi (12 indicatori)
Voltmetri: 4 pezzi
Amperometri: 6 pezzi
Fasometri: 1 pezzo
Velocimetri: 1 pezzo
Wattmetri: 2 pezzi
Frequenzimetri: 1 pezzo
Intervallo di tensione misurata da ±1 V a ±750 V
Intervallo di corrente misurata da ±1 mA a ±5 A
Intervallo di velocità misurata da ±1 rad/s a ±314 rad/s
Intervallo di frequenza misurata da 0 Hz a 163 Hz
Precisione di misura, fino all'1%
Caratteristiche tecniche del convertitore di larghezza di impulso:
Corrente nominale ±5 A
Tensione del collegamento CC 300 V
Frequenza del convertitore 8 kHz
Sovraccarico di corrente ±7 A
Caratteristiche tecniche del convertitore di frequenza:
Potenza motore: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corrente nominale: 7 A
Intervallo di tensione di uscita operativa 3~ 220 V
Metodo di controllo: PWM sinusoidale (controllo U/f, indipendente)
Intervallo di controllo della frequenza: da 0 a 163 Hz
Frequenza Risoluzione: 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 documentazione e software allegati.
