[实用新型]一种机械式三相逆变器教学模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学用具，尤其是能用于教学演示又能实际驱动小功率三相电机工作的机械式三相逆变器模型。

背景技术

在现有技术中，感应电机的调速都是采用静止式PWM变频调速器，这种调速器的内部全部由静止的电子器件构成，因此，在功率变流技术课程的教学过程中不能用它来作教学演示模型。由于功率变流技术所涉及的概念和过程分析相当多，因此，教学方式即使采用多媒体方式，学生仍感到难于掌握而希望有逆变原理与电子式相同但工作过程又能观察的机械式教学演示模型，由于现有市场产品中没有这种教学演示模型，所以学生们的这个愿望一直难以实现。

发明内容

本实用新型的目的是为高校及职业学校的功率变流技术课程教学提供一种机械式教学演示模型，该模型不仅能用三个220伏150～200瓦的灯泡为负载输出缓慢变化的三相对称正弦波供教学观察，还能直接用于400瓦以下小功率三相异步电机的无级调速。

本实用新型技术方案为：由直流恒压源、机械旋转式斩波器、滤波电路、机械旋转式逆变器、机械联动调节机构和换向火花消除装置组成，其中驱动电机、机械旋转式斩波器、伞轮三者同轴刚性机械联结，机械联动调节机构与靠轮、电刷Q2刚性机械联结，直流恒压源的正极与机械旋转式斩波器的电刷Q1电连接，机械旋转式斩波器的电刷Q2与滤波电路的输入端电连接，滤波电路的正负输出端分别与机械旋转式逆变器直流母线的正负端电连接，机械旋转式逆变器的a、b、c三个输出端分别与换向火花消除装置的a、b、c三个输入端以及负载的三个输入端并联连接。机械联动调节机构能保证斩波器的调压电刷和逆变器的靠轮同步轴向移动，从而保证系统的U/f值不变。逆变过程产生的电火花由并联在逆变电路上的电火花消除电路消除。

本实用新型与教学挂图配合进行演示，用三个150～200瓦灯泡作为负载，利用这三个灯泡的亮暗变化规律即可清楚地看出逆变过程三相输出电压之间的对称变化关系。同时对理解U/f恒定的原理一目了然。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明

图1为本实用新型的旋转式四齿结构斩波器结构图，其中图1a为整体结构图，图1b为展开图。

图2为本实用新型的旋转式斩波器的电路原理图。

图3为本实用新型的旋转式斩波器的输出电压波形图。

图4为本实用新型的旋转式二极结构逆变器结构图，其中图4a为整体结构图，图4b为展开图。

图5为本实用新型的旋转式逆变器的电路原理图。

图6为本实用新型的旋转式逆变器的分时间展开图和输出电压波形图。

图7为本实用新型的全系统的机械结构图。

图8为本实用新型的全系统的电路原理图。

图9为本实用新型的换向火花消除电路原理图。

图10为本实用新型的逆变主回路的桥式等效电路。

具体实施方式

1.机械旋转式斩波器的实施

图1a为四齿结构机械旋转式斩波器的整体结构图，图1b为其展开图。图中A为用绝缘材料制成的园柱形转轴，在其表面固定有和滑环H_h联成一体的金属齿状斩波片B，在滑环的表面有固定电刷Q₁与其相接，在齿状斩波片的表面，有一个可在区间L₀～L₂上前后轴向移动的电刷Q₂与其相接，Y为斩波器的转轴。

图2为斩波器电路原理图。图中E为直流电源，ZB为画成结构示意图形式的斩波器，D为单相(或三相)异步电动机，R_L为负载。工作时，D以固定的转速n带动ZB旋转，这时，E通过Q₁、H_h向斩波片供电，由于Q₁位置固定，而Q₂可在斩波片的长度区间L₀～L₂上前后轴向移动，不难理解，这是一个输出频率不变而脉冲占空比可调的可变脉宽斩波电路。图3画出了Q₂在斩波片的齿根部位L₂、齿中部位L₁、和齿尖部位L₀时的输出电压波形图，如图3中的E′、E″、E″′所示。通过输出波形容易看出，斩波器的输出电压平均值在电源电压E和接近于零之间连续可调。

2.机械旋转式逆变器的实施