9.6. Вращающееся магнитное поле

Рис.9.44

Важным свойством многофазных систем является доста­точно простая возможность создания вращающегося магнит­ного поля, т. е. такого поля, результирующий вектор маг­нитной индукции которого вращает­ся относительно неподвижной оси угловой скорости. Наиболее на­глядно способ получения вращаю­щегося магнитного поля можно проследить на примере двухфазной системы токов. Если через витки катушки имеющей цилиндрическую форму пропустить синусоидальный ток , то в цент­ральной части катушки вектор маг­нитной индукции будет всегда пер­пендикулярен плоскости витков ка­тушки, а модуль его будет изменяться по синусоидальному закону. Здесьуказывает на то , что вектор индукции направлен по оси.Если вторую ка­тушку с токомпоместить перпендику­лярно к первой катушке, как показано на рис. 9.44,то она создаст индукцию

Результирующая индукция будет равна сумме индук­ций

При получим

Из этого уравнения следует, что с течением времени в про­странстве внутри катушек вектор индукции величиной будет вращаться с угловой скоростьюпо часовой стрелке, что наглядно иллюстрируется рис. 9.45.Такое поле называется круговым вращающимся полем.

Рнс. 9.45

Если ,то вра­щающееся поле будет эллиптическим. Если плоскость пря­моугольных координат на рис. 9.44заменим комплексной плоскостью, то получим

Из этого выражения также видно, что вектор магнитной ин­дукции с неизменной амплитудой

вращается по часовой стрелке с постоянной угловой скоростью в комплексной плоскости.

Рис. 9.46

Описанный способ получения вращающегося магнитного поля находит применение на практике. Однако более широ­ко используется способ создания кругового вращающегося магнитного поля с помощью трехфазного тока. В этом слу­чае три одинаковых катушки, сдвинутые в пространстве

на 120°,как показано на рис. 9.46,.питаются трехфазной системой токов:

Мгновенные значения индукции будут:

Результирующее значение индукции в комплексной плоскости найдем сумми­рованием векторов

Полученное выражение показывает, что результирующий вектор магнитной индукции имеет постоянный модуль и вра­щается по часовой стрелке с угловой скоростью , т. е. по­лученное поле является круговым вращающимсяnолем. Из­менение направления вращения поля осуществляется изме­нением подключения токов для двух любых фаз, т.е. например ток

пропускается по обмотке фазы В,aпро­пускается по обмотке фазы А.

В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле реализуется с помощью трех обмоток, размещенных в пазах статора - неподвижной части двигателя. Эти обмогкп рас­положены так, что они в пространстве сдвинуты на 120⁰ по отношению другкдругу. Через эти обмотки пропускается трехфазная система токов. Внутри статора расположена под­вижная часть двигателя -ротор. В пазах ротора располо­жены обмотки, замкнутые сами на себя. Вращающееся магнитное поле, созданное обмотками статора, индуцирует в обмотках ротора токи, которые взаимодействуют с вращаю­щимся магнитным нолем. Это взаимодействие приводит ро­тор во 'вращение в том же направлении, в котором враща­ется поле. Но ротор будет вращаться асинхронно, т. е. с меньшим числом оборотов, так как при равном числе оборо­тов поля и ротора в последнем прекратилось бы нндуцирование токов. Отставание скорости вращения ротора от ско­рости вращения поля характеризуют величиной, называемой скольжением S :

,

где ичисло оборотов поля и ротора в единицу времени.

Скольжение связано с вращающим моментом асинхрон­ного двигателя. С ростом вращающего момента скольжение растет. При некотором критическом значении скольжения вращающий момент начнет уменьшаться, и двигатель затор­маживается.