MR451E Suporte para Trabalho de Laboratório no Curso "Máquinas Elétricas" Equipamento de Laboratório Elétrico Equipamento Didático
Combinamos a função das duas bancadas
Descrição
A bancada de laboratório é projetada para trabalhos de laboratório para estudar máquinas elétricas em universidades e escolas especializadas.
A construção da bancada consiste em uma caixa com os seguintes equipamentos instalados: equipamentos elétricos, placas de circuito eletrônico, painel frontal e mesa de trabalho integrada.
O seguinte equipamento é colocado dentro da caixa:
placa retificadora;
módulo de resistências de carga;
transformador de laboratório trifásico;
transformador trifásico investigado.
Os esquemas elétricos dos objetos investigados são mostrados no painel frontal. Todos os esquemas apresentados são divididos em grupos de acordo com o tema do trabalho de laboratório realizado. No painel frontal instalado: tomadas de comutação, medidores de painel analógico, equipamentos de comutação e controladores, que permitem alterar as opções dos elementos durante a realização de trabalhos de laboratório.
Os controladores são:
comutador de autotransformador de laboratório (LAT) trifásico, que permite alterar a tensão de 0..20V com passo de 2V e 130..250V com passo de 30V;
comutadores monofásicos de autotransformadores de laboratório (LATs), que permitem alterar a tensão dentro de 50..110V com um passo de 10V;
comutadores de módulo de resistores de carga, que permitem conectar resistores de diferentes resistências.
As seguintes máquinas elétricas são instaladas no painel da bancada:
motor elétrico assíncrono com rotor de gaiola de esquilo - 1 peça;
motores DC excitados separadamente - 2 pc.;
tacogerador com excitação de 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 esquemas sem perda de clareza.
A bancada é projetada para a realização de laboratórios em “Máquinas elétricas”.
Estruturalmente, a bancada consiste em duas partes:
alojamento, no qual estão instalados parte dos equipamentos elétricos, placas eletrônicas, painel frontal, módulo de potência e mesa de trabalho integrada;
conjunto da máquina, que inclui motor DC, motor assíncrono com rotor bobinado, um motor assíncrono com rotor gaiola de esquilo, além de um sensor óptico de velocidade com a definição do sentido de rotação.
A bancada pode ser complementada com unidade de máquinas elétricas com base em motores elétricos de pequena (90 W) ou grande potência (0,55 kW).
A caixa da bancada contém:
Conversor de frequência para geração de rede trifásica de frequência variável e tensão de alimentação de motores assíncronos e transformadores trifásicos. O conversor é baseado em um microcontrolador MB90F562 (Fujitsu) e no módulo de potência inteligente PS11033 (Mitsubishi). O controlador é utilizado para calcular dados de entrada (especificando tensão e frequência) e sinais de saída (corrente, tensão), para troca de dados com PC (RS-485), e exibição dos valores medidos no painel frontal da bancada. O módulo de potência inclui circuitos de potência de ponte retificadora trifásica, inversor de ponte trifásica em transistores IGBT, bem como drivers e circuitos de proteção (curto-circuito, drivers de tensão de alimentação insuficientes, entrada inadequada de sinais de controle). 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 de armadura e fonte de alimentação do enrolamento de excitação do motor CC, bem como fonte de alimentação do circuito do rotor do motor assíncrono trifásico com rotor bobinado no modo de motor síncrono e gerador. O conversor de largura de pulso é implementado com base no elemento de potência do conversor de frequência. Dois de seus braços são utilizados para a obtenção de PWC simétrico reversível, e o terceiro braço é usado como PWC irreversível para rotor de motor assíncrono trifásico. A fonte de alimentação do enrolamento é implementada em um único transistor MOSFET Retificador Internacional. O sistema de controle é baseado em um microcontrolador AT Mega163 (Atmel) e implementa o cálculo de sinais de entrada (especifica tensão, frequência e corrente para frenagem dinâmica) e saída (correntes de âncora, excitação, rotor), fornece troca de dados com PC ( RS-485), a exibição dos valores medidos no painel frontal da bancada. O conversor de largura de pulso do circuito de armadura do motor CC é complementado com um modo de sistema fechado (controle de corrente ou velocidade), bem como modo gerador.
A unidade de medição é baseada em dispositivos de medição digital. Além das medições de corrente contínua e tensão, cada canal pode calcular:
valor efetivo da corrente alternada e tensão;
deslocamento do ângulo entre corrente e tensão, bem como calcular cos(φ);
poder ativo.
Controle do contator relé, que permite ao usuário:
alternar o circuito do motor assíncrono com rotor gaiola de esquilo (estrela/delta);
altere o valor do resistor de carga no circuito trifásico;
conecte motores assíncronos a uma rede de 3 ~ 380/220 V 50 Hz ou conversor de frequência;
Resistores em circuito de enrolamento de excitação (dois estágios);
Resistores de carga em circuito trifásico (três estágios);Resistores de descarga de sobretensão em módulos inteligentes.
O conversor de frequência e o conversor de largura de pulso são ligados para operação interna da rede (modo de recuperação) para reduzir o consumo de energia da rede.
Três transformadores de dois enrolamentos;
Contatores de alimentação do subsistema de relé.
Os diagramas de fiação dos objetos estudados estão representados no painel frontal. Todos os diagramas são divididos em grupos de acordo com o tema do laboratório. O painel contém tomadas de comutação, indicadores de dispositivos digitais, aparelhagem e controles que permitem ao usuário alterar os parâmetros dos elementos durante o trabalho de laboratório.
