哥伦布蛋

科技工作者之家 2020-11-17

哥伦布蛋是一颗鸡蛋状的铜块。在旋转磁场中,蛋以其长轴旋转,最终因陀螺效应而站立。

历史在1893年的芝加哥哥伦比亚博览会上,发明家尼古拉·特斯拉为演示他修建的交流电设备而创造哥伦布蛋,用来展示和解释旋转磁场模型和异步电动机的原理。

特斯拉的设备使用的环形铁芯定子上绕有四个线圈匝。该装置是由一个两相交流电流源(如变速发电机)创建旋转磁场。该设备运行25到300赫兹的频率。理想的工作频率被描述为35至40赫兹。为展示目的之复制品可在贝尔格莱德的尼古拉·特斯拉博物馆,萨格勒布的技术博物馆及密歇根州的安娜堡手动博物馆中看到。1

异步电动机异步电动机(即感应电动机)接在频率为f的电网上运行时,转速n与电网频率f之间不存在同步电动机那样的恒定的比例关系。同步转速和转子转速之间有转差,转差率通常介乎3%到10%。如果转子转速高于同步转速,则变成发电机。

异步电机是按转子绕组形式,分为绕线式和鼠笼式,单相感应电动机全部均为鼠笼式。

异步电动机主要用作电动机,其功率范围从几瓦到上万千瓦,是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机,为多种机械设备和家用电器提供动力。例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械、冶金和矿山机械等,大都采用三相异步电动机(asynchronous motor)拖动;电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。异步电动机也可作为发电动机,用于风力发电厂和小型水电站等。2

旋转磁场旋转磁场,磁感应矢量在空间以固定频率旋转的一种磁场;是电能和转动机械能之间相互转换的基本条件。广泛应用于交流电机、测量仪表等装置中。

交流电机气隙中的磁场。因其沿定、转子铁心圆柱面不断旋转而得名。旋转磁场是电能和转动机械能之间互相转换的基本条件。

通常三相交流电机的定子都有对称的三相绕组(见电枢绕组)。任意一相绕组通以交流电流时产生的是脉振磁场。但若以平衡三相电流通入三相对称绕组,就会产生一个在空间旋转的磁场。磁场的对称轴线φ随时间而转动,其转速ns由电压频率f和磁极对数P决定ns称为同步转速或同步速(以转每分表示)。中国现在应用的工业电源的频率f为50赫,于是两极电机(P=1)的ns=3000转/分;四极电机(P=2)的ns=1500转/分。

随时间在空间旋转的磁场。它有圆旋转磁场和椭圆旋转磁场之分。

在空间环绕固定轴心以一定速度旋转的磁场。可由电气(如三相异步电机定子绕组通以三相交流电时在空气隙中产生)和机械(如同步电机的转子磁极旋转产生)的方法形成。2

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学

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