机电设备运作的实验与模拟

电机学中，单相交流电流产生脉振磁动势；脉振磁动势又能分解为旋转磁

动势；而三相交流电流则合成建立旋转磁场。以下具体介绍脉振磁场以及分解为
旋转磁场这两个动画制作实例。
　　

1 脉振磁动势单相绕组中流过随时间按余弦规律变化的交流电流时，产生

的基波磁动势在空间按余弦规律分布，且位置固定不动，而各点的大小又随着
时间作余弦规律变化，并且磁动势的脉振频率等于电流的频率。这样的磁动势称
脉振磁动势。分别画出了三个不同瞬时的定子电流方向和脉振磁动势波。利用
PowerPointXP 将以上的时空函数制作成动画，完整演示了磁势随时间和空间
变化的过程，有助于对单相脉振现象的深刻理解。
　　

1.1

″

图形制作为简化分析，以一个集中线圈来表示定子一相绕组。

″

　　打开绘图工具栏，按下箭头按钮，画出如两个坐标。

″

　　仍用箭头工具，作出

FΦ1 矢量，并复制出另一箭头，使之与 FΦ1 相接，

″

线条颜色选择按背景配色方案。把这两个箭头组合起来，看到的将只是

FΦ1

（为了做出

FΦ1

″

上下脉振的动画）。单击椭圆按钮，按下

Shift 键并拖动鼠标，

在幻灯片中画出大小不等的两个圆代表定子铁心。同样的方法，再画两个等大的

″

小圆（按背景配色方案）表示定子绕组，并拖动到如图位置。在定子绕组中插

″ ″ ″

入？和

×″

″

并组合，称组

1″

″

。在相同位置再插入

×″ ″ ″

″

和？并组合，称组

2″。

″

单击绘图／自选图形／线条下的曲线命令，当十字光标出现后，即可开始绘
制余弦曲线

fφ1

″

作图过程中，每单击一次，就会留下一个顶点，分别在曲线

″

的最高点、最低点、转折点等处留下顶点，最后在曲线终点双击结束绘制，即

″

可获得平滑的余弦波。波形不太理想时，右击曲线，在快捷菜单中选择编辑顶

″

点命令，曲线上会出现绘制时留下的顶点，用鼠标拖动其中的顶点，即可重
新调整曲线的形状，让

fφ1 曲线更接近于余弦波形。

1.2 脉振模拟首先完成矢量 Fφ1 和余弦波 fΦ1 随时间脉振的动画。选中

Fφ1

″

组合，单击自定义动画命令，打开添加效果／退出子菜单，选择旋转

″

命令，在方向下拉列表选择垂直，在速度下拉列表中选非常慢（

″

秒），

即可看到一个上下脉振的

Fφ1 矢量了。选中余弦曲线，重复以上操作制作出余

弦波

fφ1 的脉振动画。

″

　　接下来模拟交流定子电流。选中组

1″

″

，为其设置三步动画。第一步打开添

″

加效果／退出子菜单，选择向外溶解；第二步，在添加效果／进入子菜单

″

选择向内溶解；第三步重复第一步，选中组

2″

″

″ ″

，设置向内溶解和向外溶解

″

两步动画。分别将组

1″ ″

和组

2″

″

五步动画的速度设为快速。

1.3 定义动画时间因为以上变化都必须是同步的，而默认的动画开始时间

″

是单击开始，所以，除了动画序列中的第一步

Fφ1，其余动画时间均须重新

″

设置。选中余弦波，它在自定义动画任务窗格中的名称就会被选中，单击该名

″

称右边的下拉按钮，打开菜单，选中其中的从上一项开始就能实现余弦波与

＇

Φ1

″

同步脉振。在调整定子电流动画时间过程中，将组

1″ ″

和组

2″的五步动画

″

都设为从上一项开始，此时能看到组

1″的第一步动画。要看到交变的定子电

″

流，必须进一步调整动画时间。选中组

1″的第二步动画，单击该动画名称右边

″

的下拉按钮，选计时，将延迟设置为

″ ″

″

秒并确定。同样的方法将组

1″的

″

第三步动画延迟

″

秒；组

2″

″

第一步动画延迟

″

秒；组

2″

″

第二步动画延迟