Лаборатория электромеханических систем Кафедра «Микропроцессорные средства автоматизации» Электротехнический факультет

Контактная информация: Адрес: 614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, д.7, ауд. 05 Телефон/факс: +7 (342) 2-391-821 E-mail: zav@msa.pstu.ac.ru Руководитель центра: заведующий кафедрой МСА, доцент, к.т.н. Петроченков А.Б.

Основные направления научных исследований:

а) исследование электромеханических свойств различных электрических машин, а именно: машин постоянного тока, асинхронных, синхронных, трансформаторов, а также специальных машин;

б) математический анализ, моделирование и экспериментальное испытание электрических машин и электрического привода с целью определения свойств, параметров и характеристик электромеханических систем управления;

в) синтез и анализ микропроцессорных систем управления электроприводом постоянного и переменного тока.

Перечень оказываемых услуг:

а) Проектирование программно-аппаратного обеспечения для микропроцессорных систем управления с электроприводом постоянного и переменного тока.

б) Проведение курсов повышения квалификации по настройке, наладке и программированию преобразователей частоты и микроконтроллеров управления для электроприводом переменного тока.

Оборудование лаборатории:

а) Лабораторный комплекс «Электрические машины и электропривод»

Лабораторный комплекс предназначен для экспериментального исследования характеристик электрических машин и электропривода в установившихся и переходных режимах.

В состав комплекса входят два лабораторных стенда со следующими модулями:
− трехфазный источник питания;
− источник питания машины постоянного тока;
− тиристорный преобразователь / регулятор;
− преобразователь частоты;
− активная нагрузка;
− трехфазная трансформаторная группа;
− блок мультиметров;
− указатель частоты вращения;
− измеритель мощностей;
− блок датчиков тока и напряжения;
− блок ввода /вывода цифровых сигналов;
− реостат для цепи ротора машины переменного тока;
− реостат возбуждения машины постоянного тока;
− электромашинный агрегат;
− персональный компьютер.

____________________________________________________________________________________________

б) Лабораторный комплекс «Электрические машины и электропривод»

Лабораторный стенд «Электрические машины и электропривод» предназначен для исследования электромеханических свойств различных электрических машин (машин постоянного тока, асинхронных, синхронных, трансформаторов, а также специальных машин), нахождения и устранения неисправностей в несложных электрических схемах электромеханических систем, расчета статических характеристик, переходных процессов и нагрузочных диаграмм электроприводов, расчета энергетических показателей электромеханических систем.

В состав лабораторного комплекса входят 5 лабораторных стендов.

• 1) Лабораторный стенд «Трансформаторы»

В состав стенда включены:

– модуль «Питание» обеспечивает подачу трехфазного напряжения 220В, измерение электрических параметров трехфазной сети с помощью измерителя мощности, а также предназначен для защиты комплекса от режима короткого замыкания;
– модуль «Автотрансформатор» содержит мнемосхему автотрансформатора с выведенными концами обмоток, контактор и цифровой вольтметр переменного тока;
– модули «Трансформатор 1» и «Трансформатор 2» содержат мнемосхемы исследуемых трехфазных трансформаторов с выведенными концами обмоток, а также цифровые вольтметры переменного тока;
– модуль «Выключатель» содержит мнемосхему контактора с кнопками «Пуск» и «Стоп»;
– модуль «Нагрузка» содержит переключатель для изменения ступеней трехфазной активной нагрузки, а также амперметры переменного тока;
– модуль «Измерительный» предназначен для измерения переменного напряжения с помощью цифровых вольтметров. Предел измерений 0…400В;
– модуль «Измеритель мощности» предназначен для измерения электрических параметров трехфазной сети переменного тока.

• 2) Лабораторный стенд «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором – Генератор постоянного тока»

• 3) Лабораторный стенд «Асинхронный двигатель с фазным ротором – Генератор постоянного тока»

• 4) Лабораторный стенд «Синхронный двигатель –Генератор постоянного тока»

Стенды 2, 3, 4 включают в себя:

– электромашинный агрегат и «модуль силовой». Агрегат содержит асинхронный (синхронный) двигатель, двигатель/генератор постоянного тока независимого возбуждения и импульсный датчик скорости. Модуль силовой упрощает подключение силовых цепей двигателей и датчика скорости. Также на силовом модуле осуществляется введение добавочных сопротивлений в цепи якоря машины постоянного тока и ротора асинхронной машины. Модуль силовой содержит датчики тока и напряжения, а также цифровые индикаторы измерений.
При исследовании машин постоянного тока асинхронный (синхронный) двигатель выступает в качестве нагрузочной машины, и, наоборот, – при исследовании машин переменного тока нагрузочной служит машина постоянного тока.Применение импульсного датчика скорости позволяет получить как аналоговый сигнал скорости, так и импульсный сигнал.
– модули питания предназначены для защиты стенда от режима короткого замыкания и обеспечивают подачу трехфазного напряжения 380В, однофазного напряжения 220В и низковольтных напряжений питания ?15В, +5В.
– модули силовых преобразователей (модуль тиристорного преобразователя и модуль преобразователя частоты). Эти модули обеспечивают подачу силовых регулируемых напряжений постоянного и переменного токов на электродвигатели, регулирование частоты вращения, поддержание неизменных значений моментов двигателей.
– измерительные модули (измеритель мощности и ввода/вывода) позволяют:
• выполнить измерение цифровым прибором параметров переменного тока (U, I, f, P, Q, cos?);
• с помощью платы аналогового ввода–вывода наблюдать и осциллографировать сигналы постоянного и переменного токов (до 8 аналоговых входных сигналов);
• для наблюдения за силовыми напряжениями и токами в ряде модулей установлены датчики тока и напряжения, обеспечивающие гальваническую развязку цепей и приведение уровней выходных напряжений к напряжениям ?10В.
– персональный компьютер предназначен для наблюдения, осциллографирования, регистрации статических и динамических сигналов (до 8 каналов) с частотами до 1 кГц. Используется программное обеспечение DeltaProfi.
Для управления комплексом в автоматическом и полуавтоматическом режимах и для построения фазовых характеристик используется программа DeltaProfi.

