Cтенд-тренажер виртуальный «Основы электрических машин и электропривода», ТС-ОЭМиЭП

Cтенд-тренажер виртуальный «Основы электрических машин и электропривода», ТС-ОЭМиЭП

Cтенд-тренажер виртуальный «Основы электрических машин и электропривода», ТС-ОЭМиЭП представляет собой интерактивную симуляционную платформу, предназначенную для практического изучения устройства, принципов работы, а также статических и динамических режимов электромеханических преобразователей энергии. Данный тренажер разработан для интеграции в учебные лаборатории высших технических учебных заведений и средних профессиональных учреждений. Он выступает в качестве цифрового аналога классического лабораторного оборудования по курсам электромеханики и автоматизированного электропривода, позволяя организовать полноценный образовательный процесс как в аудиторном, так и в дистанционном форматах.

Назначение комплекса и решаемые задачи обучения

Программное обеспечение ТС-ОЭМиЭП ориентировано на реализацию требований ФГОС в части практической подготовки специалистов электротехнического профиля. Эксплуатация тренажера в учебных модулях решает следующие задачи:

• Анализ электромеханических характеристик: исследование естественных и искусственных рабочих режимов двигателей постоянного и переменного тока при различных методах регулирования параметров.
• Изучение полупроводниковых систем управления: освоение принципов построения и настройки замкнутых и разомкнутых систем электропривода типа «Тиристорный преобразователь – Двигатель».
• Исследование силового трансформаторного оборудования: практическое определение КПД, коэффициента трансформации и снятие внешних характеристик однофазных трансформаторов.
• Освоение методов промышленной автоматизации: формирование у студентов навыков коммутации силовой аппаратуры, защитных автоматов и пускорегулирующей техники.

Функциональные возможности и ИТ-характеристика

В основе комплекса ТС-ОЭМиЭП лежат строгие математические модели физических элементов, что гарантирует высокую точность воспроизведения переходных процессов, бросков токов и механических нагрузок в режиме реального времени. Графическая оболочка создана на базе кроссплатформенного движка Unity (язык C#) и обеспечивает детальную 3D-визуализацию узлов.

Официальный статус: Программный комплекс официально включен в Реестр российского программного обеспечения (регистрационный номер № 19973 от 13.11.2023), что позволяет беспрепятственно использовать его в рамках программ импортозамещения в государственных образовательных учреждениях.

Интерфейс платформы предоставляет пользователям следующий функционал:

• Интерактивный трехмерный осмотр конструкции электрических машин, статоров, роторов, обмоток и модулей управления с выводом детальных справочных аннотаций;
• Виртуальное поле коммутации для сборки силовых и сигнальных электрических цепей на экране монитора с помощью интерактивных проводников;
• Пошаговый алгоритм выполнения опытов с автоматическим контролем правильности действий учащегося и мгновенной блокировкой при попытке ошибочного включения;
• Вывод текущих параметров (токи, напряжения, крутящий момент, частота вращения) на реалистичные виртуальные аналоговые и цифровые измерительные приборы.

Структура лабораторного практикума

Программная среда симулирует работу четырех базовых электромеханических модулей, в рамках которых выполняются профильные лабораторные работы:

Модуль 1. Исследование однофазного трансформатора

• Снятие и детальный анализ внешней характеристики трансформатора под различными типами нагрузки.

Модуль 2. Исследование двигателя постоянного тока (ДПТ)

• Изучение внутреннего устройства, конфигурации щеточно-коллекторного узла и базовых принципов работы ДПТ.
• Экспериментальное построение естественных электромеханических и механических характеристик машины.
• Анализ изменения искусственных характеристик при введении добавочных сопротивлений в цепь якоря.

Модуль 3. Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АДКР)

• Ознакомление с конструкцией короткозамкнутого ротора, статора и принципом формирования вращающегося магнитного поля.
• Построение естественной механической характеристики АДКР и определение критического скольжения.
• Исследование пусковых и рабочих искусственных характеристик двигателя при изменении параметров цепи статора.

Модуль 4. Исследование регулируемой системы «Тиристорный преобразователь – Двигатель» (ТП–Д)

• Изучение совместной работы силового выпрямителя и машины постоянного тока в естественном режиме.
• Построение семейства искусственных механических характеристик при широтно-импульсном или фазовом регулировании напряжения на якоре.
• Расчет статической ошибки и экспериментальное определение диапазона плавного регулирования скорости электропривода.

Для администрации и преподавателей тренажер ТС-ОЭМиЭП решает проблему высокой стоимости и опасности классических лабораторий электропривода. Программа обеспечивает абсолютно безопасную цифровую среду: риски поражения током, заклинивания валов, перегрева обмоток или короткого замыкания полностью исключены. Комплекс позволяет оперативно развернуть неограниченное число рабочих мест на базе стандартных компьютерных классов без подведения силовых трехфазных линий питания.

Для студентов ценность симулятора заключается в высокой интерактивности. Возможность наглядно сопоставлять теоретические формулы с динамическими графиками, которые строятся на основе виртуальных показаний, способствует быстрому усвоению сложных физических законов и готовит выпускников к работе с реальными промышленными частотными преобразователями и контроллерами.

Cтенд-тренажер виртуальный «Основы электрических машин и электропривода», ТС-ОЭМиЭП — это экономически эффективный, сертифицированный инструмент для комплексной модернизации технической базы учебного заведения. Строгая верификация математических моделей, официальная регистрация в Минцифры РФ и отсутствие затрат на физическое обслуживание делают ТС-ОЭМиЭП оптимальным выбором для обеспечения качественного и безопасного инженерного образования.