I. Visão Geral do Produto
O equipamento experimental GL-DLDZ-1A 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. Entre produtos similares, destaca-se por sua estrutura racional, funções completas, alta confiabilidade e excelente custo-benefício.
II. Características do Produto
1. Abrangência Abrangente Este dispositivo integra os projetos experimentais atuais de eletrônica de potência, conversão de semicondutores, regulação de velocidade AC e DC, conversão de frequência AC, controle de motores, teoria de controle, etc., em diversas instituições de ensino na China.
2. Alta Adaptabilidade Atende às necessidades do ensino experimental de disciplinas correspondentes em diversas instituições. 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. Alta abrangência: Desde a fonte de alimentação especial, o motor e outros componentes experimentais até os fios específicos para conexão experimental, 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, o painel de componentes é esquemático, as linhas são claras, as funções de cada painel são bem definidas e a operação e manutenção são 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 e têm baixo ruído experimental, além de serem 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 de projeto 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, tornando seu 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 equipamento foca no desenvolvimento de novos dispositivos. Além de manter o experimento com tiristores, adiciona um grande número de experimentos modernos de eletrônica de potência sobre as características de novos dispositivos, seu acionamento e aplicações típicas, para que os alunos possam adquirir conhecimento e compreensão suficientes sobre novos dispositivos e acompanhar o ritmo da evolução tecnológica.
III. Configuração do equipamento
1. Painel de controle de potência DL01
(1) Fonte de alimentação AC (todos com proteção contra sobrecorrente)
Fornecimento de alimentação AC: Controlador de velocidade DC: AC trifásico 200V/3A
Controlador de velocidade AC: AC trifásico 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.
(3) Instrumentos digitais
1) Voltímetro digital AC: indica a tensão de entrada da rede elétrica trifásica através da chave seletora abaixo, com precisão de 1,0 grau;
2) Voltímetro digital AC com valor efetivo real: faixa de medição de 0 a 500V, seleção automática de faixa e comutação automática, precisão de 0,5 grau, display digital de três dígitos e meio, fornece indicação de tensão para o sistema de regulação de velocidade CA;
3) Um amperímetro digital CA de valor efetivo real: faixa de medição de 0 a 5 A, julgamento e comutação automáticos de faixa, precisão de 0,5 nível, display digital de três dígitos e meio, com alarme de sobrecarga, indicação e funções de 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 alarme de sobrecarga, indicação e funções de 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 tipo tensão 1: Protege contra fugas na linha antes do transformador de isolamento, aciona o contator no painel de controle e corta a alimentação.
Protetor de fuga tipo tensão 2: Protege contra fugas na linha após o transformador de isolamento e na fiação durante o experimento, envia um sinal de alarme e corta a alimentação para garantir a segurança pessoal.
Dispositivo de proteção contra fuga de corrente: Se houver fuga de corrente no painel de controle, a corrente de fuga excederá um determinado valor e a alimentação será interrompida.
Fios e tomadas para conexão experimental: Os fios e tomadas para conexões de alta e baixa corrente são separados e não podem ser misturados. Os fios e tomadas para conexões de alta corrente adotam um processo totalmente fechado, o que é seguro, confiável e previne choques elétricos.
(5) Outros recursos do painel de controle
Na ranhura grande na parte frontal do painel de controle, existem dois tubos de aço inoxidável para pendurar componentes experimentais. A parte inferior da ranhura está equipada com tomadas de 12, 10, 4 e 3 pinos. A alimentação da caixa de suspensão é fornecida por essas tomadas. Tomadas monofásicas trifásicas de 220 V e tomadas trifásicas tetrafásicas de 380 V estão instaladas em ambos os lados do painel de controle. Há também uma lâmpada fluorescente de 40 W para iluminação do dispositivo experimental.
(5) Outros recursos do painel de controle 2. Mesa experimental DL02
A mesa experimental possui uma estrutura de ferro com acabamento fosco de alta densidade e dupla camada. O tampo é feito de placa de alta densidade, resistente ao fogo, à água e ao desgaste, com estrutura sólida e formato retangular fechado. Apresenta um design elegante e robusto. Equipada com duas gavetas grandes e portas de armário para acomodar ferramentas, acessórios e materiais, a mesa também oferece espaço para a instalação do painel de controle elétrico, proporcionando uma superfície de trabalho ampla e confortável. Além disso, conta com quatro rodízios universais e quatro mecanismos de ajuste fixo, facilitando a movimentação e o posicionamento, o que contribui para a otimização do layout do laboratório.
