I. Visão Geral
O dispositivo experimental GL-DLDZ-1 para Tecnologia de Eletrônica de Potência e Controle de Motores foi desenvolvido com base nos requisitos dos livros didáticos mais recentes de faculdades e universidades, como “Tecnologia de Eletrônica de Potência” (4ª edição) e “Sistema de Controle Automático de Tração Elétrica” ​​(3ª edição). Ele incorpora as vantagens de produtos similares nacionais e internacionais, considerando plenamente a situação atual e as tendências de desenvolvimento dos laboratórios, e foi cuidadosamente projetado. Destaca-se por sua estrutura racional, funções completas, alta confiabilidade e excelente custo-benefício.
II. Características
1. Abrangência: Este dispositivo integra projetos experimentais como eletrônica de potência, conversão semicondutora, regulação de velocidade AC e DC, conversão de frequência AC, controle de motores e teoria de controle.
2. Alta Adaptabilidade: Atende às necessidades do ensino experimental de disciplinas correspondentes em diversas instituições de ensino. A profundidade e a abrangência podem ser ajustadas de forma flexível conforme a necessidade. A popularização e o aprimoramento podem ser combinados organicamente de acordo com o progresso do ensino. O dispositivo adota uma estrutura modular, facilitando a substituição de componentes. Caso seja necessário expandir as funções ou desenvolver novos experimentos, basta adicionar componentes, sem que seja preciso substituí-los.
3. Conjunto completo e robusto: Desde fontes de alimentação especiais, motores e outros componentes experimentais até fios específicos para conexões experimentais, o desempenho e as especificações dos componentes de suporte são perfeitamente compatíveis com as necessidades do experimento.
4. Alta intuitividade: Cada painel experimental adota uma estrutura separada, com diagramas e linhas de painel claros, tarefas definidas para cada painel e operação e manutenção convenientes.
5. Alta cientificidade: O dispositivo ocupa uma área pequena, economizando espaço experimental e reduzindo o investimento em infraestrutura; os pequenos motores de suporte são especialmente projetados para simular as características e os parâmetros de motores de pequeno e médio porte; os pequenos motores consomem menos energia, economizam energia, têm baixo ruído experimental, são organizados e esteticamente agradáveis, melhorando o ambiente experimental; o conteúdo experimental é rico e o projeto é racional. Além de aprofundar o conhecimento teórico, os experimentos projetados também podem ser combinados com a prática real.
6. Forte abertura: A fonte de alimentação do painel de controle é isolada por um transformador de isolamento trifásico e equipada com dispositivos de proteção contra fuga de corrente e de tensão para garantir a segurança do operador; cada saída de energia possui funções de monitoramento e proteção contra curto-circuito, e cada instrumento de medição possui uma função de proteção confiável, o que garante um uso seguro e confiável; o painel de controle também está equipado com um gerenciador de experimentos para fornecer um padrão unificado para a avaliação das habilidades experimentais dos alunos. Como todo o conjunto de equipamentos foi cuidadosamente projetado, com componentes e processos confiáveis ​​como garantia, o desempenho do produto é excelente, o que cria condições para laboratórios abertos.
7. Forte avanço: O dispositivo concentra-se na vanguarda da eletrônica de potência. Além de manter o experimento com tiristores, adiciona um grande número de experimentos modernos de eletrônica de potência sobre as características, o acionamento e as aplicações típicas de novos dispositivos, para que os alunos possam adquirir conhecimento e compreensão suficientes sobre novos dispositivos e acompanhar o ritmo da evolução tecnológica.
III. Âmbito de aplicação
Este dispositivo abrange os projetos experimentais exigidos por cursos profissionais como “Tecnologia de Eletrônica de Potência” (ou Tecnologia de Conversores Semicondutores), “Regulação de Velocidade DC”, “Regulação de Velocidade AC”, “Controle de Motores”, “Sistema de Controle Automático de Tração Elétrica” ​​e “Teoria de Controle” oferecidos por diversas faculdades e universidades.
