[发明专利]采用手动控制的旋转磁场形象化动态演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及讲解旋转磁场理论课程的演示装置，属于电机教学领域。

背景技术

旋转磁场是各种交流电机的理论基础，但其不可视性大大增加了理解的难度。在电机学、电机与拖动等课程的教学过程中，教师们只能通过理论推导来解释旋转磁场的成因，学生们也只能通过想象来理解，缺乏直观的形象的认识使旋转磁场理论一直是学生们学习的一个难点。解决这个问题的最佳方法是采用旋转磁场演示装置来辅助教学，使学生们能看得见磁场在旋转。现有的演示装置中，有的是利用一个感应电机的定子部件，通入工频三相交流电产生旋转磁场；更多的是利用移相的方法将单相工频交流电转变成三相交流电，再通入三相绕组，形成旋转磁场。采用50Hz工频电作为电源的最大缺点是，即使是8极电机(一般的感应电机都是4极)，旋转磁场的同步转速也高达750r/min，即12.5r/_s，肉眼根本无法看清。

所以，现有旋转磁场演示装置都不能满足直观、生动、形象这些要求，都不是最佳方案。

发明内容

本发明目的是为了解决现有旋转磁场演示装置不能满足直观、生动、形象这些要求的问题，提供了一种采用手动控制的旋转磁场形象化动态演示装置。

本发明所述采用手动控制的旋转磁场形象化动态演示装置，它包括手柄、自整角发电机、同步相敏解调电路和三相感应电机；手柄带动自整角发电机的转子转动，自整角发电机的定子绕组输出三相交流电信号；同步相敏解调电路将该三相交流电信号进行处理，去掉其高次谐波，只保留其包络线，输出解调后三相对称交流电信号；所述解调后三相对称交流电信号通入三相感应电机的定子绕组中，由三相感应电机的转子输出供演示的旋转磁场。

本发明的优点：本发明结合自整角机和同步相敏解调技术，提供了一种新型的、形象化的旋转磁场动态演示装置设计。操作者通过手柄控制旋转磁场的运动，使同步转速不超过3r/s，可清楚地观察旋转磁场与各个影响因素之间的关系。手柄与旋转磁场的运动在空间上完全同步，旋转磁场会随着手柄正反转，以及连续旋转。有明确的位置对应关系，产生直观、生动、形象的演示效果。

附图说明

图1是本发明所述采用手动控制的旋转磁场形象化动态演示装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述采用手动控制的旋转磁场形象化动态演示装置，它包括手柄1、自整角发电机2、同步相敏解调电路3和三相感应电机4；手柄1带动自整角发电机2的转子转动，自整角发电机2的定子绕组输出三相交流电信号；同步相敏解调电路3将该三相交流电信号进行处理，去掉其高次谐波，只保留其包络线，输出解调后三相对称交流电信号；所述解调后三相对称交流电信号通入三相感应电机4的定子绕组中，由三相感应电机4的转子输出供演示的旋转磁场。

自整角发电机2为励磁绕组设置在转子上的微特电机。

手柄1转动一台自整角发电机2的转子，使其定子绕组产生三相交流电，通过手柄1的快慢控制三相交流电的频率。自整角发电机2是一种微特电机，励磁绕组位于转子上。当转子转动时，其定子绕组输出三相对称电势。电势波形中含有与激磁电压频率相同的高次谐波，但包络线是与转子转速成正比的正弦波。

以激磁电压为参考信号形成数据选择信号，自整角发电机2输出电势信号作为数据信号输入同步相敏解调电路2，得到的输出信号就是频率与手柄1转速成正比的三相对称电压信号。同步相敏解调电路2对自整角发电机的输出信号进行处理，去掉其高次谐波，而只保留其包络线。

三相感应电机4的定子绕组中通入三相对称交流电，会产生圆形旋转磁场。转子上不加负载，转差率极小可以忽略，其转速可认为是同步转速。产生直观、生动、形象的演示效果。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，三相感应电机4和自整角发电机2的定子极对数存在关系式：n₁＝pn_Ω，其中n₁为三相感应电机4的定子极对数，n_Ω为自整角发电机2的定子极对数，p为三相感应电机4和自整角发电机2的定子极对数之比，p为大于或等于1的正整数。

当p＝1时，同步转速与手柄1转速完全相同，三相感应电机4的转子的运动与手柄1运动同步。