旋转磁场
旋转磁场和感应规律
旋转磁场和感应规律一、旋转磁场1.定义：旋转磁场是指磁场在空间中以一定速度旋转的现象。
2.产生：旋转磁场可以通过交流电源和永磁体产生。
3.特点：旋转磁场具有对称性、旋转性和动态性。
4.应用：旋转磁场在电机、发电机和变压器等设备中具有重要作用。
二、感应规律1.法拉第电磁感应定律：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电动势。
2.楞次定律：感应电动势的方向总是使得其产生的电流所产生的磁场与原磁场相互抵消。
3.感应电流的产生条件：闭合回路、磁场变化、导体在磁场中运动。
4.感应电流的大小：与导体在磁场中运动的速率、磁场强度、导体长度和磁场与导体之间的角度有关。
5.感应电动势的方向：可以使用右手定则判断。
6.感应现象的应用：发电机、动圈式话筒、变压器等。
三、旋转磁场与感应规律的关系1.旋转磁场可以产生变化的磁通量，从而在导体中产生感应电动势。
2.感应电流的产生与旋转磁场的速度、磁场强度和导体运动有关。
3.感应规律在旋转磁场中的应用：电机中的转子与定子之间的相互作用。
4.旋转磁场是指磁场在空间中以一定速度旋转的现象，具有对称性、旋转性和动态性。
5.感应规律包括法拉第电磁感应定律和楞次定律，描述了感应电动势的产生和方向。
6.旋转磁场与感应规律的关系密切，感应电流的产生与旋转磁场的速度、磁场强度和导体运动有关。
习题及方法：1.习题：一个导体棒在匀强磁场中以速度v垂直切割磁感线，导体棒的长度为L，磁场强度为B，求导体棒产生的电动势。
解题方法：使用法拉第电磁感应定律，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电动势。
解：电动势E = B * L * v2.习题：一个闭合回路由半径为r的圆形线圈组成，线圈平面与磁场方向垂直。
当线圈以角速度ω旋转时，求线圈中的最大电动势。
解题方法：使用法拉第电磁感应定律，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电动势。
解：电动势E_max = B * 2 * π * r * ω3.习题：一个闭合回路由半径为r的圆形线圈组成，线圈平面与磁场方向垂直。
第06章-交流电机的旋转磁场理论
-11-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
二、旋转磁场的基本特点
1）三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成 磁动势是一个旋转行波， 合成磁动势的幅值是单相电枢绕组脉
振磁动势幅值的3/2倍。同理可以证明，对于m相对称绕组通入 m相对称电流，所产生的基波合成磁动势也是一个旋转行波， 其幅值为每相脉振幅值的m/2倍。
-13-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
第三节 交流电机的主磁通和漏磁通
一、主磁通
当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时， 便在气隙中
建立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。 与基波
旋转磁场相对应的磁通称为主磁通，用m表示。由于旋转磁场
是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的， 所以相应的
-8-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
图6-3说明 Fs (x,t) 是一个幅 值恒定、正弦分布的行波。
由于 Fs (x,t) 又 表示三相电
枢绕组基波合成磁动势沿气隙圆
F sm
F ( x, t) s
v1
et
周的空间分布，所以它是一个沿
气隙圆周旋转的行波，其相对于
定子的速度是
v1
e
π
（6-8）
0
FA1( x, t ) FB1 ( x, t ) FC1 ( x, t )
Fm
1
c
oset
c
os
πx
Fm
1
c
os
(et
2π 3
)
Fm 1
cos(et
2π 3
)
cos(πx
cos(πx
2π ) 3 2π ) 3
（6-5）
