Опис

Стенд НТЦ-07.30. Електропривід з сервоприводом – МПСУ є модифікацією стенду НТЦ-07.24 “Електропривод”. Крім всіх можливостей стенду “Електропривод”, в цьому стенді додана лабораторна робота з дослідження сервоприводу на базі двигуна постійного струму.

Конструктивно стенд складається з двох частин:

корпусу, в який встановлена частина електроустаткування, електронні плати, лицьова панель, силовий модуль і стільниця інтегрованого робочого столу;
двох машинних агрегатів працюють в системі генератор-двигун. До складу першого машинного агрегату входить два електродвигуни постійного струму. До складу другого машинного агрегату входить один електродвигун постійного струму і один асинхронний електродвигун з фазним ротором.

Стенд може комплектуватися електромашинними агрегатами на основі електродвигунів малої (90 Вт) або великий (0,55 кВт) потужності.

У корпусі стенду розміщені:

1. Сервопривод, призначений для дослідження сервоприводу на базі двигуна постійного струму. Сервопривод може працювати в двох режимах:

- Програмування. В цьому режимі сервопривід після натискання кнопки “Пуск” відпрацьовує кут заданий датчиком положення.
- Стежить. В цьому режимі сервопривід постійно стежить за датчиком положення. Цифровий регулятор сервоприводу може працювати в двох режимах: ПІД-регулятор або поліноміальний регулятор. Змінити коефіцієнти і тип регулятора можна з передньої панелі стенда.

2. Частотний перетворювач, призначений для формування трифазної мережі змінного струму регульованої частоти і напруги живлення асинхронного електродвигуна. Перетворювач складається з модуля управління і силового модуля.

Модуль управління побудований на базі мікроконтролера AT Mega163 (Atmel) і служить для обрахунків вхідних сигналів завдання напруги, частоти і струму динамічного гальмування асинхронного електродвигуна, організації обміну даних з ПК (RS-485), виведення вимірюваних величин (струм, напруга, частота) на лицьову панель стенда.

Силовий модуль побудований на базі силового інтелектуального модуля PS11035 (Mitsubishi), що включає в себе силові ланцюга трифазного мостового випрямляча і трифазного мостового інвертора на IGBT-транзисторах, а також ланцюги драйверів, вимірювання струму, напруги та захисту. Інтелектуальний модуль дозволяє здійснювати захист від струмів короткого замикання, недостатнього напруги живлення драйверів, неправильної подачі сигналів управління. Система управління інтелектуальним модулем реалізована на мікроконтролері MB90F562 (Fujitsu).

Перетворювач частоти дозволяє досліджувати асинхронний електродвигун у всіх чотирьох квадрантах механічної характеристики, а також реалізувати динамічне гальмування двигуна з регульованим струмом.

3. Мостовий реверсивний симетричний широтно-імпульсний перетворювач призначений для живлення ланцюга якоря електродвигуна постійного струму. Широтно-імпульсний перетворювач складається так само з модуля управління і силового модуля.

Модуль управління побудований на базі мікроконтролера AT Mega163 (Atmel) і служить для обрахунку вхідного сигналу завдання шпаруватості, величини вихідного струму з датчика Холла, організації обміну даних з ПК (RS-485), виведення вимірюваних величин (струм, напруга) на лицьову панель стенда .

Широтно-імпульсний перетворювач дозволяє досліджувати двигун постійного струму з незалежним збудженням у всіх чотирьох квадрантах механічної характеристики, а також реалізувати динамічне гальмування двигуна з регульованим еквівалентним опором динамічного гальмування.

4. Трьохканальний широтно-імпульсний перетворювач призначений для регулювання струму в обмотках збудження двигунів постійного струму. У силовому ланцюзі використовуються MOSFET транзистори фірми International Rectifier. Система управління побудована на мікроконтролері AT Mega163 (Atmel) і реалізує вимір струмів в обмотках збудження двигунів постійного струму, відображення вимірюваних величин на лицьовій панелі стенда, зв’язок з ПК.

5. Підсистема управління та додаткових вимірів реалізована на чотирьох модулях: модулі вимірювання параметрів системи генератор-двигун, модулі вимірювання швидкості і реле часу, релейного підсистеми, модулі цифрових термометрів.

- Модуль вимірювання параметрів системи генератор-двигун побудований на мікроконтролері AT Mega163 (Atmel) і реалізує вимір струму і напруги обох якорів електродвигунів постійного струму системи генератор-двигун, відображення вимірюваних величин на лицьовій панелі стенда, зв’язок з ПК.
- Модуль вимірювання швидкості і реле часу побудований на мікроконтролері AT Mega163 (Atmel) і програмованої логікою EPM7064S (Altera). Реле часу має два незалежні канали з витримкою 25,5 с і точністю спрацьовування 0,1 с. Вимірювання швидкості виробляється на двох машинних агрегатах за допомогою дискретних оптичних датчиків швидкості (визначають напрямок обертання, мають точність визначення положення вала в 1/440 обороту) і відображається на лицьовій панелі в рад / с. Так само модуль вимірювання швидкості і реле часу організовує роботу секундоміра, відображення всіх параметрів на лицьовій панелі і зв’язок з ПК.
- Релейная підсистема дозволяє реалізовувати релейні схеми пуску, реверса і гальмування електроприводів.
- Модуль цифрових термометрів побудований на мікроконтролері AT Mega8 (Atmel) і цифрових датчиках температури DS1820 (Dallas Semiconductors) і реалізує вимір температури електродвигуна постійного струму і асинхронного електродвигуна з фазним ротором з точністю вимірювання 0,1 с. Так само модуль відображає виміряну температуру на лицьовій панелі стенда і здійснює зв’язок з ПК.

