SU1410087A1

SU1410087A1 - Teaching aid in electrical engineering

Info

Publication number: SU1410087A1
Application number: SU864123386A
Authority: SU
Inventors: Виул Михайлович Пожидаев; Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1988-07-15

Abstract

Изобретение относито к учебным пособи м и обеспечивает облегчение понимани принципа образовани вращающегос магнитного пол в трехфазных асинхронных электродвигател х. Целью изобретени вл етс расширение дидактических возможностей путем показа взаимосв зи величин и углов векторов магнитодвижущей силы (НДС) с величинами и направлени ми фазных токов. Пособие состоит из подвижного диска и неподвижной лицевой панели с нанесенной схемой трех электрических катушек, смещенных относительно друг друга на 120&deg;, и графиком синусоид трехфазного тока. На панели имеютс вьфезы и.щели, в которых при ,вращении диска по вл ютс условные знаки, показывающие направление токов в катушках; положение вектора МДС, вращающегос магнитного пол , а также положение и величины векторов составл ющих МДС в различные моменты време- ни и в соответствии с мгновенными g значени ми фазных токов. 5 ил. (ЛThe invention relates to teaching aids and facilitates the understanding of the principle of the formation of a rotating magnetic field in three-phase asynchronous motors. The aim of the invention is the expansion of didactic possibilities by showing the interconnection of magnitudes and angles of the magnetomotive force (VAT) with magnitudes and directions of phase currents. The manual consists of a movable disk and a fixed front panel with a printed diagram of three electric coils displaced relative to each other by 120 ° C and a three-phase sinusoidal current curve. On the panel there are slots and slits in which, as the disc rotates, symbols appear showing the direction of the currents in the coils; the position of the MDS vector, the rotating magnetic field, as well as the position and magnitude of the vectors of the components of the MDS at different instants of time and in accordance with the instantaneous g values of the phase currents. 5 il. (L

Description

0000

чh

Изобретение относитс к учебным пособи м по электротехнике и может быть использовано в учебном процессе при изучении принципа образовани вращающегос магнитного пол , создаваемого трехфазным переменным током, протекающим в трех электрических катушках , смещенных одна относительно 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 ; заведени х. The invention relates to teaching aids in electrical engineering and can be used in the educational process in studying the principle of formation of a rotating magnetic field created by three-phase alternating current flowing in three electric coils displaced one relative to the other in space at an angle of 120 in educational disciplines in electrical engineering, electrical machines and in other disciplines studied in vocational schools, secondary and higher technical; institutions.

: Целью изобретени вл етс расширение дидактических возможностей путем показа взаимосв зи величин и углов векторов магнитодвижущей силы с величинами и направлени ми фазных токов.: The aim of the invention is the expansion of didactic possibilities by showing the interconnection of magnitudes and angles of magnetomotive force vectors with magnitudes and directions of phase currents.

На фиг.1 изображено учебное пособие , общий вид;.на фиг.2 - поворотны диск; на фиг.З схема, показывающа изменение длины видимой в радиальной щели части закрашенного круга при повороте последнего относительно точки 0; на фиг.4 - зубчата рейка с зубча . тым колесом; на фиг.5 - учебное пособие , вид сбоку, разрез.Figure 1 shows a tutorial, a general view; on figure 2 - rotary disk; Fig. 3 is a diagram showing the change in the length of a portion of a filled circle visible in the radial slot when the latter is rotated relative to point 0; figure 4 - gear rack with a tooth. your wheel; figure 5 - textbook, side view, section.

Учебное пособие по электротехнике содержит лицевую панель 1, св занную с основанием и задней, стенкой 2 прибора (фиг.З), диск 3, сид щий на валу 4, проход щем через.центр изобра- женил отрех катушек 5. на лицевой панели 1 (фиг.1), и средство дл поворот диска 3, состо щее иззубчатой рейки 6 (фиг.З) и зубчатого колеса 7, св г занного с диском 3. На панели 1 (фиг.1) панесена условна графическа схема трех плоских электрических катушек 5: , B,Y, С,Z.Начала обмотоThe textbook on electrical engineering contains a front panel 1 connected to the base and the rear wall 2 of the device (Fig. 3), a disk 3 sitting on the shaft 4 passing through the center of the image of the coils 5. On the front panel 1 (Fig. 1), and means for rotating the disc 3, consisting of a serrated rail 6 (Fig. 3) and a gear wheel 7 connected to the disc 3. On panel 1 (Fig 1) there is a conventional graphical diagram of three flat electrical coils 5:, B, Y, С, Z.

