Учебное пособие по электротехнике Советский патент 1988 года по МПК G09B23/18 

00

ч

Изобретение относится к учебным пособиям по электротехнике и может быть использовано в учебном процессе при изучении принципа образования вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазным переменным током, протекающим в трех электрических катушках, смещенных одна относительно другой в пространстве под углом 120 в учебных дисциплинах по электротехнике, электрическим машинам и в других дисциплинах изучаемых в профессионально-технических училищах, средних и высших технических ; заведениях.

: Целью изобретения является расширение дидактических возможностей путем показа взаимосвязи величин и углов векторов магнитодвижущей силы с величинами и направлениями фазных токов.

На фиг.1 изображено учебное пособие, общий вид;.на фиг.2 - поворотны диск; на фиг.З схема, показывающая изменение длины видимой в радиальной щели части закрашенного круга при повороте последнего относительно точки 0; на фиг.4 - зубчатая рейка с зубча .тым колесом; на фиг.5 - учебное пособие, вид сбоку, разрез.

Учебное пособие по электротехнике содержит лицевую панель 1, связанную с основанием и задней, стенкой 2 прибора (фиг.З), диск 3, сидящий на валу 4, проходящем через.центр изобра- женил отрех катушек 5. на лицевой панели 1 (фиг.1), и средство для поворот диска 3, состоящее иззубчатой рейки 6 (фиг.З) и зубчатого колеса 7, свяг занного с диском 3. На панели 1 (фиг.1) панесена условная графическа схема трех плоских электрических катушек 5: , B,Y, С,Z.Начала обмото

катушек обозначены буквами: А|,, а концы - X, Y, Z.Плоскости изображе НИИ катушек 3 смещены одна относительно другой на 120 . На панели 1 также изображен график 8 синусоид фазных токов 1д,1з,1р с амплитудой а Кроме того, на панели 1 имеются ду- говые щели 9, имитирующие воздушный зазор электрической машины и выпол ненные.по окружности, условно вписанной в систему трех катушек 3 и имеющей радиус,-равный 1,3 амплитуды си- нусоид (т.е. 1,3 а), шесть радиальны щелей 10, перпендикулярных плоскостя катушек 3 и узкая щель 11 для визира На диске 3 (фиг. 2) нанесены закрашен

i- s

ньш круг 12 диаметром, равным а , закрашенный индекс 13 и круги 14, число которых кратно шести (например 12), по размеру равные круглым отверстиям 13 панели 1, Круги 14 расположены с одинаковым шагом по периметру окружности с радиусом, равным расстоянию от оси вращения диска 3 до центра отверстия 13 панели 1, В кругах 14, за исключением двух - одного находящегося у индекса 13, и другого, диаметрально противоположного первому, - нанесены символы (точки и крестики) индикации направления токов в катущкйх 3, а именно: в кругах 14, лежащих по ходу часовой стрелки от индекса 13, нанесены крестики, а в кругах, лежащих против хода часовой стрелки - точки. С диском 3 (фиг,4 и 6) связано зубчатое колесо 7, находящееся в зацеплении с зубчатой рейкой 6, имеющей возможность горизонтального перемещения на роликах 16 в направляющих пазах задней стенки 2.

На рейке 6 укреплены изогнутая стрелка - визир 17, выходящая своим КОНЦОМ через щель 11 панели 1, и ручка 18, с помощью которой рейка 6 может перемещаться относительно основания в горизонтальном направлении. При повороте диска 3 с помощью рейки 6 на один оборот визира 17 переместится на длину одного периода синусоид; 8.

Видимые в щелях 10 панели 1 части закрашенного круга 12 диска 3 имитируют векторы НДС, создаваемые фазным токами в катутпках. Указанные векторы располагаются по осям соответствующих катушек. Длина видимой части круга 12 (фиг.З) в щели 10 при повороте диска 3 вокруг оси 4 (точка 0) изменяется по закону косинуса, т.е.

