НТЦ-10.49 Энергосберегающие технологии. Электроснабжение с МПСО

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 (Р_НОМ=90 Вт, n_НОМ=1500 об/мин, n_МАКС=4500об/мин, U_ПИТ=220В), один асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии  АИР56А4У3 (Р_НОМ=120 Вт, n_НОМ=1350 об/мин, U_{СТАТОРА Y/?}=380/220В, I_{СТАТОРА 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 (Р_НОМ=1,4кВт, n_НОМ=880об/мин, U_{СТАТОРА Y/?}=380/220В, I_{СТАТОРА Y/?}=5,3/9,2А, U_РОТОРА=118В, I_РОТОРА=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:

Технические характеристики МПСО:

Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:

Технические характеристики частотного преобразователя:

Технические характеристики ПК: