旋轉(zhuan)(zhuan)磁場是一(yi)種大小不(bu)變,而以(yi)一(yi)定轉(zhuan)(zhuan)速在空間旋轉(zhuan)(zhuan)的磁場。在對稱三相繞組中流(liu)過對稱三相電流(liu)時(shi)會(hui)產生一(yi)種旋轉(zhuan)(zhuan)磁場,該磁場隨電流(liu)交變而在空間不(bu)斷地旋轉(zhuan)(zhuan)著。
交流電(dian)機氣隙中的磁場(chang)。因其沿定(ding)、轉(zhuan)子鐵(tie)心圓柱面不斷旋轉(zhuan)而得名。旋轉(zhuan)磁場(chang)是電(dian)能和(he)轉(zhuan)動機械(xie)能之間(jian)互相轉(zhuan)換的基本條件。
通常(chang)三(san)(san)相(xiang)交(jiao)流電(dian)機(ji)的(de)定(ding)子都有(you)對稱(cheng)的(de)三(san)(san)相(xiang)繞組(見電(dian)樞繞組)。任意一(yi)相(xiang)繞組通以交(jiao)流電(dian)流時產生的(de)是脈振磁(ci)場(chang)。但若(ruo)以平衡(heng)三(san)(san)相(xiang)電(dian)流通入三(san)(san)相(xiang)對稱(cheng)繞組,就(jiu)會產生一(yi)個在空間旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)磁(ci)場(chang)。磁(ci)場(chang)的(de)對稱(cheng)軸(zhou)線(xian)φ隨時間而(er)轉(zhuan)(zhuan)動(dong),其轉(zhuan)(zhuan)速(su)ns由電(dian)流頻(pin)率f和磁(ci)極(ji)(ji)對數P決定(ding) ns稱(cheng)為同(tong)(tong)步(bu)轉(zhuan)(zhuan)速(su)或(huo)同(tong)(tong)步(bu)速(su)(以轉(zhuan)(zhuan)每分表示(shi))。中國應用(yong)的(de)工業電(dian)源的(de)頻(pin)率f為50赫,于是兩極(ji)(ji)電(dian)機(ji)(P=1)的(de)ns=3000轉(zhuan)(zhuan)/分;四極(ji)(ji)電(dian)機(ji)(P=2)的(de)ns=1500轉(zhuan)(zhuan)/分;余類推。
在一般(ban)情況下,電(dian)流變化一個周期,磁場軸線在空(kong)間(jian)就轉(zhuan)過一對極。
若近(jin)似地(di)認為磁(ci)(ci)場(chang)(chang)沿(yan)圓(yuan)周作(zuo)正弦形(xing)分布,并用(yong)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)軸線(xian)處的(de)空(kong)間矢量Ø來代表(biao),用(yong)矢量長度表(biao)示磁(ci)(ci)場(chang)(chang)振(zhen)幅(fu),則(ze)理論分析證明,三(san)相對稱繞組通(tong)以(yi)平衡的(de)三(san)相電流(liu)時(shi),產生(sheng)的(de)是一個振(zhen)幅(fu)不變的(de)旋(xuan)轉磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。這時(shi)矢量Ø在旋(xuan)轉過(guo)程中它的(de)末端軌跡為一圓(yuan)形(xing),故名(ming)圓(yuan)形(xing)旋(xuan)轉磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。這個結論可以(yi)推廣到(dao)一般(ban)的(de)多相(包括兩相)系統。即(ji)多相電機對稱繞組通(tong)以(yi)平衡多相交流(liu)電流(liu),則(ze)產生(sheng)圓(yuan)形(xing)旋(xuan)轉磁(ci)(ci)場(chang)(chang)。
一般(ban)說(shuo)來,旋轉磁場(chang)的(de)轉向(xiang)總是從電(dian)流(liu)(liu)超前的(de)相(xiang)移向(xiang)電(dian)流(liu)(liu)滯后的(de)相(xiang)。如(ru)果將三(san)相(xiang)的(de)3個引出(chu)線任意兩個對(dui)調再接向(xiang)電(dian)源,即通入三(san)相(xiang)繞組的(de)電(dian)流(liu)(liu)相(xiang)序相(xiang)反,則旋轉磁場(chang)的(de)轉向(xiang)也(ye)跟著相(xiang)反。
如果(guo)三相(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)不平衡,可用對稱分(fen)量(liang)法把三相(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)系(xi)(xi)統(tong)分(fen)解為(wei)正(zheng)序(xu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)系(xi)(xi)統(tong)和負(fu)序(xu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)系(xi)(xi)統(tong)。正(zheng)序(xu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)系(xi)(xi)統(tong)產(chan)生一(yi)個(ge)正(zheng)向圓(yuan)形旋轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang),負(fu)序(xu)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)系(xi)(xi)統(tong)產(chan)生一(yi)個(ge)反向圓(yuan)形旋轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)。一(yi)般情況,兩個(ge)磁(ci)場(chang)(chang)振幅大小不等,其合(he)成(cheng)磁(ci)場(chang)(chang)矢(shi)量(liang)的(de)末端軌跡為(wei)一(yi)橢圓(yuan)形,故名橢圓(yuan)形旋轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)。這個(ge)結論也可以(yi)推廣(guang)到一(yi)般的(de)多(duo)相(xiang)(包括(kuo)兩相(xiang))電(dian)(dian)(dian)(dian)機。
磁(ci)感應(ying)強度矢(shi)量B的(de)箭(jian)頭末端沿圓周移動的(de)旋轉磁(ci)場。
