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                机电设备的运作实验和模拟

                发布日期:2015/6/12 16:30:49  文字:【
                分享到:0
                概述:机电设备的运作实验和模拟,机电设备的运作实验和模拟

                    电机学中,单相交流电流产生脉振磁动势〇;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Ψ 择″垂直″,在″速度″下拉列表中选″非常慢(5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″;第三步重复第々一步,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F'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″3秒″并″确定″。同样的方★法将″组1″的第三步动画″延迟″4秒;″组2″第一步动画″延迟″1秒;″组2″第二步动画″延迟″2秒(利用″组1″和″组2″的亮ξ暗变化,巧妙实现定子电流大小和方向交变的效果)。

                  2脉振磁动势的分解◣上述在空间按余弦规律♂分布的脉振磁动势可以分解为两个旋转磁动势,这两个旋ζ 转磁动势的转速相同,转向相反,幅值为单相脉振磁动势最大幅值的一半。当脉振磁╳动势随时间变化一个周期时,两个反向旋转的磁动势波正好『在空间转过360°电角度。分别为三个不同瞬时,电流的方向、脉振磁动势波及两个旋转磁动势分量。

                  在脉振动画↘的基础上,添加两个幅值恒定的反向旋转▓磁动势,同时注意脉振和旋转的◤同步,就能直观地反映分解过程。

                  2.1图形制作将上例复制到下一页幻灯片中,图片和动画就「复制过来了,脉振的动画就不必重新制作了。画出长度▽为FΦ1一半←的小箭头F'Φ1,并选择线条颜色,如红色。″复制″出另一红▅色小箭头,使之与F'Φ1首尾相接,并将线条颜色改为″按背景方案配色″。把上╲述两箭头组合起来,只能看到红色的F'Φ1(为了做出F'Φ1以箭尾为圆心旋转的动画)。利用″复制″的方法,再作出F″Φ1,注意△改变线条颜色如绿色。绘制f'Φ1曲线时,只需将上例的余∞弦波″复制″并拖→动图形的尺寸控点在垂直方向上压缩,作◎出一个幅值为脉振幅值一半,而频率不变的余弦波形,将⊙此余弦波再″复制″一次,″垂直翻转″后与之相』接,并″组合″,即f'Φ1,使f'Φ1为红色。再将f'Φ1复制并水平翻转180°,选作绿色,即f″Φ1。

                  2.2旋转模拟旋转的余弦波形展开就是水平运动,以上脉振@动(振动试验系统现状与发展)画完成了1 1 4周期的︾过程,因此正向和反向旋转磁场相应地向左右移过5 2π(即450°)。左图中F'Φ1,F″Φ1矢量作相反方向旋转,右图中f'Φ1,f″Φ1波形则作反向直线运动,左矢量转∏到水平位置时,右图中二余弦波必须正好相交到坐标原点。

                  首先为F'Φ1,f'Φ1设置动画。选中F'Φ1矢量,在″添加效果/强调″子菜单中单击″陀螺旋″命令,在″速度″下拉列表选″非常慢″,在″数量″下拉列表选择″顺时针″。同时将″自定义″旋◤转角度设为450°(保证旋转和脉振同步的关键≡)。再选中f'Φ1余弦波形,打开″添加效果/动作路径/绘制自定义路径/直线″命令,将十字形光标移到横坐标上某△点,按下鼠标左键向右平移450°,松开鼠标结束,在″速度″下拉列表选″非常慢″,最后切〓换到″效果选项″,将″平稳开始″和″平稳结束″两项前面的钩去掉,就可以●看到f'Φ1向右移动450°的效果了。用同样的方法给F″Φ1,f″Φ1设置动画。使F″Φ1″逆时针″转过450°,同时f″Φ1向左移过450°。

                  2.3定义动画时间因为脉振动画是″复制″过来的,这里【只需将F'Φ1,F″Φ1,f'Φ1,f″Φ1动画的起始时间分别设置为″从上一项开始″,方法同上。最后◇还需重新排序,将以上四步动画分别移至″组1″第一步↓动画之前,才能真正实现旋转与脉振同步,准确而形象地表达脉振磁场分解为两个反向旋转磁场的过〖程。

                  3结束语本文利用PowerPointXP成功地实现了脉振和旋转磁场的动画模拟,不仅对电机理论教学有相当大的帮助,也希望能对其他课程的多媒※体教学和展示有所启◥发.