Учебное пособие по электротехнике

 

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 времени и в соответствии с мгновенными g значениями фазных токов. 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 09 В 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4123386/40-12 (22) 24.09.86 (46) 15.07.88. Бюл. Р 26 (72) В.М.Пожидаев и В.В.Омельченко (53) 371. 86 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 103741, кл. G 09 В 23/18, 1955. (54) УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ (57) Изобретение относитая к учебным пособиям и обеспечивает облегчение понимания принципа образования вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях.

Целью изобретения является расширение дидактических воэможностей путем показа взаимосвязи величин и углов

BU 1410087 А 1 векторов магнитодвижущей силы (ИДС) 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 вырезы 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 ИДС в различные моменты времени и в соответствии с мгновенными ф значениями фазных токов. 5 ил.

1410087

Изобретение относится к учебным пособиям по электротехнике и может быть использовано в учебном процессе при изучении принципа образования

1 вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфаэным переменным током, протекающим в трех электрических катушках, смещенных одна относительно о другой в пространстве под углом 120, 10 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 2п токов.

На фиг.1 изображено учебное посо— бие, общий вид; на фиг.2 — поворотный диск; на фиг.З - схема, показывающая изменение длины видимой в радиальной 25 щели части закрашенного круга нри повороте последнего относительно точки

0; на фиг.4 — зубчатая рейка с зубчатым колесом; на фиг.5 — учебное пособие, вид сбоку, разрез.

ЗО

Учебное пособие по электротехнике содержит лицевую панель 1, связанную с основанием H задней. стенкой 2 прибора (фиг.5), диск 3,- сидящий на валу 4, проходящем через, центр изображения.трех катушек 5. на лицевой панели 1 (фиг.1), и средство для поворота диска. 3, состоящее из зубчатой рейки

6 (фиг.5) и зубчатого колеса 7, связанного с диском 3. На панели 1 40 (фиг.i) панесена условная графическая схема трех плоских электрических катушек 5: А Х, В17, C Z.Íà÷àëà обмоток катушек обозначены буквами: A,,Â<",С, а концы — Х, Y, Z.Ïëîñêîñòè изображе- g$ ний катушек 5 смещены одна относио тельно другой на 120 . На панели 1 также изображен график 8 синусоид фазных.токов iA,ic с амплитудой а .

Кроме того, на панели 1 имеются дуговые щели 9, имитирующие воздушный зазор электрической машины и выпол1 ненные.по окружности, условно вписанной в систему трех катушек 5 и имеющей радиус,.равный 1,5 амплитуды синусоид (т.е. 1,5 a ), шесть радиальных щелей 10, перпендикулярных плоскостям катушек 5 и узкая щель 11 для визира, На диске 3 (фиг.2) нанесены закрашенный круг 12 диаметром, равным а, закрашенный индекс 13 и круги 14, число которых кратно шести (например

12), по размеру равные круглым отверстиям 15 панели 1, Круги 14 расположены с одинаковым шагом по периметру окружности с радиусом, равным расстоянию от оси вращения диска 3 до центра отверстия 15 панели l, 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 катушках 5, 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 1.8, 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 МДС, создаваемые фазными токами в катушках. Указанные векторы располагаются по осям соответствующих катушек. Длина видимой части круга 12 (фиг.3) в щели 10 при повороте диска 3 вокруг оси 4 (точка О) изменяется по закону косинуса, т.е.

ON = а -созе, где ON — видимая в щели часть круга

12 (хорда круга);

c4 — угол между диаметром круга

12, проходящим через ось вращения диска, и щелью 10; а --. амплитуда синусоид 8.

В других щелях 10 длины видимых частей круга 12 будут изменяться соответственно законам: а cos(4 †1 ) и а c(is(k †2 ).

Если обозначить условн. длины амплитуд ЬЩС, создаваемых ток;:. ц

lp 1 81 1 g> В катушках 5 так же, 1410087 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 ИДС, которые пропорциональны мгновенным значениям в катушках токов. Треугольный индекс 13 диска 3, видимый в дуговых щелях 9 панели 1, имитирует конец вектора

ИДС результирующего магнитного тока, представляющего собой геометрическую сумму векторов ИДС всех катушек.

Эта сумма в любой момент постоянна и в 1,5 раза больше амплитуды ИДС 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 находится в начале координат графика 8 синусоид.

