ZE3410 significa Trabalho de Laboratório "O Estudo do Motor Assíncrono (Com Rotor de Gaiola, Rotor Bobinado) Equipamento Didático Equipamento Escolar Formação em Eletricidade Equipamento de FormaçãoDescrição
A bancada foi concebida para a realização de aulas práticas de "Máquinas Elétricas".
Estruturalmente, a bancada é constituída por duas partes:
carcaça, na qual estão instalados parte dos equipamentos elétricos, placas eletrónicas, painel frontal, módulo de potência e tampo da mesa integrada;
conjunto da máquina, que inclui um motor de corrente contínua, um motor assíncrono com rotor bobinado, um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo, bem como um sensor ótico 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 de alimentação do motor assíncrono e transformadores trifásicos. O conversor é baseado num microcontrolador MB90F562 (Fujitsu) e num módulo de potência inteligente PS11033 (Mitsubishi). O controlador é utilizado para calcular os dados de entrada (especificando a tensão e a frequência) e os sinais de saída (corrente, tensão), para a troca de dados com o PC (RS-485) e a apresentação 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 transístores IGBT, bem como circuitos de acionamento e proteção (curto-circuito, drivers de tensão de alimentação insuficiente, entrada de sinais de controlo inadequados). O conversor de frequência permite ao utilizador explorar o motor assíncrono em todos os quatro quadrantes das características mecânicas.
Conversor de largura de impulso 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 impulso é implementado com base no elemento de potência do conversor de frequência. Dois dos seus braços são utilizados para obter um PWC simétrico reversível e o terceiro braço é utilizado como um PWC irreversível para o rotor do motor assíncrono trifásico. A alimentação do enrolamento é implementada num único transístor MOSFET da International Rectifier. O sistema de controlo baseia-se num microcontrolador AT Mega163 (Atmel) e implementa o cálculo dos sinais de entrada (especifica a tensão, frequência e corrente para travagem dinâmica) e de saída (correntes de ancoragem, excitação e rotor), proporciona a troca de dados com o PC (RS-485) e apresenta os valores medidos no painel frontal da bancada. O conversor de largura de impulso do circuito da armadura do motor CC é complementado por um modo de sistema fechado (controlo de corrente ou velocidade), bem como por um modo gerador.
A unidade de medição baseia-se em dispositivos de medição digitais. Para além das medições de corrente e tensão contínuas, cada canal pode calcular:
valor eficaz da corrente e tensão alternadas;
ângulo de desfasamento entre a corrente e a tensão, bem como calcular cos(φ);
potência ativa.
Controlo por relé-contador, que permite ao utilizador:
comutar o circuito do motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo (estrela/triângulo);
alterar o valor da resistência de carga no circuito trifásico;
Ligar 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 nos módulos inteligentes.
O conversor de frequência e o conversor de largura de impulso são ativados para o funcionamento interno da rede (modo de recuperação) de forma a reduzir o consumo de energia da rede.
Três transformadores de dois enrolamentos;
Contatortes de potência do subsistema de relés.
Os esquemas de cablagem 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, painéis elétricos e controlos que permitem ao utilizador alterar os parâmetros dos elementos durante o trabalho laboratorial.
Comandos no painel frontal da bancada:
Potenciómetro de ajuste para controlar o conversor de largura de pulso reverso, o sinal de referência do sistema fechado;
Potenciómetros de ajuste de conversores de largura de pulso da fonte de alimentação para enrolamentos de excitação de motores CC e motores assíncronos de rotor bobinado em modo síncrono;
Potenciómetros de ajuste do conversor de frequência, que permitem a variação suave da frequência de saída (0 ÷ 163 Hz) e das definições de tensão de saída (0 ÷ 220 V);
Controlos do subsistema de relés.
Para realizar a experiência é necessário montar o circuito do objeto estudado, utilizando jumpers normalizados, que permitem ao utilizador montar o circuito sem perda de clareza.
O software e um conjunto de documentação metodológica e técnica destinada ao corpo docente complementam a bancada de laboratório.
A bancada permite a realização das seguintes experiências:
1. Estudo de um transformador de potência de dois enrolamentos utilizando os métodos de circuito aberto e de curto-circuito.
Investigação de transformador monofásico em vários modos, determinação dos parâmetros do circuito equivalente e dimensionamento das características externas do transformador.
Características.
2. Determinação experimental de grupos de ligação de transformadores trifásicos de dois enrolamentos.
Estudo de diagramas vectoriais de tensão para diferentes padrões de ligação e determinação experimental do grupo de ligação de transformadores trifásicos.
3.º Estudo de um motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da construção e caracterização de um motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola de esquilo utilizando os métodos de circuito aberto, curto-circuito e carga imediata.
4. Estudo dos métodos de arranque de motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo.
Estudo da capacidade de arranque de motores assíncronos trifásicos, montagem de circuitos e características estáticas e dinâmicas nominais de arranque do motor.
5.º Estudo de gerador de corrente contínua com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização de um gerador de corrente contínua com excitação paralela.
6.º Estudo de gerador de corrente contínua com excitação independente.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização de um gerador de corrente contínua com excitação independente. 7.º Estudo do motor de corrente contínua com excitação paralela.
Estudo do princípio de funcionamento e caracterização do motor de corrente contínua com excitação paralela.
Características técnicas do sistema de medição:
Número de parâmetros apresentados na bancada: 15 unidades (12 indicadores)
Voltímetros: 4 unidades
Amperímetros: 6 unidades
Medidores de fase: 1 unidade
Velociómetros: 1 unidade
Wattímetros: 2 unidades
Frequentómetros: 1 unidade Gama de tensão medida de ±1 V a ±750 V
Gama de corrente medida de ±1 mA a ±5 A
Intervalo de velocidade medido de ±1 rad/s a ±314 rad/s
Gama de frequência medida de 0 Hz a 163 Hz
Precisão de medição até 1%
Características técnicas do conversor de largura de impulso:
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
Gama de tensão de saída de 3 a 220 V
Método de controlo: PWM sinusoidal (controlo U/f, independente)
Gama de controlo 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 incluídos.
