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機電設備的運作(zuò)實驗(yàn)和模擬

發布者:佛山(shān)市順德區華源裝備科技(jì)有限公司(sī)    時間:2022-8-1 11:58:18   

電機學中(zhōng),單相交流電流產生脈(mò)振磁動勢;脈振磁動勢又能分解為旋轉磁動勢;而三相交流(liú)電流則合成建立旋轉磁場。以下具體介紹脈振磁場以及分解為旋轉磁場這兩個動畫製作(zuò)實例。

1脈振磁(cí)動勢單相繞組中流過隨時間按餘弦規律變化的交流電流時,產生(shēng)的基波磁動勢在(zài)空間(jiān)按餘弦規律分布,且位置固定不動,而(ér)各(gè)點的大(dà)小又隨著時(shí)間作餘弦(xián)規律變化,並且磁動勢的脈振頻率等於(yú)電流的頻率。這樣的磁動勢稱脈振磁動勢。分別畫出了三個不同瞬時的(de)定子電流方向和(hé)脈振磁動勢波。利(lì)用PowerPointXP將以上的時空函數製(zhì)作成動畫,完(wán)整演示了磁勢隨時間和空(kōng)間變化的過程,有助於對單相脈振現象的深刻理解。

1.1圖形製作為簡化分析,以一個″集中(zhōng)″線圈來表示定子一相繞組。

打開″繪圖″工具欄,按下″箭頭″按鈕,畫出如兩個坐標。

仍用″箭(jiàn)頭″工具(jù),作出FΦ1矢量,並複製出另一箭頭(tóu),使之(zhī)與FΦ1相(xiàng)接,線條顏色選擇″按(àn)背景(jǐng)配(pèi)色(sè)方案(àn)″。把這兩個箭頭組合起來,看到的將(jiāng)隻是(shì)FΦ1(為(wéi)了做出FΦ1上下脈振的動(dòng)畫)。單擊″橢(tuǒ)圓″按鈕,按下Shift鍵並拖動鼠標,在幻燈片中畫(huà)出大小不等的(de)兩個圓代表定子鐵心。同樣的方法,再畫兩個等大的小圓(按(àn)背景配色方案)表示定子繞組,並拖動到如圖位置。在″定子繞組(zǔ)″中插入″?″和″×″並組合,稱″組1″。在相同位置(zhì)再插入″×″和″?″並組合,稱″組2″。單擊″繪(huì)圖/自選圖形/線條″下的″曲線(xiàn)″命令,當十(shí)字光標出現後,即可開始繪製餘弦曲線fφ1作圖過(guò)程中,每單擊一次,就(jiù)會留下一個″頂點″,分別在曲線的最高(gāo)點、最低點、轉折點等處留下″頂點″,最後在曲線終點雙擊結束繪製,即可獲得平滑的餘弦波。波形不太理想時,右擊曲線,在快(kuài)捷菜單中選(xuǎn)擇″編輯頂點″命令,曲線上會出現繪製時留下的″頂點″,用鼠標拖動其中的頂點,即可重新調整曲(qǔ)線的形狀,讓fφ1曲線更接(jiē)近(jìn)於餘弦波形。

1.2脈振模擬首先完成矢量Fφ1和餘弦波fΦ1隨時間脈振的動畫。選中Fφ1組合,單擊″自定義動畫″命令,打開″添加效果(guǒ)/退出″子菜(cài)單,選擇″旋(xuán)轉″命令,在″方向(xiàng)″下拉列表選擇″垂直″,在″速度″下拉列表中(zhōng)選″非常慢(5秒)″,即可看到一個上下脈振的Fφ1矢量了。選中餘弦曲線,重複以上操作製作出餘(yú)弦波fφ1的脈振動畫。

接下來模擬交流定子電流。選中″組1″,為其設置三步動畫(huà)。第一(yī)步打開″添加效果/退出″子菜單,選擇(zé)″向外溶解″;第二步,在(zài)″添加效果/進入″子菜單選擇″向內溶解″;第三步重複第(dì)一步,選中(zhōng)″組2″,設置″向內溶解″和″向外(wài)溶解″兩步動(dòng)畫。分別將″組1″和″組2″五步動畫的″速度″設為″快速″。

1.3定義動(dòng)畫時間因為(wéi)以上變(biàn)化都必須是同步的,而默認的動畫開始時間是″單擊開始″,所以,除了動(dòng)畫序列中的第一(yī)步Fφ1,其餘動(dòng)畫時間均須重新設置。選(xuǎn)中餘弦波,它在″自定義動畫″任務窗(chuāng)格中的名稱就會被選中,單(dān)擊該名稱右邊的下拉按鈕,打開菜單,選中其中的″從上一項開(kāi)始″就能實現餘弦波(bō)與F'Φ1同步脈振。在調整定子(zǐ)電流動畫時間過程中,將″組1″和″組2″的五步動畫都設為″從上一項開始″,此時能看到″組1″的第一步動畫。要看到交變的(de)定子電流,必須進一步調整動畫時間。選中″組1″的第二步動畫(huà),單擊該動畫名稱(chēng)右邊的下拉按鈕,選″計時″,將″延遲″設(shè)置為″3秒″並(bìng)″確定″。同(tóng)樣的方(fāng)法將″組1″的第三步動畫″延遲″4秒;″組2″第一(yī)步動畫″延遲″1秒;″組2″第二步動畫″延遲″2秒(利用″組(zǔ)1″和″組(zǔ)2″的亮暗變化(huà),巧妙實現定子電流大小和方向交變(biàn)的效果)。

