为什么定子磁极数越多,其磁场转速会越慢呢?
说了能简单明了地说明问题,现在我们想像一下,假想着电机的定子能均匀地压缩,也就是把上图从N、S极的交界处切开,进行均匀地压缩,能压成半园。注意定子铁心中的绕组(也就是电路)并没有断,只是均匀地压缩了。如果用两个同样的两极电机,进行这样的压缩,就会得到两个半园的两极定子。见下图:
然后,再把这两半园的定子合在一起,就自然而然地形成了一个整园的四极定子。因为绕组排列仍然是原来的方式,电路也没有断,那么,通电后每个极区的N、S极仍然是跟着电源频率每周变化一次,一秒钟变化50次。不难看出,合在一起后的整个磁场,也就是四极的磁场,要想转过一个整圈,每个极区的N、S必须要变化两次,也就是N到S,再由S到N,才能转过一个整圈。如右侧图的小箭头所示,顺时针转,要N到S,再由S到N才能是转过一整圈。
很明显,合在一起后的四极磁场,要转一圈,电源就是要变化两次。也就是说,工频50Hz时,合成的磁场要转50圈,电源需要变化100次,时间就需要2秒。由此可见,合成后的四极磁场的转速要比原来两极时降低一倍,也就是1500转/分。从图上看,道理就是这么简单。
如果是六极电机,那就要用三个两极电机来压缩,每个都均匀地压缩成120度,然后三个再合在一起,形成一个合成的360度的定子铁心。而合成后的六极定子磁场,它的转速就会下降为原来两极磁场的三分之一。也就是合成后的六极定子磁场要转一圈,电源必须变化三次。合成后的六极定子磁场要转50圈,电源就要变化150次,时间就需要3秒。显然,工频电源下,六极磁场的转速要下降为两极磁场转速的三分之一。
以此类推,就可以得出以上公式中的结论,电机磁场的转速与其磁极数成反比。
当然,电机的铁心是很难去均匀压缩的,这里我们只是为了能简明扼要的说明问题,而进行一个比喻而已。这样说明问题的好处在于,只要搞明白了两极电机的磁场转速,就可以简单地用图类推出结论。在说明问题的过程中,我们可以不用再去纠结电机定子绕组的具体排列方式(那样太复杂),也不用再去纠结电机定子绕组展开图了。