33 Электрические машины переменного токаВращающееся 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. 12.1). На рис. 12.2 показан график изменения мгновенных токов, образующих трехфазную систему.

       Каждая из катушек создает пульсирующее магнитное поле. Магнитные поля катушек, взаимодействуя друг с другом, образуют результирующее вращающееся магнитное поле, характеризующееся вектором результирующей магнитной индукции изображены векторы магнитной индукции каждой фазы и результирующий векторпостроенные для трех моментов времени t1, t2, t3. Положительные направления осей катушек обозначены +1, +2, +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; - частота вращения магнитного поля или синхронная частота вращения. За период Т магнитное поле перемещается на расстояние 2τ, где  - полюсное деление или расстояние между полюсами магнитного поля по длине окружности цилиндра диаметром D.

где  n₁ - синхронная частота вращения многополюсного магнитного поля с числом пар полюсов Р.        Катушки, изображенные на рис. 12.1, 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 (12.1), магнитное поле будет вращаться в два раза медленней, с n₁ = 1500 об/мин.        Чтобы получить вращающееся магнитное поле, необходимо выполнить два условия.

Иметь хотя бы две пространственно смещенные катушки.

Подключить к катушкам несовпадающие по фазе токи.

31Работа электрической машины постоянного тока в режиме двигателя. Основные уравнения Под действием напряжения, подведенного к якорю двигателя, в обмотке якоря появится ток I_я. При взаимодействии тока с магнитным полем индуктора возникает электромагнитный вращающий момент

где C_M - коэффициент, зависящий от конструкции двигателя. На рис. 11.12 изображен схематично двигатель постоянного тока, выделен проводник якорной обмотки. Ток в проводнике направлен от нас. Направление электромагнитного вращающего момента определится по правилу левой руки. Якорь вращается против часовой стрелки. В проводниках якорной обмотки индуцируется ЭДС, направление которой определяется правилом правой руки. Эта ЭДС направлена встречно току якоря, ее называют противо-ЭДС.        В установившемся режиме электромагнитный вращающий момент М_эм уравновешивается противодействующим тормозным моментом М₂ механизма, приводимого во вращение. На рис. 11.13 показана схема замещения якорной обмотки двигателя. ЭДС направлена встречно току якоря. В соответствии со вторым законом Кирхгофа , откуда

 Уравнение (11.3) называется основным уравнением двигателя. Из уравнения (11.3) можно получить формулы:

Магнитный поток Ф зависит от тока возбуждения I_в, создаваемого в обмотке возбуждения. Из формулы (11.5) видно, что частоту вращения двигателя постоянного тока n₂ можно регулировать следующими способами: 4изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения; 2изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения; 3изменением напряжения U на зажимах якорной обмотки.Чтобы изменить направление вращения двигателя  на обратное  (реверсировать двигатель), необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или индуктора.