УЧЕБНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области устройств вспомогательного учебного оборудования, а именно к учебному стенду для исследования частотного преобразователя и может быть использована при изучении курса электрорадиотехники и электроники, основ электроники и ремонта электрооборудования станков в учебных заведениях различного уровня: в вузах, профессионально-технических училищах, техникумах, колледжах и общеобразовательных школах.
Задачей полезной модели является создание учебного стенда для исследования частотного преобразователя, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в расширении дидактических возможностей, упрощении конструкции стенда, уменьшении веса, улучшении эргономических качеств.
Известен учебный стенд «Основы электрических машин» (ОЭМ-НР), который содержит электромашинный агрегат, включающий в себя три соединенные на одном валу электрические машины: машину постоянного тока с обмоткой независимого возбуждения, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и импульсный датчик скорости, силовой модуль, предназначенный для подключения электрических машин электромашинного агрегата, модуль измерительный постоянного тока, модуль измерителя мощности, модуль преобразователя частоты, тиристорный преобразователь постоянного тока и модуль регуляторов, содержащий задатчик интенсивности на базе операционного усилителя DA1, регулятор скорости на базе DA2 и регулятор тока на базе DA3 (Исследование электрического привода. Методические указания к лабораторным работам. Пенза, издательство Пензенского государственного университета, 2009, с.11-21)
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании наиболее близкого аналога относится то, что для его работы необходимо трехфазное напряжение, не имеет возможности подключения внешних асинхронных двигателей с напряжением питания от 3 до 220 В и исследования их характеристик, имеет большие массогабаритные характеристики и требует специальное рабочее место, определенной площади размещения.
Указанный технический результат в учебном стенде для исследования частотного преобразователя достигается тем, что он содержит диэлектрическое основание, на котором смонтированы частотный преобразователь, входные силовые контакты которого соединены с панелью клемм управления, а выходные силовые контакты частотного преобразователя соединены с панелью выходных силовых клемм, предназначенные соответственно для подачи однофазного сетевого напряжения, для снятия коммутируемого трехфазного напряжения для питания учебного стенда и управления режимами работы частотного преобразователя, кнопочная станция, панель, состоящую из шести клемм, сгруппированных по парам, которые непосредственно подключены к трем кнопкам кнопочной станции, трехфазный асинхронный двигатель, панель, состоящую из шести клемм, которые непосредственно соединены с началами и концами трехфазной обмотки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и электронного тахометра, который предназначен для измерения частоты вращения ротора двигателя. Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - схема расположения элементов стенда;
фиг.2 - электрическая схема учебного стенда;
где, х1-х50 - клеммы,
А, В, С - фазы трехфазной сети,
X, Y, Z - концы обмоток асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором,
М - трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором,
Т - электронный тахометр,
ОД - оптический датчик,
фиг.3 - управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя при соединении обмоток двигателя по схеме «звезда»;
фиг.4 - управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя при соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник»;
фиг.5 - управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя при соединении обмоток двигателя по схеме «звезда» с подключением внешних датчиков;
фиг.6 - управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя при соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник» с подключением внешних датчиков;
фиг.7 - дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем при соединении обмоток двигателя по схеме «звезда»;
фиг.8 - дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем при соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник»;
фиг.9 - дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем при соединении обмоток двигателя по схеме «звезда» с подключением внешних датчиков;
фиг.10 - дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем при соединении обмоток двигателя по схеме «треугольник» с подключением внешних датчиков.
Все основные элементы учебного стенда для исследования частотного преобразователя закреплены на диэлектрическом основании 1 (фиг.1), имеющим амортизирующие резиновые ножки 2. На диэлектрическом основании 1 смонтированы частотный преобразователь 3, панель 4 с входными питающими клеммами 5, панель 6 с клеммами 7 трехфазного выходного напряжения, панель 8 с клеммами 9 управления и автоматики частотного преобразователя, кнопочная станция 10, панель 11 с клеммами 12 контактов кнопочной станции, трехфазный асинхронный двигатель 13, панель 14 с выходными клеммами 15 обмоток трехфазного асинхронного двигателя, электронный тахометр 16.
Входные клеммы частотного преобразователя 3 монтажным проводом соединены с одноименными контактами панели 4 входных клемм 5 учебного стенда, а выходные клеммы для управления частотным преобразователем соединены монтажным проводом с одноименными контактами панели 8 входных клемм 9 учебного стенда. Силовые выходы частотного преобразователя 3 соединены монтажным проводом с одноименными клеммами 7 панели 6.
Начала и концы обмоток трехфазного асинхронного двигателя 13 выведены на клеммы 15 панели 14, которые обозначены символами А, В, С, X, Y, Z.
Контакты кнопок «пуск», «стоп», «назад» кнопочной станции 10 соединены монтажным проводом с клеммами 12 панели 11. К электронному тахометру 16 подключается оптический датчик ОД (фиг.2).
Для выполнения соединения электрической цепи используются соединительные провода двух типов: со штыревыми наконечниками и плоскими зажимными. Питание стенда осуществляется от сети переменного тока 220 В.
Все элементы и устройства расположены на стенде свободно, доступно, разбиты по группам и логически связаны между собой. Приборные клеммы расположены таким образом, что обеспечивается быстрый и безопасный доступ.
Учебный стенд работает следующим образом
Переменное напряжение 220 В подается на клеммы 5 панели 4 непосредственно на частотный преобразователь 3. К клеммам 9 панели 8 подключаются внешние датчики, кнопочная станция 10 и т.д. Выводы обмоток трехфазного асинхронного двигателя 13, которые вынесены на клеммы 15 панели 14 соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Монтажными проводами соединяют одноименные клеммы 7 и 15, обозначенные символами А, В, С панелей 6 и 14.
Чтобы начать лабораторное исследование необходимо запрограммировать частотный преобразователь 3. Программирование производится непосредственно с клавиатуры, которая имеется на лицевой панели. Для запуска частотного преобразователя 3 необходимо нажать кнопку «старт», которая находится на лицевой панели. Чтобы выключить частотный преобразователь 3 следует нажать кнопку «стоп», которая находится на лицевой панели.
Предлагаемое устройство для исследования частотного преобразователя позволяет изучить:
1. Управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя (фиг.3, 4).
2. Управление трехфазным асинхронным двигателем непосредственно с клавиатуры частотного преобразователя с подключением внешних датчиков (фиг.5, 6).
3. Дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем (фиг.7, 8).
4. Дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем с подключением внешних датчиков (фиг.9, 10).
Предлагаемый учебный стенд реализован на кафедре общетехнических дисциплин и используется в учебном процессе на лабораторных занятиях учебных дисциплин «Электрорадиотехника и электроника» и «Ремонт электрооборудования станков».
Предложенная конструкция учебного стенда для исследования частотного преобразователя выполнена компактной, удобной в эксплуатации.
Учебный стенд можно эффективно использовать для демонстрации функциональных возможностей частотного преобразователя на лекционных занятиях, для исследования характеристик на лабораторно-практических занятиях, а также для исследовательских работ студентов, в том числе при выполнении выпускных квалификационных работ.
Учебный стенд прост в изготовлении, надежен в работе, не требует больших затрат при его изготовлении в производстве, имеет малые массогабаритные характеристики, то есть не требуется специальное рабочее место определенной площади размещения, при хранении не занимает много места, имеет возможность подключения внешних асинхронных двигателей с напряжением питания от 3 до 220 В и исследования их характеристик, работает как от однофазной, так и от трехфазной сети переменного тока, а, следовательно, имеет возможность работы там, где трехфазного напряжения нет.