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本帖最后由 zengxiaodong 于 2019-12-18 08:24 编辑
题目:“电机电磁转矩产生原理的一点疑惑!”申请精华
申请会员ID(推荐人ID):zengxiaodong(推荐人ID:zengxiaodong)
申请精华原标题:电机电磁转矩产生原理的一点疑惑!
申请精华帖链接:https://bbs.simol.cn/thread-193967-1-1.html
所在版区: 『电机技术综合讨论区』
转贴或原创(以及原创是否为原创首发):原创首发
申请(推荐)理由:
本帖的主线其实是“切割磁力线”,从这个初中或高中就有的概念,深入讨论分析,抽丝剥茧衍伸出一系列的惊人结论:
1、自从引入磁通(磁链)的概念以后,人们产生了一个极大的误区,都以为“切割磁力线”这个概念被取代了,从而产生了交链磁通变化才是产生感应电势的本质这样的认识,为此,我们用形象的动画完全推翻了这个错误认识。不仅电机槽内导体一根一根地切割了磁力线,而且更令人震惊的是变压器居然也是切割磁力线的,当然还有无限长直导线、同轴电缆等等,都是通过动画展示了“切割磁力线”的具体细节,由于“切割磁力线”可以有更广泛的适应性,可以解释更多的物理现象,所以这才是感应电势产生的本质;
2、在电机槽内导体切割磁力线的动画中,我们发现电机齿内的磁场交变形式,并不是传统教科书所说的“交变磁化”,而是“旋转磁化”,这一结论也得到其他软件演示动画的进一步验证;
3、变压器的“切割磁力线”动画,是本帖最重大的成果,相信也是对大家冲击最大的看点。这个动画从构思到具体实现,采取了一系列的技巧,目的是能捕捉到稍瞬即逝的磁力线切割过程,有了这个动画,后面推出了一系列重要的结论;
4、第一个重要的推论就是变压器的能量传输无需经过铁心,而是直接通过“空气”,也就是铁心窗口区域的所谓漏磁场才是能量传输的载体和通道,这是绝大多数人包括资深专家闻所未闻的“天方夜谭”;
5、第二个重要推论是教科书中“理想变压器”的概念应予以彻底抛弃,因为其在数学上和物理上充满了矛盾,根本就无法自洽,为此我给出了替代方案,那就是“理想耦合变压器”模型,这一模型理论上没有漏洞,既不强调铁心磁导率,也不关心铁心窗口的漏磁有多少,而是抓住了各线圈等效“切割磁力线”这个牛鼻子,追求的是变压比精确等于匝数比,更重要的是,这个“理想耦合变压器”模型即使在实践上也是可以实现的,或者说是可以不费力很接近实现的;
6、为了进一步确证能量传输的途径,我们首先深入讨论了电机槽内的能流————坡印廷矢量,首次给出了电机槽内的坡印廷矢量分布图,不仅有电动状态也有发电状态,并总结出了电机槽内能流的3个特征,指出了槽口作为能量流动通道的重要性,从根本上分析出了闭口槽的严重缺点!由此也顺便回答了实心转子或者磁性导线在电机上为什么不可行的问题,那就是因为坡印廷矢量无法顺利通过;
7、进一步地我们给出了变压器“窗口”内的能流————坡印廷矢量动画,既包含了空载也包含了原副边不同放置方式下的对比,这些动画雄辩地证明了能量在线圈之间直接通过“空气”传输的结论;
8、既然能量不是经由铁心传输的,那么铁心的作用又是什么呢?对于这个问题,我们分析了铁心为什么会具有加速磁力线的作用,这一作用在变压器负载时仍然存在,因为原副边负载电流是近乎抵消的。加速磁力线的好处是,可以大幅度增加变压器的能量容量,这个增加能量容量的效果其实是通过增加电压来实现的,更底层的说法是,增加“窗口”区域的电场强度E来实现的;
9、对于楼主最初提出的有铁心有槽电机转矩计算问题,用虚位移原理和虚“切割磁力线”过程完美地证明了BIL公式的正确性,彻底解答了大家心中的疑问,也对教科书中语焉不详的解释打上了最后一个补丁!由此,还推广到槽内电流任意组合的情形,探讨了另外一种新的对电机转矩进行计算的数值实现方法,有助于加深对电机转矩的本质理解;
10、首次给出了电机气隙磁密的行波动画,不仅纠正了电机空载时不存在切向磁密的错误认知,还通过对比相同槽数不同极数电机的气隙磁密特点,从另外一条途径证明了极数多则电机转矩能力大的结论;
11、最后,万物尽皆归于数学,用斯托克斯定理,说明了磁通变化率就是等于“切割磁力线”!其实,铁心中的磁力线(磁通)既不会凭空产生也不可能凭空消失,因此,所谓没有漏磁场只有主磁场那是根本不可能的事情,线圈交链的每一根磁力线都是从线圈外面通过“切割磁力线”这个过程进入交链状态的,反之亦然!
综上,特申请3级精华,请审定为感!
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