旋转磁场

旋转磁场是所得磁场通过的系统产生线圈对称地放置，并用供给的多相电流。旋转磁场可以由多相（两相或多相）电流或单相电流产生，前提是在后一种情况下，提供两个励磁绕组，并且设计成两个产生的磁场由此产生的场是异相的。

旋转磁场通常用于机电应用，例如感应电动机、发电机和感应调节器。

1824年，法国物理学家弗朗索瓦·阿拉戈（FrançoisArago）使用旋转的铜盘和针将旋转磁场的存在公式化，称为“阿拉戈旋转”。英国实验者查尔斯巴贝奇和约翰赫歇尔发现他们可以通过在铜盘下旋转马蹄形磁铁来诱导阿拉戈铜盘旋转，英国科学家迈克尔法拉第后来将这种效应归因于电磁感应。1879年，英国物理学家WalterBaily用四个电磁铁代替了马蹄形磁铁，并通过手动打开和关闭开关，展示了一种原始的感应电机。

旋转磁场在交流电机中的实际应用通常归功于两位发明家，意大利物理学家和电气工程师伽利略法拉利，以及塞尔维亚裔美国发明家和电气工程师尼古拉特斯拉。特斯拉在他的自传中声称，这个想法是在1882年他在公园散步时想到的，当时他在沙子上画它，以向朋友说明它是如何工作的。法拉利写了关于研究的概念，并于1885年建立了一个工作模型在1888年，法拉利发表了他的论文的研究皇家科学院在都灵特斯拉为其设计获得了美国专利（美国专利0,381,968）。

旋转磁场是感应电机运行的关键原理。感应电动机由定子和转子组成。在所述定子的固定组绕组被布置成使得两个相的电流，例如，产生其在旋转的磁场的角速度来确定由所述频率的的交流电流。转子或电枢由绕在槽中的线圈组成，这些线圈被短路，其中变化的磁通由场极产生的感应电流。电枢电流产生的磁通对励磁极产生反应，并且电枢被设置为在一个确定的方向上旋转。

一个对称的旋转磁场可以用最少两个以90度定相驱动的极绕线圈产生。但是，几乎总是使用三组线圈，因为它与对称的三相交流正弦电流系统兼容。三个线圈被驱动，每组与其他线圈的相位相差120度。出于本示例的目的，磁场被视为线圈电流的线性函数。

在电机轴上添加三个120度相位正弦波的结果是一个单一的旋转矢量，其幅度始终保持恒定。转子具有恒定磁场。转子的北极将向定子磁场的南极移动，反之亦然。这种磁力机械引力产生的力将驱动转子以同步方式跟随旋转磁场。

一块xxx磁铁在这样的场中将旋转以保持其与外部场的对齐。这种效应在早期的交流电动机中得到了利用。可以使用两个正交线圈的交流电相位差为90度来构建旋转磁场。然而，在实践中，这样的系统将通过具有不等电流的三线布置供电。这种不平等会导致导体尺寸标准化的严重问题。为了克服这个问题，使用三相系统，其中三个电流大小相等，相位差为120度。在这种情况下，三个相互几何角度为120度的相似线圈将产生旋转磁场。

旋转磁场也用于感应电机。由于磁铁会随着时间的推移而退化，感应电机使用短路转子（而不是磁铁），转子跟随多线圈定子的旋转磁场。在这些电机中，转子的短路匝在定子的旋转场中产生涡流，涡流又通过洛伦兹力移动转子。这些类型的电机通常不是同步的，而是必须涉及一定程度的“滑动”，以便由于磁场和转子的相对运动而产生电流。