Учебное пособие по электротехнике

(54) УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПОНИКЕ(57) Изобретение относитая к учебнымпособиям и обеспечивает облегчениепонимания принципа образования вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях.Целью изобретения является расширение дидактических воэможностей путемпоказа взаимосвязи величин и углов ство СССР18, 1955.ЭЛЕКТРОТЕХОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ 0 1410087 09 В 23/18 векторов магнитодвижущей силы (ИДС)с величинами и направлениями фазныхтоков. Пособие состоит из подвижногодиска и неподвижной лицевой панелис нанесенной схемой трех электрических катушек, смещенных относительнодруг друга на 120 , и графиком синусоид трехфазного тока, На панели имеются вырезы и.щели, в которых привращении диска появляются условныезнаки, показывающие направление токовв катушках; положение вектора ИДС,вращающегося магнитного поля, а такжеположение и величины векторов составляющих ИДС в различные моменты времени и в соответствии с мгновеннымизначениями фазных токов. 5 ил.Изобретение относится к учебным пособиям по электротехнике и может быть использовано в учебном процессе при изучении принципа образования вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфаэным переменным током, протекающим в трех электрических катушках, смещенных одна относительноо 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. 15Целью изобретения является расширение дидактических возможностейпутем показа взаимосвязи величин и углов векторов магнитодвижущей силы с величинами и направлениями фазных 2 О токов.На фиг. 1 изображено учебное пособие, 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 точки0; на фиг.4 - зубчатая рейка с зубчатым колесом; на фиг.5 - учебное пособие, вид сбоку, разрез,ЗОУчебное пособие по электротехникесодержит лицевую панель 1, связаннуюс основанием и 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 поворотадиска. 3, состоящее из зубчатой рейки6 (фиг.5) и зубчатого колеса 7, связанного с диском 3. На панели 1 40(фиг.1) панесена условная графическаясхема трех плоских электрических катушек 5: А Х, В 17, С 2 Начала обмотоккатушек обозначены буквами: АВ",С,а концы - Х, У, Е.Плоскости изображений катушек 5 смещены одна относиотельно другой на 120 , На панели 1также изображен график 8 синусоидфазных. токов .А, Е, 1с амплитудой а .Кроме того, на панели 1 имеются дуговые щели 9, имитирующие воздушныйзазор электрической машины и выпол 1ненные по окружности, условно вписанной в систему трех катушек 5 и имеющей радиус, равный 1,5 амплитуды синусоид (т,е. 1,5 а ), шесть радиальныхщелей 10, перпендикулярных плоскостямкатушек 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 (например12), по размеру равные круглым отверстиям 15 панели 1, Круги 14 расположены с одинаковым шагом по периметруокружности с радиусом, равным расстоянию от оси вращения диска 3 доцентра отверстия 15 панели 1, В кругах 14, за исключением двух - одного,находящегося у индекса 13, и другого, диаметрально противоположногопервому, - нанесены символы (точки икрестики) индикации направления токов в катушках 5, а именно: в кругах14, лежащих по ходу часовой стрелкиот индекса 13, нанесены крестики, ав кругах, лежащих против хода часовой стрелки - точки, С диском 3(фиг,4 и 6) связано зубчатое колесо7, находящееся в зацеплении с зубчатой рейкой 6, имеющей возможностьгоризонтального перемещения на роликах 16 в направляющих пазах заднейстенки 2.На рейке 6 укреплены изогнутаястрелка - визир 17,выходящая своимконцом через щель 11 панели 1, иручка 1.8, с помощью которой рейка 6может перемещаться относительно основания в горизонтальном направлении.При повороте диска 3 с помощью рейки 6 на один оборот визира 17 переместится на длину одного периодасинусоид; 8.Видимые в щелях 10 панели 1 частизакрашенного круга 12 диска 3 имитируют векторы ИДС, создаваемые фазнымитоками в катушках, Указанные векторырасполагаются по осям соответствующих катушек. Длина видимой части круга 12 (фиг.3) в щели 1 О при поворотедиска 3 вокруг оси 4 (точка О) изменяется по закону косинуса, т.е.