Круговое, эллиптическое и пульсирующее магнитные поля

Вращающееся магнитное поле статора может быть круговым и эллиптическим. Круговое поле характеризуется тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля враща­ется равномерно и своим концом описывает окружность, т. е. зна­чение вектора индукции в любом его пространственном положе­нии остается неизменным.

Круговое вращающееся поле создается многофазной обмоткой статора, если векторы магнитной индукции каждой фазы одинако­вы, т. е. представляют собой симметричную систему. В трехфаз­ной обмотке соблюдение этого условия обеспечивается тем, что фазные обмотки делают одинаковыми, а их оси смещают в про­странстве относительно друг друга на 120 эл.град и включают к сеть с симметричным трехфазным напряжением.

Круговое вращающееся поле может быть получено и посред­ством двухфазной обмотки статора. Для этого оси обмоток фаз смещают в пространстве на 90 эл.град и питают эти обмотки тока­ми, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 90°. Значение этих токов должно быть таким, чтобы МДС обмоток были равны.

Если же изложенные условия не соблюдаются, т. е. если век­торы магнитной индукции обмоток фаз не образуют симметричной системы, то вращающееся поле статора становится эллип­тическим: пространственный вектор магнитной индукции В этого поля в различные моменты времени не остается постоянным и, вращаясь неравномерно (ω = var), своим концом описывает эллипс (рис. 9.5, а). Эллиптическое вращающееся магнитное поле содержит обратно вращающуюся составляющую, которая меньше основной (прямо вращающейся) составляющей.

Таким образом, вектор магнитной индукции эллиптического поля в любом его пространственном положении можно представить в виде суммы векторов магнитных индукций прямого В_пр и обратного В_o6p магнитных полей: В = В_пр + В_обр при В_пр > В_о6р.

Для пояснения обратимся к рис. 9.5, б, на котором показано разложение вектора вращающегося эллиптического поля для че­тырех моментов времени, соответствующих точкам а, b, с, d на кривой, описываемой вектором индукции этого поля (четверть оборота поля). Наибольшее значение вектор индукции результи рующего поля В_mах (точка а) имеет при совпадении в пространстве векторов прямого В_пр и обратного В_обр полей (положения 1 и 1') Наименьшее значение вектора индукции В_mjn (точка d) соответствует встречному направлению векторов В_пр и В_обр (положения 4 и 4'). Значения вектора индукции в точках b и с соответствуют положениям 2 и 3 вектора В_пр и положениям 2' и 3' вектора B_обр.

Обратное магнитное поле неблагоприятно влияет на свойства машины переменного тока, например в двигателях оно создает противодействующий (тормозной) электромагнитный момент и ухудшает их эксплуатационные свойства.

В трехфазной машине магнитное поле будет эллиптическим, если обмотку статора включить в сеть с несимметричным трехфазным напряжением или если обмотки фаз статора

Рис. 9.5 Разложение эллиптического и пульсирующего

магнитных полей на два круговых вращающихся поля

несиммет­ричны (имеют неодинаковые сопротивления или разное число виктов). Поле также будет эллиптическим при неправильном сочтении фазных обмоток статора — начало и конец одной из фазных обмоток «перепутаны». В этом случае В_mах = 3В/ 2 и В_min = В/2 ,

где В - вектор магнитной индукции кругового вращающегося поля данной обмотки при правильном соединении фаз (рис. 9.5, а).

Если прямая и обратная составляющие магнитного поля рав­ны, то результирующее поле становится пульсирующим. Вектор индукции этого поля неподвижен в пространстве (рис. 9,5, в) и лишь изменяется во времени от + В_max до – В_mах (когда векторы В_пр и В_обр совпадают по направлению), проходя через нулевое течение (когда векторы В_пр и В_обр направлены встречно). Пульсирующее магнитное поле создает однофазная обмотка, включенная в сеть переменного тока (см. § 16.1).