• 5) Лабораторный стенд «Синхронный генератор –  Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором».

Стенд включает в себя:

– электромашинный агрегат и модуль «Электрические машины». Агрегат содержит синхронный генератор, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и импульсный датчик скорости. Модуль «Электрические машины» упрощает подключение силовых цепей электрических машин и датчика скорости. Также в модуле «Электрические машины» установлены источник тока, предназначенный для питания обмотки возбуждения синхронного генератора и преобразователь частоты, предназначенный для питания асинхронного двигателя.
Применение импульсного датчика скорости позволяет измерять частоту вращения электрических машин.
– модуль «Сеть/Нагрузка» предназначен для подачи трехфазного напряжения 380В и подключения активной нагрузки синхронного генератора, а также для тепловой защиты комплекса и защиты от режима короткого замыкания.
– модуль «Синхронизация/Измерения» предназначен для синхронизации синхронного генератора с сетью и измерения параметров цепей переменного тока.

____________________________________________________________________________________________

в) Лабораторный комплекс «Механотроника. Микропроцессорные системы управления электроприводом»

Лабораторный комплекс предназначен для выполнения лабораторных работ по курсам: «Микропроцессорные системы управления электроприводом», «Системы управления электроприводами», «Автоматизация технологических процессов», «Проектирование систем управления».

В состав комплекса входит три лабораторных стенда:

• 1) Стенд тип 1 «Отладочный комплект разработчика систем управления электродвигателями с агрегатом АД-ДПТ» включает в себя:

– двухинверторный комплект типа MCB-04 с процессорной платой MChip-176 (напряжение питания силовой части 220 В, выходной ток 15 А, процессор DSP с плавающей запятой TMS320F28335, есть возможность подключения инкрементного энкодера, есть возможность загрузки программы и связи с ПК по интерфейсам USB и RS-232, есть возможность сброса энергии на тормозной резистор);
– агрегат из спаренных асинхронного двигателя (3 фазы, 220 В) и двигателя постоянного тока F5539 (24 В) с энкодером с разрешением 500 дискрет/оборот; мощность 40 Вт;
– ноутбук DNS с диагональю экрана 15”;
– источник питания комплектов.
Все компоненты за исключением ноутбука размещены в металлическом шкафе.

• 2) Стенд тип 2 «Отладочный комплект разработчика систем управления электродвигателями с агрегатом БДПТ-ДПТ» включает в себя:

– двухинверторный комплект типа MCB-04 с процессорной платой MChip-176 (напряжение питания силовой части 220 В, выходной ток 15 А, процессор DSP с плавающей запятой TMS320F28335, есть возможность подключения инкрементного энкодера, есть возможность загрузки программы и связи с ПК по интерфейсам USB и RS-232, есть возможность сброса энергии на тормозной резистор);
– агрегат из спаренных синхронного двигателя FL57BLS02 (3 фазы, 36 В) мощностью 92 Вт и двигателя постоянного тока F5539 (24 В) с энкодером с разрешением 500 дискрет/оборот; мощность двигателя 40 Вт;
– ноутбук DNS с диагональю экрана 15”;
– источник питания комплектов.
Все компоненты за исключением ноутбука размещены в металлическом шкафе.

Внешний вид лабораторных стендов тип 1 и тип 2

• 3) Стенд тип 3 «Стенд управления электродвигателями с электромашинным агрегатом АДКЗР-ДПТ и датчиком момента» включает в себя:

– стенд электрический, смонтированный на столе;
– стенд электромеханический нагрузочный (агрегат).
Стенд электрический содержит:
– блок питания (преобразователь напряжения) двигателя постоянного тока;
– блок питания (преобразователь частоты) асинхронного двигателя;
– блок тормозных резисторов;
– блок фильтра;
– блоки электрических измерений (2 шт.) для двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя;
– блок цифровой индикации крутящего момента силы и скорости вращения;
– моноблок с диагональю экрана 21,5”.
Стенд электромеханический нагрузочный содержит:
– электродвигатель постоянного тока 4ПБ(О)112М мощностью 2,2 кВт;
– асинхронный электродвигатель АИР90 L4 мощностью 2,2 кВт и синхронной скоростью 1500 об/мин.;
– датчик крутящего момента силы TRB-5K;
– инкрементный датчик обратной связи с разрешением 2500 дискрет/оборот.
Учебный стенд предусматривает возможность взаимного нагружения двигателей. Для обеих машин использованы преобразователи с возможностью реализации режима динамического торможения (со сбросом энергии на тормозной резистор).
Преобразователи имеют возможность программирования в среде блочного программирования с изменением структуры и параметров системы управления электроприводом. Также преобразователи имеют возможность управления по стандартным аналоговым и цифровым интерфейсам (RS-485 и RS-232).
Встроенное программное обеспечение для блоков питания электродвигателей обеспечивает:
– управление асинхронным электродвигателем (с обратной связью и без обратной связи);
– управление двигателем постоянного тока с (обратной связью и без обратной связи);
– формирование произвольной механической характеристики нагрузки в функции скорости вращения;
– возможность изменения структуры и параметров программного обеспечения через визуальную среду разработки программ MexBIOS Development Studio.

Внешний вид лабораторного стенда