Описание лабораторного стенда

В состав лабораторного стенда входят:

· механическая система, состоящая из АД «2» и генератора «1 », связанных между собой приводным ремнем, датчик тока «3» (рис. 13);

· частотный преобразователь с панелью управления (рис.14).

Упрощенная электрическая схема лабораторного стенда представлена на рис.15

Номинальные параметры двигателя

Тип электродвигателя..................................................... 4А80А2У3

Номинальное напряжение (U _1ном), В............................... 3х220/380

Номинальная мощность (P _2ном), кВт.............................. 1,5 кВт

Номинальный ток (I _1ном), А............................................. 8,2/4,64 А

Номинальная частота напряжения питания (f _1ном), Гц... 50

Номинальная частота вращения ротора (n _2ном), об/мин 2835

Номинальный КПД (η _ном), %.......................................... 80

Номинальный коэффициент мощности (cosφ_1ном).......... 0,87

Параметры схемы замещения этого двигателя при работе в номинальном режиме: Ом, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом (эквивалентные параметры АД приведены в [1]).

В качестве нагрузки АД использован автомобильный генератор тока типа 3212.3771000, генерирующий трехфазную систему ЭДС, оснащенный трехфазным выпрямителем и стабилизатором выходного напряжения выпрямителя.

Паспортные данные генератора

Тип генератора................................................................ 3212.3771000

Назначение – для питания бортовой сети автомобилей Газ-3110, 3102 и др.

Номинальная мощность.................................................. 1258 Вт

Направление вращения со стороны шкива.................... правое

Выпрямленный ток не менее........................................... 90А

Номинальное напряжение............................................... 14 В

Обороты n _рн≤................................................................... 2130 об/мин

Минимальная частота вращения ротора генератора, при которой выходное напряжение достигает номинального равного 14 В для данного типа генератора установки……………………………………………………1400 об/мин

В качестве нагрузки системы генератор – выпрямитель – стабилизатор использована нихромовая спираль 9 (рис. 14), сопротивление которой изменяется ступенчато с помощью переключателя 11, температура нагрева которой при протекании постоянного тока достигает нескольких сот градусов.

Частотный преобразователь (ЧП), назначение, паспортные данные

Частотный преобразователь расположен на панели управления (рис.14)

Модель...................................................................... FR-S520SE-1,5кВт

Мощность................................................................. 1,5 кВт

Входной ток.............................................................. 17,4 А

U_c............................................................................... 220 – 240 В

Количество фаз на входе......................................... 1

Частота входного напряжения................................. 50 Гц

Выходой ток............................................................. 7 А (max)

U_вых............................................................................ 200 – 240 В

Количество фаз на выходе....................................... 3

Частота выходного напряжения.............................. 0,5 – 120 Гц

Подключение к сети осуществляется путем нажатия кнопки «кн.1» на панели управления. Автоматический выключатель защиты от короткого замыкания и перегрузок «2» должен находиться во включенном состоянии.

Частотный преобразователь (ЧП) позволяет получить 3-фазную систему ЭДС с плавным регулированием частоты выходного напряжения в диапазоне от 1-75 Гц, т. е. обеспечивать скорость вращения магнитного поля в диапазоне 60 – 4500 оборотов в минуту.

Плавная регулировка частоты осуществляется потенциометром «5» (рис. 14) (на дисплее ЧП «6» частота высвечивается в герцах).

Выходное напряжение ЧП вырабатывается силовым блоком, управляемым микроконтроллером. В качестве силовых электронных ключей используются силовые транзисторы JGBT (биполярные транзисторы, управляемые электрическим полем).

Временная форма выходного напряжения ЧП представляет собой прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, модулированные по длительности в течении каждого периода по ширине (широтно-импульсная модуляция) по синусоидальному закону.

Рис.13. Трехфазный АД, нагруженный на генераторную установку

Рис.14. Частотный преобразователь с панелью управления

Рис.15. Упрощенная электрическая схема лабораторного стенда

Рис. 16. Схема измерения фазного напряжения ЧП

На панели управления расположены трансформаторы тока «7» и «8» (рис. 14) предназначенные для измерения входного тока ЧП и тока одной из обмоток статора АД, включенных по схеме «звезда» (рис. 16).

На панели управления размещены также выключатели «14» (обеспечивают включение дистанционного управления, реверс вращения АД, включение блока напряжения для возбуждения генератора «1» (рис. 13)).

На стенде предусмотрена возможность измерения напряжения фазы «А» обмотки статора АД. Для этого к фазам А, В, С, ЧП подключена резисторная цепь, представляющая звезду с заземленной общей точкой (рис. 16). Ветвь фазы «А» этой звезды представляет собой делитель фазного напряжения, состоит из последовательно соединенных сопротивлений большой величины кОм и измерительного сопротивления малой величины R _изм=3 кОм. Это позволяет измерить низковольтным электронным прибором действующее значение напряжения фазы «А» обмотки статора.

Для этого необходимо падение напряжения на измерительном сопротивлении (U _ф.изм.) умножить на масштабирующий коэффициент равный , тогда

U _фА=44,3 · U _ф.изм. (13)

К каждой вторичной обмотке трансформаторов тока ТТ₁ и ТТ₂ (для обеспечения режима короткого замыкания) подключены измерительные сопротивления малой величины R_TT₁=R_TT₂=1 Ом. При этом ток первичной обмотки ТТ₁ (который является входным током ЧП) определяется следующим образом:

, (14)