Универсальный лабораторный стенд

 

Базовый состав стенда

Стенд состоит из двух одинаковых частей, каждая из которых включает: силовой трехфазный трансформатор, набор реакторов для моделирования индуктивных сопротивлений сети, тиристорный мостовой преобразователь, систему импульсно-фазового управления тиристорами (СИФУ), блок измерительных приборов. Кроме этого стенд содержит общий блок нагрузок, состоящий из резисторов и реактора, конденсаторную батарею, измеритель параметров режима сети и осциллограф. К каждому стенду придается комплект соединительных проводов и трансформатор тока.

 

 

Силовая часть

Силовая часть стенда (одна половина) получает питание от сети через понижающий автотрансформатор 380/220 В. Подача питания на силовую часть осуществляется через пускатель, входящий в состав стенда. Управляется пускатель кнопками «ВКЛ» и «ОТКЛ» (1 на рис. 7.1). «Нижние» клеммы 2 пускателя выведены на переднюю панель стенда. Напряжение 220 В с пускателя, или напрямую, или через измеритель параметров режима сети подается на обмотки ВН силового трансформатора (3 на рис. 7.1).

Силовой трансформатор мощностью 1 кВА имеет три вторичных обмотки по 12 В, которые можно соединять либо по схеме «звезда», либо «треугольник». Обмотки имеют отпайки с напряжениями 4,5; 6 и 9 В (4 на рис. 7.1). Первичные обмотки соединены в «звезду» с заземленной нейтралью.

В каждую из фаз НН возможно включение реактора 5 на 1 мГн, имитирующего индуктивные сопротивления сети. Для расширения возможностей реакторы имеют отпайки, соответствующие индуктивности 0,3 и 0,7 мГн.

Допустимый длительный ток фазы трансформатора и реактора – не более 30 А.

Рис. 7.1. Базовая структура универсального лабораторного стенда

Тиристорный преобразователь (6 на рис. 7.1) состоит из шести оптронных тиристоров ТО2-40-2, установленных на радиаторах с естественным охлаждением. Допустимый средний ток одного тиристора при принятых условиях охлаждения – 13 А. На переднюю панель блока тиристорного преобразователя выведены клеммы, соединенные с анодами и катодами тиристоров, а также контрольные гнезда светодиодов оптронов (рис. 7.2).

 

Рис. 7.2. Панель блока тиристорного преобразователя

Следует отметить то, что тиристоры включены попарно, в «фазу». С помощью жестких перемычек объединяются выводы тиристоров анодной и катодной групп.

Блок нагрузок (рис. 7.1) состоит из шести фехралевых резисторов по 1 Ом типа БРФ ИРАК и реактора на 8 мГн. Резисторы включены попарно и позволяют набирать сопротивления от 0,16 до 6 Ом. Допустимый длительный ток резистора и реактора – 40 А.

Конденсаторная батарея (рис. 7.1) 2000 мкФ 50 В на фазу установлена на каждом стенде. Клеммы блока конденсаторной батареи позволяют соединять конденсаторы, как в «треугольник», так и в «звезду». Для исследования схем источников реактивной мощности на некоторые стенды установлена высоковольтная конденсаторная батарея с максимальной емкостью 45 мкФ.

 

 

Измерительные приборы

Для проведения измерений в процессе выполнения работ каждый стенд включает: блок измерительный – 2 шт., измеритель параметров режима сети типа PM500, осциллограф электронно-лучевой С1-68 (рис. 7.1). Кроме этого к стенду придается лабораторный трансформатор тока УТТ-5 с шунтом и переносной вольтметр переменного тока типа В3-38.

Измерительный блок содержит амперметр на 50 А и вольтметр на 50 В. Вольтметр правого измерительного блока имеет переключатель пределов измерений – 10 В или 50 В.

Измеритель параметров режима сети типа РМ500 предназначен для измерения:

- действующих значений токов фаз;

- действующих значений напряжений фаз;

- активных мощностей по фазам и суммарной активной мощности;

- реактивных мощностей по фазам и суммарной реактивной мощности;

- полной мощности и cosφ;

- коэффициентов нелинейных искажений THD кривых тока и напряжения по фазам.

Кроме этого прибор фиксирует расход энергии, максимальные значения токов, напряжений и мощностей. Управление прибором осуществляется с помощью клавиш (рис. 7.3):

«I» – индикация токов фаз;

«UF» – индикация напряжения по фазам или частоты;

«PQS» – индикация активных, реактивных или полных мощностей по фазам;

«PF THD» – индикация cosφ или коэффициента содержания гармоник;

«¹E Prog» – конфигурация прибора (студентами не используется).

Прибор позволяет измерять токи до 5 А (10 А кратковременно) и напряжения до 440 В линейного (250 В фазного).

Напряжение источника питания, как принято это в электроэнергетике, подается на верхние клеммы А 1, В 1, С 1 (рис. 7.4). Для измерения токов трех фаз установлены трансформаторы тока ТАА, ТАВ и ТАС, во вторичные цепи которых включены резисторы, преобразующие ток в напряжение. Для измерения напряжений фаз есть группа трансформаторов напряжения TVA, TVB и TVC, включенных по схеме «звезда». Напряжения, прямо пропорциональные мгновенным значениям токов и напряжений фаз, подаются на АЦП, с которого уже в цифровом виде информация поступает в микроконтроллер MCU для вычисления и индикации всех измеряемых параметров. Результаты измерений отображаются на жидкокристаллическом индикаторе (LCD) прибора.

Рис. 7.4. Принципиальная электрическая схема блока измерителя параметров режима.