катушек обозначены буквами: А|,, а концы - X, Y, Z.Плоскости изображе НИИ катушек 3 смещены одна относительно другой на 120 . На панели 1 также изображен график 8 синусоид фазных токов 1д,1з,1р с амплитудой а Кроме того, на панели 1 имеютс ду- говые щели 9, имитирующие воздушный зазор электрической машины и выпол ненные.по окружности, условно вписанной в систему трех катушек 3 и имеющей радиус,-равный 1,3 амплитуды си- нусоид (т.е. 1,3 а), шесть радиальны щелей 10, перпендикул рных плоскост катушек 3 и узка щель 11 дл визира На диске 3 (фиг. 2) нанесены закрашенthe coils are marked with letters: A | ,, and the ends are X, Y, Z. The planes of the image of the research institute of coils 3 are displaced one relative to the other by 120. Panel 1 also shows a graph of 8 sinusoids of phase currents 1d, 1z, 1p with amplitude a. In addition, panel 1 has arc slots 9 simulating the air gap of an electric machine and are made around a circle conventionally inserted into a system of three coils 3 and having a radius of, equal to 1.3 amplitudes of sinusoids (i.e., 1.3 a), six radial slots 10, perpendicular plane of the coils 3 and a narrow slit 11 for the reamer. Disc 3 (Fig. 2) is painted over

i- si- s

ньш круг 12 диаметром, равным а , закрашенный индекс 13 и круги 14, число которых кратно шести (например 12), по размеру равные круглым отверсти м 13 панели 1, Круги 14 расположены с одинаковым шагом по периметру окружности с радиусом, равным рассто нию от оси вращени диска 3 до центра отверсти 13 панели 1, В кругах 14, за исключением двух - одного наход щегос у индекса 13, и другого , диаметрально противоположного первому, - нанесены символы (точки и крестики) индикации направлени токов в катущкйх 3, 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) св зано зубчатое колесо 7, наход щеес в зацеплении с зубчатой рейкой 6, имеющей возможность горизонтального перемещени на роликах 16 в направл ющих пазах задней стенки 2.circle 12 with a diameter equal to a, filled with index 13 and circles 14, the number of which is a multiple of six (for example 12), equal in size to the circular holes 13 of panel 1, circles 14 are arranged with the same circumference with a radius equal to The axis of rotation of the disk 3 to the center of the hole 13 of the panel 1, In circles 14, with the exception of two — the one located at index 13, and the other diametrically opposite to the first — are marked with symbols (dots and crosses) indicating the direction of currents in katuschky 3, namely : in circles 14, lying clockwise and the index 13, plotted crosses and circles lying anticlockwise - point. A disc 3 (Figs. 4 and 6) is associated with a gear wheel 7 meshed with a gear rack 6, having the possibility of horizontal movement on the rollers 16 in the guide grooves of the rear wall 2.

На рейке 6 укреплены изогнута стрелка - визир 17, выход ща своим КОНЦОМ через щель 11 панели 1, и ручка 18, с помощью которой рейка 6 может перемещатьс относительно основани в горизонтальном направлении. При повороте диска 3 с помощью рейки 6 на один оборот визира 17 переместитс на длину одного периода синусоид; 8.On the rail 6, the arrow - reamer 17 is bent, leaving its END through the slot 11 of panel 1, and the handle 18, with which the rail 6 can be moved relative to the base in the horizontal direction. When turning the disk 3 with the rail 6 for one revolution of the reticle 17, it will move for the length of one period of sinusoids; eight.

