ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к учебной технике и, в частности, к стендам для проведения лабораторных исследований взаимосвязанных процессов производства, аккумулирования и потребления электрической энергии в электрической системе, и может быть использована при обучении студентов и учащихся в высших, средних и начальных профессиональных образовательных учреждениях.
Известен аналогичный лабораторный стенд «Тренажер для изучения электрической системы с фотоэлектрической солнечной панелью DL SOLAR-A», изображение и описание которого приведено на сайте www.delorenzogroup.com итальянской фирмы «DE LORENZO» (Милан).
Данный лабораторный стенд для изучения работы электрической системы содержит источник электрической энергии в виде солнечного фотоэлектрического модуля, накопитель электрической энергии в виде аккумуляторной батареи, электрическую нагрузку в виде ламп накаливания и устройство управления, выполненное в виде программируемого контроллера, для обеспечения их совместной работы.
Одним из недостатков известного лабораторного стенда для изучения работы электрической системы является ограниченность его функциональных возможностей из-за протяженности во времени процессов заряда-разряда аккумуляторной батареи, протекающих при проведении экспериментов по моделированию на стенде различных режимов работы электрической системы, что обусловлено медленностью протекания электрохимических процессов в аккумуляторной батарее, которая является накопителем электрической энергии.
Это не позволяет в отведенное для учебного занятия ограниченное время воспроизвести и изучить все возможные режимы работы электрической системы, такие как заряд фотоэлектрическим модулем аккумуляторной батареи при отсутствии нагрузки, заряд фотоэлектрическим модулем аккумуляторной батареи с одновременным питанием нагрузки, питание фотоэлектрическим модулем нагрузки без аккумуляторной батареи, питание нагрузки аккумуляторной батареей без фотоэлектрического модуля, а также совместное питание нагрузки фотоэлектрическим модулем и аккумуляторной батареей.
Другим недостатком известного лабораторного стенда для изучения работы электрической системы является необходимость постоянных дополнительных затрат для поддержания его работоспособности, обусловленная незначительным ресурсом полных циклов заряда-разряда аккумуляторной батареи, по истечении которого вышедшую из строя батарею необходимо менять на новую.
Таким образом, известный лабораторный стенд имеет ограниченные функциональные возможности и является дорогим в эксплуатации.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей лабораторного стенда для изучения работы электрической системы и сокращение затрат на его эксплуатацию.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение возможности воспроизведения на лабораторном стенде основных режимов работы электрической системы в ограниченное учебным занятием время и исключение необходимости периодической замены накопителя электрической энергии.
Указанный результат достигается тем, что в лабораторном стенде для изучения работы электрической системы, содержащем электрически связанные источник электрической энергии, устройство управления, электрическую нагрузку и накопитель электрической энергии, согласно полезной модели, накопитель электрической энергии выполнен в виде электрических конденсаторов.
Выполнение накопителя электрической энергии в виде электрических конденсаторов позволяет достичь требуемой скорости протекания процессов заряда-разряда в накопителе электрической энергии при моделировании различных режимов работы электрической системы путем простого выбора емкости электрических конденсаторов, так как электрический конденсатор без ограничивающего его ток резистора заряжается и разряжается практически мгновенно, что дает возможность за ограниченное учебным занятием время воспроизвести и изучить все возможные режимы работы электрической системы и расширяет тем самым функциональные возможности лабораторного стенда.
Кроме того, электрические конденсаторы имеют практически неограниченный ресурс по числу циклов заряда-разряда (сотни тысяч), что исключает необходимость их частой замены и сокращает затраты на эксплуатацию стенда.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый лабораторный стенд для изучения работы электрической системы обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что накопитель электрической энергии выполнен в виде электрических конденсаторов.
Заявляемый лабораторный стенд для изучения работы электрической системы может найти широкое применение в качестве учебной техники для проведения лабораторных исследований процессов производства, аккумулирования и потребления электрической энергии в электрической системе, и может быть использован при обучении студентов и учащихся в высших, средних и начальных профессиональных образовательных учреждениях, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид лабораторного стенда.
Лабораторный стенд для изучения работы электрической системы, представленный на чертеже, содержит электрически связанные источник 1 электрической энергии, устройство 2 управления, электрическую нагрузку 3 и накопитель электрической энергии, выполненный в виде батареи 4 электрических конденсаторов.
Устройство 2 управления выполнено в виде программируемого контроллера, выполнение всех остальных частей лабораторного стенда является традиционным и используются все части по прямому назначению.
Работа с лабораторным стендом для изучения работы электрической системы осуществляется следующим образом.
Для проведения лабораторной работы включают источник 1 электрической энергии, электрическую нагрузку 3 и устройство 2 управления (цепи питания указанных частей лабораторного стенда на чертеже не показаны).
Согласно прилагаемому методическому пособию и техническому описанию задают режимы работы источника 1 электрической энергии, электрической нагрузки 3, и, в зависимости от степени заряда батареи 4 электрических конденсаторов, устройство 2 управления реализует работу электрической системы в одном из следующих режимов:
- источник 1 электрической энергии заряжает батарею 4 электрических конденсаторов при отсутствии потребления электрической энергии нагрузкой 3,
- источник 1 электрической энергии заряжает батарею 4 электрических конденсаторов и одновременно питает электрическую нагрузку 3,
- источник 1 электрической энергии питает электрическую нагрузку 3 без заряда батареи 4,
- источник 1 электрической энергии и батарея 4 электрических конденсаторов одновременно питают нагрузку 3,
- батарея 4 электрических конденсаторов питает нагрузку 3 без источника 1 электрической энергии,
- источник 1 электрической энергии не питает, нагрузка 3 не потребляет электрическую энергию, а батарея 4 не заряжается и не разряжается.
Последовательно изучают работу электрической системы в каждом из этих режимов, причем процесс изучения всех режимов работы по длительности укладывается в отведенное для учебного занятия ограниченное время.
Заявляемая полезная модель по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности и меньшие затраты при эксплуатации.