ОИ = а созе,где ОИ - видимая в щели часть круга12 (хорда круга);сб - угол между диаметром круга12, проходящим через осьвращения диска, и щелью 10;а . амплитуда синусоид 8,В других щелях 10 длины видимыхчастей круга 12 будут изменяться соответственно законам:а соз(Ы) и а соз(1-240 ),Если обозначить условно длиныамплитудЬЩС, создаваемых ток;ц1 1, 1, в катчиках 5, так же, 1410087как и амплитуды токов черезов, 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 МЛС 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 1,5 О.Пособие работает следующим образом.Перед работой ручкой 18 зубчатуюрейку 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 Хкатушки АХ. Так как в этот моментвремени 1 =0, то в круглых отверстиях15 катушки А,Х видны чистые круги.В круглых отверстиях 15 катушек ВУи С Х видны символы, указывающие на"1правление тока в катушках 15, В нижних щелях 10 по осям катушек ВУ иС 2 видны закрашенные изображения1ректоров ИЛС, равные между собой по 35 40 чины и полярности тока в каждой ка 1 45 тушке на графике токов, направлениятока в катушках - на их условномграфическом изображении, величин инаправлений составляющих векторов 50 МЛС вращающегося магнитного поля в радиальных щелях лицевой панели иуглового положения конца вектора результирующей ИДС поля - в кольцевойщели панели. Все это значительно об 55 легчает понимание принципа образования вращающегося магнитного поля ипринципа работы различных электрических машьн переменного тока (асинхронных, синхронных), которые основаны 3величине ( - а).2Перемещением 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 вращение диска З.Вследствие этого в круглых отверстиях 15 меняются символы, показывающие для фиксированных моментов времени направления токов в катушках, а в щелях 10 - длины векторов МДС катушек, Направление этих векторов и их величины в любой момент времени соответствуют знакам и мгновенным значениям токов в катушках (,, ) . Индекс 13, по.5 10 15 20 25 30 казывающий положение и величину результирующей МЛС вращающегося магнитного поля, смещается по окружности вдоль дуговых щелей 9, занимая кажпый раз положение, соответствующее моменту времени (фазовому углу), фиксируемому визиром 17. Так, на фиг.1 показано положение вектора результирующей МДС и векторов МЛС отдельных катушек 5 для момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой 1(, т.е. при фазовом угле и =5/б. Угол пово рота вектора МДС результирующего поля от исходного положения для этогоослучая составляет 150Для повышения наглядности демонстрации взаимосвязи между составляющими МЛС 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 А,В,С цвет (А - в желтый цвет, В - в зеленый, С - в красный),Лемонстрационные возможностй 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 неподвижньи.Учебное пособие обеспечивает высокую наглядность демонстрации принципов образования вращающегося магнитного поля, его составляющих МДС во взаимосвязи с создающим их трехфазным током при протекании последнего в трЕх электрических катушках, смещенных в пространстве одна относиотельно другой на угол 120 , что дос" тигается путем одновременного показа в любой фазовый момент времени вели 14 10087на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазнымтоком, протекающим в трехфазной, обмотке..Формула изобретенияУчебное 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 токов 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 катуЬек, смещенных одна относительно другой на угол 120 , радиальные щели выполнены перпендикулярноизображениям соответствующих катушек,в лицевой панели выполнены дуговыещели с радиусом, равным 1,) величиныамплитуды синусоиды фаэного тока, и 10 кРУглые отверстия в концах иэображений катушек, а на приводной круг нанесены окружности числом, кратнымшести, и метка, причем последняя размещена на линии, проходящей через 1 Б центры приводного круга и цветового.пятна, на расстоянии от центра приводного круга, равном радиусу дуговыхщелей, а окружности размещены равномерно по окружности с радиусом, рав ным расстоянию от оси вращения приводного круга до центров круглых отверстий в лицевой панели, и две изних нанесены на линии нанесения метки, причем в окружностях, размещенных 25 с противоположных сторон от этой линий, нанесены символы различных направлений токов.каз 3485/4 комит и отк 5 аб ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг ул. Проектная Тираж 459 ВНИИПИ Государственного по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Рауш