IV. Desempenho técnico
1. Alimentação: trifásica de quatro fios (ou trifásica de cinco fios 380V±10% 50Hz)
2. Ambiente de operação: temperatura de -10℃ a +40℃, umidade relativa <85% (25℃)
Altitude <4000m
3. Potência do dispositivo: <1,5KVA
4. Dimensões: 187×73×162 cm³
V. Configuração do dispositivo
1. Painel de controle de potência DL01
(1) Fonte de alimentação AC (com proteção contra sobrecorrente)
Fonte de alimentação AC: o controlador de velocidade DC é trifásico AC 200V/3A
O controlador de velocidade AC é trifásico AC 240V/3A
(2) Fonte de alimentação DC de alta tensão
Fonte de alimentação de excitação: 220V (0,5A), com proteção contra curto-circuito na saída proteção.
(3) Instrumentos digitais
① Voltímetro digital AC: pode indicar a tensão de entrada da rede elétrica trifásica através da chave seletora abaixo, com precisão de 1,0 nível;
② Voltímetro digital AC com valor efetivo único: faixa de medição de 0 a 500 V, seleção automática de faixa e comutação automática, precisão de 0,5 nível, display digital de três dígitos e meio, fornecendo indicação de tensão para o sistema de regulação de velocidade AC;
③ Um amperímetro digital AC com valor efetivo real: faixa de medição de 0 a 5 A, seleção automática de faixa e comutação automática, precisão de 0,5 nível, display digital de três dígitos e meio, com funções de alarme de sobrecarga, indicação e corte total de energia, fornecendo indicação de corrente para o sistema de regulação de velocidade;
④ Um voltímetro digital DC: faixa de medição de 0 a 300 V, display digital de três dígitos e meio, impedância de entrada de 10 MΩ, precisão de 0,5 nível, fornecendo indicação de tensão para o sistema de regulação de velocidade reversível;
⑤ Um amperímetro digital DC: faixa de medição de 0 a 5 A, display digital de três dígitos e meio, precisão de 0,5 nível, com funções de alarme de sobrecarga, indicação e corte total de energia, fornecendo indicação de corrente para o sistema de regulação de velocidade reversível. (4) Sistema de proteção de segurança pessoal
Um conjunto de transformadores de isolamento trifásicos: A alimentação trifásica passa primeiro pelo protetor de fuga trifásico e, em seguida, pela chave seletora e contator até o transformador de isolamento, de modo que a saída seja isolada da rede elétrica (projeto de aterramento flutuante), o que desempenha um papel de proteção na segurança pessoal.
Protetor de fuga de tensão 1: Protege contra fugas na linha antes do transformador de isolamento, acionando o contator no painel de controle e cortando a alimentação.
Protetor de fuga de tensão 2: Protege contra fugas na linha após o transformador de isolamento e na fiação durante o experimento, enviando um sinal de alarme e cortando a alimentação para garantir a segurança pessoal.
Dispositivo de proteção contra fuga de corrente: Se houver fuga no painel de controle, a corrente de fuga excederá um determinado valor e a alimentação será cortada.
Fios e tomadas de conexão experimental: Os fios e tomadas de conexão de corrente forte e fraca são separados e não podem ser misturados. Os cabos e tomadas de alta corrente adotam um processo totalmente fechado, o que garante segurança, confiabilidade e previne choques elétricos.