3. Trilho de motor em aço inoxidável DJQ03-1, sistema de medição de velocidade com encoder óptico (encoder fotoelétrico Omron 1024, Japão) e tacômetro digital
4. Resistor trifásico ajustável DJQ27 (900Ω×2/0,41A por grupo)
5. Circuito principal de tiristores DL03
São fornecidos 12 tiristores de 5A/1000V, divididos em dois grupos de pontes positiva e negativa. Cada tiristor está equipado com um dispositivo de proteção. Os tiristores das pontes positiva e negativa podem ser disparados por sinais externos (com uma interface de entrada de pulso de disparo), o que facilita a realização do experimento de projeto; há um voltímetro DC de precisão com ponteiro e espelho de ±500V, precisão de 1,0 grau, um amperímetro DC com espelho de ±5A, precisão de 1,0 grau, um de cada, e um reator de suavização.
6. Circuito de disparo de tiristor trifásico DL04
Fornece circuito de disparo trifásico, circuito amplificador de potência, etc., que são usados ​​em conjunto com o “DL03”.
7. Experimento de circuito de disparo de tiristor DL05
Fornece cinco circuitos de disparo, incluindo circuito de disparo de transistor de junção única, circuito de disparo de deslocamento de fase síncrono senoidal, circuito de disparo de deslocamento de fase síncrono dente de serra, circuito de disparo de regulação de tensão CA monofásica e circuito de disparo Siemens TCA785.
8. Experimento de controle de velocidade do motor DL06 (I)
Fornece os seguintes módulos: realimentação de corrente e proteção contra sobrecorrente (FBC+FA), setter (G), conversor de velocidade (FBS), inversor (AR), isolador de tensão (TVD), regulador I e regulador II. Os resistores e capacitores de realimentação dos reguladores I e II são externos (obtidos do DJK08). Durante o experimento, os parâmetros do sistema podem ser alterados de forma flexível para observar os efeitos de diferentes parâmetros na estabilidade do sistema e no tempo de resposta. Isso também permite que os alunos projetem os parâmetros de amplificação e tempo de integração do regulador com base em vários parâmetros do sistema de controle de velocidade (como a constante de tempo eletromecânica do motor) e verifiquem os resultados reais ao mesmo tempo, de forma a concluir o experimento de projeto.
9. Experimento com Chopper DC DL07
Projetado com base no conteúdo relevante sobre choppers DC do livro “Power Electronics Technology” (4ª edição), editado pelos professores Wang Zhaoan e Huang Jun da Universidade Xi’an Jiaotong; fornece os componentes necessários para montar um circuito chopper DC e utiliza um circuito integrado de controle PWM dedicado, o SG3525. Permite realizar seis experimentos típicos descritos no livro: Buck Chopper, Boost Chopper, Boost-Buck Chopper, Cuk Chopper, Sepic Chopper e Zeta Chopper.
10. Dispositivos fornecidos e experimentais DL08
Fornece um componente (saída de tensão ajustável de ±15V), um varistor (como elemento de proteção contra sobretensão, conectado internamente em triângulo), um diodo, uma fonte de alimentação de 24V e um indutor.
11. Experimento de características de novos dispositivos DL09
Fornece novos dispositivos: SCR, MOSFET, IGBT, GTO e GTR. Utilizados em conjunto com o DL06, permitem medir suas curvas características. Utilizado em conjunto com o DL13, permite realizar experimentos de caracterização de novos dispositivos eletrônicos de potência.
12. Caixa de resistores e capacitores ajustáveis ​​DL10
Fornece três conjuntos de capacitores ajustáveis ​​com tensão suportável de 63 VAC, com faixa de ajuste de 0,1 a 11,37 µF, e dois conjuntos de resistores decimais ajustáveis ​​com faixa de 0 a 999 kΩ.
13. Regulador de tensão monofásico e carga ajustável DL11
Fornece um regulador de tensão AC monofásico de 0 a 250 V/0,5 kVA com acoplamento automático para fornecer uma fonte de alimentação ajustável para os experimentos correspondentes; um circuito de filtro retificador e um resistor de disco cerâmico ajustável de 0 a 90 Ω/1,3 A (em série) ou 0 a 45 Ω/2,6 A (em paralelo) para fornecer uma carga resistiva ajustável para os experimentos correspondentes.