Видимые в щел х 10 панели 1 части закрашенного круга 12 диска 3 имитируют векторы НДС, создаваемые фазным токами в катутпках. Указанные векторы располагаютс по ос м соответствующих катушек. Длина видимой части круга 12 (фиг.З) в щели 10 при повороте диска 3 вокруг оси 4 (точка 0) измен етс по закону косинуса, т.е.The panels 1 of the filled circle 12 of disk 3 that are visible in the slits 10 of the panel 3 imitate the VAT vectors created by the phase currents in the cuts. These vectors are located on the axes of the respective coils. The length of the visible part of the circle 12 (Fig. 3) in the slit 10 when the disk 3 is rotated around the axis 4 (point 0) varies according to the cosine law, i.e.

ОМ а -cosoi, где ОМ - видима в щели часть кругаOM a -cosoi, where OM is visible in the gap part of the circle

12 (хорда круга); об - угол между диаметром круга 12, проход щим через ось вращени диска, и щелью 10; а - г-амплитуда синусоид 8.12 (circle chord); g is the angle between the diameter of the circle 12 passing through the axis of rotation of the disk and the slit 10; and - g-amplitude of sinusoids 8.

В других щел х 10 длины видимых частей круга 12 будут измен тьс соответственно законам:In other slots 10, the lengths of the visible portions of the circle 12 will vary according to the laws:

a cos(ei-120) и €08(01-240°).a cos (ei-120) and € 08 (01-240 °).

Если обозначить условно длины амплитуд НДС, создаваемые, ток.чмиIf we denote conditionally the lengths of the amplitudes of the VAT generated, tok.chmi

If;, в кат утл к т X 3 , т к ж сIf;, in cattle to t X 3, t to f with

как и амплитуды токов через а , то длины видимых в щел х 10 частей закрашенного круга 12 при вращении диска 3 будут соответствовать мгновенным значени м этих МДС, которые пропорциональны мгновенным значени м в катушках токов. Треугольный индекс 13 диска 3, видимый в дуговых щел х 9 панели 1, имитирует конец вектора МДС результирующего магнитного тока, представл ющего собой геометрическую сумму векторов МДС всех катушек, Эта сумма в любой момент посто нна и в 1,5 раза больше амплитуды МДС катушек. Поэтому дуговые щели 9, в которых может быть виден индекс 13, расположены по окружности радиусом 1,5а.as the amplitudes of the currents through a, the lengths of 10 parts of the filled circle 12 visible in the peaks when rotating disk 3 will correspond to the instantaneous values of these MDS, which are proportional to the instantaneous values in the current coils. The triangular index 13 of the disk 3, visible in the arc slots 9 of panel 1, simulates the end of the MDS vector of the resulting magnetic current, which is the geometric sum of the MDS vectors of all the coils. This sum is constant at any time and is 1.5 times the amplitude of the MDS coils . Therefore, the arc slots 9, in which index 13 can be seen, are located around a circle with a radius of 1.5 a.

Пособие работает следующим образом .The manual works as follows.

Перед работой ручкой 18 зубчатую рейку 6 устанавливают в рабочее положение , при котором визир 17 находитказывающий положение и величину результирующей МДС вращающегос магнитного пол , смещаетс по окружности g вдоль дуговых щелей 9, занима каждый раз положение, соответствующее моменту времени (фазовому углу), фиксируемому визиром 17. Так, на фиг.1 показано положение вектора результирующейBefore operating the knob 18, the rack 6 is placed in a working position where the sighting device 17 finds the position and value of the resulting MDS rotating magnetic field, is displaced around the circumference g along the arc slots 9, each time occupies the position corresponding to the time (phase angle) fixed by the sighting device 17. So, figure 1 shows the position of the resultant vector

10 МДС и векторов МДС отдельных катутиек 5 дл момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой К, т.е. при фазовом угле . Угол поворота вектора МДС результирующего по15 л от исходного положени дл этого случа составл ет 150 .10 MDS and MDS vectors of individual cutouts 5 for the point in time marked on the graph of sinusoids with the letter K, i.e. at phase angle. The angle of rotation of the MDS vector of the resulting 15 liters from the initial position for this case is 150.