2脈振磁動勢的分解上述在(zài)空間按餘弦規律分布的脈振磁動(dòng)勢可以分解為兩個旋(xuán)轉磁動勢,這兩個旋(xuán)轉(zhuǎn)磁動勢(shì)的(de)轉速相同,轉向相反,幅值為單(dān)相脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值(zhí)的一半。當脈振磁動勢隨時間變化一個周期時,兩個反向旋轉的磁動(dòng)勢(shì)波正好在(zài)空間轉過360°電角度。分別為三(sān)個不同瞬時,電流的方向、脈振磁動勢波(bō)及兩個旋(xuán)轉磁動勢分量。

在(zài)脈(mò)振動畫的基礎上,添加兩個幅值恒定的反向旋轉磁動勢,同(tóng)時注意脈(mò)振和旋(xuán)轉的同步,就(jiù)能直觀地(dì)反映分(fèn)解過程。

2.1圖形製(zhì)作將上例複製到下一(yī)頁幻燈片中,圖(tú)片和(hé)動畫(huà)就複製過來了(le),脈振的動畫就不必重新製作了。畫出長度為(wéi)FΦ1一半的小箭(jiàn)頭F'Φ1,並選擇線條顏色,如紅色。″複製″出另一紅色小箭頭,使(shǐ)之與F'Φ1首尾相接,並將線條顏色改為″按背景方案配色(sè)″。把上述兩箭頭組合起來,隻能看到紅色的F'Φ1(為了做出F'Φ1以箭尾為圓心旋(xuán)轉的動畫)。利用″複製″的方法,再作(zuò)出F″Φ1,注意改變線(xiàn)條顏色如綠(lǜ)色。繪製(zhì)f'Φ1曲線時,隻需將上例的餘弦波″複製″並拖動圖形的尺寸控點在垂直方向上壓縮,作出一個幅值為脈振幅值一半,而頻率不變的餘弦波形,將(jiāng)此餘弦波再″複製″一次,″垂直翻轉″後與之相接,並″組合″,即f'Φ1,使(shǐ)f'Φ1為紅色。再將(jiāng)f'Φ1複製並水(shuǐ)平翻轉(zhuǎn)180°,選作綠色,即f″Φ1。

2.2旋轉模擬旋轉的(de)餘弦波形(xíng)展開就是水(shuǐ)平(píng)運動,以(yǐ)上脈振動(振動試驗係統現狀與發展)畫完成了1 1 4周期的過程,因此正向和反向旋轉磁場相應地向左右移(yí)過5 2π(即450°)。左圖中F'Φ1,F″Φ1矢量作相(xiàng)反方向旋轉,右圖中f'Φ1,f″Φ1波形則作反向直線運動,左矢量轉到(dào)水平位置時,右圖中二餘弦波必須(xū)正好相交到坐標原點(diǎn)。

首先為F'Φ1,f'Φ1設置動畫。選中F'Φ1矢(shǐ)量,在″添加效果/強調″子(zǐ)菜單中單擊″陀螺旋(xuán)″命令,在″速度″下拉列表選″非常慢″,在″數量″下拉列表選擇″順時針″。同時將″自定義″旋轉角度設為450°(保證旋轉和脈振同(tóng)步(bù)的關(guān)鍵)。再選中f'Φ1餘弦波形,打開″添加效果/動作(zuò)路徑(jìng)/繪製自定義路徑/直線″命令,將十字形(xíng)光標(biāo)移到橫坐標上某點,按下鼠標左鍵向(xiàng)右平移450°,鬆開鼠(shǔ)標結束,在″速度″下拉列表(biǎo)選(xuǎn)″非常慢(màn)″,最後切換到(dào)″效果選項″,將″平穩開始″和″平穩結(jié)束(shù)″兩項前麵的鉤去掉,就可以看(kàn)到f'Φ1向右移動450°的效果了。用同樣的方法給F″Φ1,f″Φ1設置動畫。使F″Φ1″逆時針″轉過450°,同時f″Φ1向左移過450°。

2.3定義動畫時間因為脈振動畫是(shì)″複製″過來的,這裏隻需將F'Φ1,F″Φ1,f'Φ1,f″Φ1動畫的起始時間分別設置為″從上一項開(kāi)始″,方法同上。最後還需重新排序,將以上四步動畫分別移(yí)至″組1″第(dì)一步(bù)動畫之前(qián),才能真(zhēn)正實現旋轉與脈振同步,準確而形(xíng)象地表達脈振磁場分解為兩個反向旋轉磁場的過程。

3結束語本文利用(yòng)PowerPointXP成功地實現了脈振和旋轉(zhuǎn)磁場的動畫模擬,不僅對電(diàn)機理論教學(xué)有相當大的(de)幫助,也希望能對其他課程的多媒體教學和展示有所啟(qǐ)發.



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