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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)生脈振磁動勢；脈振磁動勢又能分解為旋轉(zhuǎn)磁動勢；而三相交流電流則合成建立旋轉(zhuǎn)磁場。以下具體介紹脈振磁場以及分解為旋轉(zhuǎn)磁場這兩個動畫制作實例。
1脈振磁動勢單相繞組中流過隨時間按余弦規(guī)律變化的交流電流時，產(chǎn)生的基波磁動勢在空間按余弦規(guī)律分布，且位置固定不動，而各點的大小又隨著時間作余弦規(guī)律變化，并且磁動勢的脈振頻率等于電流的頻率。這樣的磁動勢稱脈振磁動勢。分別畫出了三個不同瞬時的定子電流方向和脈振磁動勢波。利用PowerPointXP將以上的時空函數(shù)制作成動畫，完整演示了磁勢隨時間和空間變化的過程，有助于對單相脈振現(xiàn)象的深刻理解。
1.1圖形制作為簡化分析，以一個″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″。把這兩個箭頭組合起來，看到的將只是FΦ1（為了做出FΦ1上下脈振的動畫）。單擊″橢圓″按鈕，按下Shift鍵并拖動鼠標(biāo)，在幻燈片中畫出大小不等的兩個圓代表定子鐵心。同樣的方法，再畫兩個等大的小圓（按背景配色方案）表示定子繞組，并拖動到如圖位置。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，就會留下一個″頂點″，分別在曲線的最高點、最低點、轉(zhuǎn)折點等處留下″頂點″，最后在曲線終點雙擊結(jié)束繪制，即可獲得平滑的余弦波。波形不太理想時，右擊曲線，在快捷菜單中選擇″編輯頂點″命令，曲線上會出現(xiàn)繪制時留下的″頂點″，用鼠標(biāo)拖動其中的頂點，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／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的脈振動畫。
接下來模擬交流定子電流。選中″組1″，為其設(shè)置三步動畫。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″兩步動畫。分別將″組1″和″組2″五步動畫的″速度″設(shè)為″快速″。
1.3定義動畫時間因為以上變化都必須是同步的，而默認(rèn)的動畫開始時間是″單擊開始″，所以，除了動畫序列中的第一步Fφ1，其余動畫時間均須重新設(shè)置。選中余弦波，它在″自定義動畫″任務(wù)窗格中的名稱就會被選中，單擊該名稱右邊的下拉按鈕，打開菜單，選中其中的″從上一項開始″就能實現(xiàn)余弦波與F＇Φ1同步脈振。在調(diào)整定子電流動畫時間過程中，將″組1″和″組2″的五步動畫都設(shè)為″從上一項開始″，此時能看到″組1″的第一步動畫。要看到交變的定子電流，必須進(jìn)一步調(diào)整動畫時間。選中″組1″的第二步動畫，單擊該動畫名稱右邊的下拉按鈕，選″計時″，將″延遲″設(shè)置為″3秒″并″確定″。同樣的方法將″組1″的第三步動畫″延遲″4秒；″組2″第一步動畫″延遲″1秒；″組2″第二步動畫″延遲″2秒（利用″組1″和″組2″的亮暗變化，巧妙實現(xiàn)定子電流大小和方向交變的效果）。
2脈振磁動勢的分解上述在空間按余弦規(guī)律分布的脈振磁動勢可以分解為兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢，這兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反，幅值為單相脈振磁動勢最大幅值的一半。當(dāng)脈振磁動勢隨時間變化一個周期時，兩個反向旋轉(zhuǎn)的磁動勢波正好在空間轉(zhuǎn)過360°電角度。分別為三個不同瞬時，電流的方向、脈振磁動勢波及兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢分量。
在脈振動畫的基礎(chǔ)上，添加兩個幅值恒定的反向旋轉(zhuǎn)磁動勢，同時注意脈振和旋轉(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，圖片和動畫就復(fù)制過來了，脈振的動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，只需將上例的余弦波″復(fù)制″并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，以上脈振動（振動試驗系統(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，左矢量轉(zhuǎn)到水平位置時，右圖中二余弦波必須正好相交到坐標(biāo)原點。
首先為F＇Φ1，f＇Φ1設(shè)置動畫。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″順時針″。同時將″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，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″，將″平穩(wěn)開始″和″平穩(wěn)結(jié)束″兩項前面的鉤去掉，就可以看到f＇Φ1向右移動450°的效果了。用同樣的方法給F″Φ1，f″Φ1設(shè)置動畫。使F″Φ1″逆時針″轉(zhuǎn)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″復(fù)制″過來的，這里只需將F＇Φ1，F(xiàn)″Φ1，f＇Φ1，f″Φ1動畫的起始時間分別設(shè)置為″從上一項開始″，方法同上。最后還需重新排序，將以上四步動畫分別移至″組1″第一步動畫之前，才能真正實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)與脈振同步，準(zhǔn)確而形象地表達(dá)脈振磁場分解為兩個反向旋轉(zhuǎn)磁場的過程。
3結(jié)束語本文利用PowerPointXP成功地實現(xiàn)了脈振和旋轉(zhuǎn)磁場的動畫模擬，不僅對電機(jī)理論教學(xué)有相當(dāng)大的幫助，也希望能對其他課程的多媒體教學(xué)和展示有所啟發(fā).
