SMTE448 Suporte para Trabalho de Laboratório "O Estudo do Motor Assíncrono (Com Rotor de Gaiola; Rotor Bobinado)" Equipamentos de Laboratório Elétrico Equipamentos Didáticos Equipamentos EducacionaisDescrição
A bancada foi projetada para a realização de aulas práticas de "Máquinas Elétricas".
Estruturalmente, a bancada consiste em duas partes:
carcaça, na qual estão instalados parte dos equipamentos elétricos, placas eletrônicas, painel frontal, módulo de potência e tampo integrado;
conjunto da máquina, que inclui motor CC, motor assíncrono com rotor bobinado, um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo, bem como um sensor óptico de velocidade com definição do sentido de rotação.
A bancada pode ser complementada com uma unidade de máquinas elétricas baseada em motores elétricos de baixa (90 W) ou alta (0,55 kW) potência.
A carcaça da bancada contém:
Conversor de frequência para geração de rede CA trifásica de frequência variável e tensão para alimentação do motor assíncrono e transformadores trifásicos. O conversor é baseado em um microcontrolador MB90F562 (Fujitsu) e um módulo de potência inteligente PS11033 (Mitsubishi). O controlador é usado para calcular dados de entrada (especificando tensão e frequência) e sinais de saída (corrente, tensão), para troca de dados com o PC (RS-485) e exibição dos valores medidos no painel frontal da bancada. O módulo de potência inclui circuitos de potência de retificador de ponte trifásico, inversor de ponte trifásico em transistores IGBT, bem como circuitos de acionamento e proteção (curto-circuito, drivers de tensão de alimentação insuficiente, entrada de sinais de controle inadequados). O conversor de frequência permite ao usuário explorar o motor assíncrono em todos os quatro quadrantes das características mecânicas.
Conversor de largura de pulso para o circuito da armadura e a alimentação do enrolamento de excitação do motor CC, bem como a alimentação do circuito do rotor do motor assíncrono trifásico com rotor bobinado no modo de motor e gerador síncrono. O conversor de largura de pulso é implementado com base no elemento de potência do conversor de frequência. Dois de seus braços são usados para obter um PWC simétrico reversível e o terceiro braço é usado como um PWC irreversível para o rotor do motor assíncrono trifásico. A alimentação do enrolamento é implementada em um único transistor MOSFET da International Rectifier. O sistema de controle é baseado em um microcontrolador AT Mega163 (Atmel) e implementa o cálculo dos sinais de entrada (especifica tensão, frequência e corrente para frenagem dinâmica) e saída (correntes de ancoragem, excitação e rotor), fornece troca de dados com o PC (RS-485) e exibe os valores medidos no painel frontal da bancada. O conversor de largura de pulso do circuito da armadura do motor CC é complementado por um modo de sistema fechado (controle de corrente ou velocidade), bem como um modo gerador.
A unidade de medição é baseada em dispositivos de medição digital. Além das medições de corrente e tensão contínuas, cada canal pode calcular:
valor eficaz da corrente e tensão alternadas;
ângulo de deslocamento entre corrente e tensão, bem como calcular cos(φ);
potência ativa.
Controle por relé-contator, que permite ao usuário:
comutar o circuito do motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo (estrela/triângulo);
alterar o valor do resistor de carga no circuito trifásico;
conectar motores assíncronos a uma rede de 3 a 380/220 V 50 Hz ou a um conversor de frequência;
Resistores no circuito de excitação (dois estágios);
Resistores de carga no circuito trifásico (três estágios);
Resistores de sobretensão em módulos inteligentes.
O conversor de frequência e o conversor de largura de pulso são ativados para operação na rede interna (modo de recuperação) a fim de reduzir o consumo de energia da rede.
Três transformadores de dois enrolamentos;
Contatortes de potência do subsistema de relés.
Os diagramas de fiação dos objetos estudados estão representados no painel frontal. Todos os diagramas estão divididos em grupos de acordo com o tema do laboratório. O painel contém tomadas de comutação, indicadores de dispositivos digitais, chaves e controles que permitem ao usuário alterar os parâmetros dos elementos durante o trabalho de laboratório.
Controles no painel frontal da bancada:
potenciômetro de ajuste para controlar o conversor de largura de pulso reverso, o sinal de referência do sistema fechado;
potenciômetros de ajuste dos conversores de largura de pulso da fonte de alimentação para os enrolamentos de excitação do motor CC e do motor assíncrono de rotor bobinado em modo de máquina síncrona;
potenciômetros de ajuste do conversor de frequência, que permitem a alteração gradual da frequência de saída (0 ÷ 163 Hz) e das configurações de tensão de saída (0 ÷ 220 V);
controles do subsistema de relés.
Para realizar o experimento, é necessário montar o circuito do objeto estudado, utilizando jumpers padronizados, que permitem ao usuário montar o circuito sem perda de clareza.
O software e um conjunto de documentação metodológica e técnica destinada ao corpo docente complementam a bancada do laboratório. A bancada permite a realização dos seguintes experimentos:
1. Estudo de transformadores de potência de dois enrolamentos utilizando os métodos de circuito aberto e curto-circuito.
Investigação de transformadores monofásicos em diversos modos, determinação dos parâmetros do circuito equivalente e avaliação das características externas do transformador.
2. Determinação experimental de grupos de conexão de transformadores trifásicos de dois enrolamentos.
Estudo de diagramas vetoriais de tensão para diferentes padrões de conexão e determinação experimental do grupo de conexão do transformador trifásico.
3. Estudo de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da construção e caracterização de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo utilizando os métodos de circuito aberto, curto-circuito e carga imediata.
4. Estudo de métodos de partida de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da capacidade de partida de motores assíncronos trifásicos, montagem do circuito e características nominais estáticas e dinâmicas de partida do motor.
5. Estudo do gerador CC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do gerador CC com excitação paralela.
6. Estudo do gerador CC com excitação independente.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do gerador CC com excitação independente.
7. Estudo do motor CC com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do motor CC com excitação paralela.
Características técnicas do sistema de medição:
Número de parâmetros exibidos na bancada: 15 unidades (12 indicadores)
Voltímetros: 4 unidades
Amperímetros: 6 unidades
Medidores de fase: 1 unidade
Velociômetros: 1 unidade
Wattímetros: 2 unidades
Frequentômetros: 1 unidade Faixa de tensão medida de ±1 V a ±750 V
Faixa de corrente medida de ±1 mA a ±5 A
Faixa de velocidade medida de ±1 rad/s a ±314 rad/s
Faixa de frequência medida de 0 Hz a 163 Hz
Precisão de medição de até 1%
Características técnicas do conversor de largura de pulso:
Corrente nominal ±5 A
Tensão do barramento CC 300 V
Frequência do conversor 8 kHz
Sobrecarga de corrente ±7 A
Características técnicas do conversor de frequência:
Potência do motor: 0,4 kW / 1,5 kWt
Corrente nominal: 7 A
Faixa de tensão de saída de 3 a 220 V
Método de controle: PWM senoidal (controle U/f, independente)
Faixa de controle de frequência: de 0 a 163 Hz
Frequência Resolução: 0,3 Hz
Margem de sobrecarga: 150% da corrente de saída nominal durante 1 minuto (dependência integral)
Conjunto completo de equipamentos "Máquinas Elétricas":
bancada de laboratório "Máquinas Elétricas";
um conjunto de máquina;
conjunto de jumpers;
cabo AM-BM USB 2.0;
CD-R com documentos e software inclusos.