2. Mesa experimental DL02
3. Trilho de motor em aço inoxidável DJQ03-1, sistema de medição de velocidade com encoder óptico e tacômetro digital
4. Resistor ajustável trifásico DJQ27 (900Ω×2/0,41A por grupo)
5. Circuito principal do tiristor DL03
6. Circuito de disparo do tiristor trifásico DL04
7. Experimento com circuito de disparo do tiristor DL05
8. Experimento de controle de velocidade do motor DL06 (I)
9. Experimento de controle de velocidade do motor DL06-1 (II)
10. Experimento de chaveamento DC DL07
11. Dispositivos fornecidos e experimentais DL08
12. Experimento de características do novo dispositivo DL09
13. Caixa de resistores e capacitores ajustáveis ​​DL10
14. Regulação de tensão monofásica e carga ajustável DL11
15. Experimento com transformador DL12
16. Experimento com circuito de acionamento de dispositivo de potência DL13 Caixa
17. DL14 Princípio de conversão de frequência AC-DC-AC monofásico
18. DL15 Experimento de princípio de controle automático
19. DL16 Experimento de princípio de controle automático
20. DL17 Sistema de regulação de velocidade CC com conversão DC/DC em ponte H de malha fechada dupla
21. DL18 Experimento de controle de velocidade do motor (II)
22. DL19 Fonte de alimentação chaveada em meia ponte
23. DL20 Circuito chopper DC
24. DL21 Circuito de regulação de tensão AC por chopper
25. DL22 Circuito de regulação de tensão/potência monofásico
26. DL23 Fonte de alimentação chaveada isolada flyback single-ended
27. DL24 Tecnologia de chaveamento suave PS-ZVS-PWM
28. DL25 Circuito retificador com correção ativa do fator de potência
29. DL26 Fonte de alimentação chaveada isolada com realimentação de corrente single-ended
30. DL27 Chopper boost, buck e composto Circuito
31. DL28 Motor assíncrono trifásico com controle de velocidade por frequência variável
32. DL29 Medidor inteligente de potência e fator de potência monofásico
33. DJQ07-1 Gerador DC
34. DJQ09 Motor DC shunt
35. DJQ11 Motor assíncrono trifásico com enrolamento de fio
36. DL30 Caixa especial para rotor de motor assíncrono com enrolamento de fio
37. DJQ17 Motor assíncrono monofásico com partida por resistência
38. DJQ20-1 Motor assíncrono trifásico de gaiola de esquilo
39. Linha de conexão experimental
VI. Projeto Experimental de Tecnologia de Eletrônica de Potência e Dispositivo Experimental de Controle de Motores
(I) Projeto experimental de tecnologia de eletrônica de potência
1. Circuito de disparo de transistor de junção única (SJT)
2. Experimento de circuito de disparo por deslocamento de fase síncrono de onda senoidal
3. Experimento de circuito de disparo por deslocamento de fase síncrono de onda dente de serra
4. Experimento de circuito retificador controlado de meia onda monofásico
5. Experimento de circuito retificador de ponte monofásico com controle de meia onda
6. Experimento de circuito retificador de ponte monofásico com controle total e inversor ativo
7. Experimento de circuito retificador controlado de meia onda trifásico
8. Experimento de circuito retificador de ponte trifásico com controle de meia onda
9. Experimento de circuito inversor ativo de meia onda trifásico
10. Experimento de circuito retificador de ponte trifásico com controle total e inversor ativo
11. Experimento de circuito regulador de tensão AC monofásico
12. Experimento de circuito regulador de potência AC monofásico
13. Experimento de circuito regulador de tensão AC trifásico
14. Princípio do circuito chopper DC Experimento
15. Experimento de caracterização de tiristor unidirecional (SCR)
16. Experimento de caracterização de tiristor com desligamento por porta (GTO)
17. Experimento de caracterização de transistor de efeito de campo de potência (MOSFET)
18. Experimento de caracterização de transistor de potência (GTR)
19. Experimento de caracterização de transistor bipolar isolado (IGBT)
20. Experimento de circuito de acionamento e proteção de tiristor com desligamento por porta (GTO)
21. Experimento de circuito de acionamento e proteção de transistor de efeito de campo de potência (MOSFET)
22. Experimento de circuito de acionamento e proteção de transistor de potência (GTR)
23. Experimento de circuito de acionamento e proteção de transistor bipolar isolado (IGBT)
(II) Experimentos em circuitos típicos de dispositivos eletrônicos de potência
1. Experimento de circuito inversor de modulação por largura de pulso senoidal monofásico (SPWM)
