Общие сведения. Вращающееся магнитное поле образуется в неподвижных катушках статора асинхронного двигателя

Вращающееся магнитное поле образуется в неподвижных катушках статора асинхронного двигателя. Для его возбуждения необходимо выполнить два условия: сместить три одинаковых тока в пространстве и во времени. Для выполнения первого условия три одинаковые катушки статора смещают относительно друг друга на угол 120° (рис. 12.1). Второе условие достигается тем, что по катушкам пропускают трехфазную систему токов, имеющую сдвиг во времени на 1/3 периода (рис. 12.2):

;

;

.

Рис. 12.1 Рис. 12.2

Условимся, если ток фазы в заданный момент времени положителен, то он направлен от начала катушки к ее концу, а если отрицателен – от конца к началу (см. рис. 12.1). Ток каждой катушки создает собственное пульсирующее магнитное поле, магнитная индукция которого

;

;

.

Положительное направление векторов индукций магнитного поля каждой катушки определяется по правилу правоходового винта и показано на рис. 12.1.

Магнитные индукции, складываясь векторно, образуют результирующее магнитное поле:

.

Построим картину результирующего магнитного поля и векторную диаграмму магнитных индукций для моментов времени (рис. 12.3, а) и (рис. 12.3, б).

В момент времени ток фазы А равен нулю и индукция магнитного поля В_А = 0. Ток фазы В отрицателен, его направление будет от конца к началу катушки и индукция поля

.

а б

Рис. 12.3

Ток фазы С положителен и направлен от начала к концу катушки, индукция магнитного поля

.

Результирующее магнитное поле

.

На рис. 12.3, б изображена картина магнитного поля и векторная диаграмма магнитных индукций для момента времени :

;

;

; .

Из рис. 12.3 видно, что результирующее магнитное поле, не изменяясь по величине , за 1/4 периода синусоидального тока повернулось в пространстве на 90°, за период Т совершит полный оборот на 360°, за 1 секунду – 1/ Т = f оборотов, а за 1 минуту – 60 f оборотов. Рассмотренное поле является двухполюсным, т.е. имеет одну пару полюсов (p = 1), и частота его вращения .

При промышленной частоте синусоидального тока f = 50 Гц частота вращения двухполюсного магнитного поля . Она постоянна и называется синхронной.

Для возбуждения многополюсного вращающегося магнитного поля увеличивают число катушек в каждой фазе статора в p раз. Например, для создания четырехполюсного поля (p = 2) в каждую фазу статора включают по две последовательно соединенные катушки. Оси катушек будут смещены на 120°/ p. Геометрические размеры катушек уменьшаются в p раз, т.е. 180°/ p. Частота вращения многополюсного магнитного поля

Для четырехполюсного поля (p = 2) .

Направление вращения магнитного поля зависит от порядка чередования фаз. Чтобы изменить направление вращения магнитного поля, достаточно поменять местами любые две фазы.

При неправильном включении одной катушки, т.е. при изменении направления тока в катушке, возникает неравномерное (эллиптическое) магнитное поле. В момент времени, когда ток этой катушки равен нулю, индукция поля будет равна 1, 5 В_m, а при максимальном токе – только 0, 5 В_m. Направление вращения поля при этом будет обратным по сравнению с тем, каким оно было при правильном включении катушек.