Учебный прибор по электротехнике Советский патент 1989 года по МПК G09B23/18 

4

4

со UD

со 4

Изобретение относится к учебным приборам по электротехнике и может быть использовано в учебном процессе при изучении принципа фазового регулирования в управляемых однофазных выпрямителях в учебньк дисциплинах по электротехнике, промьпиленной электронике, силовой преобразовательной технике, электроснабженшо и других, читаемых в профессионально-технических училищах, средних и высших технических учебных заведениях.

Цель изобретения - расширение д щактических возможностей за счет демонстрации фазового регулирования выходного напржкения тиристорного выпрямителя, а также демонстрации падения напрялсенил на тиристоре.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция прибора; на фиг. 3 и 4 - сборные детали прибора.

Учебный прибор состоит из верхней панели I, неподвижного основания 2, подвижной панели 3, дополнительной пластины 4 и упругих прямоугольных шторок 5.

В верхней панели 1 выполнены прямоугольное окно 6 и продольные вырезы 7 шкалы управляющих гдапульсов, фи гурные вырезы по форме полуволн 8- 10 синусоиды, вырез 1 по форме кривой регулировочной характеристики. На лицевой стороне верхней панели i нанесены оси временных диаграмм 2- 14 напряжений на аноде-катоде тиристора, выпрямленного выходного напряжения (на сопротивлении нагрузки) и. регулировочной харс ктеристики соответственно.

На лицевой стороне неподвижного основания 2 нанесены синусоидальные графики напряжений TJ га 5 и 16 вторданых обмоток а и b трансформатора и фоновая окраска 17 по форме полуволн синусоиды. В подвижной панели .3 выполнены прямоугольные окна 18 и 19, нанесены метки, имитирующие управляющие импульсы 20 и 21, фоновая окраска 22 по форме прямоугольников, вертикальная риска 23. В окн 18 закреплен светофильтр 24 с метко индикации угла а и нанесена разметка для установочных мест 25/шторок

В дополнительной пластине 4 выполнены вертикальные вырезы 26 и нанесена фоновая окраска:. 27 и 28 по форме прямоугольников. Шторка 5 с л вой стороны имеет установочное мест

10

15

20

25

-30

. .

4499942

для закрепления шторки на подвижной панели. Амплитуды полуволн 8 и 10 отверстий равны между собой, а амплитуды полуволны 9 отверстия в два раза больше амплитуд полуволн 8 и 10 отверстий. При наложении панелей основания и подвижной панели совпадают окна 6 и 18 и временные диаграммы 15 и 16 синусоид, вырез 7 шкалы управляющих импульсов и управляющие импульсы 20 и 21, отверстия 9 и фоновая окраска 22, вертикальная ось диаграммы 14 и риска 23.

Цвет линии синусоидального графика 15 совпадает с цветом управляющих импульсов 20, фоновой окраски 17, 22 и 27, а цвет синусоидального графика 16 совпадает с цветом управляющих импульсов 21, фоновой окраски 28.

Порядок сборки прибора показан на фиг. 3 и 4. Дополнительная пластина 4 крепится к оборотной стороне верхней панели 1 таким образом, чтобы прорези 26 совпадали с началом полуволн на диаграмме 13. Упругие прямоугольные шторки 5 своими установочными местами крепятся к подвижной панели 3 на разметки 25. При сборке прибора правые стороны шторок 5 вводят в прорези 26 дополнительной пластины 4, накладьшая лицевую сторону панели 3 на оборотную сторону панели 1 ., затем закрепляют между собой панели 1 и 2.

Пример . Преподаватель указывает на схему управляемого однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, изображенную на панели (фиг. 1) Аноды тирис35

40

45

торов VS2 ® присоединены к въшодам вторичной обмотки и трансформатора 29, а управляющие электроды связаны с системой 30 управления (СУ). Система управления формирует управляющие импульсы U ii и Uv,. и обеспечивает их фазовый сдвиг относительно напряжений

0

5

и

16

Угол задержки, отсчитьшаемый от момента нулевого значения напряжений или , (соответствующего смене полярности напряжения с отрицательной на положительную)1 называется углом управления с/ . Тиристор отпирается при наличии положительного напряжения на аноде и управляющего импульса на управляющем электроде.

При с/ О совмещается перемещением панели.2 крайняя левая метка ий314499944

янкации угпа d с началом координат трамма 12), напряжение и.прикла- временнь: ; диаграмм 15 и 16 напряже-. Дьшается к вьгходу ( НИИ. Импульс на открытие тиристора Через четверть периода после по поступает в момент смены отрицатель- Я импульса на тиристор VS1 (ок ной полярности напряжения на аноде на положительную. Тиристор VS1 открьгоается. Падение напряжения на тиристоре VS1 (окраска 27) равно нулю, что видно из диаграммы -12 напряжения.для тиристора VS1.

