电工学课件(哈工大)第八章交流电动机
异步电机运行中: 电动机起动瞬间:
s 1 ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
返回
8.3 三相异步电动机的电路分析
1. 三相异步电动机的“电－磁”关系
定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组。
e1 、 e2 ：主磁通产生
的感应电动势。
R1
i2 e2
e 1、 e 2 ：漏磁通产
绕组
铁心
转轴
返回
8.2 三相异步电动机的工作原理
返回
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
e B l v
（右手定则）
l :导线长 B:磁感应强度 v:切割速度
N
n0 f
f B l i
（左手定则）
n
e i
S
返回
1. 线圈跟着磁铁转
→两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
X
C S
C
S
X
返回
A
旋转磁场具有两对极 C' 时，当电流从ωt=0°到 X' ωt=60°经历了60°时， 磁场在空间仅旋转了30°。B' 比P=1时转速慢了一半， 即：
Y'
Z
t 0
B
N
S
S
N
A'
Y
A
X
C
Z'
30
C S'
NZ
n0
N0=60f/2（转/分）
X'
X
ZN '
C S
返回
返回
构成：由铁心和绕组两部分构成
铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽， 装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组 不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。
作用：在旋转磁场作用下，产生感 应电动势或电流。
鼠笼式电动机构造简单、价格低 廉、工作可靠、使用方便 返回
鼠笼式转子 转子
轴承
转轴
返回
返回
返回
绕线式转子
iA
A
Y
A
N
Z
iC C
iB
Z X Y B
C
B
S
X
此种接法下，绕组的始端之间相差120度空间角， 合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即：P=1
返回
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内， 绕组的始端之间相差60度空间角，形成的磁场则是两 A 对磁极。
iA
C'
A
X A' Z'
C'
X'
Y'
Z'
N
B
返回
5. 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速:
n
异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但
n n0 n n0
提示：如果
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
返回
8.2.2 电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电
第8章 交流电动机
哈尔滨工业大学
电工学教研室
返回
目
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7
录
三相异步电动机的构造 工作原理 三相异步电动机的电路分析 转矩与机械特性 三相异步电动机的使用 铭牌数据 单相异步电动机
电动机：电能转换成机械能 发电机：其他形式的能量转换成电能 鼠笼式 异步机
返回
iA
A
iA
iB
iC
t
iC
iB
Z X Y
C B
Im
A
Y
N
Z
参考方向：绕组 始端到末端的方 向
合成磁场方向：
C
B
向下
S
X
t 0
返回
iA
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向
iB
iCtImn0 NhomakorabeaA Y CS X
60
Z
Y C
n0
A Z
N
B
B
X
t 60
t 120
返回
可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向
当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见
磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
取决于三相电流的相序。
返回
iA
iB
iC
t
iA
iC
iB
t
Im
Im
n0
n0
改变电机旋转方向的方法：换接其中两相
返回
3. 旋转磁场的极数
旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关
n n0
异步
返回
8.2.1 旋转磁场
1. 旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对 称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流 电流，就可产生一“旋转磁场”代替演示实验中 的磁铁
i A I m sin t
iB I m sin t 120
iC I m sin t 240
t 60
A'
返回
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
60 f n0 (转/分） p
极对数
n 每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f 50Hz)
同步转速 n0
p 1
p2 p3
360 180 120
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
生的感应电动势。
2.定子电路
u1
i1
e 1
定子电路
e1
e 2
R2
转子电路
u1 i1 R1 e1 e 1
d e1 N1 dt
返回
设：
Φmsin1t
u1 N1Φm1cos1t
分为两个基本部分：
定子（固定部分）
转子（旋转部分）
鼠笼式
转子
绕线式
返回
构成：由机座、铁心和定子绕组组成
机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由 互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表 面冲有槽，用以放置对称三相绕组； 对称三相绕组有的联接成星形、有 的联接成三角形
作用： 产生旋转磁场
返回
出线端子
铭牌数据 机座
定子绕组
X'
Y' B' Y B
S
S
N
A'
Y
X
iC
iB
C
Z
B'
Z
C
即：P=2
返回
4. 旋转磁场的转速
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了
一周。
Im
i A i B iC
t
n0
A
N0=60f（转/分）
60
A Z N
B X Y
N
Y
N
Z
Y
A
Z B
C
S
B
交流电动机
同步机 直流电动机
绕线式
他励、并励、串励、复励
返回
使用电动机驱动生产机械可：
（1）简化生产机械的结构
（2）提高生产效率和产品质量
（3）能实现自动控制
（4）实现远距离操纵 （1）基本结构 （2）工作原理 （3）机械特性 （4）起动、制动、反转、调速的基本原理 （5）应用场合和正确使用
返回
8.1 三相异步电动机的构造
流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中
就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电
流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条
受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
返回
8.2.3 转差率
转差率：
同步转速：
旋转磁场的转速
n0 n s n 100% 0
s 1 ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
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8.3 三相异步电动机的电路分析
1. 三相异步电动机的“电－磁”关系
定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组。
e1 、 e2 ：主磁通产生
的感应电动势。
R1
i2 e2
e 1、 e 2 ：漏磁通产
绕组
铁心
转轴
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8.2 三相异步电动机的工作原理
返回
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
e B l v
（右手定则）
l :导线长 B:磁感应强度 v:切割速度
N
n0 f
f B l i
（左手定则）
n
e i
S
返回
