Круговий обертове магнітне поле

Особливістю багатофазних систем є можливість зробити в механічно нерухомому пристрої (наприклад, в статорі електричної машини) крутиться магнітне поле. Будучи поміщеним в таке поле, будь-яке електропровідне тіло або магніт відчуває, що обертає. Це явище покладено в основу діяння асинхронних і синхронних електродвигунів.

Уздовж осі котушки, обтічної змінним струмом, існує пульсуюче магнітне поле. Дійсно, якщо взяти для певного моменту часу напрямок струму таким, як це показано в перерізі котушки на рис. 1а (Хрестик - струм спрямований від спостерігача, точка - до спостерігача), то відповідно до правилом право ходового гвинта, магнітний потік і магнітна індукція будуть орієнтовані уздовж осі котушки в напрямку, позначеному знаком «плюс». Нехай цей момент часуt1 доводиться на напівперіод синусоїдального струму, коли струм має положітение значення (рис. 1б). Припустимо, в кінці кінців, що магнітна індукція змінюється пропорційно току (це може мати місце виключно в лінійної ланцюга). Тоді з майбутнім зростанням струму, індукція магнітного поля буде наростати, досягне максимуму, потім почне спадати, залишаючись спрямованої так само, як і в моментt1 і тільки після переходу струму через нуль, зміниться напрямок магнітного поля (індукції). Таким чином, в розглянутому прикладі накладаються один на одного два процеси: зміна магнітної індукції в часі (за синусоїдальним законом В = Вт sin?t) і в просторі.

Тепер звернімося до трифазної системі. Візьмемо три котушки з 3-ма струмами, що утворюють трифазну систему і розмістимо їх в просторі під кутом 120 ° один щодо одного (рис. 2а - в). Позитивні напрямки осей 3-х котушок позначені + 1, + 2 і + 3. Уздовж осі кожної котушки з`являється пульсуюче магнітне поле, але все три поля будуть накладатися один на одного, і в активній зоні котушок буде існувати єдиний результуючий магнітне поле, що характеризується вектором сумарної магнітної індукції.

На рис. 2в розглянуті по черзі три моменти часуt1, t2, t3, для яких побудовані вектори магнітної індукції кожної фази і результуючий вектор В. У момент t1 струм в котушці А (І магнітна індукція) позитивний і максимальний, а струми в котушках В і С схожі, негативні і складають половину від струму в котушці t1. Результуючий вектор магнітної індукції орієнтований по осі тієї котушки, в якій струм максимальний: в цьому випадку по осі котушки А. У момент t2 струм в котушці А зменшився:

ток в котушці З дорівнює йому, але негативний, ток в котушці В дорівнює нулю- результуючий вектор магнітної індукції «повернувся» на кут 30 ° у бік, відповідну чергуванню фаз (за годинниковою стрілкою). В моментt3 струми в котушках А та В схожі, позитивні і рівні половині амплітудного значення, а струм в котушці З негативний і максимальний. Результуючий вектор магнітної індукції розташовується в негативному напрямку осі котушки С. За період синусоїдального струму вектор результуючої магнітної індукції зробить повний поворот на 360 °, як слід, він буде крутитися з кутовий швидкістю, відповідної частоті змінного струму.

Магнітне поле, вектор магнітної індукції якого крутиться в просторі, називається обертовим магнітним полем.

Крутиться магнітне поле, вектор магнітної індукції якого не змінюється за величиною і крутиться з незмінною кутовою швидкістю, іменується радіальним.

Якщо порушена геометрична або електрична симетрія в трифазній електронної машині (амплітуди струмів окремих фаз не однакові відсутня ток в одній з фаз, обмотка однієї з фаз включена некоректно і т. П.), То крутиться магнітне поле стає еліптичних, т. Е. Вектор результуючої магнітної індукції змінюється за величиною і крутиться зі змінною кутовою швидкістю. Кращі умови для роботи електронних машин робить круговий крутиться магнітне поле.