6. Замкнута система підпорядкованого регулювання, призначена для вивчення систем автоматичного управління. Реалізовує функції зворотного зв’язку за швидкістю і по току, так само функцію задатчика інтенсивності сигналу завдання.

У силовому модулі встановлені:

резистори в ланцюг якоря (два ступені);
резистор динамічного гальмування електродвигуна постійного струму;
резистори в ланцюг ротора асинхронного електродвигуна (три ступені);
силові пускачі релейного підсистеми;
скидний резистори енергії при перенапруженні на інтелектуальних модулях.

На лицьовій панелі стенда зображені електричні схеми об’єктів дослідження. Всі схеми, зображені на панелі, розбиті на групи відповідно до тематики проведених лабораторних робіт. На панелі встановлені комутаційні гнізда, індикатори цифрових приладів, комутаційна апаратура, а також органи управління, що дозволяють змінювати параметри елементів при проведенні лабораторної роботи. Так само на лицьову панель стенда виведені контрольні точки вхідних, проміжних і вихідних сигналів силової перетворювальної техніки.

Контрольні точки:

сигнал завдання реверсивного широтно-імпульсного перетворювача;
керуючі сигнали з мікроконтролера на драйвери інтелектуального модуля всіх чотирьох ключів реверсивного широтно-імпульсного перетворювача;
напруга і струм на виході реверсивного широтно-імпульсного перетворювача;
напруга на виході частотного перетворювача;
сигнали в замкнутій системі підлеглого регулювання.

Органи управління на лицьовій панелі стенда:

задає потенціометр для управління реверсивним широтно-імпульсним перетворювачем, сигналом завдання замкнутої системи;
органи управління режимом роботи реверсивного широтно-імпульсного перетворювача: джерело напруги або еквівалентний опір динамічного гальмування;
задають потенціометри широтно-імпульсних перетворювачів живлення обмоток збудження електродвигунів постійного струму (0 ÷ 600 мА);
задають потенціометри частотного перетворювача, що дозволяють плавно змінювати завдання вихідний частоти (0 ÷ 150 Гц), вихідна напруга (0 ÷ 220 В), ток динамічного гальмування асинхронного електродвигуна з фазним ротором (0 ÷ 7 А);
багатофункціональний енкодер управління платою сервоприводу;
органи управління секундоміром і двома реле часу;
органи управління релейного підсистемою.

Для проведення лабораторної роботи необхідно зібрати схему об’єкта дослідження за допомогою уніфікованих перемичок, які дозволяють представити схему в наочному вигляді.

Проведення лабораторних робіт можливо як в ручному режимі, так і в режимі діалогу з персональним комп’ютером.

До стенду додається:

комплект методичної та технічної документації, призначений для викладацького складу;
програмне забезпечення.

Програмне забезпечення дозволяє:

повторювати основні теоретичні положення, досліджувані в лабораторній роботі;
перевіряти знання учнів перед виконанням лабораторної роботи (знання апаратної частини, покроковий контроль розуміння вибору схеми проведення експерименту і засобів вимірювань для реалізації конкретних навчальних цілей).

