Модель электрической машины постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении свойств и принципа работы электрических машин постоянного тока.

Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации принципа работы бесконтактного двигателя постоянного тока.

На фиг.1 изображена предлагаемая модель, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - электрическая схема моде- на фиг.4 - механизм дискретного поворота имитатора магнитного поля машины с приводом вращения.

Модель электрической машины постоянного тока содержит основание 1, установленные на основании вертикальную панель 2 с вырезом 3 в виде статора машины с полюсами 4, на которых нанесено изображение 5 витков якорной обмотки, и стойку 6 с отверстием 7, в котором установлена ось 8 вращения, размещенный перед панелью 2 имигатор магнитного поля машины, выполненный Б виде прозрачного диска 9, смонтированного на оси 8 вращения и имеющего изображение 10 замкнутых магнитных линий, мммтиоующую ротор пластину, расположенную а вырезе 3 панели 2 и имеющую форму диска 11, на лицевой стороне которого нанесено изображение 12 магнитной оси с буквенными индексами магнитных полюсов, смонтированный на стойке 6 механизм дискретного поворота имитатора магнитного поля машины (диска 9), смонтированную на панели 2 модель датчика углов поворота ротора (диска 11), средство световой индикации процессов возбуждения магнитного поля машины и привод вращения оси 8.

Механизм дискретного поворота имитатора магнитного поля машины состоит из

размещенного на оси 8 вращения полого вала 13, двух с противоположно направленными зубьями храповых колес 14 и 15, одно из которых, например колесо 14, жестко закреплено на полом валу 13, а другое, например колесо 15, свободно установлено на нем и связано упругим стержнем 16 с полым валом 13 и осью 8 вращения посредством закрепленной на ней скобы 17, и шарнирно связанной со стойкой 6 подпружиненной

фиксирующей планки 18, взаимодействующей с храповыми колесами 14 и 15.

Модель датчика углов поворота ротора состоит из установленного на основании 1 с тыльной стороны панели 2 фланца 19 с отверстием 20, размещенной в отверстии 20 дополнительной горизонтальной оси 21 вращения с приводной рукояткой 22 и жестко смонтированного на этой оси вращения дополнительного диска 23. расположенного в

выполненном в панели 2 дополнительном вырезе 24 и имеющего нанесенную по его периферии цветную метку 25 в виде закрашенной части кольца.

Средство световой индикации процессов возбуждения магнитного поля машины состоит из установленного на лицевой стороне дополнительного диска 23 постоянного магнита 26, взаимодействующих с ним

электромагнитных датчиков 27 (например, герконов). размещенных на панели 2 по периферии диска 23, и электрически связанных с датчиками электромагнитных реле 28 и электродами 29 подсветки.

Привод вращения имеет два кинематически связанные гибкой связью 30 шкива 31 и 32, один из которых, например шкив 31, жестко установлен на полом валу 13, а дру- гой,например шкив 32, - на дополнительной оси 21 вращения.

Кроме того, имитатор магнитного поля машины (диск 9) имеет изображение стрелочного указателя 33 МДС машины. На панели 2 по периферии имитатора статора машины нанесены изображения 34 электросхем полупроводниковых ключей для коммутации тока в витках якорной обмотки и точечные метки 35 в местах установки электромагнитных датчиков 27. Электролампы 29 подсветки установлены в отверстиях 36, выполненных в панели 2 в зоне размещения электромагнитных датчиков 27, полюсов 4 машины и изображений 34 электросхем полупроводниковых ключей.

Диск 11 жестко связан с полым валом 13.

Для придания оси 8 вращения более устойчивого положения с тыльной стороны панели 2 может быть закреплена пластина 37 с отверстием, через которое проходит ось 8 вращения.

Для включения и отключения электросхемы в электрическую цепь имеются штепсельная вилка 38 и выключатель В1.

Модель работает следующим образом.

Перед началом демонстраций элементы модели устанавливают в следующее исходное состояние.

Вначале подключают электросхему модели в сеть и включают выключатель В1. Затем с помощью приводной рукоятки 22 вращают диск 23 по ходу часовой стрелки, если смотреть с лицевой стороны панели 2, так, чтобы постоянный магнит 26 вначале прошел мимо левого электромагнитного датчика 27, а затем остановился напротив верхнего аналогичного датчика. В результате прохождения магнита 26 мимо левого датчика Г4 (см.фиг.З) и верхнего П срабатывают связанные с ними электромагнитные реле 28 - К4 и Ki соответственно и своими первыми замыкающими контактами самоблокируются, а вторыми контактами замыкают цепь питания электроламп 29 подсветки соответствующих им точечных меток 35 в местах установки электромагнитных датчиков 27, полюсов 4 машины и изображений 34 электросхем полупроводниковых ключей. Одновременно с этим цветная метка 25 занимает положение между датчиками 27, что свидетельствует о их возбужденном состоянии. Затем имитатор

магнитного поля машины (дне к. 9) уста на в/ж0 вают так, чтобы нанесенное на нем изображение стрелочного указателя 33 МДС машины находилось левым и правым полюсами 4 машины, а диск 11, имитирующий ротор, располагают так, чтобы

5 изображение 12 магнитной оси находилось строго вертикально, причем буквенный индекс северного полюса находился анизу.