式中，Fm1是每相磁动势基波分量的幅值，其精确的计算需要考 虑绕组分布及短距等因素。
旋转磁场的产生原理
05
总结与展望
总结
旋转磁场是电动机和发电机中的重要概念，其产生原理基于磁场和电流的相互作用。通过在导线圈中通入交流电，可以产生旋转磁场，进而驱动转子旋转。旋转磁场的产生原理不仅在电机领域有广泛应用，还涉及到物理、电磁学等多个学科领域。
展望
随着科技的不断进步和新能源的发展，旋转磁场的产生原理在未来将会有更广泛的应用。例如，在风力发电、电动汽车等领域，旋转磁场的应用将有助于提高能场，具有方向和大小。
磁场具有穿透性，可以穿透各种物质。
磁场会对放入其中的磁体或电流产生磁力作用。
磁场的变化会产生感应电动势和电流。
磁力选矿
利用不同矿物对磁场的磁力作用不同，将不同的矿物分离出来。
磁悬浮技术
利用磁场产生的磁力作用，使物体悬浮在空中，减少摩擦和阻力。
电磁感应
利用磁场的变化产生感应电动势和电流，实现能量的转换和传输。
详细描述
变压器中的旋转磁场
磁力泵中的旋转磁场
磁力泵中的旋转磁场是实现无接触传递力量的关键因素，通过磁场与电流的相互作用，实现力量的传递和泵的转动。
总结词
在磁力泵中，电流通过绕组产生磁场，该磁场在空间中以一定的速度旋转，形成旋转磁场。当叶轮与旋转磁场相互作用时，根据电磁感应原理，叶轮中产生感应电流，该电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，使叶轮转动。同时，磁力泵中的永磁体和导磁体之间的相互作用实现了无接触的力量传递。
电机中的旋转磁场
变压器中的旋转磁场是实现电能转换和传输的重要手段，通过改变磁场和电流的相互位置，实现电压的升高或降低。
总结词
在变压器中，一次绕组和二次绕组分别产生磁场，其中一次绕组产生的磁场作为主磁场，当一次绕组中通入交流电时，主磁场旋转，二次绕组中的感应电动势也相应旋转。通过改变一次绕组和二次绕组的相对位置，可以改变感应电动势的大小和方向，从而实现电压的升高或降低。
电机旋转磁场磁方向
电机旋转磁场磁方向电机作为一种常见的电动机械设备，其工作原理是通过电磁感应来实现的。
而电机旋转磁场磁方向是电机运行中的一个重要概念，它决定了电机的工作方式和效果。
下面将从不同的角度来介绍电机旋转磁场磁方向的相关知识。
一、电机旋转磁场磁方向的概念电机旋转磁场磁方向是指电机在工作过程中，电流所产生的磁场的方向与电机旋转方向之间的关系。
根据洛伦兹力定律，当电流通过导线时，会在其周围产生磁场，而这个磁场会与外部磁场相互作用，从而使导线受到一个力的作用。
而电机利用这个力的作用，将电能转化为机械能。
二、电机旋转磁场磁方向的影响因素1. 电机结构：不同类型的电机结构决定了电机旋转磁场磁方向的不同。
例如，直流电机的磁场方向是由电枢线圈中的直流电流决定的，而交流电机的磁场方向则是由交流电源提供的交流电流决定的。
2. 磁极布置：电机的磁极布置也会影响电机旋转磁场磁方向。
不同的磁极布置方式会产生不同的磁场分布，进而影响电机的工作效果。
3. 电流方向：电机的电流方向直接决定了电机旋转磁场磁方向。
电流方向与磁场方向之间的关系遵循右手定则，即当右手握住导线，大拇指指向电流方向，其他指头弯曲的方向即为磁场方向。
三、电机旋转磁场磁方向的作用1. 带动转子转动：电机旋转磁场磁方向的变化会产生一个旋转力矩，将转子带动转动。
这是电机工作的基本原理之一。
2. 控制电机运行方向：电机旋转磁场磁方向的改变可以改变电机的运行方向。
通过改变电流方向或改变磁场分布，可以实现电机的正转、反转或停止。
3. 调节电机运行速度：电机旋转磁场磁方向的改变也可以用来调节电机的运行速度。
通过改变磁场的强度或改变磁场分布，可以改变电机的转速。
四、电机旋转磁场磁方向的应用领域1. 工业生产：电机作为工业生产中常见的动力设备，广泛应用于各个行业。
例如，电机在机床、风机、泵站等设备中被广泛使用，用于驱动机械设备的转动。
2. 家用电器：电机也广泛应用于家用电器中。
例如，电冰箱、洗衣机、空调等设备中都有电机的身影，用于驱动设备的运转。
简述三相交流异步电动机旋转磁场的特点
简述三相交流异步电动机旋转磁场的特点三相交流异步电动机是一种常见的电动机类型，它的旋转磁场具有以下特点：1. 旋转磁场的形成：三相交流异步电动机的旋转磁场是通过三相交流电源提供的三相电流产生的。
