6.9. Обертове магнітне поле.
Однією з переваг багатофазної системи є здатність створювати обертове магнітне поле, що лежить в основі принципу дії найбільш простих і розповсюджених електродвигунів змінного струму (асинхронних двигунів).
Обертовим магнітним полем називається поле, вектор результуючої магнітної індукції якого незмінний за величиною й обертається з постійною кутовою швидкістю у просторі.
Для створення обертового магнітного поля потрібен одночасний зсув декількох магнітних полів у часі й просторі. Принцип одержання обертового магнітного поля розглянемо на прикладі двофазної системи.
Нехай є дві однакові котушки, які розташовані в просторі під кутом 90 (рис. 6.27) та живляться струмами однакової амплітуди, але зсунутими за фазою на кут 90.
.
Струмам
і1
й і2
відповідають магнітні потоки з індукціями
і
,
напрямок яких визначається за правилом
правого гвинта.
Величину
вектора сумарної магнітної індукції
,
можна визначити із прямокутного
трикутника
.
Кут , що утворить вектор результуючої магнітної індукції з горизонтальною віссю, визначається з виразу:
звідки
.
Таким чином, отримане магнітне поле, вектор результуючої магнітної індукції якого незмінний за величиною й обертається у просторі з постійною кутовою швидкістю , тобто обертове магнітне поле.
Якщо один зі струмів у котушках направити в протилежну сторону, то напрямок обертання магнітного поля також зміниться на протилежний.
У трифазних асинхронних двигунах статор має три однакові обмотки рис. 6.28, розташовані у просторі під кутами ±120º по відношенню одна до одної, які живляться симетричною трифазною системою струмів:
При пропорційній залежності індукцій від струмів миттєві значення індукцій фаз також створюють симетричну систему:
Враховуючи просторове розташування усіх трьох обмоток у статорі для магнітних індукцій фаз маємо:
де кут визначає просторове положення вектора магнітної індукції у повітряному проміжку статора при відліку його проти руху годинникової стрілки відносно осі обмотки фази А.
Використовуючи принцип накладання для сумарного значення індукції магнітного поля дістанемо
Таким чином, у трифазному двигуні величина результуючої магнітної індукції у 1,5 рази перевищує амплітуди індукцій у фазах. У порівнянні із двофазною системою має місце виграш у 1,5 рази.
При живленні двигуна струмами прямої послідовності обертання ротора відбувається за годинниковою стрілкою, при живленні зворотною послідовністю - проти годинникової стрілки.
РОЗДІЛ 7
Теорія пасивних лінійних прохідних
чотириполюсників
Лекція 15
План лекції:
7.1. Загальні поняття та визначення.
7.2. Форми запису рівнянь чотириполюсника. Матриці чотириполюсника.
7.3. З’єднання чотириполюсників.
7.1. Загальні поняття та визначення.
Коло, що розглядається відносно чотирьох затискачів та визначається матрицею другого порядку, називається чотириполюсником. Приклади чотириполюсників: лінія електропередачі, двообмотковий трансформатор, транзистор з загальним емітером, базою чи колектором тощо.
На схемі чотириполюсник зображується у вигляді прямокутника з чотирма виводами (рис. 7.1).
П
рийняті
додатні напрямки напруг та струмів
чотириполюсника указані на схемі.
Затискачі 1-1/ , до яких підводиться живлення, називаються вхідними чи первинними, а затискачі 2-2/ , до яких підключається навантаження, – вихідними чи вторинними.
Чотириполюсники поділяються на активні й пасивні, лінійні й нелінійні, оборотні й необоротні, прохідні й непрохідні.
Пасивними називаються чотириполюсники, які не мають напруги між будь якою парою затискачів.
Відповідно, активні чотириполюсники мають напругу на своїх затискачах.
Лінійні чотириполюсники складаються лише з лінійних елементів.
Оборотними називаються чотириполюсники, що відповідають принципу взаємності. Пасивні лінійні чотириполюсники всі оборотні. Необоротні чотириполюсники не відповідають принципу взаємності. Приклад необоротного чотириполюсника – транзистор. Прохідні чотириполюсники мають вхідні і вихідні затискачі.
Сутність теорії чотириполюсників полягає в тому, що, не проводячи розрахунку внутрішньої схеми чотириполюсника, яка може містити сотні віток, вузлів і контурів, за деякими узагальненими параметрами можна записати співвідношення, що зв'язують вхідні і вихідні струми й напруги чотириполюсника. Ці співвідношення називаються рівняннями чотириполюсника.
Такі рівняння простіші повної системи рівнянь кола, в яку входять окрім зовнішніх струмів та напруг струми та напруги внутрішньої схеми чотириполюсника.
Співвідношення між двома вхідними та двома вихідними величинами повністю визначаються матрицею чотириполюсника, причому будь які дві величини можна вважати заданими, а дві інші – такими, що потребують розрахунку. Число можливих комбінацій визначається як
Цим шести комбінаціям відповідають шість форм запису рівнянь чотириполюсника.