Controles no painel frontal da bancada:
potenciômetro de setpoint para controlar o conversor de largura de pulso reverso, o sinal de referência do sistema fechado;
potenciômetros de setpoint de conversores de largura de pulso de alimentação para enrolamentos de excitação de motor CC e rotor bobinado de motor assíncrono em modo de máquina síncrona;
potenciômetros de setpoint do conversor de frequência, que permitem a mudança suave da frequência de saída (0 ÷ 163 Hz) e dos ajustes da tensão de saída (0 ÷ 220 V);
controles do subsistema de relé.
Para a realização do laboratório é necessário montar o circuito do objeto estudado, utilizando jumpers padronizados, que permitem ao usuário montar o circuito sem perda de clareza.
A bancada laboratorial complementa-se com software e um conjunto de documentação metodológica e técnica destinada ao corpo docente.
A bancada proporciona a condução dos seguintes laboratórios:
1. Estudo de transformador de potência de dois enrolamentos com utilização de métodos de circuito aberto e curto-circuito.
Investigação de transformadores monofásicos em vários modos, determinação dos parâmetros do circuito equivalente e classificação 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 de transformadores trifásicos.
3. Estudo de motor assíncrono trifásico com rotor em gaiola de esquilo.
Estudo de construção e caracterização de motor assíncrono trifásico com rotor gaiola de esquilo utilizando métodos de circuito aberto, curto-circuito e carregamento imediato.
4. Estudo de métodos de motores assíncronos trifásicos com partida de rotor em gaiola.
Estudo de partidas de motores assíncronos trifásicos, montagem de circuitos e classificação de características estáticas e dinâmicas de partida de motores.
5. Estudo de gerador DC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização de gerador DC com excitação paralela.
6. Estudo de gerador DC com excitação separada.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização de gerador DC com excitação separada.
7. Estudo de motor DC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização de motor CC com excitação paralela.
8. O estudo do transformador monofásico.
O objeto estudado: transformador monofásico. Durante o trabalho de laboratório ocioso, curto-circuito, estados de operação de carga são estudados e características externas do transformador são medidas.
9.O estudo do transformador trifásico.
O objeto estudado: transformador trifásico. Durante o trabalho de laboratório ocioso, curto-circuito, estados de operação de carga são estudados e características externas do transformador são medidas.
10. O estudo de grupos de juntas de transformadores trifásicos.
O objeto estudado: transformador trifásico. Durante o trabalho de laboratório, o rádio de tensão dos enrolamentos primário e secundário do transformador é estudado quando os enrolamentos 0, 5, 6, 11 são unidos em grupos.
11. O estudo do motor DC excitado separadamente.
O objeto estudado: motor DC excitado separadamente, motor DC carregado em modo de frenagem dinâmica. Durante o trabalho de laboratório são medidas as características de operação e controle do motor.
12. O estudo do gerador DC excitado separadamente.
O objeto estudado: Gerador DC girado por motor elétrico DC. Durante o trabalho de laboratório ocioso, as características externas e de controle do gerador são medidas.
13. O estudo do motor assíncrono com rotor em gaiola de esquilo.
O objeto estudado: motor assíncrono com rotor gaiola de esquilo carregado com motor CC em modo de frenagem dinâmica. Durante o trabalho de laboratório são medidas as características operacionais e mecânicas do motor.
14. O estudo de selsyns em modos de operação de indicadores e transformadores.
O objeto estudado: selsyns nos modos de operação de indicadores e transformadores. Durante o trabalho de laboratório é estudado o funcionamento de selsyns nos modos de indicador e transformador.
Características técnicas do banco:
Voltagem ~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 unid.
Amperímetros 6 peças.
Medidores de fase 1 pc.
Medidores de velocidade 1 pc.
Wattímetros 2 peças.
Medidores de frequência 1 pc.
Faixa de tensão medida de ±1 V a ±750 V
Faixa de corrente medida de ±1 mÀ a ±5À
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, até 1%
Características técnicas do conversor de largura de pulso:
Corrente nominal ±5 À
Tensão do link CC 300 V
Frequência do conversor 8 kHz
Sobrecarga de corrente ±7 À
Características técnicas do conversor de frequência:
Potência do motor: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corrente nominal: 7 À
Faixa de operação da tensão de saída 3~ 220 V
Método de controle: PWM senoidal (controle U/f, independente)
Faixa de controle de frequência: de 0 a 163 Hz
Resolução de frequência: 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. São 10 medidores de painel instalados no painel frontal da bancada, dentre eles estão:
amperímetro CA (limite de medição 0,2/0,5/1 A, classe de precisão 2,5) 1 unid.;
Amperímetro DC (limite de medição 1A, classe de precisão 2,5) 2 unid.;
Amperímetro DC (limite de medição 0,2A, classe de precisão 2,5) 1 unid.;
Voltímetro AC (limite de medição 100V, classe de precisão 1) 1 pc.;
Voltímetro DC (limite de medição 200V, classe de precisão 1) 1 pc.;
Wattímetro AC (limite de medição 40/450W, classe de precisão 2,5) 1 pc.;
Medidor de RPM (limite de medição 5000 rpm, classe de precisão 4) 1 pc.
A bancada de laboratório é fornecida com o seguinte suporte metódico: conjunto de documentação metódica e técnica para o corpo docente.
A bancada permite realizar os seguintes trabalhos laboratoriais:
bancada de laboratório "Máquinas elétricas";
um conjunto de máquina;
cabo AM-BM USB 2.0;
CD-R com documentos e software de acompanhamento.
Passaporte;
um conjunto de jumpers.