ОМ а -cosoi, где ОМ - видимая в щели часть круга

12 (хорда круга); об - угол между диаметром круга 12, проходящим через ось вращения диска, и щелью 10; а - г-амплитуда синусоид 8.

В других щелях 10 длины видимых частей круга 12 будут изменяться соответственно законам:

a cos(ei-120) и я €08(01-240°).

Если обозначить условно длины амплитуд НДС, создаваемые, ток.чми

If;, в кат утл к т X 3 , т я к ж с

как и амплитуды токов через а , то длины видимых в щелях 10 частей закрашенного круга 12 при вращении диска 3 будут соответствовать мгновенным значениям этих МДС, которые пропорциональны мгновенным значениям в катушках токов. Треугольный индекс 13 диска 3, видимый в дуговых щелях 9 панели 1, имитирует конец вектора МДС результирующего магнитного тока, представляющего собой геометрическую сумму векторов МДС всех катушек, Эта сумма в любой момент постоянна и в 1,5 раза больше амплитуды МДС катушек. Поэтому дуговые щели 9, в которых может быть виден индекс 13, расположены по окружности радиусом 1,5а.

Пособие работает следующим образом.

Перед работой ручкой 18 зубчатую рейку 6 устанавливают в рабочее положение, при котором визир 17 находитказывающий положение и величину результирующей МДС вращающегося магнитного поля, смещается по окружности g вдоль дуговых щелей 9, занимая каждый раз положение, соответствующее моменту времени (фазовому углу), фиксируемому визиром 17. Так, на фиг.1 показано положение вектора результирующей

10 МДС и векторов МДС отдельных катутиек 5 для момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой К, т.е. при фазовом угле . Угол поворота вектора МДС результирующего по15 ля от исходного положения для этого случая составляет 150 .

Для повышения наглядности демонстрации взаимосвязи между составлякицими МДС вращающегося магнитного поля и

20 токами в катушках 5 изображения на лицевой панели 1 и соответствующие им кривые фазных токов на графике 8 синусоид могут быть закращены в соответствующий со стандартной окраской

ся в начале координат графика 8 сину-25 клемм фаз А,В,С цвет (А - в желтый

цвет, В - в зеленый, С - в красный). . Демонстрационные возможности пособия улучшаются, если изображения графика 8 синусоид выполнить на гиб- 30 кой замкнутой бесконечной ленте, приводимой в движение одновременно с вращением подвижного диска 3, а визир 17 сделать неподвижным.

Учебное пособие обеспечивает выправление тока в катушках 15. В ниж- сокую наглядность демонстрации принсоид.

При этом диск 3 повернется так, что индекс 13 будет виден внизу - посередине угловой щели у сечения X катушки А,Х. Так как в этот момент времени i то в круглых отверстиях 15 катушки А,X видны чистые круги. В круглых отверстиях 15 катушек B,Y и С Z видны символы, указывающие наних щелях 10 по осям катущек B,Y и С Z видны закрашенные изображения рект.ср.ов МДС, равные между собой по

i3

величине ( а).

Перемещением зубчатой рейки 6 с помощью ручки 18 визир 17 смещается вдоль оси времени графика 8 синусоид. При этом в каждьй момент времени ви- зир 17 показывает мгновенное значение и полярность (знак) токов в катуш- ках 5,

Одновременно с движением визира

цилов образования вращающегося магнитного поля, его составляющих МДС во взаимосвязи с создающим их трехфазным током при протекании последне40 го в трех электрических катушках,

смещенных в пространстве одна относительно другой на угол 120,, что достигается путем одновременного показа в любой фазовый момент времени вели45 чины и полярности тока в каждой катушке на графике токов, направления тока в катушках - на их условном графическом изображении, величин и направлений составляющих векторов

казывающий положение и величину результирующей МДС вращающегося магнитного поля, смещается по окружности вдоль дуговых щелей 9, занимая каждый раз положение, соответствующее моменту времени (фазовому углу), фиксируемому визиром 17. Так, на фиг.1 показано положение вектора результирующей

МДС и векторов МДС отдельных катутиек 5 для момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой К, т.е. при фазовом угле . Угол поворота вектора МДС результирующего поля от исходного положения для этого случая составляет 150 .

