Учебная модель электрической машины

 

Изобретение относится к учебной модели электрической машины и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем обеспечения моделирования действия машины с магнитотвердым ротором . Диск 6 неподвижно установлен на конце вала 4 и является моделью 7 8 -L вращакмцегося магнитного .поля. Диск 9 свободно установлен перед диском 6 и является моделью ротора из магнитотвердого материала. Стрелка 15 изображает ось намагниченности наведенного поля ротора. Фрикционный тормоз диска 9 ротора состоит из муфты 18, свободно перемещаемой вдоль оси вала 4. Подпружиненное кольцо 21 на валу 4 имеет выступы 22, проходящие внутрь отверстий 23 диска 6, и при поджатии кольца 21 внутренней обоймой подшипника 19 муфты 18 Moryt взаимодействовать с внутренней шайбой 10 трения диска 9 ротора. Другая шайба 10 трения взаимодействует с упором 12 вала 4. 2 ил. с 9 (Л СД Од ;о Од

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 09 В 23 18

I 1Ó

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13

1Ф

29

Фиг. 2

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3924365/28-12 (22) 29.04.85 (46) 15.09.86. Бюл. У 34 (72) В.М.Пожидаев и Л.Д.Иванов (53) 658.386 (088 ° 8) (56) Патент Англии Ф 2 100909, кл. С 09 В 23/ 18, 1983. (54) УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ (57) Изобретение относится к учебной модели электрической машины и позволяет расширить диапазон решаемых задач путем обеспечения моделирования действия машины с магнитотвердым ротором. Диск 6 неподвижно установлен на конце вала 4 и является моделью

„„SU„„1257696 А 1 вращающегося магнитного. поля. Диск 9 свободно установлен перед диском 6 и является моделью ротора Hs магнитотвердого материала. Стрелка 15 изображает ось намагниченности наведенного поля ротора. Фрикционный тормоз диска 9 ротора состоит иэ муфты 18, свободно перемещаемой вдоль оси вала

4. Подпружиненное кольцо 21 на валу

4 имеет выступы 22, проходящие внутрь отверстий 23 диска 6, и при поджатии кольца 21 внутренней обоймой подшипника 19 муфты 18 могут взаимодействовать с внутренней шайбой 10 трения диска 9 ротора. Другая шайба 10 треИ ния взаимодействует с упором 12 вала 4. 2 ил.

1257696

Изобретение относится к учебным пособиям по электротехнике и может быть использовано на лекциях и практических занятиях для наглядной демонстрации принципа работы электри- 5 ческой машины с магнитотвердым ротором.

Цель изобретения — расширение диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования действия машины с 10 магнитотвердым ротором.

На фиг. 1 и 2 изображена предлагаемая учебная модель в двух проекциях.

Учебная модель электрической ма- 15 шины состоит из основания 1, на котором установлена стойка 2 основания с втулкой 3, в которой укреплен с возможностью вращения один из концов вала 4. На этом же конце вала

4 установлен жестко шкив 5. На противоположном конце вала 4 неподвижно установлен диск 6, являющийся моделью вращающегося магнитного поля. На лицевой стороне обода 7 нанесен ряд кружков

8, обозначающих полюса статора. Перед диском 6 на валу 4 установлен свободно второй диск 9, являющийся моделью ротора из магнитотвердого материала. К нему с обеих сторон жестко прикреплены шайбы 10 трения. Для видимости его вращения он имеет с внешней стороны разноцветную окраску поверх- 35 о ности. По периметру- наружной шайбы 10 трения на диске 9 выполнены дискретно отверстия 11. В торце вал 4 содержит упор 12 и ось 13, на которой установлена с возможностью вращения 40 подпружиненная пружиной 14 отрелка

15, изображающая ось намагниченности наведенного поля ротора. На стрелке 15 напротив отверстий 11 диска 9 ротора установлен на оси 16 фиксатор 45

17 стрелки 15 относительно диска 9 ротора.

На втулке 3 выполнена снаружи резьба, на которой установлен фрикционный тормоз диска 9 ротора, состо50 ящий из муфты 18 с запрессованным подшипником 19, установленным на валу 4 с возможностью свободного движения муфты 18 вдоль оси вала 4. Рядом с ним на валу 4 установлено подпружиненное пружиной 20 кольцо 21 с выступами 22, которые проходят внутрь отверстий 23 диска 6 и при поджатии кольца 21 внутренней обоймой подшипника 19 муфты 18 могут взаимодействовать с внутренней шайбой 10 трения диска 9 ротора. Другая шайба 10 трения взаимодействует с упором 12 вала 4.

Для приведения во вращение вала

4 шкив 5 соединен бесконечным ремнем с приводом 24 обода, Учебная модель электрической машины с вращающимся полем работает следующим образом.

В соответствии с принципом работы гистерезисного электродвигателя модель позволяет имитировать основные процессы при его пуске (при разгоне ротора) и при достижении ротором синхронной скорости.

