旋轉磁場(chǎng)（應用于交流電機等裝置中的磁場(chǎng)）
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旋轉磁場(chǎng)
應用于交流電機等裝置中的磁場(chǎng)
旋轉磁場(chǎng)，磁感應矢量在空間以固定頻率旋轉的一種磁場(chǎng)；是電能和轉動(dòng)機械能之間相互轉換的基本條件。廣泛應用于交流電機、測量?jì)x表等裝置中。
基本信息
| 中文名 | 旋轉磁場(chǎng) |
| 外文名 | rotating magnetic field |
| 含義 | 一種大小不變，而以一定轉速在空間旋轉的磁場(chǎng) |
| 應用 | 交流電機 、測量?jì)x表等裝置 |
| 拼音 | xuán zhuǎn cí chǎng |
| 能量類(lèi)型 | 電能和轉動(dòng)機械能 |
| 分類(lèi) | 圓旋轉磁場(chǎng)和橢圓旋轉磁場(chǎng) |
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概念解釋
旋轉磁場(chǎng)是一種大小不變，而以一定轉速在空間旋轉的磁場(chǎng)。在對稱(chēng)三相繞組中流過(guò)對稱(chēng)三相電流時(shí)會(huì )產(chǎn)生一種旋轉磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)隨電流交變而在空間不斷地旋轉著(zhù)。
交流電機氣隙中的磁場(chǎng)。因其沿定、轉子鐵心圓柱面不斷旋轉而得名。旋轉磁場(chǎng)是電能和轉動(dòng)機械能之間互相轉換的基本條件。
通常三相交流電機的定子都有對稱(chēng)的三相繞組（見(jiàn)電樞繞組）。任意一相繞組通以交流電流時(shí)產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)。但若以平衡三相電流通入三相對稱(chēng)繞組，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)在空間旋轉的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的對稱(chēng)軸線(xiàn)φ隨時(shí)間而轉動(dòng)，其轉速ns由電流頻率f和磁極對數P決定
ns稱(chēng)為同步轉速或同步速（以轉每分表示）。中國現在應用的工業(yè)電源的頻率f為50赫，于是兩極電機（
）的
轉/分；四極電機（
）的
轉/分；余類(lèi)推。
在一般情況下，電流變化一個(gè)周期，磁場(chǎng)軸線(xiàn)在空間就轉過(guò)一對極。
若近似地認為磁場(chǎng)沿圓周作正弦形分布，并用磁場(chǎng)軸線(xiàn)處的空間矢量Ø；來(lái)代表，用矢量長(cháng)度表示磁場(chǎng)振幅，則理論分析證明，三相對稱(chēng)繞組通以平衡的三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一個(gè)振幅不變的旋轉磁場(chǎng)。這時(shí)矢量Ø；在旋轉過(guò)程中它的末端軌跡為一圓形，故名圓形旋轉磁場(chǎng)。這個(gè)結論可以推廣到一般的多相（包括兩相）系統。即多相電機對稱(chēng)繞組通以平衡多相交流電流，則產(chǎn)生圓形旋轉磁場(chǎng)。
一般說(shuō)來(lái)，旋轉磁場(chǎng)的轉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(gè)引出線(xiàn)任意兩個(gè)對調再接向電源，即通入三相繞組的電流相序相反，則旋轉磁場(chǎng)的轉向也跟著(zhù)相反。
如果三相電流不平衡，可用對稱(chēng)分量法把三相電流系統分解為正序電流系統和負序電流系統。正序電流系統產(chǎn)生一個(gè)正向圓形旋轉磁場(chǎng)，負序電流系統產(chǎn)生一個(gè)反向圓形旋轉磁場(chǎng)。一般情況，兩個(gè)磁場(chǎng)振幅大小不等，其合成磁場(chǎng)矢量的末端軌跡為一橢圓形，故名橢圓形旋轉磁場(chǎng)。這個(gè)結論也可以推廣到一般的多相（包括兩相）電機。
分類(lèi)
圓旋轉磁場(chǎng)
逆時(shí)針旋轉的磁場(chǎng)：三個(gè)線(xiàn)圈的始端處通入負序的三相對稱(chēng)電流，則在三個(gè)線(xiàn)圈的中心處O的磁感應強度矢量B的模
，但矢量B與x軸的夾角