順(shun)(shun)時(shi)針旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)場(chang):三個完全一樣的(de)(de)(de)(de)線圈(quan)AX、BY、CZ在空(kong)間沿著(zhu)順(shun)(shun)時(shi)針方向(xiang)彼此間隔(ge)120°,其中BY在AX之后,CZ又在BY之后(圖(tu)(tu)2)。若(ruo)對這三個線圈(quan)的(de)(de)(de)(de)始端A、B、C通入正序的(de)(de)(de)(de)對稱三相(xiang)電(dian)(dian)流,則在三個線圈(quan)的(de)(de)(de)(de)中心(xin)處O所產生的(de)(de)(de)(de)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度矢(shi)量(liang)B的(de)(de)(de)(de)模B=3/2Bmp(Bmp為(wei)(wei)每(mei)一相(xiang)電(dian)(dian)流在O處產生的(de)(de)(de)(de)正弦磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)振幅),矢(shi)量(liang)B與(yu)x軸的(de)(de)(de)(de)夾角(jiao)(jiao)β=π-ωt。這樣,隨(sui)著(zhu)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)增加,磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度矢(shi)量(liang)B的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)保持為(wei)(wei)3/2Bmp不變,同(tong)時(shi)以角(jiao)(jiao)速(su)度ω在空(kong)間作順(shun)(shun)時(shi)針旋轉(zhuan)(zhuan),故該磁(ci)場(chang)為(wei)(wei)順(shun)(shun)時(shi)針旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)(de)圓旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)場(chang)。圖(tu)(tu)3是該磁(ci)場(chang)中在t=0、T/4、T/2和3/4T時(shi)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度矢(shi)量(liang)B的(de)(de)(de)(de)示(shi)意圖(tu)(tu)(設A相(xiang)電(dian)(dian)流iA的(de)(de)(de)(de)初相(xiang)位為(wei)(wei)零)。其中周(zhou)期T=2π/ω,rA0、rB0和rC0是指(zhi)示(shi)方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)單位矢(shi)量(liang),長度為(wei)(wei)1,方向(xiang)則與(yu)所對應(ying)的(de)(de)(de)(de)線圈(quan)的(de)(de)(de)(de)繞(rao)行方向(xiang)成右手螺旋關(guan)系。
逆時(shi)針(zhen)旋(xuan)轉的(de)(de)磁場:三(san)個(ge)線圈(quan)的(de)(de)始端(duan)A、B、C處通(tong)入負序的(de)(de)三(san)相對稱電(dian)流,則(ze)在三(san)個(ge)線圈(quan)的(de)(de)中心處O的(de)(de)磁感應強度矢(shi)量(liang)B的(de)(de)模(mo)B=3Bmp/2,但矢(shi)量(liang)B與x軸(zhou)的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)β=ωt。隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)增加,磁感應強度矢(shi)量(liang)B的(de)(de)大小不變(bian),卻以角(jiao)(jiao)速度ω作逆時(shi)針(zhen)旋(xuan)轉,故(gu)該(gai)磁場是逆時(shi)針(zhen)旋(xuan)轉的(de)(de)圓旋(xuan)轉磁場。
三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的正(zheng)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)與反轉(zhuan)(zhuan)(zhuan):三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)定子(zi)(zi)上三(san)個(ge)線圈(quan)叫做定子(zi)(zi)繞(rao)組(zu)。將該(gai)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)接于(yu)用(yong)戶端的三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)源線上,若通入定子(zi)(zi)繞(rao)組(zu)AX、BY、CZ始(shi)端的是(shi)正(zheng)序(xu)的對(dui)稱三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)流,繞(rao)組(zu)電(dian)(dian)流會在電(dian)(dian)機(ji)(ji)內產生旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁場,使電(dian)(dian)機(ji)(ji)正(zheng)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan);若通入的是(shi)負(fu)序(xu)的對(dui)稱三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)流,則三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)反轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)。三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)正(zheng)常工(gong)作時一般是(shi)正(zheng)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的。這(zhe)樣,三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)接到三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)源線之前,需先用(yong)相(xiang)(xiang)(xiang)序(xu)指(zhi)示器確定好三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)源線的A、B、C的相(xiang)(xiang)(xiang)序(xu)。
磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度矢量(liang)B的(de)末端移動(dong)(dong)的(de)軌(gui)跡為橢(tuo)(tuo)圓(yuan)的(de)旋轉磁(ci)(ci)場。當(dang)三(san)個線(xian)(xian)圈不一樣(yang)或者是通入三(san)個線(xian)(xian)圈始端的(de)是正(zheng)序(負序)不對(dui)稱三(san)相電流,則隨著時間的(de)增加磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應(ying)強(qiang)度矢量(liang)B末端移動(dong)(dong)的(de)軌(gui)跡為橢(tuo)(tuo)圓(yuan),故(gu)該(gai)磁(ci)(ci)場為橢(tuo)(tuo)圓(yuan)旋轉磁(ci)(ci)場。
產生(sheng)的基(ji)本(ben)條件:兩個磁(ci)軛的幾何夾角與(yu)兩相(xiang)激(ji)磁(ci)電流的相(xiang)位差均不等于0度或(huo)180度。
三相感(gan)應電(dian)動機:定子繞組(zu)由三相交流(liu)電(dian)源供電(dian),轉子繞組(zu)中(zhong)的電(dian)流(liu)靠電(dian)磁感(gan)應產(chan)生,從而把電(dian)能變成機械(xie)能的裝置。又稱(cheng)異步電(dian)動機。
所謂二極(ji)(ji)是指定(ding)子(zi)(zi)(zi)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)通(tong)電(dian)(dian)(dian)后將(jiang)定(ding)子(zi)(zi)(zi)鐵心(xin)內壁劃分為一對(dui)(dui)磁(ci)(ci)(ci)極(ji)(ji),磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)線(xian)發出的(de)極(ji)(ji)面稱(cheng)為N極(ji)(ji),磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)線(xian)進入的(de)極(ji)(ji)面稱(cheng)為S極(ji)(ji)。三相(xiang)(xiang)感應(ying)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機主要由(you)定(ding)子(zi)(zi)(zi)(電(dian)(dian)(dian)動(dong)機不動(dong)部分)和(he)轉子(zi)(zi)(zi)構成。定(ding)子(zi)(zi)(zi)包括鐵心(xin)和(he)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)。定(ding)子(zi)(zi)(zi)鐵心(xin)由(you)硅鋼片疊壓而成,鐵心(xin)內壁開槽(cao),槽(cao)內安放定(ding)子(zi)(zi)(zi)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)。定(ding)子(zi)(zi)(zi)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)是定(ding)子(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)(dian)(dian)路部分,由(you)漆包銅(或(huo)鋁)線(xian)繞(rao)(rao)成,是三組(zu)(zu)(zu)材料、匝數、線(xian)徑、繞(rao)(rao)法、形狀、大小完全相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)線(xian)圈,且空間位置(zhi)互成120°,稱(cheng)為對(dui)(dui)稱(cheng)三相(xiang)(xiang)繞(rao)(rao)組(zu)(zu)(zu)。
由(you)(you)于(yu)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)磁場(chang)的轉(zhuan)(zhuan)速與電(dian)源頻率有固定(ding)的關系,所以旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)磁場(chang)的轉(zhuan)(zhuan)速稱為同步轉(zhuan)(zhuan)速。旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)方向(xiang)是(shi)順時針。說明(ming)是(shi)由(you)(you)電(dian)流超前的相(xiang)轉(zhuan)(zhuan)向(xiang)電(dian)流落后的相(xiang)。
當(dang)定(ding)子(zi)(zi)三(san)(san)相(xiang)繞(rao)組通入三(san)(san)相(xiang)對稱電(dian)(dian)流后電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)內就產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)圖(tu)(tu)4所(suo)示(shi)的(de)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)。磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)順時(shi)針旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)就相(xiang)當(dang)于轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)籠(long)條(tiao)(tiao)(即鑄鋁(lv)的(de)鋁(lv)條(tiao)(tiao),籠(long)條(tiao)(tiao)有很多根(gen),圖(tu)(tu)4中(zhong)只畫出(chu)兩根(gen)a1、a2作代表(biao))a1、a2逆時(shi)針去切(qie)割(ge)磁(ci)(ci)感應(ying)(ying)(ying)(ying)線,于是在(zai)(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)籠(long)條(tiao)(tiao)中(zhong)產(chan)生(sheng)感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)勢和感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)流其方(fang)(fang)向(xiang)圖(tu)(tu)4所(suo)示(shi)。