Вращающееся магнитное поле

Особенностью многофазных систем является возможность создать в механически неподвижном устройстве вращающееся магнитное поле.

Катушка, подключенная к источнику переменного тока, образует пульсирующее магнитное поле, т.е. магнитное поле, изменяющееся по величине и направлению. Возьмем цилиндр с внутренним диаметром D. На поверхности цилиндра разместим три катушки, пространственно смещенные относительно друг друга на 120^o. Катушки подключим к источнику трехфазного напряжения (рис. 6.1). На рис. 6.2 показан график изменения мгновенных токов, образующих трехфазную систему

Рис. 6.1

Рис. 6.2

Каждая из катушек создает пульсирующее магнитное поле. Магнитные поля катушек, взаимодействуя друг с другом, образуют результирующее вращающееся магнитное поле, характеризующееся вектором результирующей магнитной индукции . На рис. 6.3 изображены векторы магнитной индукции каждой фазы и результирующий вектор построенные для трех моментов времени t₁, t₂, t₃. Положительные направления осей катушек обозначены +1, +2, +3.

Рис. 12.3

В момент t = t₁ ток и магнитная индукция в катушке А-Х положительны и максимальны, в катушках В-Y и C-Z - одинаковы и отрицательны. Вектор результирующей магнитной индукции равен геометрической сумме векторов магнитных индукций катушек и совпадает с осью катушки А-Х. В момент t = t₂ токи в катушках А-Х и С-Z одинаковы по величине и противоположны по направлению. Ток в фазе В равен нулю. Результирующий вектор магнитной индукции повернулся по часовой стрелке на 30^º . В момент t = t₃ токи в катушках А-Х и В-Y одинаковы по величине и положительны, ток в фазе C-Z максимален и отрицателен, вектор результирующего магнитного поля размещается в отрицательном направлении оси катушки С-Z. За период переменного тока вектор результирующего магнитного поля повернется на 360^º . Линейная скорость перемещения вектора магнитной индукции

где f₁ - частота переменного напряжения;

Т - период синусоидального тока;

n₁ - частота вращения магнитного поля или синхронная частота вращения.

За период Т магнитное поле перемещается на расстояние 2τ,

где τ - полюсное деление или расстояние между полюсами магнитного поля по длине окружности цилиндра диаметром D.

Линейная скорость

откуда

где n₁ - синхронная частота вращения многополюсного магнитного поля с числом пар полюсов Р.

Катушки, изображенные на рис. 6.1, создают двухполюсное магнитное поле, с числом полюсов 2Р = 2. Частота вращения поля равна 3000 об/мин.

Чтобы получить четырехполюсное магнитное поле, необходимо внутри цилиндра диаметром D поместить шесть катушек, по две на каждую фазу. Тогда, согласно формуле, магнитное поле будет вращаться в два раза медленней, с n₁ = 1500 об/мин.

Чтобы получить вращающееся магнитное поле, необходимо выполнить два условия.

1. Иметь хотя бы две пространственно смещенные катушки.

2. Подключить к катушкам несовпадающие по фазе токи.