这三相电流在电动机的定子绕组中形成三个相位差120度的磁场，这三个磁场按照一定的频率和相位差进行旋转，从而形成一个旋转磁场。
2. 磁场的旋转速度：三相交流异步电动机的旋转磁场的旋转速度与供电电源的频率有关。
在一个电周期内，旋转磁场旋转的角度与电源频率成正比。
例如，对于50Hz的电源频率，旋转磁场每秒旋转3600度（即每分钟旋转600度），而对于60Hz的电源频率，旋转磁场每秒旋转4320度（即每分钟旋转720度）。
3. 旋转方向和速度：三相交流异步电动机的旋转磁场的旋转方向与电流的相序有关。
如果三相电流的相序是A、B、C，那么旋转磁场的旋转方向就是逆时针；如果三相电流的相序是A、C、B，那么旋转磁场的旋转方向就是顺时针。
旋转磁场的旋转速度与电源频率成正比，与电动机的极对数有关。
极对数是指电动机的磁极数目，通常情况下，电动机的极对数是固定的。
因此，旋转磁场的旋转速度也是固定的。
4. 磁场的空间分布：三相交流异步电动机的旋转磁场在空间中呈现出不均匀的分布。
在每个电枢槽中，磁场的强度是不均匀的，在槽底部磁场最强，在槽壁附近磁场最弱。
而在电枢槽之间，磁场的强度也是不均匀的，存在磁场的漏磁现象。
这种不均匀的磁场分布对电动机的运行有一定的影响，例如可能导致振动和噪音的产生。
总结起来，三相交流异步电动机的旋转磁场具有以下特点：通过三相交流电源提供的电流形成，旋转速度与电源频率和极对数有关，旋转方向与电流的相序有关，磁场在空间中呈现不均匀的分布。
这些特点决定了三相交流异步电动机在实际应用中的运行特性和性能表现。
(完整版)旋转磁场
三个绕组中就会产生三相对称电流iu、iv、iw。
（2）三相对称电流的数学表达式 i
A
以Iu 为初始相量，则：
iU Im sin t
iV Im sint 120 iW Im sint 240
ZX Y
C B
（3）电流的波形图
（4）电流的参考方向
当电流i为正时，由首端流入尾端流出； 当电流i为负时，由尾端流入首端流出 。
◆4.旋转磁场的旋转方向与三相电流相序一致。
二、旋转磁场的旋转方向
1. 电源以正序U、V、W接入定子时，旋转磁场的旋转方向：
2. 电源以相序U、W、V接入定子时，旋转磁场的旋转方向：
iA
A
U
iA
A
U
ZX
Y C
B
iB V
iC W
电源电压相序：U→V→W
绕组内电流相序：iA→iB→iC
磁场的旋转方向：A→B→C （顺时针）
B
SC
C
t 60
Z
Y
A'
iW=0，iU＞0，iV＜0
电流变化 60，磁场旋转 30
i iU iV iW
A Y'
60
Z
Im
C' • S
B
N
t X ' • N
B'
•
S•
C
t 120
Z'
Y
A'
iV=0，iU＞0，iW＜0
电流变化120 ，磁场旋转 60
以此类推：
i iU iV iW
Im
t 360
A Y'
数的关系为：
经过计算，交流电机的同步转速用表格表示为：
旋转磁场的产生原理
旋转磁场的产生原理旋转磁场的产生原理是通过电流在导体中产生磁场，并且将导体置于旋转的状态下，使得磁场产生旋转的效果。
旋转磁场的产生是电磁感应定律的应用，既可以通过直接使用电流来产生旋转磁场，也可以通过使用电动机来实现。
旋转磁场的产生可以通过以下两种方法来实现：1. 直接使用电流来产生旋转磁场：当直流电流通过导体时，会在其周围产生一个静态磁场。
然而，如果将导体制成一个圆环，然后通电，就会在环的内部产生一个磁场。
利用安培环路定理和比奥-萨伐尔定律，可以推导出磁场的强度和方向。
当电流通过导体环时，磁场的强度按照对称轴的方向呈线性增长，再按照相反的方向呈线性减弱，形成一个旋转磁场。
这个旋转磁场会使得导体环发生旋转，就像是一个电动机一样。
2. 使用电动机来产生旋转磁场：电动机是利用电磁感应原理实现旋转磁场的一种设备。
它包括定子和转子两部分。
定子是一个金属磁铁，上面有若干个线圈，通过这些线圈通电后将在其周围产生一个静态磁场。
转子是由绕组和电刷组成的。
当通电后，定子的磁场与转子绕组的线圈产生相互作用，使得转子受到力矩的作用。
电刷相当于一个开关，根据转子的位置来控制线圈的通断。
通过交替的通断电流，既可以产生旋转的磁场，也可以控制转子的旋转方向。
旋转磁场的应用非常广泛。
在电机技术中，旋转磁场是实现转子旋转的基础。
它被广泛应用于电动机、风力发电机、燃气轮机等设备中，为工业生产提供了重要的动力。