Дл повышени нагл дности демонстрации взаимосв зи между составл кицими МДС вращающегос магнитного пол иTo increase the consistency of the demonstration of the relationship between the components of the MDS rotating magnetic field and

20 токами в катушках 5 изображени на лицевой панели 1 и соответствующие им кривые фазных токов на графике 8 синусоид могут быть закращены в соответствующий со стандартной окраской20 currents in the coils 5 of the image on the front panel 1 and the corresponding phase current curves on the graph of 8 sinusoids can be painted in the corresponding with the standard color

с в начале координат графика 8 сину-25 клемм фаз А,В,С цвет (А - в желтыйc at the origin of the graph of 8 blue-25 terminals of phases A, B, C color (A - in yellow

цвет, В - в зеленый, С - в красный). . Демонстрационные возможности пособи улучшаютс , если изображени графика 8 синусоид выполнить на гиб- 30 кой замкнутой бесконечной ленте, приводимой в движение одновременно с вращением подвижного диска 3, а визир 17 сделать неподвижным.color, B - in green, C - in red). . The demonstration possibilities of the manual are improved if the images of the graph 8 of the sinusoids are performed on a flexible closed endless belt, which is set in motion simultaneously with the rotation of the movable disk 3, and the reticle 17 is made stationary.

Учебное пособие обеспечивает выправление тока в катушках 15. В ниж- сокую нагл дность демонстрации принсоид .The manual provides current correction in coils 15. In the lower impersonation of the demonstration of the prince.

При этом диск 3 повернетс так, что индекс 13 будет виден внизу - посередине угловой щели у сечени X катушки А,Х. Так как в этот момент времени i то в круглых отверсти х 15 катушки А,X видны чистые круги. В круглых отверсти х 15 катушек B,Y и С Z видны символы, указывающие наних щел х 10 по ос м катущек B,Y и С Z видны закрашенные изображени рект.ср.ов МДС, равные между собой поIn this case, the disk 3 will turn so that the index 13 will be visible at the bottom - in the middle of the corner slot at section X of the coil A, X. Since at this moment in time i there are clean circles in the round holes x15 of coil A, X. In the circular openings 15 of the coils B, Y and C Z, symbols indicating the slits 10 along the axes of the B, Y and C Z coils are visible, painted over images of the MDS rec. Equal to each other.

i3i3

величине ( а).value (a).

Перемещением зубчатой рейки 6 с помощью ручки 18 визир 17 смещаетс вдоль оси времени графика 8 синусоид. При этом в каждьй момент времени ви- зир 17 показывает мгновенное значение и пол рность (знак) токов в катуш- ках 5,Moving the rack 6 with the aid of the knob 18, the reticle 17 is shifted along the time axis of the graph 8 of the sinusoids. At the same time, at each instant of time, the vision 17 shows the instantaneous value and polarity (sign) of the currents in the coils 5,

Одновременно с движением визираSimultaneously with the movement of the sight

цилов образовани вращающегос магнитного пол , его составл ющих МДС во взаимосв зи с создающим их трехфазным током при протекании последне40 го в трех электрических катушках,the formation of a rotating magnetic field, its components MDS in conjunction with the creating three-phase current when the latter flows in three electric coils,

смещенных в пространстве одна относительно другой на угол 120,, что достигаетс путем одновременного показа в любой фазовый момент времени вели45 чины и пол рности тока в каждой катушке на графике токов, направлени тока в катушках - на их условном графическом изображении, величин и направлений составл ющих векторовdisplaced in space one relative to the other by an angle of 120 ,, which is achieved by simultaneously showing at any phase moment of time the magnitude and polarity of the current in each coil on the current chart, the direction of the current in the coils in their conventional graphic, values and directions of the components vectors

казывающий положение и величину результирующей МДС вращающегос магнитного пол , смещаетс по окружности вдоль дуговых щелей 9, занима каждый раз положение, соответствующее моменту времени (фазовому углу), фиксируемому визиром 17. Так, на фиг.1 показано положение вектора результирующейthe position and magnitude of the resulting MDS rotating magnetic field is shifted around the circumference along the arc slots 9, each time occupying a position corresponding to the time (phase angle) fixed by the sight 17. Thus, figure 1 shows the position of the resultant vector

МДС и векторов МДС отдельных катутиек 5 дл момента времени, отмеченного на графике синусоид буквой К, т.е. при фазовом угле . Угол поворота вектора МДС результирующего пол от исходного положени дл этого случа составл ет 150 .MDS and MDS vectors of individual cutouts 5 for a point in time marked on the graph of sinusoids with the letter K, i.e. at phase angle. The angle of rotation of the MDS vector of the resultant field from the initial position for this case is 150.

