Учебный прибор по электротехнике Советский патент 1987 года по МПК G09B23/18 

,

112

Изобретение относится к учебным приборам по общей электротехнике и может быть использовано в учебных целях для макетирования образования в электрической машине с помощью трехфазного переменного тока вращающегося магнитного поля.

Цель изобретения - повышение наглядности визуализации синхронного вращения магнитного поля трехфазной электрической машины с изменением токов в фазных статорных обмотках. На фиг.1 изображен учебный прибор; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - правая часть учебного прибора без диска, вид спереди; на фиг.4 - вид внешней стороны диска; на фиг.З- схема размещения диафрагмы с переменной функцией пропускания светово го потока и шести индикаторов направ ления и силы тока в начале и конце статорных обмоток формирователя знаков; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.7 - схема индикатора направления и сипы тока в начале и конце статорной обмотки; на фиг.8 - цилиндрическая развертка диафрагмы с переменной функцией пропускания светового потока.

Учебньй прибор (фиг.1) имеет уста новленную на основании переднюю панель 1, перед которой с возможностью перемещения параллельно ей установлен визир 2. На передней панели 1 слева нанесены три синусоиды 3, 4 и 5 одинаковой частоты и амплитуды, но сдвинутые друг относительно друга на 120°. В правой части передней 1 и задней 6 панелей на одной прямой с осью абсцисс (осью времени) синусоид 3, 4 и 3 выполнены соосные отверстия, в которых с возможностью вращения установлен вал 7, на котором перед передней панелью 1 закреплен светопрозрачный диск 8.

Между передней 1 и задней 6 панелями симметрично относительно центра вала 7 установлен формирователь

9знаков. Визир 2 с помощью кинематического механизма, выполненного, например, в виде зубчатой шестерни

10и зубчатой рейки 11, соединен

с валом 7. При этом зубчатая шестерня 10, жестко закрепленная на валу 7 соосно ему, находится в зацеплении с зубчатой рейкой 11, которая соединена с визиром 2. Диаметр шестерни 10 в iT раз меньше длины вол

ш

15

20

25

5

,

35

40

45

50

55

ны синусоид 3, 4, 3. Через центр вала 7 на передней поверхности панели 1 нанесены симметрично под углом 60 одна к другой три светоконт- растные радиальные линии 12, 13 и 14 (фиг.З), обозначающие вектора магнитных потоков статорных обмоток трехфазной электрической машины. Длина радиальной линии 12, 13, 14 равна L. В правой части передней панели 1 относительно вертикальной оси вала 7 по окружности, радиус которой больше 3/4 L, расположены сдвинутые друг относительно друга

на 60 симметрично по окружности и со смещением 30 относительно радиальных линий 12, 13 и 14 шесть сквозных знаковых отверстий 13-20 (знаковые отверстия 13, 18 размещены на вертикальной оси, проходящей через центра вала 7).

На внешней стороне светопрозрач- ного диска 8 (фиг.4), имеющем радиус не менее 3/4 L, симметрично относительно его центра на расстоянии, не менее радиуса расположения знаковых отверстий 13-20, нанесены знаки N 21 и S 22, обозначающие северный и южный магнитные полюса. От центра диска 8 по направлению к знаку S выполнена светоконтрастная стрелка 23 длиной 3/4 L, обозначающая вектор суммарного потока. На внешней стороне диска 8 нанесены также магнитные силовые линии в виде двух контуров, проекции которых на переднюю панель охватывают знаковые отверстия 13-20, С диском 8 жестко и соосно ему соединена плоская диафрагма 24, радиус которой меньше радиуса расположения знаковых отверстий 15-20. Плоская диафрагма 24 имеет отверстие 23 радиусом 0,23 L, центр которого расположен на проекции стрелки 23 и смещен на величину своего радиуса от центра вала 7.