。隨著(zhù)時(shí)間的增加，磁感應強度矢量B的大小不變，卻以角速度ω作逆時(shí)針旋轉，故該磁場(chǎng)是逆時(shí)針旋轉的圓旋轉磁場(chǎng)。
三相電動(dòng)機的正轉與反轉：三相電動(dòng)機定子上三個(gè)線(xiàn)圈叫做定子繞組。將該電動(dòng)機接于用戶(hù)端的三相電源線(xiàn)上，若通入定子繞組始端的是正序的對稱(chēng)三相電流，繞組電流會(huì )在電機內產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，使電機正轉；若通入的是負序的對稱(chēng)三相電流，則三相電動(dòng)機反轉。三相電動(dòng)機正常工作時(shí)一般是正轉的。這樣，三相電動(dòng)機接到三相電源線(xiàn)之前，需先用相序指示器確定好三相電源線(xiàn)的的相序。
橢圓旋轉磁場(chǎng)
磁感應強度矢量B的末端移動(dòng)的軌跡為橢圓的旋轉磁場(chǎng)。當三個(gè)線(xiàn)圈不一樣或者是通入三個(gè)線(xiàn)圈始端的是正序（負序）不對稱(chēng)三相電流，則隨著(zhù)時(shí)間的增加磁感應強度矢量B末端移動(dòng)的軌跡為橢圓，故該磁場(chǎng)為橢圓旋轉磁場(chǎng)。
應用實(shí)例
所謂二極是指定子繞組通電后將定子鐵心內壁劃分為一對磁極，磁感應線(xiàn)發(fā)出的極面稱(chēng)為N極，磁感應線(xiàn)進(jìn)入的極面稱(chēng)為S極。三相感應電動(dòng)機主要由定子（電動(dòng)機不動(dòng)部分）和轉子構成。定子包括鐵心和繞組。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，鐵心內壁開(kāi)槽，槽內安放定子繞組。定子繞組是定子的電路部分，由漆包銅（或鋁）線(xiàn)繞成，是三組材料、匝數、線(xiàn)徑、繞法、形狀、大小完全相同的線(xiàn)圈，且空間位置互成，稱(chēng)為對稱(chēng)三相繞組。
由于旋轉磁場(chǎng)的轉速與電源頻率有固定的關(guān)系，所以旋轉磁場(chǎng)的轉速稱(chēng)為同步轉速。旋轉方向是順時(shí)針。說(shuō)明是由電流超前的相轉向電流落后的相。
當定子三相繞組通入三相對稱(chēng)電流后電動(dòng)機內就產(chǎn)生一個(gè)右圖所示的旋轉磁場(chǎng)。磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉就相當于轉子籠條（即鑄鋁的鋁條，籠條有很多根，右圖中只畫(huà)出兩根
作代表）逆時(shí)針去切割磁感應線(xiàn)，于是在轉子籠條中產(chǎn)生感應電動(dòng)勢和感應電流其方向右圖所示。由于轉子電流不是靠通電而是靠感應產(chǎn)生，所以稱(chēng)為三相感應電動(dòng)機。由安培定律可判斷出轉子籠條所受磁力方向。轉子在這個(gè)電磁力矩的作用下也將順時(shí)針轉動(dòng)，即轉子的轉向與旋轉磁場(chǎng)的轉向是一致的。轉子的轉速與轉子轉軸所帶負載輕重有關(guān)，但轉子的轉速總要小于旋轉磁場(chǎng)的轉速，否則它將因不受電磁轉矩在阻力矩作用下慢下來(lái)。因而三相感應電動(dòng)機又稱(chēng)三相異步電動(dòng)機。二極電動(dòng)機中轉子轉速一般在2800轉/分以上，與旋轉磁場(chǎng)的轉速相差很小。旋轉磁場(chǎng)的轉速用
表示，轉子的轉速用n表示，則
稱(chēng)為感應電動(dòng)機的轉差率。二極電動(dòng)機的轉差率大約在
之間，可見(jiàn)它的轉子轉速變化范圍不大。由于轉子轉向與旋轉磁場(chǎng)轉向一致，而旋轉磁場(chǎng)轉向又由電流的相序決定，所以當調換兩根電源線(xiàn)時(shí)由于電流相序的改變旋轉磁場(chǎng)的轉向就要反向，從而轉子的轉向也就反向。可見(jiàn)三相感應電動(dòng)機可通過(guò)任意調換兩根電源線(xiàn)方便地使轉子轉軸改變轉動(dòng)方向。
三相感應電動(dòng)機是靠通電后轉軸上帶負載把電能變成機械能的裝置。它有堅固耐用、價(jià)格便宜、便于維修、使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但它也有起動(dòng)轉矩不大、調速性能不好等缺點(diǎn)，在這方面直流電動(dòng)機有明顯的優(yōu)越性。
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