Перелік виконуваних робіт

Визначення моменту інерції і махового моменту електроприводу методом вільного вибігу.Експериментальне визначення моменту інерції і розрахунок махового моменту Спаркі методом вільного вибігу.
Дослідження швидкісних і механічних характеристик електродвигуна постійного струму незалежного збудження.Зняття природних і штучних статичних характеристик двигуна постійного струму з незалежним збудженням в трьох квадрантах.
Дослідження регулювальних властивостей електродвигуна постійного струму незалежного збудження в системі генератор-двигун.Зняття статичних і регулювальних характеристик двигуна постійного струму з незалежним збудженням в системі генератор-двигун.
Дослідження навантажувальних діаграм електродвигуна.Дослідження роботи електродвигуна при тривалій змінному навантаженні і визначення параметрів, що впливають на вибір потужності двигуна.
Дослідження системи управління електродвигуном постійного струму.Практичне вивчення, складання та регулювання схем прямого, ступеневої пуску, динамічного гальмування і гальмування противовключением двигуна постійного струму з незалежним збудженням.
Дослідження реверсивної схеми управління трифазним асинхронним електродвигуном з гальмуванням противовключением.Практичне вивчення, складання та регулювання реверсивної схеми автоматичного управління пуском і гальмуванням противовключением трифазним асинхронним електродвигуном з короткозамкненим ротором.
Дослідження механічних характеристик асинхронного електродвигуна з фазним ротором.Зняття природних і штучних статичних характеристик асинхронного двигуна з фазним ротором в трьох квадрантах при різних значеннях додаткового опору в ланцюзі ротора.
Дослідження схеми управління трифазним асинхронним електродвигуном з фазним ротором.Практичне вивчення, складання та регулювання схеми автоматичного пуску і динамічного гальмування трифазного асинхронного двигуна з фазним ротором.
Дослідження широтно-імпульсного перетворювача на IGBT-модулях.Дослідження схеми і принципу роботи, зняття регулювальної і зовнішньої характеристики широтно-імпульсного перетворювача на IGBT-транзисторах.
Дослідження одноконтурной системи стабілізації швидкості.Розрахунок регуляторів і дослідження статичних характеристик системи стабілізації швидкості з пропорційним, пропорційно-інтегральному регулятором швидкості, а так само при різних коефіцієнтах зворотного зв’язку за швидкістю.
Дослідження одноконтурной системи стабілізації струму.Розрахунок регуляторів і дослідження статичних характеристик системи стабілізації струму з пропорційним, пропорційно-інтегральному регулятором струму, а так само при різних коефіцієнтах зворотного зв’язку по струму.
Дослідження системи підпорядкованого регулювання.Дослідження статичних характеристик системи підпорядкованого регулювання при пропорційному і пропорційно-інтегральному регуляторах швидкості і струму.
Дослідження сервоприводу.

Технічні характеристики НТЦ-07.30

живлення	3 ~ 50 Гц 380 В 3P + PE + N
Споживана потужність, не більше	250 Вт / 1 кВт
Габаритні розміри стенду, не більше
ширина, мм	1310
висота, мм	1460
глибина, мм	600
Габаритні розміри машинного агрегату №1, не більше
довжина, мм	400/810
ширина, мм	150/300
висота, мм	180/400
Габаритні розміри машинного агрегату №2, не більше
довжина, мм	400/980
ширина, мм	150/300
висота, мм	180/400
Вага стенда, кг, не більше	155/214

Технічні характеристики системи вимірювань

Кількість відображуваних параметрів на стенді	19 шт.
вольтметрів	4 шт.
амперметрів	7 шт.
термометрів	2 шт.
частотомеров	1 шт.
вимірювачів швидкості	2 шт.
секундомірів	1 шт.
становище валу	1 шт.
завдання положення вала	1 шт.
Діапазон вимірюваних напруг	від ± 0,1 В до ± 750 В
Діапазон вимірюваних струмів	від ± 500 мкА до ± 10 А
Діапазон вимірюваних швидкостей	від ± 1 рад / с до ± 314 рад / с
Діапазон вимірюваних частот	від 0 Гц до 160 Гц
Діапазон вимірюваних тимчасових інтервалів	від 0,1 с до 25,5 з
Точність контролю положення вала	110 імп. / Об
Точність вимірювань до	1%

Технічні характеристики ШИП

Номінальний струм	± 3А / ± 10 А
Напруга ланки постійного струму	300 В
частота модуляції	8 кГц

Технічні характеристики частотного перетворювача

Потужність двигуна	1,5 кВт
Номінальний струм	± 2А / 7 А
Робочий діапазон вихідних напруг	3 ~ 220 В
метод управління	синусоїдальна ШІМ (управління U / f, незалежне)
Діапазон управління по частоті	від 0 до 150 Гц
Роздільна здатність по частоті	1 Гц
Запас по перевантаженню	150% від номін. вихідного струму протягом 1 хвилини (інтегральна залежність)

Комплектність НТЦ-07.30

навчальний лабораторний стенд – 1 шт .;
CD-диск із супровідною документацією – 1 шт .;
паспорт – 1 шт .;
комплект перемичок – 1 компл.

Необхідне додаткове устаткування

Персональний комп’ютер або ноутбук

НТЦ-07.30. Електропривід з сервоприводом – МПСУ. Навчально-лабораторний стенд.

Опис

Перелік виконуваних робіт

Технічні характеристики НТЦ-07.30

Технічні характеристики системи вимірювань

Технічні характеристики ШИП

Технічні характеристики частотного перетворювача

Комплектність НТЦ-07.30

Необхідне додаткове устаткування

Brand

NTP

НТЦ-07.30. Електропривід з сервоприводом – МПСУ. Навчально-лабораторний стенд.

Опис

Перелік виконуваних робіт

Технічні характеристики НТЦ-07.30

Технічні характеристики системи вимірювань

Технічні характеристики ШИП

Технічні характеристики частотного перетворювача

Комплектність НТЦ-07.30

Необхідне додаткове устаткування

Brand

NTP

Схожі товари

НТЦ-07.25. Основи електроприводу та перетворювальної техніки з МПСУ. Навчально-лабораторний стенд.

ExtLab. Універсальна розширювана платформа. Навчально-лабораторний стенд.

Набір змінних панелей НТЦ-07 ExtLab «Електропривод і перетворювальна техніка» Навчально-лабораторний стенд.