токами в катушках 5 изображени на лицевой панели 1 и соответствующие им кривые фазных токов на графике 8 синусоид могут быть закращены в соответствующий со стандартной окраскойThe currents in the coils 5 of the image on the front panel 1 and the corresponding phase current curves in the graph of 8 sinusoids can be painted in the corresponding one with the standard color

клемм фаз А,В,С цвет (А - в желтыйterminals of phases A, B, C color (A - in yellow

17 происходит вращение диска 3.Вслед- 50 МДС вращающегос магнитного пол - этого в круглых отверсти х 15 в радиальных щел х лицевой панели и мен ютс символы, показывающие дл фиксированных моментов времени направлени токов в катушках, а в щел х17, the disk 3 is rotated. After the 50 MDS of the rotating magnetic field, it is in the circular holes 15 in the radial slots of the front panel and the symbols showing the direction of the currents in the coils for fixed times, and in the slots

углового положени конца вектора результирующей ВДС пол - в кольцевой щели панели. Все это значительно об- 10 - длины векторов МДС катущек. Нап- gg легчает понимание принципа образова- равление этих векторов и их величины ни вращающегос магнитного пол иthe angular position of the end of the vector of the resultant GVA floor in the annular gap of the panel. All this is significantly ob- 10 — the lengths of the MDS vectors of the coils. It facilitates the understanding of the principle of the formation of these vectors and their magnitude, either a rotating magnetic field and

принципа работы различных электрических машим переменного тока (асинхронв любой момент времени соответствуют знакам и мгновенным значени м токов в катушках (,1,1). Индекс 13, поThe principle of operation of various electric AC motors (asynchronous at any instant of time correspond to the signs and instantaneous values of the currents in the coils (, 1.1). Index 13, according to

ных, синхронных), которые основаныsynchronous), which are based

на использовании вращающегос магнитного пол , создаваемого трехфазным током, протекающим в трехфазной, обмотке .on the use of a rotating magnetic field created by a three-phase current flowing in a three-phase winding.

Claims

Invention Formula

Textbook; on electrical engineering, containing the front panel with the scheme

a three-phase electric machine and a series of round holes at the ends with image slits and a driving circle attached to it with a round colored color spot applied to it, whose circumference intersects the axis of rotation of the circle, in order to expand didactic possibilities by showing interoperability besides the magnitudes and angles of the magnetomotive force vectors with the magnitudes and directions of the phase currents, it is provided with images of the phase currents of the electric machine, placed on the front panel, movable along the sinusoids and kinematically associated with the rotary drive wheel, an electric circuit is configured maschiny

,

4100876

In the form of images of flat electric rolls {displaced one relative to the other by an angle of 120 °, the radial slits are made perpendicular to the images of the corresponding coils, in the front panel there are arc slits with a radius equal to 1.5 magnitude of the phase current sinusoid,

Scientific research institutes are katzshtek, and the drive circle is surrounded by circles by a number that is multiple of MeTKaj, the latter being placed on the line passing through

the centers of the drive circle and the color spot, at a distance from the center of the drive circle equal to the radius of the arc firs, and the circles are evenly spaced around the circumference with a radius equal to the distance from the axis of rotation of the drive circle to the centers of the circular holes in the front panel, and two of them marked on the line of marking, and in the circles placed

on opposite sides of this line, symbols of different directions of currents are plotted.

cpuff

Compiled by A.M. Gkov Editor A.Lezhnina Tehred M.Hodanich Corrector M.Sharoshi

Fi.5