После этого приступают к проведению опытов.

0 Вращая по часовой стрелке имитирующий ротор диск 11, имитируют действие электромагнитного момента, возникающего в результате взаимодействия полей статора и ротора машины и стремящегося повернуть

5 ротор так, чтобы его магнитная ось изображения 12 совместилась со стрелочным указателем 33 МДС. Одновременно с этим поворачивается и диск 23. Как только последний поворачивается на 90°, его магнит 26, взаимодействуя с правым электромагнитным датчиком 27, возбуждает его и последний своими контактами замыкает цепь питания электромагнитного реле 28 (fe). В результате зажигаются электролампы 29

подсветки правого датчика 27, правого полюса 4 машины и правого изображения 34 электросхемы полупроводникового ключа, а электролампы 29 подсветки левых аналогичных элементов гаснут, что свидетельствует

0 о прекращении возбуждения этих элементов.

В результате этого же поворота храповое колесо 14, отжимая фиксирующую планку 18, освобождает из зацепления с нею

5 храповое колесо 15, которое скачкообразно повернувшись под действием стержня 16 на угол 90°, поворачивает посредством скобы 17 на этот же угол ось 8 вращения и закрепленный на ней диск 9, имитирующий маг0 нитное поле машины. Причем диск 11 в отличие от храпового колеса 15 имеет постоянное вращение, в результате которого (до поворота храпового колеса 15) изображение 12 магнитной оси удаляется от стрелочного

5 указателя 33 МДС. Как только храповое колесо 15 поворачивается на 90°, угол между изображением 12 магнитной оси и стрелочным указателем 33 МДС скачкообразно примет первоначальное значение. Это

0 указывает на то, что электромагнитный момент машины как результат взаимодействия полей статора и ротора продолжает действовать на ротор и стремится вращать его (в данном случае по ходу часовой стрел5 ки).

При дальнейшем вращении имитатора магнитного поля машины (диска 11) процесс повторяется, но уже в зоне следующих по

вращению аналогичных элементов модели машины.

Использование машины позволяет с высокой степенью надежности и достоверности демонстрировать принцип работы бесконтактного двигателя постоянного тока.

Формула изобретения Модель электрической машины постоянного тока, содержащая основание, верти- кально установленную на основании панель с вырезом в виде статора машины с полюсами, на которых нанесено изображение витков якорной обмотки, размещенный перед панелью имитатор магнитного поля маши- ны, выполненный в виде прозрачного диска, смонтированного на размещенной в вырезе панели горизонтальной оси вращения и- имеющего изображение замкнутых магнитных линий, пластину, имитирующую ротор, и размещенный с тыльной стороны панели привод вращения оси, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации принципа работы бесконтактного двигателя постоянного тока, она снабжена установленной на основании с тыльной стороны панели стойкой с отверстием, в котором установлена ось вращения, смонтированным на стойке механизмом дискретного поворо- та имитатора магнитного поля машины, состоящим из размещенного на оси вращения полого вала, двух с противоположно направленными зубьями храповых колес, одно из которых жестко закреплено на полом залу, а другое свободно установлено на нем м связано упругим стержнем с полым валом и осью вращения посредством закрепленной на ней скобы, и шарнирно связанной со стойкой подпружиненной фиксирующей планки, взаимодействующей с храповыми колесами, смонтированной на панели моделью датчика углов поворота ротора, состоящей из установленного на основании с тыльной стороны панели фланца с отверстием, размещенной в отверстии дополнительной горизонтальной оси вращения с приводной рукояткой и жестко установленного на этой оси вращения дополнительного диска, расположенного в выполненном в панели дополнительном вырезе и имеющего нанесенную по его периферии цветную метку в виде закрашенной части кольца, и средством световой индикации процессов возбуждения магнитного поля машины, состоящим из установленного на лицевой стороне дополнительного диска магнита, взаимодействующих с ним электромагнитных датчиков, установленных на панели по периферии диска, и электрически связанных с датчиками электромагнитных реле и электролампами подсветки, пластина, имитирующая ротор, установлена на полом валу в вырезе панели и имеет форму диска, на лицевой стороне которого нанесено изображение магнитной оси с буквенными индексами магнитных полюсов, привод вращения имеет два кинематически связанные гибкой связью шкива, один из которых жестко установлен на полом валу, а другой - на дополнительной оси вращения, при этом имитатор магнитного поля машины имеет изображение стрелочного указателя МДС машины, на панели по периферии имитатора статора машины нанесены изображения электросхем полупроводниковых ключей для коммутации тока в витках якорной обмотки и точечные метки в местах установки электромагнитных датчиков, а электролампы подсветки установлены в отверстиях, выполненных в панели в зоне размещения электромагнитных датчиков, полюсов машины и изображений электросхем полупроводниковых ключей.

1

N

Изобретение относится к учебным приборам по электротехнике и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем демонстрации принципа работы бесконтактного двигателя постоянного тока. Модель содержит основание 1, установленные на

н и

О

Ј

D г

3$

,+

Y-Y

Vv.

;

сг:,

16

6

Йй4