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旋轉(zhuǎn)磁場
應(yīng)用于交流電機(jī)等裝置中的磁場
旋轉(zhuǎn)磁場，磁感應(yīng)矢量在空間以固定頻率旋轉(zhuǎn)的一種磁場；是電能和轉(zhuǎn)動機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的基本條件。廣泛應(yīng)用于交流電機(jī)、測量儀表等裝置中。
基本信息
| 中文名 | 旋轉(zhuǎn)磁場 |
| 外文名 | rotating magnetic field |
| 含義 | 一種大小不變，而以一定轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)的磁場 |
| 應(yīng)用 | 交流電機(jī) 、測量儀表等裝置 |
| 拼音 | xuán zhuǎn cí chǎng |
| 能量類型 | 電能和轉(zhuǎn)動機(jī)械能 |
| 分類 | 圓旋轉(zhuǎn)磁場和橢圓旋轉(zhuǎn)磁場 |
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概念解釋
旋轉(zhuǎn)磁場是一種大小不變，而以一定轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)的磁場。在對稱三相繞組中流過對稱三相電流時會產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場隨電流交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著。
交流電機(jī)氣隙中的磁場。因其沿定、轉(zhuǎn)子鐵心圓柱面不斷旋轉(zhuǎn)而得名。旋轉(zhuǎn)磁場是電能和轉(zhuǎn)動機(jī)械能之間互相轉(zhuǎn)換的基本條件。
通常三相交流電機(jī)的定子都有對稱的三相繞組（見電樞繞組）。任意一相繞組通以交流電流時產(chǎn)生的是脈振磁場。但若以平衡三相電流通入三相對稱繞組，就會產(chǎn)生一個在空間旋轉(zhuǎn)的磁場。磁場的對稱軸線φ隨時間而轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速ns由電流頻率f和磁極對數(shù)P決定
ns稱為同步轉(zhuǎn)速或同步速（以轉(zhuǎn)每分表示）。中國現(xiàn)在應(yīng)用的工業(yè)電源的頻率f為50赫，于是兩極電機(jī)（
）的
轉(zhuǎn)/分；四極電機(jī)（
）的
轉(zhuǎn)/分；余類推。
在一般情況下，電流變化一個周期，磁場軸線在空間就轉(zhuǎn)過一對極。
若近似地認(rèn)為磁場沿圓周作正弦形分布，并用磁場軸線處的空間矢量Ø；來代表，用矢量長度表示磁場振幅，則理論分析證明，三相對稱繞組通以平衡的三相電流時，產(chǎn)生的是一個振幅不變的旋轉(zhuǎn)磁場。這時矢量Ø；在旋轉(zhuǎn)過程中它的末端軌跡為一圓形，故名圓形旋轉(zhuǎn)磁場。這個結(jié)論可以推廣到一般的多相（包括兩相）系統(tǒng)。即多相電機(jī)對稱繞組通以平衡多相交流電流，則產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。
一般說來，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向總是從電流超前的相移向電流滯后的相。如果將三相的3個引出線任意兩個對調(diào)再接向電源，即通入三相繞組的電流相序相反，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向也跟著相反。
分類
圓旋轉(zhuǎn)磁場
逆時針旋轉(zhuǎn)的磁場：三個線圈的始端處通入負(fù)序的三相對稱電流，則在三個線圈的中心處O的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B的模
，但矢量B與x軸的夾角
。隨著時間的增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B的大小不變，卻以角速度ω作逆時針旋轉(zhuǎn)，故該磁場是逆時針旋轉(zhuǎn)的圓旋轉(zhuǎn)磁場。
橢圓旋轉(zhuǎn)磁場
磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B的末端移動的軌跡為橢圓的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)三個線圈不一樣或者是通入三個線圈始端的是正序（負(fù)序）不對稱三相電流，則隨著時間的增加磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B末端移動的軌跡為橢圓，故該磁場為橢圓旋轉(zhuǎn)磁場。
應(yīng)用實(shí)例
所謂二極是指定子繞組通電后將定子鐵心內(nèi)壁劃分為一對磁極，磁感應(yīng)線發(fā)出的極面稱為N極，磁感應(yīng)線進(jìn)入的極面稱為S極。三相感應(yīng)電動機(jī)主要由定子（電動機(jī)不動部分）和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子包括鐵心和繞組。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，鐵心內(nèi)壁開槽，槽內(nèi)安放定子繞組。定子繞組是定子的電路部分，由漆包銅（或鋁）線繞成，是三組材料、匝數(shù)、線徑、繞法、形狀、大小完全相同的線圈，且空間位置互成，稱為對稱三相繞組。
由于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率有固定的關(guān)系，所以旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)方向是順時針。說明是由電流超前的相轉(zhuǎn)向電流落后的相。
當(dāng)定子三相繞組通入三相對稱電流后電動機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一個右圖所示的旋轉(zhuǎn)磁場。磁場順時針旋轉(zhuǎn)就相當(dāng)于轉(zhuǎn)子籠條（即鑄鋁的鋁條，籠條有很多根，右圖中只畫出兩根
作代表）逆時針去切割磁感應(yīng)線，于是在轉(zhuǎn)子籠條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流其方向右圖所示。由于轉(zhuǎn)子電流不是靠通電而是靠感應(yīng)產(chǎn)生，所以稱為三相感應(yīng)電動機(jī)。由安培定律可判斷出轉(zhuǎn)子籠條所受磁力方向。轉(zhuǎn)子在這個電磁力矩的作用下也將順時針轉(zhuǎn)動，即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是一致的。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸所帶負(fù)載輕重有關(guān)，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總要小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，否則它將因不受電磁轉(zhuǎn)矩在阻力矩作用下慢下來。因而三相感應(yīng)電動機(jī)又稱三相異步電動機(jī)。二極電動機(jī)中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般在2800轉(zhuǎn)/分以上，與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相差很小。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用
表示，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速用n表示，則
稱為感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。二極電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率大約在
之間，可見它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化范圍不大。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向又由電流的相序決定，所以當(dāng)調(diào)換兩根電源線時由于電流相序的改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向就要反向，從而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也就反向?？梢娙喔袘?yīng)電動機(jī)可通過任意調(diào)換兩根電源線方便地使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸改變轉(zhuǎn)動方向。
三相感應(yīng)電動機(jī)是靠通電后轉(zhuǎn)軸上帶負(fù)載把電能變成機(jī)械能的裝置。它有堅固耐用、價格便宜、便于維修、使用簡便等優(yōu)點(diǎn)，但它也有起動轉(zhuǎn)矩不大、調(diào)速性能不好等缺點(diǎn)，在這方面直流電動機(jī)有明顯的優(yōu)越性。
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