Вращающееся магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле возникает в результате наложения нескольких (трех) пульсирующих полей.
Большинство электрических машин имеют две основные конструктивные части: статор (неподвижный) и ротор (вращающийся). Они разделены воздушным зазором и образуют магнитную цепь электрической машины. Как правило, они набираются из изолированных листов электротехнической стали. В пазах статора укладываются обмотки, по которым протекают токи и создают магнитное поле. Будем считать, что на статоре шесть пазов с тремя независимыми обмотками, сдвинутыми в пространстве на угол 120°.
A, B, C — начала фаз обмоток.
X, Y, Z — концы фаз соответствующих обмоток.
Пусть обмотки соединены в звезду без нулевого провода. Рассмотрим картину магнитного поля для нескольких моментов времени (I, II, III).
Как видно из картин магнитного поля вектор магнитной индукции не изменяется по амплитуде (или изменяется не значительно), но меняет свое направление в пространстве — вращаясь.
Принцип действия асинхронного двигателя трехфазного тока.
Принцип действия этого двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля. Двигатель имеет две основные части: статор и ротор. В разах статора укладывается обмотка, состоящая из трех отдельных фаз, соединенных звездой или треугольником. Сердечник ротора, который тоже набирается из отдельных листов электротехнической стали, имеет пазы, в которые укладывается обмотка ротора.
О
бмотка
ротора бывает двух исполнений:
— фазная обмотка выполняется, как и у статора и соединяется в звезду;
— короткозамкнутая обмотка выполняется из стержней, уложенных в пазы ротора, которые на концах замкнуты металлическими кольцами.
Переменный
трехфазный ток, подведенный к обмотке
статора, создает вращающееся магнитное
поле. Вращающийся магнитный поток
статора пересекает проводники ротора
и наводит в них переменную ЭДС. В
соответствии с законом электромагнитной
индукции эта ЭДС вызывает в обмотке
ротора ток того же направления. Ток
ротора взаимодействует с вращающимся
магнитным полем статора и создает
вращающий момент, который увлекает
ротор за вращающимся магнитным потоком
статора. С ростом скорости вращения
ротора уменьшается скорость, с которой
проводники ротора увлекаются магнитным
потоком статора. Если ротор достиг бы
скорости вращения магнитного поля
статора, вращения проводников бы не
происходило
.
Следовательно, скорость вращения поля
статора должна быть больше скорости
вращения ротора
.
Для асинхронного двигателя вводят
понятие скольжения:
.
Скольжение зависит от нагрузки. Скорость вращения магнитного поля определяется как:
где р — число пар условных полюсов, вращающегося магнитного поля.
Принцип действия синхронного двигателя трехфазного тока.
Обмотка статора подключается к источнику трехфазного тока. Возникает вращающееся магнитное поле. После разгона ротора до частоты вращения близкой к частоте вращения поля статора, его обмотка подключается к источнику постоянного тока. Возникает магнитный поток ротора. Благодаря сцеплению поля ротора с полем статора возникает вращающий момент, действующий на ротор, и он втягивается в синхронизм, вращаясь с частотой поля статора.
Существенной особенностью синхронного двигателя является то, что вращающий момент возникает при частоте вращения ротора равной частоте вращения поля статора.
Недостаток.
Из неподвижного состояния ротор без дополнительных устройств не вывести. В связи с большой инерционностью ротора и большой частоты вращения поля статора, ротор не может прийти во вращение, так как на него действует знакопеременный момент. Поэтому для разгона используют асинхронный пуск, с этой целью ротор снабжают пусковой обмоткой, когда ротор разгонится, ее отключают и подключают рабочую обмотку. Таким образом, ротор разгоняется до синхронной скорости.