1. 线圈跟着磁铁转
→两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
X
C S
C
S
X
返回
A
旋转磁场具有两对极 C' 时，当电流从ωt=0°到 X' ωt=60°经历了60°时， 磁场在空间仅旋转了30°。B' 比P=1时转速慢了一半， 即：
Y'
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X
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Z'
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C S'
NZ
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N0=60f/2（转/分）
X'
X
ZN '
C S
返回
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构成：由铁心和绕组两部分构成
铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽， 装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组 不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。
作用：在旋转磁场作用下，产生感 应电动势或电流。
鼠笼式电动机构造简单、价格低 廉、工作可靠、使用方便 返回
鼠笼式转子 转子
轴承
转轴
返回
返回
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绕线式转子
iA
A
Y
A
N
Z
iC C
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Z X Y B
C
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此种接法下，绕组的始端之间相差120度空间角， 合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即：P=1
返回
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内， 绕组的始端之间相差60度空间角，形成的磁场则是两 A 对磁极。
iA
C'
A
X A' Z'
C'
X'
Y'
Z'
N
B
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5. 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速:
n
异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但
n n0 n n0
提示：如果
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
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8.2.2 电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电
第8章 交流电动机
哈尔滨工业大学
电工学教研室
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目
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7
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三相异步电动机的构造 工作原理 三相异步电动机的电路分析 转矩与机械特性 三相异步电动机的使用 铭牌数据 单相异步电动机
电动机：电能转换成机械能 发电机：其他形式的能量转换成电能 鼠笼式 异步机
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A
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Z X Y
C B
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参考方向：绕组 始端到末端的方 向
合成磁场方向：
C
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向下
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返回
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同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向
iB
iCtImn0 NhomakorabeaA Y CS X
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n0
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可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向
当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见
磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
取决于三相电流的相序。
返回
iA
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改变电机旋转方向的方法：换接其中两相
返回
3. 旋转磁场的极数
旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关
n n0
异步
返回
8.2.1 旋转磁场
1. 旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对 称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流 电流，就可产生一“旋转磁场”代替演示实验中 的磁铁
i A I m sin t
iB I m sin t 120
iC I m sin t 240
t 60
A'
返回
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
60 f n0 (转/分） p
极对数
n 每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f 50Hz)
同步转速 n0
p 1
p2 p3
360 180 120
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
生的感应电动势。
2.定子电路
u1
i1
e 1
定子电路
e1
e 2
R2
转子电路
u1 i1 R1 e1 e 1
d e1 N1 dt
返回
设：
Φmsin1t
u1 N1Φm1cos1t
分为两个基本部分：
定子（固定部分）
转子（旋转部分）
鼠笼式
转子
绕线式
返回
构成：由机座、铁心和定子绕组组成
机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由 互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表 面冲有槽，用以放置对称三相绕组； 对称三相绕组有的联接成星形、有 的联接成三角形
作用： 产生旋转磁场
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出线端子
铭牌数据 机座
定子绕组
X'
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B'
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即：P=2
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4. 旋转磁场的转速
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了
一周。
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N0=60f（转/分）
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交流电动机
同步机 直流电动机
绕线式
他励、并励、串励、复励
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使用电动机驱动生产机械可：
（1）简化生产机械的结构
（2）提高生产效率和产品质量
（3）能实现自动控制