Формирователь 9 знаков (фиг.3,6) содержит диафрагму 26 с переменной функцией пропускания светового потока вдоль окружности, изменяющуюся, например, по синусоидальному закону, шесть индикаторов 27-32 направления и силы тока в начале и конце статорных обмоток, источник света 33. При этом диафрагма 26 (фиг.6, 8) выполнена в виде полого цилиндра с двумя одинаковыми сквозными прорезями 38, 39, форма которых изображает период

стоячей синусоидальной волны, смещенных одна относительно другой на 180 по длине цилиндра и не менее максимальной ширины прорезей 38, 39 по высоте дилиндра, длина прорезей равна половине длины окружности поверхности цилиндра, а источник света 33 закреплен внутри цилиндра. Каждый индикатор 27-32 (фиг.7) состоит из двух световодов 34, 35 со скошенными навстречу друг другу верхними основаниями, в центре верхнего основания световода 34 нанесен, например гравировкой, знак (.) 36, обозначающий направление тока в какой-либо статор ной обмотке трехфазной электрической машины к нам, в центре верхнего основания световода 35 нанесен, например, гравировкой знак (+) 37, обозначающий направление тока в ка- кой-либо фазной статорной обмотке от нас, при этом знаки 36 и 37 расположены напротив центра знаковых отверстий 15-20 передней панели 1, нижние основания световодов 34, 35 лежат в плоскости вращения продольной оси соответствующей прорези 38 и 39 цилиндра, закрепленного на валу 7 с возможностью вращения относительно нижних оснований световодов 34, 35.

Учебный прибор работает следующем образом.

Для демонстрации синхронного вращения магнитного поля трехфазной электрической машины с изменением токов в фазных статорных обмотках АХ, ВУ и CZ поворачивают равномерно вап 7. Соответственно будет перемещаться визир 2 с помощью шестерни 10 и рейки 11, изображая течение времени, и поворачиваться диск 8 с изображенным на нем стрелкой 23, изображая вращение суммарного магни 1 ного потока трехфазной электрической машины.

При вращении диска 8 будут вращаться и нарисованные на нем замкнутые кривые со стрелками, изображающие магнитные-силовые линии трехфазной электрической мащины переменно- го тока с одной парой полюсов. Вра- щаюш11еся замкнутые кривые со стрелками на диске 8 обозначают, что результирующее магнитное поле является двухполюсным, так как ту часть цилиндрической поверхности сердечники статора, из которой выходят магнитные силовые линии, можно рассмат25

fO - 15 20

354045

5055 2872184

ривать как северньм полюс (знак N 21 (см.рис.4)), а часть поверхности, в которую входят магнитные силовые линии - как южный (знак S 22 фиг.4).

При вращении вала 7 будет вращаться закрепленная жестко на нем диафрагма 26 с прорезями 39. Источник света 33 будет через прорези 38 и 39 освещать нижние основания световодом 34 и 35 и, соответственно, освещать знаки (.), (+), расположенные на верхних основаниях световодов 34 и 35, и которые будут видны через знаковые отверстия 15- 20. Так как при вращении вала 7 будет изменяться освещенность световодов 34, 35, то, соответственно, будет изменяться и освещенность знаков (.), (+) в знаковых отверстиях 15-20, пропорциональная мгновенному значению токов iд(t), ig(t), i(,(t) в фазных обмотках электрической машины. Таким образом, видимые в знаковых отверстиях 15-20 знаки (+), (.) с различной степенью освещенности будут обозначать и направление тока в соответствующей фазной обмотке и его мгновенное значение.

Через отверстие 25 диска 8 при вращении вала 7 будут видны участки радиальных линий 12, 13 и 14. При этом длина видимого участка радиальной линии 14 будет пропорциональна величине магнитного потока -Рд , создаваемого фазной обмоткой АХ, аналогично длины видимых участков радиальных линий 13 и 12 будут пропорциональны величинам магнитных потоков 9 и Фц создаваемых соответственно фазными обмотками CZ и ВУ.

Геометрическая сумма видимых участков радиальных линий 12, 13, 14 в произвольный момент времени будет совпадать по величине и направлению со стрелкой 23, т.е. остается постоянной. Этим имитируется, что в любой момент времени результирую-- щий вектор магнитного потока трехфазной электрической машины остается постоянным по величине, но непрерывно изменяет свое положение в пространстве.

