J2421型三相電機

除對儀器的外觀和工藝裝配按技術指標進行檢測以外，觀察當供電線電壓為10伏，線電流為150毫安時，放在電磁式旋轉(zhuǎn)磁場中的磁針、鋁框、鼠籠是否能正常轉(zhuǎn)動，能轉(zhuǎn)動者為合格。

J2420型手搖三相交流發(fā)電機作為供電電源時，發(fā)電機采用星形接法。

是指當電機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。

本儀器包括永磁式旋轉(zhuǎn)磁場和電磁式旋轉(zhuǎn)磁場、磁針、鋁框和塑料框、鼠籠式轉(zhuǎn)子和支座等部分，見圖38－1。

蹄形磁鐵：用兩塊鐵氧體嵌在一個鐵制蹄形支架里構(gòu)成。鐵架總高100毫米，寬95毫米，厚25毫米。

電磁式旋轉(zhuǎn)磁場：由間隔互為120°的三個線圈構(gòu)成，每個線圈分別用直徑0．21毫米的高強度漆包線繞400匝，并分別用黃、綠、紅三色調(diào)絲帶捆扎牢固。三個線圈按星形（Y）接法連接好。

磁針：為翼形，長40毫米，中間裝嵌玻璃軸眼。

鋁框和塑料框：鋁框用厚0．5毫米鋁板圍成，長40毫米，高60毫米，寬7毫米。塑料框的尺寸與鋁框完全一樣。

鼠籠：由0．5毫米厚的鋁板沖制成籠狀，其直徑35毫米，高40毫米。

在一個可旋轉(zhuǎn)的蹄形磁鐵門，放一可自由轉(zhuǎn)動的鋁框（或鼠籠）。當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時形成一旋轉(zhuǎn)的磁場，它的磁力線就切割鍋框（或鼠籠），由于鋁框為閉合導體，因而在鋁框中產(chǎn)生感生電動勢。據(jù)右手定則可知，鋁框（成鼠籠）一邊感生電流的方向垂直紙面遠離讀者。另一邊感生電流的方向垂直紙面指向讀者，用⊙表示，見圖38－2。根據(jù)左手定則可知，鋁框（或鼠籠）中感生電流所受磁場作用力的方向，是大小相等而方向相反，從而形成一個

轉(zhuǎn)動力矩，使鋁框（或鼠籠）與蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)方向同向轉(zhuǎn)動。

將蹄形磁鐵換成三個互成120°的線圈，當通入三相電流時，在線圈中間產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動時，鋁框（或鼠籠）切割磁力線也產(chǎn)生感生電流，從而形成轉(zhuǎn)動力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

旋轉(zhuǎn)磁場的演示

在永磁式旋轉(zhuǎn)磁場演示器中間，放入支座，把磁針架在支座上，使其能自由旋轉(zhuǎn)。然后用手捻動磁鐵，使磁鐵旋轉(zhuǎn)。此時，磁針也跟著旋轉(zhuǎn)起來。說明磁針在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下能夠發(fā)生轉(zhuǎn)動。再用電磁式旋轉(zhuǎn)磁場演示器作此實驗，把它和三相交流發(fā)電機連接起來，當發(fā)電機工作時，可以看到置于線圈中間的磁針也旋轉(zhuǎn)起來，說明當線圈中通入三相交流電時，在三個線圈包圍的空間同樣建立起一個旋轉(zhuǎn)磁場。

使用電磁式旋轉(zhuǎn)磁場演示器，把鋁框放在支座上，當在線圈中通入三相交流電時，鋁框隨即旋轉(zhuǎn)起來。這是因為當鋁框處于旋轉(zhuǎn)磁場中時，鋁框的兩條豎邊作切割磁力線的運動，根據(jù)右手定則，鋁框中產(chǎn)生環(huán)形的感生電流，這個感生電流又受到磁場的作用，再根據(jù)左手定則，鋁框?qū)⑹艿揭粋€力偶的作用，因而使它轉(zhuǎn)動起來，并且鋁框的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致。從上面的分析可知，只有當鋁框比磁場轉(zhuǎn)得慢，它們之間才有相對運動，鋁框才切割磁力線產(chǎn)生感生電流而受力旋轉(zhuǎn)。所以鋁框的旋轉(zhuǎn)速度總是滯后于磁場的旋轉(zhuǎn)速度。這種現(xiàn)象叫異步，根據(jù)上述原理制造的電動機，稱為三相異步電動機，也叫三相感應電動機。

塑料框是為了消除學生不必要的疑慮而設置的，可以與鋁框作對比實驗，用來鞏固上述的分析。

鼠籠可以看作是許多個鋁框圍繞中心軸排列在一起組成的，演示效果與鋁框一樣，為進一步說明三相感應電動機的構(gòu)造打下基礎。

磁鐵支架及線圈不要重壓以免形變。如發(fā)現(xiàn)翼形磁針、鋁框、塑料框不平衡時，可用油漆點其較輕的一端使其平衡。