修理三相電動機時,經常涉及一些理論知識,如什麼是電磁現象?三相電動機為何會轉動?為了能正確闡明修理中的實際問題,因此很有必要了解和掌握電磁現象、三相交流電及三相電動機的工作原理。
1.1磁鐵與電磁現象
1.1.1磁鐵的性質在自然界中,有一種能夠吸引鐵、鈷、鎮等物質的礦石叫做天然磁鐵;用人工方法製作的磁鐵,叫做人造磁鐵。一般見到的磁鐵均屬人造磁鐵。人造磁鐵按用途的不同,又可分永久磁鐵和電磁鐵兩類。
天然磁鐵和永久磁鐵都在較長時間內保持磁性。永久磁鐵可製成條形、馬蹄形、針形,以適應多種需要。
磁鐵兩端叫“磁極”,有南極和北極之分。如果用磁鐵靠近鐵屑,你就會發現磁鐵兩個磁極上吸附的鐵屑最多,這說明磁極的磁性最強,而它的中間部位吸住的鐵屑最少,這說明磁鐵的中間部位磁性最弱。磁鐵有些什麼特性呢?下麵我們來做幾個試驗。
(一)同性相斥,異性相吸
把一根磁針的中心用一根較細的棉紗係住,用手提住,就會發現它會自由旋轉,直到S極指南方,N極指北方,再試仍是如此。將總是指南方的磁極叫南極(S極),總是指北方的磁極叫北極(N極)。
把一塊條形磁鐵靠近磁針,發現異性磁極靠近時立即吸引;當S極與S極靠近時,會互相排斥。這種磁極間的作用力叫做“磁力”。
(二)任何一塊磁鐵,都是兩極共存
如果把磁鐵從它的中間一刀兩斷,這時奇跡發生了:折斷處原本無磁性,這時的磁性最強,顯露出與原端部相反的極性了。也就是說,變成各具南北的小磁鐵。如果再分,也是如此。所以說,任何一塊磁鐵,兩極共存,兩極的磁力相等。
(三)磁性感應,極性相反
把一塊條形磁鐵,靠近原先沒有磁性的鐵螺栓,這時奇跡發生了:鐵螺栓竟像磁鐵一樣也能吸引許多鐵屑,這就是所謂的“磁性感應”現象,用磁鐵靠近鐵螺栓,竟發現鐵螺栓的磁極性與條形磁鐵近端相反,與遠端相同。
此種使本無磁極的鋼鐵,能獲得磁性的作用,叫做“磁化”。磁鐵遠離鋼鐵以後,鐵的磁性隨即消失,而鋼則還能保留一部磁性,這就是人們常說的“剩磁”。發電機、三相電動機就利用了矽鋼片具有一定剩磁的特性。
1.1.2磁場與磁力線
如前所述,磁針與磁鐵靠近後,磁針就會偏轉到某一角度。磁針與磁鐵間的這種作用力,說明它們有某種特殊物質。這種特殊物質叫做“磁場”。
如果把一根小磁針放在磁場的不同位置,會發現磁針在磁場中各點受力的大小和方向是不盡相同的。通常規定:在磁場中,任何一點磁針北極所指方向,就是該點的磁場方向。
試驗方法是:將條形磁鐵放在撒有鐵屑的玻璃板上,然後輕輕敲動玻璃板,鐵屑就會在磁場力的作用下磁化,作有規則的排列,並可以看到鐵屑排列成相互銜接的曲線,而且離磁極近的曲線越近越密,離磁極遠的曲線越疏越稀。曲線密集的地方,表明磁場強,曲線疏稀的地方,表明磁場弱。
所謂磁力線,就是在磁場中用來表示磁場的強弱和磁場方向的許多閉合線條。在磁力線上任一點的切線方向,就是該點的磁場方向;磁力線分布的疏密,就是表示磁場的強弱。
在長期的工作實踐中,人們對磁力線總結出有如下三個特點:
1.磁力線是由北極出發而進入南極的,而在磁鐵內部則是由南極回到北極。磁力線無頭無尾,形成一個閉合環路。
2.磁力線像富有彈性的橡皮筋一樣,有縮短自己長度的傾向,這也就是異性磁極相吸的原因。
3.磁力線互不交叉,並具有互相向側麵排斥的傾向,這也就是“同性磁極相斥”的緣故。
磁極會發出許多磁力線,而且磁力線是一根一根看不見、摸不著的線條。為了定量分析,這裏引出“磁通”這個物理量。
磁通即“磁通量”,用“V”表示,單位為(韋伯,簡稱“韋”)。磁通是說明某一麵積上磁力線的總和,而不能說明單位麵積磁力線分布的疏密程度,所以很有必要用單位麵積的磁力線來表示(該麵積與磁力線垂直),這就引出了“磁通密度”。它用字母“S”表示。如果用“S”表示磁力線所通過的垂直麵積。