Принцип образования вращающегося магнитного поля

Для получения вращающегося магнитного поля необходимо три одинаковые фазные обмотки расположить на статоре так, чтобы углы сдвига между их осями составляли 120°. Если соединить эти обмотки звездой (рисунок 7.1, а) или треугольником и подключить к трехфазной сети в обмотках появятся токи, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120 электрических градусов, форма которых показана на рисунке 7.1, б. Токи фазных обмоток создают магнитные поля. Величина магнитной индукции каждой обмотки пропорциональна мгновенному значению тока, протекающего через эту обмотку, а направление вектора магнитной индукции определяется по правилу буравчика. Сумма векторов фазных обмоток образует магнитную индукцию поля статора.

Рисунок 7.1 - Схема соединения обмоток статора (а) и форма токов фаз (б)

Произведем построение вектора магнитной индукции поля статора для моментов времени t₁, t₂, t₃, t₄ на рисунке 6.1, б. В момент времени t₁ ток в фазе А равен нулю, ток в фазе В имеет отрицательное значение, в фазе С – положительное. На рисунке 6.2, а, показаны направления токов в обмотках статора, построены вектора магнитной индукции фазных обмоток и результирующий вектор магнитной индукции поля статора в момент времени t₁.

Аналогичные построения для моментов времени t₂, t₃ приведены на рисунке 7.2, б, в соответственно. Анализ рисунка 7.2 показывает, что результирующий вектор магнитной индукции поворачивается на 120° при переходе от одного момента времени к другому и за один период изменения токов в обмотках совершит полный оборот. При этом величина магнитной индукции В₀ (длина результирующего вектора) остается постоянной. Частота вращения вектора магнитной индукции пропорциональна частоте питающей сети и обратно пропорциональна числу пар полюсов статора р:

.

Для обмотки статора на рисунке 7.1, а, число пар полюсов р = 1 и частота вращения поля (синхронная частота) при частоте питающей сети 50 Гц составляет 3000 Об/мин. Таким образом магнитное поле, создаваемое трехфазной обмоткой статора, эквивалентно магнитному полю постоянного магнита с индукцией B₀ (рисунок 7.3), вращающегося с частотой n₀.

а) б) в)

Рисунок 7.2 - Положение вектора магнитной индукции фазных обмоток и результирующего вектора магнитной индукции поля статора для моментов времени t₁(а), t₂(б), t₃(в)

Рисунок 7.3 - Магнитное поле постоянного магнита

вращающегося с частотой n₀