SMTE451 Soporte para trabajos de laboratorio en el curso "Máquinas Eléctricas". Equipos de laboratorio eléctrico. Equipos didácticos. Equipos educativos.Combinamos la función de dos bancos de trabajo.
Descripción
El banco de laboratorio está diseñado para trabajos de laboratorio destinados al estudio de máquinas eléctricas en universidades y escuelas especializadas.
La estructura del banco consta de una caja con el siguiente equipo instalado: equipo eléctrico, placas de circuitos electrónicos, panel frontal y tablero de escritorio integrado.
Dentro de la caja se encuentran los siguientes equipos:
placa rectificadora;
módulo de resistencias de carga;
transformador trifásico de laboratorio;
transformador trifásico investigado.
Los esquemas eléctricos de los objetos investigados se muestran en el panel frontal. Todos los esquemas mostrados están divididos en grupos según el tema del trabajo de laboratorio realizado. En el panel frontal se instalan: tomas 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:
autotransformador trifásico de laboratorio (LAT), que permite cambiar la tensión entre 0 y 20 V con un paso de 2 V y entre 130 y 250 V con un paso de 30 V; Conmutadores de autotransformadores de laboratorio monofásicos (LAT), que permiten variar la tensión 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.
Las siguientes máquinas eléctricas están instaladas en el panel del banco:
Motor eléctrico asíncrono con rotor de jaula de ardilla (1 unidad);
Motores de corriente continua con excitación independiente (2 unidades);
Tacogenerador con excitación de imanes permanentes;
Selsyns sin contacto.
Para realizar el trabajo de laboratorio, es necesario ensamblar el esquema del objeto investigado mediante puentes unificados, lo que permite ensamblar los esquemas sin perder su claridad.
El banco está diseñado para realizar prácticas de laboratorio en el campo de las máquinas eléctricas.
Estructuralmente, el banco consta de dos partes:
Carcasa, donde se instalan parte del equipo eléctrico, las placas electrónicas, el panel frontal, el módulo de potencia y el tablero de la mesa integrada; Conjunto de máquina que incluye un motor de CC, un motor asíncrono con rotor bobinado, un motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla y un sensor óptico de velocidad con definición del sentido de giro.
El banco puede complementarse con una unidad de maquinaria eléctrica basada en motores eléctricos de baja (90 W) o alta (0,55 kW) potencia.
La carcasa del banco contiene:
Un convertidor de frecuencia para generar una red de CA trifásica de frecuencia variable y la tensión del motor asíncrono, así como 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 tensión y frecuencia) y las señales de salida (corriente, tensión), para el intercambio de datos con un PC (RS-485) y para mostrar los valores medidos en el panel frontal del banco. El módulo de potencia incluye circuitos de potencia para un rectificador de puente trifásico, un inversor de puente trifásico con transistores IGBT, así como controladores y circuitos de protección (cortocircuito, controladores con tensión de alimentación insuficiente y entrada de señales de control incorrectas). El convertidor de frecuencia permite al usuario explorar el motor asíncrono en los cuatro cuadrantes de sus características mecánicas.
El convertidor de ancho de pulso alimenta el circuito de inducido y el devanado de excitación del motor de CC, así como el circuito del rotor de un motor asíncrono trifásico con rotor bobinado en 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 tercero como una PWC irreversible para el rotor del motor asíncrono trifásico. La alimentación del devanado se implementa en un único transistor MOSFET International Rectifier. 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 frenado dinámico) y de salida (corrientes de anclaje, excitación y rotor), facilita el intercambio de datos con un PC (RS-485) y la visualización de los valores medidos en el panel frontal del banco. El convertidor de ancho de pulso del circuito de inducido del motor de CC se complementa con un modo de sistema cerrado (control de corriente o velocidad), así como con un modo generador.
La unidad de medición se basa en dispositivos de medición digitales. Además de las mediciones de corriente continua y voltaje, cada canal puede calcular:
el valor efectivo de la corriente alterna y el voltaje;
el ángulo de desplazamiento entre la corriente y el voltaje, así como el cálculo del coseno (φ);
la potencia activa.
Control de relé-contactor, que permite al usuario:
Conmutar el circuito de un motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla (estrella/triángulo);
Modificar el valor de la resistencia de carga en un circuito trifásico;
Conectar motores asíncronos a una red de 3 ~ 380/220 V 50 Hz o a un convertidor de frecuencia;
Resistencias en el circuito del devanado de excitación (dos etapas);
Resistencias de carga en un circuito trifásico (tres etapas);
Resistencias de descarga de sobretensión en módulos inteligentes.
El convertidor de frecuencia y el convertidor de ancho de pulso se activan para el funcionamiento en red interna (modo de recuperación) con el fin de 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 según el tema del laboratorio. El panel contiene tomas de corriente, indicadores de dispositivos digitales, aparamenta y controles que permiten al usuario modificar los parámetros de los elementos durante el trabajo de laboratorio.
Controles en el panel frontal del banco:
Potenciómetro de ajuste para controlar el convertidor de ancho de pulso inverso, la señal de referencia del sistema cerrado;
Potenciómetros de ajuste de los convertidores de ancho de pulso de la fuente de alimentación para los devanados de excitación del motor de CC y el rotor bobinado del motor asíncrono en modo de máquina síncrona;
Potenciómetros de ajuste del convertidor de frecuencia, que permiten el cambio gradual de la frecuencia de salida (0 ÷ 163 Hz) y la tensión 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, lo que permite al usuario ensamblarlo sin pérdida de claridad.