Перед демонстрацией работы учебной модели поворотом муфты 18 относительно втулки 3, неподвижно установленной на стойке 2 основания, освобождают от взаимодействия шайбы 10 трения диск 9 ротора с упором 12 вала 4 и с выступами 22 кольца 21 фрикционного тормоза. Стрелку 15, изображающую ось намагниченности наведенного поля ротора 9 устанавливают с некоторым углом относительно кружка 8 с буквой N на ободе 7, обозначающей ось поля статора. Фиксатор 17, укреп. ленный на стрелке 15, путем поворота относительно оси 16 освобождают от взаимодействия с диском 9 ротора.

После этого подается питание на при вод 24 обода и демонстрируется разгон ротора, вхождение ротора в синхронизм с вращающимся полем статора.

В реальном гистерезисном электродвигателе при подключении его к источнику питания в расточке статора возникает вращающееся магнитное поле, скорость и которого прямо пропорциI ональна частоте f питающего напряжения и строго пропорциональна числу пар Р полюсов вращающегося поля (60 f

n = — — = . Это поле вращаясь пер ь Ф ремагничивает ротор, выполненный из магнитотвердого материала.Из-за магнитного гистерезиса материалы ротора, ось наведенного магнитного поля ротора, которое также вращается со скоростью и отстает от оси поля статора на угол В „ „, определяемый свойством материала, его размерами и конфигурацией. Сила взаимодействия поля статора и наведенного поля ро1257696 4

55 тора содержит тангенциальную составляющую, которая обусловливает возникновение вращающего момента, приложенного к ротору и приводящего его во вращение. Ротор ускоряется, но при этом между осями полей статора и ротора сохраняется некоторый угловой сдвиг 9 „ . После вхождения макс ротора в синхронизм с полем статора угол 9 между осями полей статора и ротора уменьшается до значения, при котором имеет место равенство между вращающим моментом и моментом нагруз. ки на валу двигателя.

В данном учебном приборе вращающееся поле статора моделируется подвижным ободом 7, связанным через диск 6, с валом 4, приводимым во вращение с постоянной скоростью с помощью привода 24. Ось наведенного в роторе магнитного поля моделируется подпружиненной относительно вала

4 стрелкой 15 установленной на оси

13 перед ротором, сдвинутой на угол

9 ма„с относительно оси поля статора (отмеченный на ободе 7 кружком 8 с буквой N) и вращающейся со скоростью обода 7. Диск 9, моделирующий ротор электродвигателя, пока остается неподвижным. Затем поворотом муфты 18 фрикционного тормоза относительно втулки 3 приводят к осевому перемещению кольцо 21 с выступами 22, которое, опираясь на внутреннюю шайбу 10 трения диска

9 ротора через отверстия 23, смещает его вдоль вала 4, прижимая внешнюю шайбу 10 трения к упору 12, и зажимают диск 8 ротора, который приходит во вращение.

При слабом зажатии шайб 10 трения скорость вращения диска 9 ротора меньше скорости вращения обода 7.

По мере усиления зажатия шайб 10 трения скорость диска 9 ротора возрастает и в пределе становится равной скорости вращения обода 7 и стрелки 15. Поворотом фиксатора 17 вокруг оси 16 стрелка 15 стопорится относительно диска 9 ротора так как конец стопора входит в одно из отверстий 11 диска 9.

Этот момент означает, что процесс разгона ротора закончен и произошло вхождение ротора в синхронизм с вращающимся полем статора.

Имитация уменьшения угла 9 между осями полей ротора и статора после вхождения ротора в синхронизм или при уменьшении нагрузки на валу ротора в нормальном режиме работы обеспечивается дополнительным поворотом вращающейся стрелки 15 и ротора 9, соединенных между собой фиксатором

17 относительно кружка 8 с буквой

N на ободе 7, обозначающей ось поля статора с одновременным кратковременным ослаблением зажима шайб 10 трения с помощью муфты 18 фрикционного тормоза.

Таким ббразом, предлагаемая учебная модель электрической машины с вращающимся полем позволяет просто и наглядно показать в динамике основные взаимодействующие факторы, имеющие место в гистерезисном двигателе при его пуске и работе, уяснение которых обучаемыми беэ использования модели представляет известные трудности.

Формула изобретения

Учебная модель электрической машины, содержащая установленные на связанном с приводом валу модель вращающегося магнитного поля в виде диска с изображением по ободу на ли- . цевой стороне полюсов статора и модель ротора, выполненную в виде диска, расположенного перед моделью вращающегося поля, о т л и ч а ю щ а я " с я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем обеспечения моделирования действия машины с магнитотвердым ротором, он имеет закрепленную на валу перед моделью ротора подпружиненную стрелку с фиксатором для изображения оси намагниченности наведенного поля ротора, фрикционные шайбы, расположенные по обе стороны от оси диска модели ротора, фрикционную муфту, установленную на валу, и связанное с ней подпружиненное кольцо, имеющее выступы для взаимодействия с одной из фрикционных шайб, при этом в обоих дисках выполнены отверстия для установки фиксатора стрелки и выступов кольца, а вал имеет на конце упор, предназначенный для взаимодействия со второй шайбой.

1257696

I

Составитель P.Óæâèé

Редактор Е.Копча Техред Л.Олейник КоРРектоР В.Синицкая

Заказ 4963/50 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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