交流电机旋转磁场的教学研究

刘瑞芳

(北京交通大学 电气工程学院，北京 100044)

0 引言

“电机学”课程是电气信息工程专业重要的技术基础课。掌握电机内磁场的分布对正确理解电机内能量转换有重要的作用［1］。旋转磁场是电机学交流电机理论重要的知识点，对这一概念的正确理解是学好后续交流电机知识的一个基础。

交流电机中，三相对称绕组通以三相对称交流电流能够产生旋转磁场。该旋转磁场的特点为

(1)幅值恒定;

(2)旋转的转速取决于电流频率以及绕组的极数，其关系为

式中，n为磁场转速，单位r/min;f为电流频率，单位Hz;p为电机的极对数;

(3)哪一相电流最大，磁场幅值就在该相电流线圈的轴线上;

(4)磁场的转向取决于电机电流通电的相序。改变电流相序，会改变旋转磁场的转向。

我们知道，在《电机学》教材中多采用数学推导结合图解法来说明旋转磁场的性质［2］。这样的分析方法严谨，逻辑性强。但是由于磁场本身比较抽象，学生对这一概念的理解是较困难。如果在本知识点的教学中，设计研究性训练教学环节，让学生利用电磁场有限元数值计算软件，对交流电机的电磁场进行分析计算来深入理解旋转磁场的性质，就可帮助学生真正的建立起旋转磁场的概念。

本次研究性训练中应用Anosoft公司的电磁场数值计算软件Maxwell SV(学生版)进行电磁场的求解［3］。学生在先修课程“工程电磁场”中，已经对该软件有初步的了解和掌握。通过本次研究性训练可以使学生把电磁场理论知识应用到“电机学”的学习中，用形象的磁力线分布来认识抽象的旋转磁场。……