2. Experimento de circuito conversor DC/DC em ponte completa
3. Estudo de desempenho de fonte de alimentação chaveada em meia ponte
4. Experimento de fonte de alimentação chaveada isolada flyback de terminação única
5. Fonte de alimentação chaveada isolada com realimentação de corrente de terminação única e excitação externa Experimento de alimentação
6. Estudo de desempenho de circuitos chopper DC (circuito chopper abaixador, circuito chopper elevador, circuito chopper elevador e abaixador, circuito chopper Cuｋ, circuito chopper Sepic, circuito chopper Zeta)
7. Experimento com circuitos chopper elevador, abaixador e composto
8. Experimento com circuito de regulação de tensão AC monofásico controlado por chopper
9. Experimento de correção do fator de potência ativo em circuito retificador
10. Experimento com tecnologia de comutação suave
(III) Experimento de regulação de velocidade de motor DC
1. Experimento de determinação dos parâmetros e características de ligação do sistema de regulação de velocidade DC por tiristores
2. Depuração das unidades principais do sistema de regulação de velocidade DC por tiristores
3. Experimento com sistema de regulação de velocidade DC irreversível de malha fechada simples
4. Experimento com sistema de regulação de velocidade DC irreversível de malha fechada dupla
5. Experimento com sistema de regulação de velocidade DC reversível sem recirculação lógica
6. Experimento com sistema de regulação de velocidade DC reversível sem recirculação com seleção escalonada de três malhas fechadas
7. Duplo Sistema de regulação de velocidade por largura de pulso CC com controle em malha fechada (ponte H, IGBT)
(IV) Experimento do princípio de conversão de frequência
1. Experimento do princípio de conversão de frequência por modulação por largura de pulso senoidal trifásica (SPWM)
2. Experimento do princípio de conversão de frequência por modulação por largura de pulso de onda selar trifásica (injeção do terceiro harmônico)
3. Experimento do princípio de conversão de frequência por modulação vetorial de tensão espacial trifásica (SVPWM)
4. Medição da curva V/F no modo de modulação SPWM
5. Medição da curva V/F no modo de modulação de onda selar
6. Medição da curva V/F no modo de modulação vetorial de tensão espacial
7. Experimento de observação da trajetória do fluxo magnético em diferentes modos de conversão de frequência
(V) Experimento sobre sistema de regulação de velocidade de motor AC
1. Experimento sobre sistema de regulação de tensão e controle de velocidade de motor assíncrono trifásico em malha fechada dupla
2. Experimento sobre sistema de controle de velocidade de polos em série de motor assíncrono trifásico em malha fechada dupla
3. Experimento sobre sistema de controle de velocidade de frequência variável por modulação por largura de pulso senoidal monofásica (SPWM)
4. Experimento sobre sistema de controle de velocidade de frequência variável por modulação por largura de pulso senoidal (SPWM) trifásica
— Pode ser conectado a um computador para experimentos e também possui interface para controlador lógico programável (CLP)
5. Experimento sobre sistema de controle de velocidade de frequência variável por modulação por largura de pulso de onda sela trifásica
— Pode ser conectado a um computador para experimentos e também possui interface para controlador lógico programável (CLP)
6. Experimento sobre sistema de controle de velocidade de frequência variável por vetor de tensão espacial trifásico (SVPWM)
— Pode ser conectado a um computador para experimentos e também possui interface para controlador lógico programável (CLP)
(VI) Projetos experimentais sobre o princípio do controle automático
1. Simulação de enlaces típicos do sistema de controle
2. Resposta no domínio do tempo e determinação de parâmetros do sistema de primeira ordem
3. Análise da resposta transitória do sistema de segunda ordem
4. Resposta transitória e análise de estabilidade do sistema de terceira ordem
5. Desempenho dinâmico do controlador PID
6. Correção dinâmica do sistema de controle
7. Teste das características de frequência de enlaces típicos
8. Teste das características de frequência de sistemas lineares
9. Amostragem e recuperação de sinais
10. Simulação de enlaces não lineares típicos
11. Análise do plano de fase de sistemas não lineares