ZE3410 Support pour travaux de laboratoire "L'étude du moteur asynchrone (avec rotor à cage, rotor bobiné)" Description
Le banc est conçu pour la réalisation de travaux pratiques en « Machines électriques ».
Structurellement, le banc se compose de deux parties :
logement, dans lequel une partie de l'équipement électrique, des cartes électroniques, du panneau avant, du module d'alimentation et du dessus de table du bureau intégré sont installés ;
ensemble de machine, qui comprend un moteur à courant continu, un moteur asynchrone à rotor bobiné, un moteur asynchrone à rotor à cage d'écureuil, ainsi qu'un capteur de vitesse optique avec la définition du sens de rotation.
Le banc peut être complété par un ensemble de machines électriques à base de moteurs électriques de petite (90 W) ou de grande (0,55 kW) puissance.
Le boîtier du banc contient :
Convertisseur de fréquence pour générer un réseau alternatif triphasé à fréquence variable et la tension d'alimentation des moteurs asynchrones et des transformateurs triphasés. Le convertisseur est basé sur un microcontrôleur MB90F562 (Fujitsu) et un module intelligent d'alimentation PS11033 (Mitsubishi). Le contrôleur est utilisé pour calculer les données d'entrée (spécifiant la tension et la fréquence) et les signaux de sortie (courant, tension), pour l'échange de données avec le PC (RS-485) et pour afficher les valeurs mesurées sur le panneau avant du banc. Le module de puissance comprend des circuits de puissance de pont redresseur triphasé, d'inverseur de pont triphasé sur transistors IGBT, ainsi que des pilotes et des circuits de protection (court-circuit, pilotes de tension d'alimentation insuffisante, entrée de signaux de commande incorrects). Le convertisseur de fréquence permet à l'utilisateur d'explorer le moteur asynchrone dans les quatre quadrants des caractéristiques mécaniques.
Convertisseur de largeur d'impulsion pour le circuit d'induit et l'alimentation de l'enroulement d'excitation du moteur à courant continu, ainsi que l'alimentation du circuit de rotor du moteur asynchrone triphasé avec rotor bobiné en mode moteur synchrone et générateur. Le convertisseur de largeur d'impulsion est mis en œuvre sur la base de l'élément de puissance du convertisseur de fréquence. Deux de ses bras sont utilisés pour obtenir des PWC symétriques réversibles, et le troisième bras est utilisé comme PWC irréversible pour rotor de moteur asynchrone triphasé. L'alimentation de l'enroulement est implémentée sur un seul transistor MOSFET International Rectifier. Le système de contrôle est basé sur un microcontrôleur AT Mega163 (Atmel) et implémente le calcul des signaux d'entrée (spécifie la tension, la fréquence et le courant pour le freinage dynamique) et de sortie (courants d'ancre, d'excitation, de rotor), assure l'échange de données avec le PC ( RS-485), l'affichage des valeurs mesurées sur la face avant du banc. Le convertisseur de largeur d'impulsion du circuit d'induit du moteur à courant continu est complété par un mode système fermé (contrôle du courant ou de la vitesse), ainsi qu'un mode générateur. L'unité de mesure est basée sur des appareils de mesure numériques. En plus des mesures de courant continu et de tension, chaque voie peut calculer :
valeur efficace du courant et de la tension alternatifs ;
angle de décalage entre le courant et la tension, ainsi que calcul cos(φ);
puissance active.
Commande relais-contacteur, qui permet à l'utilisateur de :
commuter le circuit du moteur asynchrone avec rotor à cage d'écureuil (étoile/triangle) ;
modifier la valeur de la résistance de charge en circuit triphasé ;
connecter les moteurs asynchrones au réseau 3 ~ 380/220 V 50 Hz ou au convertisseur de fréquence ;
Résistances dans le circuit d'enroulement d'excitation (deux étages);
Résistances de charge en circuit triphasé (trois étages);
Résistances de décharge de surtension sur les modules intelligents.
Le convertisseur de fréquence et le convertisseur de largeur d'impulsion sont activés pour le fonctionnement du réseau interne (mode de récupération) afin de réduire la consommation d'énergie du réseau.
Trois transformateurs à deux enroulements ;
Contacteurs de puissance du sous-système de relais.
Les schémas électriques des objets étudiés sont représentés sur la face avant. Tous les diagrammes sont divisés en groupes selon le thème du laboratoire. Le panneau contient des prises de commutation, des indicateurs d'appareils numériques, des appareillages de commutation et des commandes permettant à l'utilisateur de modifier les paramètres des éléments pendant le travail en laboratoire.