在计算机技术中，旋转磁场可以用于硬盘驱动器和电机鼠标等设备中。
此外，旋转磁场还被用于医学成像技术中的MRI扫描，通过对旋转磁场的感知和解析，可以获得人体内部的高分辨率图像。
旋转磁场的转速公式
旋转磁场的转速公式旋转磁场是指在空间中以一定速度旋转的磁场。
它是一种重要的物理现象，在许多领域中都有广泛的应用。
旋转磁场的转速公式是描述旋转磁场转速的公式。
下面我将介绍旋转磁场的转速公式以及其应用。
旋转磁场的转速公式可以用来计算旋转磁场的转速。
它的表达式如下：ω = 2πf其中，ω表示旋转磁场的转速，单位是弧度/秒；f表示旋转磁场的频率，单位是赫兹（Hz）；π是圆周率，约等于 3.14。
这个公式说明了旋转磁场的转速与其频率之间的关系，即转速等于频率乘以2π。
旋转磁场的转速公式可以通过以下实例来解释。
假设有一个旋转磁场，其频率为50赫兹。
根据转速公式，可以计算出该旋转磁场的转速为：ω = 2π × 50 = 100π 弧度/秒将π取值为3.14，可以得到：ω ≈ 314 弧度/秒这意味着该旋转磁场每秒钟旋转约314弧度。
旋转磁场的转速公式在实际应用中具有重要意义。
例如，在电机中，旋转磁场的转速与电机的频率有关。
通过控制电机的频率，可以调节旋转磁场的转速，从而实现电机的速度控制。
另外，在发电机中，旋转磁场的转速与发电机的输出电压有关。
通过调节旋转磁场的转速，可以控制发电机的输出电压，满足不同的电力需求。
除了在电机和发电机中的应用，旋转磁场的转速公式还在其他领域中有着广泛的应用。
例如，在医学成像中，MRI（磁共振成像）利用旋转磁场的转速来获取人体内部的影像。
通过控制旋转磁场的转速，可以获得不同部位的影像，用于诊断和治疗。
旋转磁场的转速公式是描述旋转磁场转速的重要公式。
它可以用来计算旋转磁场的转速，并在多个领域中有广泛的应用。
通过控制旋转磁场的转速，可以实现电机的速度控制、发电机的电压控制以及医学成像等应用。
旋转磁场的转速公式的理解和应用对于深入理解旋转磁场的特性和提升相关技术具有重要意义。
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3.推论：当有p对磁极时， 旋转磁场的转速 n1
60 f1 p
也就是说，旋转磁场的转速与电源频率成 正比，与磁极对数成反比。
例：我国交流电的工频是50Hz,则转子的转速与极对
数的关系为：
经过计算，交流电机的同步转速用表格表示为：
p
n1(r/min)
1
3000
2
1500
3
1000
…
…
四、总结
1.三相对称的定子绕组中通入三相对称电流时产生旋转磁场。 2.旋转磁场旋转方向与三相对称电流相序一致。要改变旋转 磁场的旋转方向，也就是电动机的旋转方向，只需要把定 子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
与ω t=120°时刻相比较，顺时针旋转了120° （B相→C相）。
（4）当ω t=360°时，iu=0，iv＜0，iw＞0； 与ω t=240°时刻相比较，顺时针旋转了120° （C相→A相）。
4.小结
◆1.三项对称定子绕组通入三相对称电流后， 定子中产生了旋转磁场。
◆2.电流变化一周期（360°），旋转磁场也 旋转一周（360°）。
t
i
Im
iU
iV
iW
C
30°
Y
A
Z
B
Z N
C' S
B
t
X'
B
X
C S
Z' N
C
Y
A'
t 60
iW=0，iU＞0，iV＜0
Z
电流变化 60，磁场旋转 30
i
Im
iU
iV
iW
C'
A Y'
Z
60
B
S
N
N
t
X'
B'
S
Y
C
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
对调（U/W）
ZX Y B C
iA
绕组内电流相序:iB → iA → iC
iC
V W
ZX Y B C
iB
iA
V W
绕组内电流相序:iC → iB → iA 磁场旋转方向：逆时针
磁场旋转方向：逆时针
4.小结： ◆由上面分析可知：要改变旋转磁场的旋转方向（亦 即改变电动机的旋转方向）时，只要把定子绕组接 到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
一、旋转磁场的产生
1.定子结构简介
（1）三相绕组AX、BY、CZ中，每相绕组一个线圈。