由(you)于轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)電(dian)(dian)流不(bu)是靠通電(dian)(dian)而是靠感應(ying)(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng),所(suo)以(yi)稱為三(san)(san)相(xiang)感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。由(you)安培定(ding)律可(ke)判斷(duan)出(chu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)籠(long)條(tiao)(tiao)所(suo)受磁(ci)(ci)力方(fang)(fang)向(xiang)。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)這個(ge)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)力矩的(de)作用下也(ye)將順時(shi)針轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong),即轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)與(yu)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)是一(yi)致的(de)。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)與(yu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸(zhou)所(suo)帶負(fu)載輕重有關(guan),但轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)總要(yao)小(xiao)于旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su),否則它(ta)將因不(bu)受電(dian)(dian)磁(ci)(ci)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩在(zai)(zai)(zai)阻力矩作用下慢下來。因而三(san)(san)相(xiang)感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)又(you)稱三(san)(san)相(xiang)異步(bu)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。二極電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)一(yi)般在(zai)(zai)(zai)2800轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)/分(fen)以(yi)上(shang),與(yu)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)相(xiang)差很小(xiao)。旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)用n1表(biao)示(shi),轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)用n表(biao)示(shi),則S=1-n/n1稱為感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)差率。二極電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)差率大約在(zai)(zai)(zai)0.02~0.06之間,可(ke)見它(ta)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)變(bian)化范圍不(bu)大。由(you)于轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)與(yu)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)一(yi)致,而旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)又(you)由(you)電(dian)(dian)流的(de)相(xiang)序決定(ding),所(suo)以(yi)當(dang)調(diao)換兩根(gen)電(dian)(dian)源線時(shi)由(you)于電(dian)(dian)流相(xiang)序的(de)改(gai)變(bian)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)就要(yao)反向(xiang),從(cong)而轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)也(ye)就反向(xiang)。可(ke)見三(san)(san)相(xiang)感應(ying)(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)通過任意調(diao)換兩根(gen)電(dian)(dian)源線方(fang)(fang)便地使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸(zhou)改(gai)變(bian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)方(fang)(fang)向(xiang)。
三(san)相感應電(dian)動機(ji)是(shi)靠通電(dian)后轉軸上帶負載把電(dian)能(neng)(neng)變(bian)成(cheng)機(ji)械(xie)能(neng)(neng)的裝置。它有(you)堅(jian)固耐用、價格便宜(yi)、便于(yu)維(wei)修、使(shi)用簡便等(deng)優點,但它也有(you)起動轉矩不(bu)大、調速性能(neng)(neng)不(bu)好等(deng)缺點,在(zai)這方面(mian)直流電(dian)動機(ji)有(you)明顯的優越性。