专利名称：三相电机演示仪的制作方法
技术领域：
三相电机演示仪，能演示三相交流发电机，电动机的工作原理。采用水流和机械相配合的形式，表现机械和电流的各种现象。是电工教学和普通工人进行理论学习的实验仪器。
目前在电机原理教学中，除了解一般的电磁规律以外，还需绘制各种原理图，如发电机原理示意图、三相交流电流曲线图、电动机旋转磁场图。为了解一个磁场旋转一周的全过程，要对不同时间的不同电流，绘制不同位置的磁场图，由于电流和磁场都无法看到，观查时只能通过想象才能理解到它的旋转。因此学习难度大，效率低。
本实用新型，能提供一种只需摇动本仪的手柄，就能直接看到，三相电机在运行中的各种现象，其中包括电动机转子磁极的旋转、磁极绕组的直流流动、电动机定子绕组在不同磁极下电流的不同流向、发电机转子绕组所需直流的整流电路、二极管的内部整流过程、发电机定子绕组电流的流向变化、电动机磁场在定子绕组电流不同流向下的不同旋转位置、鼠笼转子与磁场的异步、以及用模拟水流直接推动电动机转子旋转等。以上线路均用透明管以水流和机械的形式表现出来。模型显示，立体观查。本仪为二极星接。
本实用新型的方案是曲轴(2)转动时，经连杆(3)推动三个互成120°的活塞(4)往返运动，使水在活塞(4)的出口，交替流出、流进。形成和三相交流电流，从流向、流量和相位上完全相同的三组水流。经星点(6)流入互成120°的发电机定子绕组(7)内，它的出口连接由六个单向导流阀(19)组成的三相桥式整流做为发电机转子的演示直流。此直流由于无法送到旋转的转子(9)上。本仪在发电机转子(9)内，还设有一套整流，由二个活塞(10)和四个导流阀(11)组成单相桥式整流，整流后接入转子绕组(15)。
互成120°的电动机定子绕组(22)，也由发电机定子绕组(7)出口引出。绕组(22)的出口，经星点(23)连接三个互成120°的活塞(24)，以推动曲轴(26)转动。曲轴(26)带动电动机磁场(33)，同时由变速轴承减速带动鼠笼转子(31)。
当曲轴(2)转动时，发电机转子(9)转动，发电机定子绕组(7)的水流流向形成旋转，并和发电机转子旋转同步。整流系统把交流变成直流，发电机转子绕组(15)内有直流流动。电动机定子绕组(22)的水流流向形成旋转，电动机磁场(33)旋转，并和电动机定子绕组(22)的水流流向同步，和发电机转子(9)同步鼠笼转子(31)慢于磁场(33)形成异步。
本仪水流以活塞推动，不论摇动速度多慢，管路中都有水流流动。这样便于仔细观查，本仪有发电、整流、用电等多种演示，而且是立体观查，清楚直观，使学员能在极短的时间里学习到较多的知识，学习效率高。
图1是本仪的原理总图，图2是发电机结构图，图3是电动机结构图。
本实用新型的结构手柄(1)固定在曲轴(2)的主轴颈上，连杆(3)同套在曲轴(2)的连杆轴颈上，三个活塞固定在相差120°的位置上，活塞用软质塑料做成手风琴式。当曲轴(2)转动时，三个活塞(4)交替运动。
三个活塞(4)的出口，由管道引靠在一起，做为发电机定子绕组的星点(6)，然后接入发电机定子绕组(7)。它的结构是把由透明管绕制的三把线圈套成圆柱形，各进水口(或出水口)之间互成120°，固定在线架(8)上。当流入交变水流时，交替流入每个线圈，在空间的流向上形成旋转。
整流系统由发电机定子绕组出口引出。每根管接两个导流阀，一个进口，一个出口，把其余的三个出口连在一起为整流后的正极，三个进水口连为付极。单向导流阀由阀体(19)导流球(20)、弹簧(18)、出水口(17)、进水口(21)组成。当水流正向流动时，水从进水口(21)流进，球(20)被推开，水从球(20)和阀体之间，经出口(17)流出，当反向流动时，水从出水口(17)流进，由于弹簧(18)的作用，使球紧靠在进水口处，使水无法从进水口(21)流出阀体，达到整流的目的。整流后的直流连在一起形成回流，并设控制阀(16)和电刷架(13)把电刷架(13)引到滑环(14)处。
