Лабораторный стенд Э004 "Электрооборудование подъемного крана"

Комплект учебного оборудования  Лабораторный стенд Э004 "Электрооборудование подъемного крана", исполнение: шкаф управления и ноутбук, Лабораторный стенд предназначен для обучения студентов различных специальностей, изучающих дисциплины «Теория электропривода», «Системы управления электроприводов» «Автоматизированный электропривод типовых промышленных механизмов».

Общие требования:

1. Коммутационное, силовое оборудование, а также элементы управления и индикации располагаются в электромонтажном шкафу, снабженным дверцей, защищающей от проникновения внутрь при проведении лабораторных работ.

2. Стенд содержит физическую модель подъемного крана.

3. Шкаф управления обеспечивает выполнение лабораторных работ и экспериментов при закрытой дверце и закрывать прямой доступ к токоведущим элементам и цепям.

4. Измерение тока и напряжения выполняется датчиками тока и напряжения на основе эффекта Холла с полосой пропускания 0…1000 Гц, при этом обязательным является измерение постоянного тока.

5. Физическая модель подъемного крана содержит машину переменного тока с короткозамкнутым ротором, датчик скорости, редуктор, намоточный барабан.

6. В стенде используются только промышленные преобразователи частоты.

7. Для всех используемых элементов, устройств и приборов указаны конкретные марки, типы и характеристики.

8. В состав лабораторного стенда входят подробные методические указания по проведению лабораторных работ с указанием:

– кратких теоретических сведений; функциональными схемами выполняемых экспериментов;

– описанием последовательности выполнения работ;

– требований к отчету по выполненной работе;

– перечня контрольных вопросов по изучаемому разделу.

Технические характеристики:

Состав:

1. Модель подъемного крана.

2. Шкаф управления.

3. Программно-аппаратный измерительный комплекс.

4. Компьютерный стол.

5. Методические указания.

6. Техническое описание.

Краткое техническое описание элементов стенда: 1. Модель подъемного крана Модель состоит из металлического каркаса, обшитого органическим стеклом с открываемой дверцей,

и имеет следующие характеристики:

– наличие электромагнитного замка на двери модели;

– каркас модели покрашен полимерной краской.

В модели устанавливается электромашинный агрегат, представляющий собой мотор-редуктор переменного тока на базе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, оснащенный электромагнитным тормозом и датчиком скорости.

 Выходной вал редуктора должен жестко подсоединяться к намоточному барабану, на который осуществляется намотка подъемного троса.

Элементы электромашинного агрегата имеют следующие характеристики:

Модель оснащена механическими датчиками, установленными вдоль направляющих грузоблока:

 2. Шкаф управления представляет собой металлический монтажный шкаф, оснащенный дверцей, на которую вынесены элементы управления и индикации крана. Шкаф управления имеет монтажную панель, на которой располагаются элементы защиты, коммутации и управления..

Управление электроприводом подъемного крана осуществляется от промышленного преобразователя частоты, имеющего следующие

технические характеристики:

– режимы работы: скалярное управление при постоянстве U/f;

-векторное управление;

 регулирование и поддержание заданной скорости в разомкнутой и замкнутой системе;

регулирование и поддержание вращающего момента асинхронного двигателя в замкнутой системе управления.

Для оценки энергетических режимов работы электропривода крана преобразователь частоты подключен к сети через трехфазный измеритель мощности промышленного образца. Измеритель мощности предназначен для измерения электрических параметров трехфазной сети переменного тока: токов и напряжений в каждой из фаз, а также усредненных параметров по всем фазам. Кроме этого измеряются частота и коэффициент мощности трехфазной сети.

                  Технические характеристики измерителя мощности

На дверцу шкафа вынесен цифровой индикатор скорости вращения электродвигателя:

 Измерение напряжения и тока должно осуществляться посредством датчиков тока (ДТ) и напряжения (ДН) на основе эффекта Холла. Датчики должны обеспечивать развязку силовых цепей и цепей управления. Диапазоны работы датчиков приведены в таблице.

3. Программно-аппаратный измерительный комплекс содержит:

3.1. Программное обеспечение исполнено на русском и казахском языках. Должно управлять работой лабораторного стенда в полуавтоматическом режиме.