Выходным напряжением является нараска 27) полярность напряжений на тиристорах меняется. Тиристор VS1 (окраска 27) закрьгоается, а так как на тиристор VS2 (окраска 28) управ- 10 ляющий импульс еще не подан, то закрыт и тиристор VS2 (окраска 28), Напряжение U на интервале -2«/2 равно нулю (диаграмма 13). вается к сопротивлению нагрузкиВ момент . t ЗГГ/2 мпульсом

--z-..закрыт. Через полупериод от момента включения тиристора VS1 (окраска 27) полярности напряжения на тиристорах меняются на противоположные, Тириспряжение обмотки, которое приклады вается к сопротивлению нагрузки

ч т

( - . -f

тор VS1 (окраска 28) закрывается.

и

11

Так как эквивалентен площа- 1

возрастает до напряжения Ujg- 0 ратным закрьгеающим напряжением на тиристоре VS1 (окраска 27) в интер- 10 вале является напряжение об- тор VS1 (окраска закрываете, мотки а, в момент u;t 31/2 в ремомент на управляющий электрод тирис- 25и b (диаграмма 13). тора VS2 (окраска 28) подается им- видно из диаграммы выходного пульс, тиристор открывается и напря-напряжения, при угле о г-90° напряжение М пуккладывае-тся к выходу вы- и подключается к выпрямителя. ходу только на четверть периода, по-.. Среднее значение выходного напря 30,у среднее значение выходного на- жения и J определяется какпряжения U уменьшается ( препода- I f и dtватель указывает на регулировочную о1 диаграмму 14),

35 Формула изобретения

Учебный прибор по электротехнике, содержащий неподы-шное основание с выполненными на нем разными цветами синусоидальными графиками, размещенную на нем подвижную пластину с прямоугольньм окном со светофильтром с нанесенными на нем цветными вертикальными метками, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет демонстрации, фазового регулирования выходного напряжения тиристорного вьшрямителя, оно содержит верхнюю панель с прямоугольным окном, продольными и фигурными вырезами, прямоугольные шторки из упругого материала, количество которьк совпадает с количеством фигурных вырезов, и дополнительно тонально окрашенную пластину с вертикальными вырезами, при этом прямоугольные окна подвижной пластины и верхней панели размещены над синусоидальными

ди под кривой выпрямленного напряжения, то при угле о О напряжение Uj максимально и равно . что иллюстрируется регулировочной характеристикой и J f (о) .

При угле 0 90 (преподаватель перемещением подвижной панели устанав ливает крайнюю левую метку индикации угла о в точку и) t Г/2) тиристор VS1 (окраска 27) на интервале О - F/2 закрыт, К тиристору VS1 (окраска 27) прикладывается прямое напряжение и.Как видно из диаграммы, выходное напряжение U j вьшрямителя на этом интервале равно нулю, В момент Wt ff/2 от СУ 30 поступает импульс и, на открытие тиристора VS1 (окраска 27), Тиристор VS1 (окраска 27) открывается, падение напряжения на тиристоре равно нулю (диа45

50

55

45

50

р

55

5

графиками, фигурные вырезы в верхней панели выполнены в виде положительных полуволн синусоиды, а дополнитеная пластина закреплена на задней стороне верхней панели под фигурными вырезами, при этом вертикальные вырезы дополнительной пластины совпадают с началом полуволн, прямоугоные шторки закреплены левым краем н подвижной пластине с возможностью введения правого края в вертикальны вырезы дополнительной пластины, при этом тональная окраска дополнительной пластины совпадает с цветом положительных полуволн синусоидальных графиков, а на подвшсной пластине против продольных вырезов верхней панели нанесены цветные метки, совпадающие по вертикали с метками на светофильтре, а по цвету - с цветом положительной части синусоидальных графиков.

2. Прибор по п. 1,отличаю- щ и и с я тем, что, с целью демонстрации падения напряжения на тиристоре, на неподвижном основании и подвижной пластине нанесены тональные пятна одинакового цвета, в верхней панели вьтолнены дополнительные фигурные вырезы, а в подвижной пластине - дополнительные прямоугольные окна, при этом дополнительные фигурные вырезы выполнены в виде синусоиды, верхняя полуволна которой по высоте совпадает с высотой синусоидального графика, а нижняя в два раза превьшает ее, ширина тональных пятен и ширина дополнительных прямоугольных окон равны длине полуволны синусоидальных графиков, причем

0 форма тональньк пятен на неподвижном основании имеет вид отрицательных полуволн синусоиды, а на подвижной пластине - вид прямоугольников.

Изобретение относится к учебным приборам и обеспечивает демонстрацию фазового регулирования выходного напряжения тиристорных выпрямителей. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей. Прибор содержит неподвижное основание с нанесенным на нем синусоидальным графиком, подвижную пластину со светофильтром, прямоугольными окнами и цветовыми пятнами, упругие шторки, закрепленные на подвижной пластине, и верхнюю панель с графическим рисунком вьшрямителя, продольными фи- гурньми вырезами и прямоугольным окт ном. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

28 28 27

I

26 26

.5

Фие.1

7

3 9

ю ю ю ю

B-rWh

о Jf/jfJJ «с

Jf zn SfftJt

(Jt

a №

J7 17

фиг. 2

Фиг.З

Фае.