Лабораторные работы — мощное средство познания электротехнического оборудования и эффективных методов его эксплуатации, которые сопутствуют процессу обучения такой сложной системной специальности, какой является электропривод и автоматизация промышленных установок.
Главная роль в практическом освоении специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок» принадлежит лаборатории автоматизированного электропривода (Рис. 1). В настоящее время в ней представлены современные образцы регулируемых электроприводов практически всех ведущих мировых производителей электротехнического оборудования. В лаборатории размещено 10 стендов электропривода: три постоянного тока, три асинхронных, три синхронных и один – следящий электропривод. Каждый стенд оборудован электромашинным агрегатом (двигатель и нагрузочная машина), стандартным промышленным полупроводниковым преобразователем с системой управления на программируемых контроллерах, измерительной аппаратурой, персональным компьютером (Рис. 2, Рис. 3).
Учебные возможности каждого стенда расширены добавлением аналоговой системы управления, содержащей регуляторы тока и скорости с соответствующими ячейками связи, задатчик интенсивности, АЦП и ЦАП для связи с полупроводниковыми преобразователями.
Стенды позволяют исследовать регулируемые электроприводы в двигательных установившихся режимах поддержания скорости или момента, в тормозных режимах рекуперативном или на внешний резистор, а также в переходных режимах пуска или приложения нагрузки.
Новый следящий электропривод выполнен на базе прецизионного сервопривода M’Ax 403 фирмы Control Techniques с высокомоментным синхронным двигателем с постоянными магнитами, со встроенным энкодером и сверхвысоким (до 100000:1) диапазоном регулирования скорости. Электропривод сочленён с макетом рабочего механизма через упругое звено и позволяет изучить особенности настройки как обычных, например, одноконтурных систем регулирования положения рабочего органа, так и более сложных, но более совершенных – с модальным регулированием, с наблюдающими устройствами.
Управляющие воздействия в системе формирует, установленный в системе управления, модуль mZdsp 2812 (Рис. 4). С его помощью происходит обработка сигналов обратной связи (скорость, ток, положение рабочего органа). Выходы датчиков подключены непосредственно к аналоговым входам микроконтроллера. Высокое быстродействие процессора (до 150 млн. оп/с) обеспечивает высокоточное регулирование выходной координаты следящего электропривода – положение рабочего органа. Удобная графическая среда программирования MexBIOS Development Studio позволяет синтезировать многоконтурную систему управления электроприводом, с требуемыми характеристиками, и промоделировать её работу в реальном времени. Гибкость программного обеспечения значительно упрощает работу со студентами на лабораторных работах, так как не требуется затрачивать большое количество времени для её освоения, что позволяет сосредоточиться на решении приводческих задач.
Значение лабораторных стендов автоматизированного электропривода выходит за рамки чисто учебного процесса. Наличие самого современного электрического оборудования позволяет работникам кафедры вести курсы повышения квалификации работников промышленных предприятий, оказывать помощь в освоении сложного электротехнического оборудования. Лаборатория дает широкие возможности для творчества при выполнении студентами учебно-исследовательских работ, дипломных проектов, а также представляет собой мощную экспериментальную базу для аспирантов и докторантов.
