Описание вращающегося магнитного поля

Особенностью многофазных систем является возможность создать в механически неподвижном устройстве (например, в статоре элект­рической машины) вращающееся магнитное поле. Будучи помещенным в такое поле, любое электропроводящее тело или магнит испытывает вращающий момент. Это явление положено в основу действия асинхронных и синхронных электродвигателей.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель.

Вдоль оси катушки, обтекаемой переменным током, существует пульсирующее магнитное поле. Действительно, если принять для некоторого момента времени направление тока таким, как это показано в сечении катушки на рис. (крестик - ток направлен от наблюдателя, точка - к наблюдателю), то в соответствии с правилом магнитный поток и магнитная индукция будут направлены вдоль оси катушки в направлении, обозначенном знаком «плюс». Пусть этот момент времениt1 приходится на полупериод синусоидального тока, когда ток имеет положительные значения (рис. ).

Схема сечения катушки

Рисунок 1. Схема сечения катушки.

Допустим, наконец, что магнитная индук­ция изменяется пропорционально току (это может иметь место только в линейной цепи). Тогда с дальнейшим ростом тока индукция магнитного поля будет нарастать, достигнет максимума, затем начнет спадать, оставаясь направленной так же, как и в моментt1, и лишь после перехода тока через нуль изменится направление магнит­ного поля (индукции).

Таким образом, в рассмотренном примере накладываются друг на друга два процесса: изменение маг­нитной индукции во вре­мени (по синусоидальному закону В = Вт sin?t) и в пространстве.

Теперь обратимся к трехфазной системе. Возьмем три катушки с тремя токами, образующими трехфазную систему  и разместим их в пространстве под углом 120° относительно друг друга (рис. 2а - в). Положительные направления осей трех катушек обозначены + 1, + 2 и + 3.

Схема трехфазной системы

Схема трехфазной системы.

Вдоль оси каждой катушки образуется пульсирующее магнитное поле, однако все три поля будут накладываться друг на друга, и в активной зоне катушек будет существовать единое результирующее магнитное поле, характеризующееся ве­ктором суммарной магнитной индукции.

На рис. рассмотрены последовательно три момента времени t1, t2, t3, для которых построены векторы магнитной индук­ции каждой фазы и результирующий вектор В. В момент t1 ток в ка­тушке А (и магнитная индукция) положителен и максимален, а токи в катушках В и С одинаковы, отрицательны и составляют половину от тока в катушке t1. Результирующий вектор магнитной индукции направлен по оси той катушки, в которой ток максимален: в данном случае по оси катушки А. В момент t2 ток в катушке А уменьшился:

Ток в катушке С равен ему, но отрицателен, ток в катушке В равен нулю; результирующий вектор магнитной индукции «повернулся» на угол 30° в сторону, соответствующую чередованию фаз (по часовой стрелке). В моментt3 токи в катушках А и В одинаковы, положительны и равны половине амплитудного значения, а ток в катушке С отрицателен и максимален. Результирующий вектор магнитной индукции размещается в отрицательном направлении оси катушки С. За период синусоидального тока вектор результирующей магнитной индукции сделает полный поворот на 360°, следовательно, он будет вращаться с угловой скоростью, соответствующей частоте переменного тока.

Магнитное поле, вектор магнитной индукции которого вращается в пространстве, называется вращающимся магнитным полем.

Вращающееся магнитное поле, вектор магнитной индукции которого не изменяется по величине и вращается с постоянной угловой скоростью, называется круговым.

http://youtu.be/AVJwNiemOSo

Если нарушена геометрическая или электромагнитная симметрия в трехфазной электрической машине (амплитуды токов отдельных фаз неодинаковы, отсутствует ток в одной из фаз, обмотка одной из фаз включена неправильно и т. п.), то вращающееся магнитное поле становится эллиптическим, т. е. вектор результирующей магнитной индукции изменяется по величине и вращается с переменной угловой скоростью. Наилучшие условия для работы электрических машин создает кру­говое вращающееся магнитное поле.

КОММЕНТАРИИ
  • Добавить комментарий

×
Top