（4）实现远距离操纵 （1）基本结构 （2）工作原理 （3）机械特性 （4）起动、制动、反转、调速的基本原理 （5）应用场合和正确使用
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8.1 三相异步电动机的构造
流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中
就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电
流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条
受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
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8.2.3 转差率
转差率：
同步转速：
旋转磁场的转速
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参考方向：绕组
始端到末端的方
向
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合成磁场方向：
向下
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同理分析，可得
Im
其它电流角度下
的磁场方向
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可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
A
C'
N •B
X A'
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Z' X'
X' S
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C
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Y
即：P=2
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4. 旋转磁场的转速
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的
情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了
一周。
I m iA iB iC
t
Hale Waihona Puke N0=60f（转/分）A Y NZ
C
第8章 交流电动机
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8.1 三相异步电动机的构造 8.2 工作原理 8.3 三相异步电动机的电路分析 8.4 转矩与机械特性 8.5 三相异步电动机的使用 8.6 铭牌数据 8.7 单相异步电动机
基础知识介绍--交流电动机基础_图文_图文
三、三相异步电动机的正、反转
方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。
电源
A BC
电源
A BC
正转 M 3~
反转
M 3~
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但
异步电动机
提示：如果
转子与旋转磁场间没有相对运动
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
转子感生电流的频率：
2 三相电动机的机械特性
根据转矩公式
得特性曲线：
n
n
1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
机械特性曲线
n 常用特
性段
电动机的自适应负载能力 s=0 n
cos1
P2 PN 注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。
此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。
三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动
（3）转子串电阻起动。
以下介绍
Y－ 起动。
表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电 流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。
6. 额定功率：
额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率
（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的
关系为：
其中
鼠笼电机 =72－93％
7. 功率因数(cos1)：
额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ，空载时功率因数很 低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。
b
电动机，这种 s=1 能力称为自适应负载能力。
交流电动机原理及其使用46页PPT
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
交流电动机原理及其使用
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
交流电动机原理及其使用
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
《电工学第8章》课件
答案3
电路图包括串联、并联、 混联等；电路元件包括电 阻器、电容器、电感器等 。
第8章习题答案及解析
答案4
电压、电流和功率的计算需要根据基尔霍 夫定律和欧姆定律进行计算，同时需要注意 单位的统一。
解析1
本题考查学生对第8章内容的理解和掌握程度，需 要学生对所学内容有全面的了解和掌握。
解析2
本题考查学生对第8章中的基本概念和原理 的掌握程度，需要学生能够准确理解和应用 这些概念和原理。
《电工学第8章》ppt课件
目录
CONTENTS
• 第8章导言 • 电工学基础知识 • 第8章重点与难点 • 第8章的应用与实践 • 第8章习题及答案
01 第8章导言
CHAPTER
第8章的重要性
掌握电气工程的基本原理
第8章是电工学课程的核心章节，涵盖了电气工程的基本原理和基 础知识，对于学生理解和掌握电气工程学科至关重要。
比，即V=IR。
电容元件
表示电场储能能力的元件，符 号为C。其电压与电量成正比
，即V=Q/C。
电感元件
表示磁场储能能力的元件，符 号为L。其电流与磁通量变化 率成正比，即I=dΦ/dt/L。
基尔霍夫定律
在电路中任取一闭合回路，其 电压降等于零（即ΣU=0）和 电流流入等于流出（即ΣI=0
）。
03 第8章重点与难点
04 第8章的应用与实践
CHAPTER
第8章在日常生活中的应用
照明控制
利用电路知识，实现家庭照明的智能化控制，如使用调光开关调 节灯光亮度。
家电设备
掌握家用电器的工作原理，如电冰箱、空调、洗衣机等，能够进 行简单的维修和保养。
安全用电
了解家庭用电安全知识，正确使用电器设备，避免发生触电、火 灾等事故。
交流电机资料课件
分析交流电机在电动汽车、混合动力 汽车等不同类型新能源汽车中的应用 案例，并探讨其在新能源汽车驱动系 统中的优势。
探讨交流电机在新能源汽车中面临的 技术挑战，如提高扭矩密度、降低成 本等，并提出可能的发展方向。
交流电机的发展趋势与前沿技术
发展趋势
分析交流电机在未来发展中的趋势，如高性能化、智能化、集成化等。
制动特性
制动方式 交流电机的制动方式包括能耗制动、反接制动、回馈制动等， 不同制动方式对电机和负载的影响不同。
制动性能 制动过程中，电机的转速、转矩等性能会发生变化，制动性能 的好坏直接影响电机的停车时间和停车精度。
制动电路设计 为实现有效制动，需对制动电路进行合理设计，包括制动电阻 的选择、制动时间的设定等。
电机的保护方式
过载保护
通过热继电器或电子保护器监测电机电流，一旦超过设定值则切 断电源，防止电机过载损坏。
短路保护
通过熔断器或空气开关等短路保护装置，迅速切断电源，保护电 机和线路免受短路电流冲击。
过压欠压保护
通过电压保护装置监测电源电压，一旦电压超过或低于设定范围 则切断电源，防止电机因电压异常而损坏。
调速特性
调速范围
交流电机的调速范围通常较宽，可通过改变 电源频率、改变电机绕组接线方式等方式实 现调速。
调速方式
包括变频调速、变极调速、转子回路串电阻调速等 多种方式，不同调速方式有各自的优缺点，需根据 实际需求选择。
调速性能
调速过程中，电机的转矩、效率等性能会发 生变化，需对调速性能进行评估，以满足应 用场景需求。
磁场与转子的相互作用
交流电机的磁场与转子之间存在相互作用。旋转磁场与转子 的导体或绕组相互作用，产生电磁力和转矩，使转子跟随旋 转磁场旋转。