（2）三相绕组空间互差120°，对称
分布在6个凹槽之中。
Y
A
Z B
240
C X
120
定子三相对称绕组
2.定子中通入三相对称电流
（1）电路图
定子的末端（X、Y、Z）连接在一起，首端（A、B、 C）分别接入三相对称电源，三相电源相序为U、V、W， 三个绕组中就会产生三相对称电流iu、iv、iw。
尊敬的各位专家评委：
您们好！
今天我所讲的课程是教材《城市轨道交通车辆电机》 第三章 交流电机基础知识
第三节
旋转磁场
课前复习
1.三相对称交流电：
频率、幅值相同，空间互差120°的三个单相交 流电的组合。
2.右手安培定则：
用右手握住导线，让伸直的大 拇指所指的方向与电流的方向 一致，那么四指的弯曲方向就 是磁感线的环绕方向。
()电流入
A
Y
i
Z
iU
iV
iW
Im
B
C
t
(•)电流出
X
3.旋转磁场的产生
（1）当ω t=0时，iu=0，iv＜0，iw＞0； （2）当ω t=120°时，iv=0，iu＜0，iw＞0；
与ω t=0时刻相比较，顺时针旋转了120° （A相→B相）。 （3）当ω t=240°时，iw=0，iu＜0，iv＞0；
◆3.产生的旋转磁场有一对磁极（一个N极， 一个S极）。 ◆4.旋转磁场的旋转方向与三相电流相序一致。
二、旋转磁场的旋转方向
1. 电源以正序U、V、W接入定子时，旋转磁场的旋转方向： 2. 电源以相序U、W、V接入定子时，旋转磁场的旋转方向： iA iA
C
A ZX Y B
U
A
ZX Y B C
iC
U
Z' A'
电流变化120 ，磁场旋转 60
以此类推：
A
i
Im
iU
iV
iW
C'
Y'
Z
N
B
t
X'
S
S
N
A'
Y
C
180
X
B'
t 360
iU=0，iV＜0，iW＞0
Z'
电流变化一个周期，旋转磁场在空间转了1/2转
t
C
S
N B
X
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
i
Im
iU
iV
iW
A A Y
Z
t
C
S
N
X B
t 240
iW=0，iU＜0，iV＞0
120
i
Im
iU
iV
iW
120
A
t
Y
N
Z
C
B
S
t 360
iU=0，iV＜0，iW＞0
X
A Y
t 0
Z Y A Z
t 120
60 f1 3.旋转磁场的转速与极对数的关系：n1 p
五、随堂练习
P98面 填空题（1、2、3）
六、作业
课后习题：判断题（1、2）、选择题（1、2） 、问答题（1、2）
谢谢指导！
i
Im
iU
iV
iW
A Y
N
Z
t
C
B
S
t 0
iU=0，iV＜0，iW＞0
X
i
Im
iU
iV
iW
A
Y Z
120
三、旋转磁场的磁极对数与旋转速度
1.两极旋转磁场的转速
磁极对数p=1→旋转磁场的转速 n1 60 f1
2.四极旋转磁场的转速
60 f1 磁极对数p=2→旋转磁场的转速 n1 2
同理分析可知，当p=3时，旋转磁场的转速 n1
60 f1 当p=4时，旋转磁场的转速 n1 4
60 f1 3
iB
V
iC
V W
iB W
电源电压相序：U→V→W 绕组内电流相序：iA→iC→iB
电源电压相序：U→V→W 绕组内电流相序：iA→iB→iC 磁场的旋转方向：A→B→C （顺时针）
磁场的旋转方向：A→C→B （逆时针）
对调（U/V）
3.任意对换两根电源相线（如对调U、V或者U、W）,旋转 磁场的旋转方向： iC U iB U A A
120
N
S
C
B
S
X
C
N B
X
t 360
ห้องสมุดไป่ตู้120
A Y
A A Y
t 240
Z
N
Z
S
B C N B
C
S
X
X
120
A Y'
C'
Z
iU
B
A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z B
N
X'
S
S
X
iw
C
C
B'
N
A'
Y
iv
Z'
t 0
i
Im
iU
iV
iW
iU=0，iV＜0，iW＞0
（2）三相对称电流的数学表达式 以Iu 为初始相量，则：
i
A Z X Y C B
iU I m sin t
iV I m sint 120
iW I m sint 240
（3）电流的波形图
（4）电流的参考方向
当电流i为正时，由首端流入尾端流出； 当电流i为负时，由尾端流入首端流出 。