В полуавтоматическом режиме ПАИК должен обеспечивать:

– снятие статических характеристик с аналоговых и дискретных элементов и устройств лабораторного стенда с помощью виртуальных приборов;

– осциллографирование переходных процессов с элементов и устройств стенда;

– задания типовых и произвольных входных задающих воздействий для аналоговых и дискретных элементов и устройств.

Технические характеристики ПАИК:

– осциллографирование периодических сигналов одновременно 16 сигналов с частотой выборки сигналов 200 кГц;

 – регистрация мгновенных и усредненных сигналов с помощью виртуальных приборов с частотой выборки сигналов 200 кГц и длительностью 5 мин;

– перечень виртуальных приборов:

амперметры постоянного и переменного тока, вольтметры постоянного и переменного тока, ваттметры, варметры, частотомеры, фазометры;

– одновременный вывод на экран 16 виртуальных приборов

– автоматизация проведения экспериментов

– автоматическое снятие функциональных зависимостей и фазовых траекторий;

 – отображение интерактивных функциональных схем выполнения экспериментов (мнемосхем) с индикацией сигналов и управлением системой;

– реализация функций устройств релейной защиты и автоматики;

– реализация режима передачи сигналов 2IO-Link;

– измерение показателей качества электрической энергии; исследование характеристик реле (реле-томограф);

– моделирование электротехнических и электроэнергетических объектов управления в реальном времени.

3.2. Ноутбук Обеспечивает сохранение и буферизацию вводимых данных, их обработку и преобразование, вывод на экран дисплея статических характеристик и переходных процессов, а также выдачу управляющих сигналов на элементы и устройства лабораторного стенда.

Ноутбук должен иметь следующие характеристики:

 3.3. Плата ввода/вывода Плата аналогового ввода/вывода должна служить для ввода/вывода и обработки аналоговой и цифровой информации в персональных компьютерах. Должна подключаться к персональному компьютеру с помощью кабеля USB-A – USB-B (входит в комплект). Плата в стенде используется вместе с программным обеспечением, входящим в состав стенда.

Технические характеристики платы приведены в таблице. Наименование параметра Значение Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)

Максимальная частота преобразования (на 1 канал)

25 кГц 50 кГц 100 кГц

Диапазон входных сигналов 10

В Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Цифровые входы и выходы Входной порт 8 бит КМОП, серия НСТ Выходной порт 16 бит КМОП, серия НСТ Напряжение низкого уровня, 0… 0,4 В Напряжение высокого уровня, 2,4…5,0 В Выходной ток низкого уровня (макс), 6 мА 4.

Компьютерный стол предназначен для установки на него персонального компьютера. Основание изготовлено из квадратного металлического профиля сечением 25х25 мм и окрашенного белой порошковой краской. Столешница выполнена из ламинированного ДСП с окантовкой по периметру ПВХ.

Технические характеристики стола:

5. Методические указания к проведению лабораторных работ Методические указания выполнены в виде брошюры формата А5 на русском и казахском языках и должны содержать описание выполнения следующего минимального перечня лабораторных работ и экспериментов:

1. Настройка и исследование преобразователя частоты.

2. Исследование электропривода подъемного крана со скалярным управлением.

3. Исследование электропривода подъемного крана с векторным управлением.

4. Изучение процессов пуска и торможения асинхронного кранового электропривода.

5. Изучение алгоритмов управления магнитным тормозом в крановом электроприводе.

6. Изучение системы точного останова электропривода крана.

7. Изучение специальных алгоритмов улучшения показателей работы крана.

8. Исследование энергетических режимов работы кранового электропривода .

6. Техническое описание Техническое описание выполнено в виде брошюры формата А5 на русском и казахском языках и должно содержать: – состав стенда; – основные технические характеристики стенда в целом; – схему подключения питания стенда; основные технические характеристики элементов стенда.

Поскольку данное лабораторное оборудование может использоваться в группах как с русским, так и с государственным языком обучения, все надписи на стенде фабрично изготовлены на двух языках: казахском и русском.

Программное обеспечение, необходимое для управления стендом и выполнения лабораторных работ также изготовлено на 2 языках: казахском и русском.