При этом диск 3 повернется так, что индекс 13 будет виден внизу— посередине угловой щели у сечения Х катушки A<Х. Так как в этот момент времени i> =О, то в круглых отверстиях

15 катушки А,Х видны чистые круги.

В круглых отверстиях 15 катушек В Y и С 4 видны символы, указывающие на"

1 правление тока в катушках 15. В нижних щелях 10 по осям катушек В1Y и

С Z видны закрашенные изображения

1 ректоров ИДС, равные между собой по 3 величине (— а) .

Перемещением зубчатой рейки 6 с помощью ручки 18 визир 17 смещается вдоль оси времени графика 8 синусоид.

При этом в каждый момент времени ви° зир 17 показывает мгновенное значение и полярность (знак) токов в катуш- . ках 5.

Одновременно с движением визира

17 происходит ьращение диска 3.Вследствие этого в круглых отверстиях 15 меняются символь|, показывающие для фиксированных моментов времени направления токов в катушках, а в щелях

10 — длины векторов ИДС катушек. Направление этих векторов и их величины в любой момент времени соответствуют знакам и мгновенным значениям токов в катушках (ip,3,1 ) . Индекс 13, по35

45

50 ИДС вращающегося магнитного поля

55.5

l5

30 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

ИДС и векторов ИДС отдельных катушек

5 для момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой К, т.е. при фазовом угле et=5/б . Угол пово. рота вектора ИДС результирующего поля от исходного положения для этого

0 случая составляет 150

Для повь|шения наглядности демонстрации взаимосвязи между составляющими

ИДС 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 закрашены в соответствующий со стандартной окраской клемм фаз A,В,С цвет (A — в желтый цвет,  — в зеленый, С вЂ” в красный).

Демонстрационные возможности пособия улучшаются, если изображения графика 8 синусоид выполнить на гибкой замкнутой бесконечной ленте, приводимой в движение одновременно с вращением подвижного диска 3, а визир 17 сделать неподвижным.

Учебное пособие обеспечивает высокую наглядность демонстрации принципов образования вращающегося магнитного поля, его составляющих ИДС во взаимосвязи с создающим их трехфазным током при протекании последнего в трЕх электрических катушках, смещенных в пространстве одна относио тельно другой на угол 120, что дос" тигается путем одновременного показа в любой фазовый момент времени величины и полярности тока в каждой ка1 тушке на графике токов, направления тока в катушках — на их условном графическом изображении, величин и направлений составляющих векторов в радиальных щелях лицевой панели и углового положения конца вектора результирующей ИДС поля — в кольцевой щели панели. Все это значительно облегчает понимание принципа образования вращающегося магнитного поля и принципа работы различных электрических машнн переменного тока (асинхронных, синхронных), которые основаны

1410087 на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазным током, протекающим в трехфазной. обмотке.

:Формула изобретения

Учебное пособие по электротехнике, содержащее лицевую панель со схемой трехфаэной электрической машины и радиальными щелями и прикрепленный к ней приводной круг с нанесенным на него цветовым пятном круглой формы, окружность которого пересекает ось вращения круга, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем по- " каза взаимосвязи величин и углов векторов магнитодвижущей силы с величинами и направлениями фаэных токов, оно снабжено нанесенными на лицевую панель изображениями синусоид фазных таков электрической машины, визиром, размещенным с возможностью перемещения вдоль синусоид и кинематически связанным с приводом вращения круга, схема электрической машины выполнена в виде изображений плоских электрических катушек, смещенных одна отно1 сительно другой на угол 120, радиальные щели выполнены перпендикулярно изображениям соответствующих катушек, в лицевой панели выполнены дуговые щели с радиусом, pBBHblM !,) величины амплитуды синусоиды фаэного тока, и

1g круглые отверстия в концах иэображений катушек, а на приводной круг нанесены окружности числом, кратным шести, и метка, причем последняя размещена на линии, проходящей через

15 центры приводного круга и цветового .пятна, на расстоянии от центра приводного круга, равном радиусу дуговых щелей, 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

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

1410087 èå 2 (Риз,5

Составитель А.Мягков

Редактор A.Ëåæíèíà Техред М.Ходанич Корректор M.Øàðoøè

Заказ 3485/48 Тираж 459 Подписное

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