整流后的直流，由于无法送到旋转的转子(9)上，本仪在发电机转子(9)内还设有一套整流，由二个活塞(10)和四个导流阀(11)组成。活塞(10)固定在转子(9)上同时固定在曲轴(2)的主轴颈上，连杆同套在曲轴(5)的连杆轴颈上，曲轴(5)的主轴颈，固定在极座(12)上。当转子(9)转动时，曲轴(5)相对转子转动，活塞(10)往返运动，形成一组交变水流，经导流阀(11)进行整流，由透明管引到滑环在返回接入发电机转子绕组(15)，并形成回流。
电动机定子绕组(22)，也由发电机定子绕组(7)出口引出。它的结构和发电机定子绕组相同，它的出水口引靠在一起组成电动机定子绕组(22)的星点(23)。
星点(23)的三个管道，连接着三个互成120°的三个活塞(24)，各连杆(25)同套在曲轴(26)的连杆轴颈上。当水流流入活塞(24)时，曲轴(26)在活塞的交替推动下形成旋转，转速和曲轴(2)相同，另外曲轴(26)的曲轴臂，小于曲轴(2)的曲轴臂，以保证活塞(24)和整流同时工作。
电动机旋转磁场(33)，固定在轴承外套(28)上，同时固定在曲轴(26)的主轴颈上，鼠笼转子(31)固定在轴承球架(29)上，轴承内套(30)由轴(32)引出固定在机座(27)上。当曲轴(26)转动时，电动机磁场(33)旋转，并和电动机定子绕组(22)的水流流向同步，由于轴承转动时，球架慢于外套，快于内套，因此鼠笼转子(31)慢于磁场(33)形成异步。
综合上述本仪分以下几个机构组成1、三相交流电流模拟机构曲轴(2)转动时，活塞(4)交替运动，在活塞的出口，便模拟出和三相交流电流从流向，流量和相位上完全相同的三组水流。
2、发电机、电动机定子绕组把三把线圈套成圆柱形，各进水之间互成120°，当流入交变水流时，交替流入每个线圈，在空间的流向上开成旋转，并和发电机转子(9)、电动机磁场(33)同步。
3、整流电路由六个单向导流阀组成三相桥式整流。当流入三组水流时，就把交变水流变成直流。
4、发电机转子机构当转子(9)转动时，曲轴(5)相对转子(9)转动，活塞(10)往返运动，形成一组交变水流，经导流阀(11)整流后流入转子绕组(15)，绕组(15)内便有直流流动。
5、液压同步旋转机构电动机定子绕组(22)的出口，连着三个互成120°的活塞(24)。当流入交变水流时，各活塞(24)分别用不同的角度和相应的时间，推动曲轴(26)形成旋转，转速和发电机转子(9)同步。
6、电动机转子机构当曲轴(26)转动时，磁场(33)转动，并与绕组(22)的水流流向同步。鼠笼转子(31)，由于轴承的减速和磁扬(33)异步。
权利要求1.三相电机演示仪，其特点是手柄(1)固定在曲轴(2)的主轴颈上，三个活塞(4)互成120°，它的连杆(3)同套在曲轴(2)的连杆轴颈上，活塞(4)的出口，用管引靠在一起，做为发电机定子绕组(7)的星点(6)，由星点的三个出口，接入发电机定子绕组(7)，它的结构是各进水口之间互成120°，它的出水口，连接由六个单向导流阀(19)组成的三相桥式整流。电动机定子绕组(22)，也由发电机定子绕组(7)的出口引出，结构和发电机定子绕组相同，电动机定子绕组(22)的出口，连接三个互成120°的活塞(24)，活塞的连杆(25)，同套在曲轴(26)的连杆轴颈上，曲轴(26)的主轴颈，装有电动机旋转磁场(33)，并带动变速轴承的外套(28)，鼠笼转子(31)，按在轴承的球架(29)上，轴承内套(30)，由轴(32)引出固定在机座上。发电机转子内装有两个活塞(10)和四个导流阀(11)，组成一组单相整流，供发电机转子绕组(15)的直流流动。活塞(10)固定在转子上，同时固定在曲轴(2)的主轴颈上，推动活塞(10)的曲轴固定在机座(12)上。
专利摘要三相电机演示仪，是电工教学仪器，能以水流的形式模拟三相交流电和直流电，通过透明管对电机定、转子绕组以及整流电路进行电流演示。利用模拟三相交流电相位不同的特点，直接推动电动机转子进行旋转，并确保电动机磁场与发电机转子同步，与鼠笼转子异步。
文档编号G09B23/18GK2092131SQ9120511
公开日1992年1月1日 申请日期1991年4月5日 优先权日1991年4月5日
发明者鲁满乐 申请人:鲁满乐