Формула изобретения

1 . Учебный прибор по электротехнике, содержащий установленнзто на основании панель с сквозными расположенны51

ми по окружности знаковыми отверстиями и отверстием, в котором помещен вал, через центр которого на панели нанесены симметрично под углом 60 одна к другой три светоконтрастные радиальные линии, обозначающие вектора магнитных потоков статорных обмоток трехфазной-электрической машины и формирователь знаков, установленный за передней панелью, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения наглядности визуализации синхронного вращения магнитного поля трехфазной электрической машины с изменением токов в фазных статорны обмотках, он имеет установленньй перед панелью светопрозрачный диск, имеющий обозначение магнитных полюсов, магнитных сиповых линий, в виде двух контуров, проекция которых на панель охватывает знаковые отверстия и светоконтрастной стрелки, обозначающей вектор суммарного пото- ка, направленной от центра к знаку южного полюса и имеющей дпину 0,75 длины радиальной линии, плоскую диафрагму, жестко соединенную соос- но с диском, радиус которой меньше радиуса расположения знаковых отверстий, имеющую отверстие радиусом 0,25 длины радиальной линии, центр которого расположен на проекции стрелки и смещен на величину свое186

го радиуса от целтра вала, при этом знаковые отверстия панели расположены со смещением одно от другого на 30°.

2, Прибор по П.1, отличающийся тем, что формирователь знаков состоит из источника света, диафрагмы.с переменной функцией пропускания светового потока и шести индикаторов направления и силы тока в начале и конце статорных обмоток, при этом диафрагма выполнена в виде полого цилиндра с двумя сквозными прорезями по форме изображения периода стоячей синусоидальной волны, смещенных одна относительно другой на 180 по длине цилиндра и не менее максимальной ширины прорезей по высоте цилиндра, каждый индикатор состоит из двух световодов со скошенными навстречу друг другу верхними основаниями, установленных за панелью таким образом, что их нижние основания лежат в плоскости вращения продольной оси соответствующей прорези цилиндра, а верхние основания имеют расположенные напротив знаковых отверстий панели обозначения направления тока, при этом источник света установлен внутри цилиндра, который закреплен на валу с возможностью вращения относительно нижних оснований световодов.

® / /

/

X

16

12

19

/

/

77

/

f8

Изобретение относится к учебным приборам по электротехнике и позволяет наглядно визуализировать синхронное вращение магнитного поля трехфазной электрической машины с изменением штоков в фазных статорных обмотках, Прибор состоит из связанных валом панели 1, расположенного перед ней светопрозрачного диска 8 и последовательно расположенных за панелью- формирователя знаков, задней панели и приводной шестерни, взаимодействующей с рейкой. На передней панели нанесены под углом 60 светоконтраст - ные радиальные линии, обозначающие вектора магнитных потоков и знаковые Jdc :ЛА: отверстия 15-20. На диске нанесены знаки полюсов магнитных силовых линий и светоконтрастная стрелка 23. Формирователь знаков имеет диафрагму, шесть индикаторов направления и силы тока и источник света. Каждьй индикатор состоит из двух световодов, на основаниях которых нанесены обозначения направления тока. При вращении вала поворачиваются диск 8 с нанесенным на него изображением и диафрагма, через прорези которой освещаются основания световодов, которые просматриваются в знаковых отверстиях 15-20 передней панели, а через отверстие 25 диска 8 будут видны участки радиальных линий, длина каждого из которых пропорциональна величине магнитного потока соответственно для каждой обмотки. Геометрическая сумма видимых участков радиальных линий совпадает в каждьм момент по величине и направлению со стрелкой 23, чем объясняется, что в любой момент времени вектор магнитного потока трехфазной электрической машины постоянен по величине и меняет свое положение в пространстве. 1 з.п.ф-лы, 8 ил. - Г5 гз 1S 25 -S 17 S (Л N0 х Э А. 00

Фи.

Т f ui

IdL

37

-

Л-J

7

г 7

.

Составитель Р.Ужвий Редактор А.Дблинич Техред А.Кравчук Корректор Т.Колб

Заказ 7722/55 Тираж 433Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4