Для повышения наглядности демонстрации взаимосвязи между составлякицими МДС вращающегося магнитного поля и

токами в катушках 5 изображения на лицевой панели 1 и соответствующие им кривые фазных токов на графике 8 синусоид могут быть закращены в соответствующий со стандартной окраской

клемм фаз А,В,С цвет (А - в желтый

цилов образования вращающегося магнитного поля, его составляющих МДС во взаимосвязи с создающим их трехфазным током при протекании последне40 го в трех электрических катушках,

смещенных в пространстве одна относительно другой на угол 120,, что достигается путем одновременного показа в любой фазовый момент времени вели45 чины и полярности тока в каждой катушке на графике токов, направления тока в катушках - на их условном графическом изображении, величин и направлений составляющих векторов

Изобретение относитоя к учебным пособиям и обеспечивает облегчение понимания принципа образования вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей путем показа взаимосвязи величин и углов векторов магнитодвижущей силы (НДС) с величинами и направлениями фазных токов. Пособие состоит из подвижного диска и неподвижной лицевой панели с нанесенной схемой трех электрических катушек, смещенных относительно друг друга на 120°, и графиком синусоид трехфазного тока. На панели имеются вьфезы и.щели, в которых при ,вращении диска появляются условные знаки, показывающие направление токов в катушках; положение вектора МДС, вращающегося магнитного поля, а также положение и величины векторов составляющих МДС в различные моменты време- ни и в соответствии с мгновенными g значениями фазных токов. 5 ил. (Л

17 происходит вращение диска 3.Вслед- 50 МДС вращающегося магнитного поля - этого в круглых отверстиях 15 в радиальных щелях лицевой панели и меняются символы, показывающие для фиксированных моментов времени направления токов в катушках, а в щелях

углового положения конца вектора результирующей ВДС поля - в кольцевой щели панели. Все это значительно об- 10 - длины векторов МДС катущек. Нап- gg легчает понимание принципа образова- равление этих векторов и их величины ния вращающегося магнитного поля и

принципа работы различных электрических машим переменного тока (асинхронв любой момент времени соответствуют знакам и мгновенным значениям токов в катушках (,1,1). Индекс 13, по

ных, синхронных), которые основаны

ных, синхронных), которые основаны

на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазным током, протекающим в трехфазной, обмотке.

Формула изобретения

Учебное пособив;по электротехнике, содержащее лицевую панель со схемой

трехфазной электрической машины и ра- ю круглые отверстия в концах изображедиальными щелями и прикрепленный к ней приводной круг с нанесенным на него цветовым пятном круглой формы, окружность которого пересекает ось вращения круга, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем показа взаимосвязи величин и углов векторов магнитодвижущей силы с величинами и .направлениями фазных токов, оно снабжено нанесенными на лицевую панель изображениями синусоид фазных токов электрической машины, визиром, размещенным с возможностью перемещения вдоль синусоид и кинематически связанным с приводом вращения круга, схема электрической мащины выполнена

,

4100876

в виде изображений плоских электрических кату{иек, смещённых одна относительно другой- на угол 120°, радиальные щели выполнены перпендикулярно изображениям соответствующих катушек, в лицевой панели выполнены дуговые щели с радиусом, равным 1,5 ве личины амплитуды синусоиды фазного тока, и

НИИ катзш1ек, а на приводной круг на- несены окружности числом, кратным ести, и MeTKaj причем последняя размещена на линии, проходящей через

центры приводного круга и цветового пятна, на расстоянии от центра приводного круга, равном радиусу дуговых елей, а окружности размещены равномерно по окружности с радиусом, равным расстоянию от оси вращения приводного круга до центров круглых отверстий в лицевой панели, и две из них нанесены на линии нанесения метки, причем в окружностях, размещенных

с противоположных сторон от этой линий, нанесены символы различных направлений токов.

cpuff.

Составитель А.Мягков Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Фиъ.5