14. Experimento com transformador DL12
Forneça um transformador trifásico (o transformador possui dois conjuntos de enrolamentos secundários, com tensões nos enrolamentos primário e secundário de 127V/63,6V/31,8V), utilizado para experimentos de regulação de velocidade em série de motores assíncronos e experimentos com circuitos inversores ativos em ponte trifásica e monofásica; também inclui um circuito retificador trifásico não controlado e um transformador inversor.
15. Sistema de regulação de velocidade DC com conversão DC/DC em ponte H de malha fechada dupla DL17
A regulação de velocidade de um motor DC reversível de excitação independente é alcançada através do disparo e controle dos transistores IGBT nos quatro braços da ponte. O sistema consiste principalmente em três partes: o circuito principal, o circuito de controle e a parte de regulação. O circuito principal consiste em uma fonte de alimentação DC e quatro transistores IGBT; A parte do circuito de controle gera ondas de pulso PWM por meio de um chip dedicado, e os quatro pulsos de controle gerados pelo gerador de pulsos PWM acionam os transistores IGBT dos quatro braços da ponte, respectivamente; a parte de regulação consiste em dois reguladores PI, e o laço de realimentação, composto pelo laço de velocidade e pelo laço de corrente, faz com que o motor funcione de forma estável em uma determinada velocidade. Os projetos experimentais que podem ser realizados são: (1) Experimento de circuito conversor DC/DC em ponte completa; (2) Experimento de modulação por largura de pulso DC reversível em malha fechada dupla.
16. Gerador DC DJQ07-1
17. Motor DC shunt DJQ09
18. Motor assíncrono trifásico com enrolamento de fio DJQ11
19. Caixa especial para rotor de motor assíncrono com enrolamento de fio DL30
20. Os cabos de conexão experimentais são equipados com dois cabos de conexão diferentes. A parte de alta corrente adota um cabo de conexão com plugue tipo pistola de alta confiabilidade com estrutura de bainha (sem possibilidade de choque elétrico). O fio de cobre isento de oxigênio é transformado em um fio multifilar extremamente fino, revestido com uma camada isolante de cloreto de polivinila nitrílico, garantindo um contato seguro e confiável. A parte de baixa corrente utiliza um fio de conexão de cobre nu com revestimento de berílio. Os dois fios são conectados a soquetes com orifícios internos correspondentes, o que aumenta significativamente a segurança e a racionalidade do experimento.
IV.Projetos experimentais de tecnologia de eletrônica de potência e equipamentos experimentais de controle de motores
(I) Projetos experimentais 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 meio controle
6. Experimento de circuito retificador de ponte monofásico com inversor ativo
7. Experimento de circuito retificador controlado de meia onda trifásico
8. Experimento de circuito retificador de ponte trifásico com meio controle
9. Experimento de circuito inversor ativo de meia onda trifásico
10. Experimento de circuito retificador de ponte trifásico com 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. Tiristor de via única (SCR) Experimento de caracterização
15. Experimento de caracterização do tiristor de desligamento por porta (GTO)
16. Experimento de caracterização do transistor de efeito de campo de potência (MOSFET)
17. Experimento de caracterização do transistor de potência (GTR)
18. Experimento de caracterização do transistor bipolar isolado (IGBT)
(II) Experimentos em circuitos típicos de dispositivos eletrônicos de potência
1. Experimento de circuito conversor DC/DC em ponte completa
2. Estudo do desempenho de circuitos chopper DC (circuito chopper abaixador, circuito chopper elevador, circuito chopper elevador e abaixador,
circuito chopper CuX, circuito chopper Sepic, circuito chopper Zeta)
(III) Experimento de regulação de velocidade de motor DC
1. Experimento de determinação de parâmetros e características de ligação do sistema de regulação de velocidade DC por tiristor
2. Depuração das unidades principais do sistema de regulação de velocidade DC por tiristor
3. Experimento de sistema de regulação de velocidade DC irreversível em malha fechada simples
4. Experimento de sistema de regulação de velocidade DC irreversível em malha fechada dupla
5. Controle em malha fechada dupla Sistema de regulação de velocidade por largura de pulso DC (ponte H, IGBT)
(IV) Experimento com sistema de regulação de velocidade de motor AC
1. Experimento com sistema de regulação de tensão e velocidade de motor assíncrono trifásico de malha fechada dupla
2. Experimento com sistema de regulação de velocidade de polos em série de motor assíncrono trifásico de malha fechada dupla