Commandes sur le panneau avant du banc :
potentiomètre de consigne pour contrôler le convertisseur de largeur d'impulsion inverse, le signal de référence du système fermé ; potentiomètres de consigne des convertisseurs de largeur d'impulsions d'alimentation des bobinages d'excitation des moteurs à courant continu et rotor bobiné des moteurs asynchrones en mode machine synchrone ;
potentiomètres de consigne du convertisseur de fréquence, qui permettent le changement en douceur de la fréquence de sortie (0 ÷ 163 Hz) et les paramètres de tension de sortie (0 ÷ 220 V);
commandes du sous-système de relais.
Pour réaliser le laboratoire, il est nécessaire d'assembler le circuit de l'objet étudié, à l'aide de cavaliers normalisés, qui permettent à l'utilisateur d'assembler le circuit sans perte de clarté.
Des logiciels et un ensemble de documentation méthodologique et technique destinés aux personnels académiques complètent la paillasse du laboratoire.
Le banc assure la conduite des laboratoires suivants :
1. Étude d'un transformateur de puissance à deux enroulements avec l'utilisation de méthodes de circuit ouvert et de court-circuit.
Étude du transformateur monophasé dans divers modes, détermination des paramètres de circuit équivalents et évaluation des caractéristiques externes du transformateur.
2. Détermination expérimentale des groupes de connexion de transformateur triphasé à deux enroulements.
Étude des diagrammes vectoriels de tension pour différents schémas de connexion et détermination expérimentale du groupe de connexion du transformateur triphasé.
3. Etude d'un moteur asynchrone triphasé à rotor à cage d'écureuil.
Etude de construction et caractérisation d'un moteur asynchrone triphasé à rotor à cage d'écureuil utilisant les méthodes du circuit ouvert, du court-circuit et de la mise en charge immédiate.
4. Etude des méthodes de moteurs asynchrones triphasés avec démarrage du rotor à cage d'écureuil.
Étude des capacités de démarrage des moteurs asynchrones triphasés, montage des circuits et caractéristiques nominales statiques et dynamiques de démarrage des moteurs.
5. Étude d'un générateur de courant continu à excitation parallèle.
Etude du principe de fonctionnement et caractérisation d'un générateur de courant continu à excitation parallèle.
6. Étude d'un générateur de courant continu à excitation séparée.
Etude du principe de fonctionnement et caractérisation d'un générateur à courant continu à excitation séparée.
Etude d'un moteur à courant continu à excitation parallèle.
Etude du principe de fonctionnement et caractérisation d'un moteur à courant continu à excitation parallèle.
Caractéristiques techniques du système de mesure :
Nombre de paramètres affichés sur le banc 15 pcs. (12 indicateurs)
Voltmètres 4 pièces.
Ampèremètres 6 pièces.
Phasemètres 1 pc.
Compteurs de vitesse 1 pc.
Wattmètres 2 pièces.
Fréquencemètres 1 pc.
Plage de tension mesurée de ±1 V à ±750 V
Plage de courant mesuré de ±1 mÀ à ±5 À
Plage de vitesse mesurée de ±1 rad/s à ±314 rad/s
Plage de fréquence mesurée de 0 Hz à 163 Hz
Précision de mesure, jusqu'à 1%
Caractéristiques techniques du convertisseur de largeur d'impulsion :
Courant nominal ±5 À
Tension du circuit intermédiaire 300 V
Fréquence du convertisseur 8 kHz
Surcharge de courant ±7 À
Caractéristiques techniques du convertisseur de fréquence :
Puissance moteur : 0,4 kW / 1,5 kWt
Courant nominal : 7 À
Plage de fonctionnement de la tension de sortie 3~ 220 V
Méthode de contrôle : PWM sinusoïdal (contrôle U/f, indépendant)
Plage de contrôle de fréquence : de 0 à 163 Hz
Résolution de fréquence : 0,3 Hz
Marge de surcharge : 150 % du courant de sortie nominal pendant 1 minute (dépendance intégrale)
Ensemble complet d'équipements "Machines électriques":
paillasse de laboratoire "Machines électriques" ;
un ensemble machine ;
jeu de cavaliers;
câble AM-BM USB 2.0;
CD-R avec documents d'accompagnement et logiciel.
