19.3 Обертове магнітне поле. Визначення послідовності фаз

Однією з головних технічних переваг трифазного струму є можливість створення обертового магнітного поля. Обертове магнітне поле - це постійне за величиною магнітне поле, яке обертається усередині ЕМ навколо її вісі. Воно виникає при подачі постійного струму керування на обмотку статора ЕМ. Розглянемо статор трифазного двигуна з однаковими котушками, зрушеними одна відносно одної на кут 120º. Якщо котушки підключити до симетричної трифазної мережі, то в них виникнуть струми:

У початковий момент часу по першій котушці струм не проходе: , в другій котушці струм негативний (тому на початку котушки фази В поставимо точку, а на кінці - хрестик), в третій котушці струм позитивний (тому на початку котушки фази С поставимо хрестик, а на кінці - точку) - рис.19.4. Після позначення напрямку струмів за правилом свердлика визначимо напрямок магнітного потоку: навколо провідників С і Y магнітні лінії замикаються за годинниковою стрілкою, а навколо провідників Z і В - проти.

Результуючий магнітний потік направлений униз. Аналогічно визначаємо напрямок магнітних ліній для моментів часу t_1, t₂ та t₃.

Рисунок 19.4 - Хвильові діаграми та визначення напрямку магнітного поля симетричної трифазної системи

Таким чином, загальний магнітний потік статора обертається за годинниковою стрілкою з кутовою швидкістю одне обернення за період. Якщо потрібно змінити напрямок обертання поля, то достатньо змінити послідовність фаз (тобто змінити напрямок струмів у двох котушках).

Рисунок 19.5- Обертовий магнітний потік, створений трифазною системою

Магнітна індукція обертового магнітного поля трифазного струму не залежить від часу і в 1,5 рази більше амплітуди магнітної індукції кожної котушки:

Це обертове магнітне поле перетинає обмотки ротора і наведе в них ЕРС, в результаті чого в обмотках з’являться струми. Ці струми взаємодіють з магнітним полем. Механічні сили цієї взаємодії заставляють обертатися ротор з певною частотою обертання в той же бік, що і магнітне поле статора. Якщо частоти обертання магнітного поля статора і ротора однакові, то ЕМ називають синхронною. Якщо частоти обертання не збігаються, то - асинхронною. Відставання обертання ротора від магнітного поля відбувається за рахунок інерції. Чим більше вага ротора, тим більше його опір руху і тим менша кількість обертів при зрівнянні з обертами магнітного поля статора.

Обертове магнітне поле двохфазної системи використовується в однофазних АД та вимірювальних приладах, при цьому магнітна індукція обертаємого двохфазного поля дорівнює амплітуді магнітної індукції кожної котушки:

Часто потрібно знати послідовність фаз у трифазній мережі, наприклад для визначення напряму обертання АД.

Послідовністю фаз називається порядок, в якому проходять через позитивні максимуми струми або напруги трифазної мережі. Розрізняють пряму послідовність трифазної системи, при якій позитивний максимум струму спочатку наступає у фазі А, потім у фазі В, у фазі С, знову у фазі А…(чергування фаз АВС), та зворотну - АСВ. Для визначення послідовності фаз використовують фазовказівник, робота якого основана на явище обертового магнітного потоку.

На практиці для позначення фаз шини електрообладнання фарбують у певний колір: фаза А - жовтий, В - зелений, С - червоний.