什么是旋轉磁場
編輯旋轉磁場是所得磁場通過的系統產生線圈對稱地放置,并用供給的多相電流。旋轉磁場可以由多相(兩相或多相)電流或單相電流產生,前提是在后一種情況下,提供兩個勵磁繞組,并且設計成兩個產生的磁場由此產生的場是異相的。
旋轉磁場通常用于機電應用,例如感應電動機、發電機和感應調節器。
旋轉磁場的歷史
編輯1824年,法國物理學家弗朗索瓦·阿拉戈(Fran?oisArago)使用旋轉的銅盤和針將旋轉磁場的存在公式化,稱為“阿拉戈旋轉”。英國實驗者查爾斯巴貝奇和約翰赫歇爾發現他們可以通過在銅盤下旋轉馬蹄形磁鐵來誘導阿拉戈銅盤旋轉,英國科學家邁克爾法拉第后來將這種效應歸因于電磁感應。1879年,英國物理學家WalterBaily用四個電磁鐵代替了馬蹄形磁鐵,并通過手動打開和關閉開關,展示了一種原始的感應電機。
旋轉磁場在交流電機中的實際應用通常歸功于兩位發明家,意大利物理學家和電氣工程師伽利略法拉利,以及塞爾維亞裔美國發明家和電氣工程師尼古拉特斯拉。特斯拉在他的自傳中聲稱,這個想法是在1882年他在公園散步時想到的,當時他在沙子上畫它,以向朋友說明它是如何工作的。法拉利寫了關于研究的概念,并于1885年建立了一個工作模型在1888年,法拉利發表了他的論文的研究皇家科學院在都靈特斯拉為其設計獲得了美國專利(美國專利0,381,968)。
旋轉磁場的原理
編輯旋轉磁場是感應電機運行的關鍵原理。感應電動機由定子和轉子組成。在所述定子的固定組繞組被布置成使得兩個相的電流,例如,產生其在旋轉的磁場的角速度來確定由所述頻率的的交流電流。轉子或電樞由繞在槽中的線圈組成,這些線圈被短路,其中變化的磁通由場極產生的感應電流。電樞電流產生的磁通對勵磁極產生反應,并且電樞被設置為在一個確定的方向上旋轉。
一個對稱的旋轉磁場可以用最少兩個以90度定相驅動的極繞線圈產生。但是,幾乎總是使用三組線圈,因為它與對稱的三相交流正弦電流系統兼容。三個線圈被驅動,每組與其他線圈的相位相差120度。出于本示例的目的,磁場被視為線圈電流的線性函數。
在電機軸上添加三個120度相位正弦波的結果是一個單一的旋轉矢量,其幅度始終保持恒定。轉子具有恒定磁場。轉子的北極將向定子磁場的南極移動,反之亦然。這種磁力機械引力產生的力將驅動轉子以同步方式跟隨旋轉磁場。
一塊xxx磁鐵在這樣的場中將旋轉以保持其與外部場的對齊。這種效應在早期的交流電動機中得到了利用。可以使用兩個正交線圈的交流電相位差為90度來構建旋轉磁場。然而,在實踐中,這樣的系統將通過具有不等電流的三線布置供電。這種不平等會導致導體尺寸標準化的嚴重問題。為了克服這個問題,使用三相系統,其中三個電流大小相等,相位差為120度。在這種情況下,三個相互幾何角度為120度的相似線圈將產生旋轉磁場。
旋轉磁場也用于感應電機。由于磁鐵會隨著時間的推移而退化,感應電機使用短路轉子(而不是磁鐵),轉子跟隨多線圈定子的旋轉磁場。在這些電機中,轉子的短路匝在定子的旋轉場中產生渦流,渦流又通過洛倫茲力移動轉子。這些類型的電機通常不是同步的,而是必須涉及一定程度的“滑動”,以便由于磁場和轉子的相對運動而產生電流。
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