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發(fā)布者：佛山市順德區(qū)華源裝備科技有限公司 時(shí)間：2022-8-1 11:58:18
電機(jī)學(xué)中，單相交流電流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)；脈振磁動(dòng)勢(shì)又能分解為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)；而三相交流電流則合成建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。以下具體介紹脈振磁場(chǎng)以及分解為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)這兩個(gè)動(dòng)畫制作實(shí)例。
1脈振磁動(dòng)勢(shì)單相繞組中流過隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化的交流電流時(shí)，產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦規(guī)律分布，且位置固定不動(dòng)，而各點(diǎn)的大小又隨著時(shí)間作余弦規(guī)律變化，并且磁動(dòng)勢(shì)的脈振頻率等于電流的頻率。這樣的磁動(dòng)勢(shì)稱脈振磁動(dòng)勢(shì)。分別畫出了三個(gè)不同瞬時(shí)的定子電流方向和脈振磁動(dòng)勢(shì)波。利用PowerPointXP將以上的時(shí)空函數(shù)制作成動(dòng)畫，完整演示了磁勢(shì)隨時(shí)間和空間變化的過程，有助于對(duì)單相脈振現(xiàn)象的深刻理解。
1.1圖形制作為簡(jiǎn)化分析，以一個(gè)″集中″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(gè)坐標(biāo)。
仍用″箭頭″工具，作出FΦ1矢量，并復(fù)制出另一箭頭，使之與FΦ1相接，線條顏色選擇″按背景配色方案″。把這兩個(gè)箭頭組合起來，看到的將只是FΦ1（為了做出FΦ1上下脈振的動(dòng)畫）。單擊″橢圓″按鈕，按下Shift鍵并拖動(dòng)鼠標(biāo)，在幻燈片中畫出大小不等的兩個(gè)圓代表定子鐵心。同樣的方法，再畫兩個(gè)等大的小圓（按背景配色方案）表示定子繞組，并拖動(dòng)到如圖位置。在″定子繞組″中插入″？″和″×″并組合，稱″組1″。在相同位置再插入″×″和″？″并組合，稱″組2″。單擊″繪圖／自選圖形／線條″下的″曲線″命令，當(dāng)十字光標(biāo)出現(xiàn)后，即可開始繪制余弦曲線fφ1作圖過程中，每單擊一次，就會(huì)留下一個(gè)″頂點(diǎn)″，分別在曲線的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等處留下″頂點(diǎn)″，最后在曲線終點(diǎn)雙擊結(jié)束繪制，即可獲得平滑的余弦波。波形不太理想時(shí)，右擊曲線，在快捷菜單中選擇″編輯頂點(diǎn)″命令，曲線上會(huì)出現(xiàn)繪制時(shí)留下的″頂點(diǎn)″，用鼠標(biāo)拖動(dòng)其中的頂點(diǎn)，即可重新調(diào)整曲線的形狀，讓fφ1曲線更接近于余弦波形。
1.2脈振模擬首先完成矢量Fφ1和余弦波fΦ1隨時(shí)間脈振的動(dòng)畫。選中Fφ1組合，單擊″自定義動(dòng)畫″命令，打開″添加效果／退出″子菜單，選擇″旋轉(zhuǎn)″命令，在″方向″下拉列表選擇″垂直″，在″速度″下拉列表中選″非常慢（5秒）″，即可看到一個(gè)上下脈振的Fφ1矢量了。選中余弦曲線，重復(fù)以上操作制作出余弦波fφ1的脈振動(dòng)畫。
接下來模擬交流定子電流。選中″組1″，為其設(shè)置三步動(dòng)畫。第一步打開″添加效果／退出″子菜單，選擇″向外溶解″；第二步，在″添加效果／進(jìn)入″子菜單選擇″向內(nèi)溶解″；第三步重復(fù)第一步，選中″組2″，設(shè)置″向內(nèi)溶解″和″向外溶解″兩步動(dòng)畫。分別將″組1″和″組2″五步動(dòng)畫的″速度″設(shè)為″快速″。
1.3定義動(dòng)畫時(shí)間因?yàn)橐陨献兓急仨毷峭降?，而默認(rèn)的動(dòng)畫開始時(shí)間是″單擊開始″，所以，除了動(dòng)畫序列中的第一步Fφ1，其余動(dòng)畫時(shí)間均須重新設(shè)置。選中余弦波，它在″自定義動(dòng)畫″任務(wù)窗格中的名稱就會(huì)被選中，單擊該名稱右邊的下拉按鈕，打開菜單，選中其中的″從上一項(xiàng)開始″就能實(shí)現(xiàn)余弦波與F＇Φ1同步脈振。在調(diào)整定子電流動(dòng)畫時(shí)間過程中，將″組1″和″組2″的五步動(dòng)畫都設(shè)為″從上一項(xiàng)開始″，此時(shí)能看到″組1″的第一步動(dòng)畫。要看到交變的定子電流，必須進(jìn)一步調(diào)整動(dòng)畫時(shí)間。選中″組1″的第二步動(dòng)畫，單擊該動(dòng)畫名稱右邊的下拉按鈕，選″計(jì)時(shí)″，將″延遲″設(shè)置為″3秒″并″確定″。同樣的方法將″組1″的第三步動(dòng)畫″延遲″4秒；″組2″第一步動(dòng)畫″延遲″1秒；″組2″第二步動(dòng)畫″延遲″2秒（利用″組1″和″組2″的亮暗變化，巧妙實(shí)現(xiàn)定子電流大小和方向交變的效果）。
2脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解上述在空間按余弦規(guī)律分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反，幅值為單相脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的一半。當(dāng)脈振磁動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化一個(gè)周期時(shí)，兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)波正好在空間轉(zhuǎn)過360°電角度。分別為三個(gè)不同瞬時(shí)，電流的方向、脈振磁動(dòng)勢(shì)波及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)分量。
在脈振動(dòng)畫的基礎(chǔ)上，添加兩個(gè)幅值恒定的反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，同時(shí)注意脈振和旋轉(zhuǎn)的同步，就能直觀地反映分解過程。
2.1圖形制作將上例復(fù)制到下一頁幻燈片中，圖片和動(dòng)畫就復(fù)制過來了，脈振的動(dòng)畫就不必重新制作了。畫出長度為FΦ1一半的小箭頭F＇Φ1，并選擇線條顏色，如紅色?！鍙?fù)制″出另一紅色小箭頭，使之與F＇Φ1首尾相接，并將線條顏色改為″按背景方案配色″。把上述兩箭頭組合起來，只能看到紅色的F＇Φ1（為了做出F＇Φ1以箭尾為圓心旋轉(zhuǎn)的動(dòng)畫）。利用″復(fù)制″的方法，再作出F″Φ1，注意改變線條顏色如綠色。繪制f＇Φ1曲線時(shí)，只需將上例的余弦波″復(fù)制″并拖動(dòng)圖形的尺寸控點(diǎn)在垂直方向上壓縮，作出一個(gè)幅值為脈振幅值一半，而頻率不變的余弦波形，將此余弦波再″復(fù)制″一次，″垂直翻轉(zhuǎn)″后與之相接，并″組合″，即f＇Φ1，使f＇Φ1為紅色。再將f＇Φ1復(fù)制并水平翻轉(zhuǎn)180°，選作綠色，即f″Φ1。
2.2旋轉(zhuǎn)模擬旋轉(zhuǎn)的余弦波形展開就是水平運(yùn)動(dòng)，以上脈振動(dòng)（振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展）畫完成了1 1 4周期的過程，因此正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相應(yīng)地向左右移過5 2π（即450°）。左圖中F＇Φ1，F(xiàn)″Φ1矢量作相反方向旋轉(zhuǎn)，右圖中f＇Φ1，f″Φ1波形則作反向直線運(yùn)動(dòng)，左矢量轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，右圖中二余弦波必須正好相交到坐標(biāo)原點(diǎn)。
首先為F＇Φ1，f＇Φ1設(shè)置動(dòng)畫。選中F＇Φ1矢量，在″添加效果／強(qiáng)調(diào)″子菜單中單擊″陀螺旋″命令，在″速度″下拉列表選″非常慢″，在″數(shù)量″下拉列表選擇″順時(shí)針″。同時(shí)將″自定義″旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為450°（保證旋轉(zhuǎn)和脈振同步的關(guān)鍵）。再選中f＇Φ1余弦波形，打開″添加效果／動(dòng)作路徑／繪制自定義路徑／直線″命令，將十字形光標(biāo)移到橫坐標(biāo)上某點(diǎn)，按下鼠標(biāo)左鍵向右平移450°，松開鼠標(biāo)結(jié)束，在″速度″下拉列表選″非常慢″，最后切換到″效果選項(xiàng)″，將″平穩(wěn)開始″和″平穩(wěn)結(jié)束″兩項(xiàng)前面的鉤去掉，就可以看到f＇Φ1向右移動(dòng)450°的效果了。用同樣的方法給F″Φ1，f″Φ1設(shè)置動(dòng)畫。使F″Φ1″逆時(shí)針″轉(zhuǎn)過450°，同時(shí)f″Φ1向左移過450°。
2.3定義動(dòng)畫時(shí)間因?yàn)槊}振動(dòng)畫是″復(fù)制″過來的，這里只需將F＇Φ1，F(xiàn)″Φ1，f＇Φ1，f″Φ1動(dòng)畫的起始時(shí)間分別設(shè)置為″從上一項(xiàng)開始″，方法同上。最后還需重新排序，將以上四步動(dòng)畫分別移至″組1″第一步動(dòng)畫之前，才能真正實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)與脈振同步，準(zhǔn)確而形象地表達(dá)脈振磁場(chǎng)分解為兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的過程。
3結(jié)束語本文利用PowerPointXP成功地實(shí)現(xiàn)了脈振和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的動(dòng)畫模擬，不僅對(duì)電機(jī)理論教學(xué)有相當(dāng)大的幫助，也希望能對(duì)其他課程的多媒體教學(xué)和展示有所啟發(fā).
