Новые статьи

Как устроена и работает светодиодная люстра с дистанционным пультом: опыт ремонта своими руками
Как выбрать лампы освещения для дома
Как прозвонить электрическую цепь тестером, мультиметром

Особенности вращающегося магнитного поля


Теоретическая электротехника





Простота технической реализации кругового движения для вращения магнитного поля заложена в основу работы всех 3-х фазных машин, включая электрические генераторы и двигатели.


Условия создания вращающегося магнитного поля. Его создание достигается одновременным выполнением двух условий:

1. Размещением трех обмоток с одинаковыми электрическими параметрами в одной плоскости вращения с равным угловым смещением (Δα=360°/3=120°);

2. Пропусканием по этим обмоткам равных по величине и форме синусоидальных гармоник токов, которые сдвинуты по времени на треть периода (по угловой частоте на 120°).


Сформированное круговое магнитное поле станет вращаться. Постоянная индукция созданного поля имеет максимальную амплитуду с величиной Bmax, направленной по оси поля со скоростью постоянного углового вращения ωп.

Расположение трех обмоток катушек в одной плоскости вращения показано на рисунке и соответствует требованиям первого условия.

”Размещение

По обмоткам катушек А-Х, В-Y, С-Z от их начала (входа) А, В, С к окончанию (выходу) X, Y, Z пропускается электрический симметричный 3-х фазный ток, значение которого для любого мгновения времени вычисляется по выражениям:

   iA=Im∙sin(ωt+0);
   iВ=Im∙sin(ωt-120°);
   iС=Im∙sin(ωt+120°)
.


Каждый виток обмотки катушек формирует свое индивидуальное магнитное поле, у которого индукция пропорциональна току, проходящему по витку (В=k*i). Суммирование полей всех витков в каждой катушке формирует симметричную относительно центра вращения (начала отсчета координат) систему из трех индукций:

   ВА=Вm∙sin(ωt+0);
   ВB=Вm∙sin(ωt+0);
   ВC=Вm∙sin(ωt+0)
.


Магнитные поля в виде векторов индукции ВА, ВB, ВC имеют в пространстве строго выраженное ориентирование, определяемое известным правилом буравчика по отношению к положительному направлению тока в обмотке катушки.

Общий (результирующий) вектор магнитной индукции В от создаваемого магнитного поля в электрической машине рассчитывается геометрическим сложением фазных векторов ВA, ВB, ВC от всех катушек.

В частном случае для временной оценки вектора магнитной индукции выбирается несколько точек периода, например те, которые соответствуют 0, 30 и 60 градусам его поворота относительно начальной ординаты.

Пространственное расположение векторов индукции каждой фазы и полученного от их геометрического сложения результирующего вектора для каждого случая на комплексной плоскости демонстрируют графики.

”Расположение

Результаты графического сложения удобно анализировать после их представления отдельной таблицей:

”Таблица

Результаты проведенного анализа указывают, что полный вектор индукции В всех магнитных полей фаз машины имеет одно постоянное значение во всех рассматриваемых точках. Аналогичные выводы получатся при математическом решении аналогичной задачи для любых других временных моментов.

Свойства вектора магнитной индукции В:

- направление его вращения в пространстве соответствует движению по ближайшему направлению от катушки А в сторону катушки В;

- угловая скорость движения вектора ωп соответствует угловой частоте проходящего по виткам обмоток тока и зависит от количества катушек. Она определяется по выражению: ωп=ωp=2πp [рад/с], [c-1].


Основным показателем общего магнитного поля считают частоту его вращения, выражаемую количеством сделанных оборотов за одну минуту. Она определяется формулой: n=60fр.

Число р влияет на картинки распределения поля в пространстве. Для р=1 формируется одна пара (два противоположных: северный и южный) полюсов. Для р=2 появляется 2 пары либо 4 противоположных полюса.

Последовательное увеличение числа р ведет к аналогичному возрастанию количества противоположных полюсов, поэтому значения р называют числами пар полюсов у магнитного поля.

Значениями частоты вращения у магнитного поля электрической машины можно манипулировать плавно и ступенчато. Плавное регулирование основано на изменении частоты f у питающего тока.

Ступенчатое управление основано на переключениях числа обмоток. Однако на практике это не только сложно выполнять, но экономически нецелесообразно.

При стандартной промышленной частоте в 50 Гц и изменении числа р от 1 до 6 обороты электрической машины изменяются по следующей закономерности:

Число пар полюсов и частота вращения

Направление вращательного движения магнитного поля не сложно перевернуть, достаточно сменить последовательность чередующихся фаз у питающего тока в 2-х произвольных обмотках, перемонтировав их подключение.






Теоретическая электротехника