El banco de laboratorio se complementa con software y documentación metodológica y técnica dirigida al personal académico. El banco permite la realización de las siguientes prácticas de laboratorio:
1. Estudio de transformadores de potencia de dos devanados mediante métodos de circuito abierto y cortocircuito.
Investigación de transformadores monofásicos en diversos modos de funcionamiento, determinación de los parámetros del circuito equivalente y clasificación de las características externas del transformador.
2. Determinación experimental de los 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 motores asíncronos trifásicos con rotor de jaula de ardilla.
Estudio de la construcción y caracterización de motores asíncronos trifásicos con rotor de jaula de ardilla mediante métodos de circuito abierto, cortocircuito y carga inmediata.
4. Estudio de los métodos de arranque de motores asíncronos trifásicos con rotor de jaula de ardilla.
Estudio de la capacidad de arranque de motores asíncronos trifásicos, montaje del circuito y clasificación de las características estáticas y dinámicas del arranque del motor. 5. Estudio de un generador de CC con excitación en paralelo.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de un generador de CC con excitación en paralelo.
6. Estudio de un generador de CC con excitación independiente.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de un generador de CC con excitación independiente.
7. Estudio de un motor de CC con excitación en paralelo.
Estudio del principio de funcionamiento y caracterización de un motor de CC con excitación en paralelo.
8. Estudio de un transformador monofásico.
Objeto de estudio: transformador monofásico. Durante el laboratorio, se estudian los estados de funcionamiento en vacío, cortocircuito y carga, y se miden las características externas del transformador.
9. Estudio de un transformador trifásico.
Objeto de estudio: transformador trifásico. Durante el laboratorio, se estudian los estados de funcionamiento en vacío, cortocircuito y carga, y se miden las características externas del transformador.
10. Estudio de los grupos de unión de transformadores trifásicos.
11. Estudio de un motor de CC con excitación independiente.
12. Estudio de un generador de CC con excitación independiente.
13. Estudio de un motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla.
14. Estudio de un motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla y motor de CC con excitación independiente en modo de frenado dinámico. Durante el laboratorio, se miden las características operativas y mecánicas del motor.
14. Estudio de selsyns en los modos de operación de indicador y transformador.
Objeto de estudio: selsyns en los modos de operación de indicador y transformador. Durante el laboratorio, se estudia el funcionamiento de selsyns en los modos de indicador y transformador.
Características técnicas del banco:
Tensión ~220 50 Hz / 3~50 Hz 220 V 3P+PE+N
Consumo de potencia, W 250 / 1 kWt
Características técnicas del sistema de medición:
Número de parámetros mostrados en el banco: 15 unidades (12 indicadores)
Voltímetros: 4 unidades
Amperímetros: 6 unidades
Fasímetros: 1 unidad
Velocímetros: 1 unidad
Watímetros: 2 unidades
Frecuenciadores: 1 unidad
Rango de tensión medida: ±1 V a ±750 V
Rango de corriente medida: ±1 mA a ±5 А
Rango de velocidad medida: ±1 rad/s a ±314 rad/s
Rango de frecuencia medida: 0 Hz a 163 Hz
Precisión de medición: hasta un 1 %
Características técnicas del convertidor de ancho de pulso:
Corriente nominal: ±5 А
Tensión del circuito intermedio: 300 V
Frecuencia del convertidor: 8 kHz
Sobrecarga de corriente: ±7 А
Características técnicas del convertidor de frecuencia:
Potencia del motor: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corriente nominal: 7 А
Rango de funcionamiento de la tensión de salida: 3~220 V
Método de control: PWM sinusoidal (control U/f independiente)
Rango de control de frecuencia: 0 a 163 Hz
Resolución de frecuencia: 0,3 Hz
Margen de sobrecarga: 150 % de la corriente nominal de salida durante 1 minuto (dependencia integral)
Equipo completo NTC-06.01 "Máquinas eléctricas":
Las mediciones se realizan con medidores de panel analógicos. Hay 10 medidores de panel instalados en el panel frontal del banco, entre ellos:
Amperímetro de CA (límite de medición: 0,2/0,5/1 A, clase de precisión: 2,5) 1 ud.
Amperímetro de CC (límite de medición: 1 A, clase de precisión: 2,5) 2 ud.
Amperímetro de CC (límite de medición: 0,2 A, clase de precisión: 2,5) 1 ud.
Voltímetro de CA (límite de medición: 100 V, clase de precisión: 1) 1 ud.
Voltímetro de CC (límite de medición: 200 V, clase de precisión: 1) 1 ud.
Vatímetro de CA (límite de medición 40/450 W, clase de precisión 2,5) 1 ud.
Medidor de RPM (límite de medición 5000 rpm, clase de precisión 4) 1 ud.
La mesa de laboratorio se suministra con el siguiente material de apoyo: documentación metódica y técnica para el profesorado.
La mesa permite realizar las siguientes tareas de laboratorio:
Mesa de laboratorio "Máquinas eléctricas";
Un conjunto de máquinas;
Cable AM-BM USB 2.0;
CD-R con documentación y software.
Pasaporte;
Un juego de puentes.
