2.4.3. Круговое вращающееся магнитное поле

Если на статоре электрической машины разместить трехфазную обмотку, у которой оси фаз (A-X, B-Y, C-Z) сдвинуты в пространстве на (рис. 2.21)

Рис. 2.21. Расположение фазных обмоток на статоре двухполюсной трехфазной машины

то при питании ее симметричным трехфазным током получим круговое вращающееся магнитное поле. На рис.2.21 фазовые обмотки для простоты показаны сосредоточенными, но распределение НС, образуемое каждой обмоткой, следует считать синусоидальным. Ввиду того, что в рассматриваемой обмотке фазы A-X, B-Y и C-Z смещены в пространстве на (), а токи в них сдвинуты во времени на (), получим следующие выражения для составляющих НС в точке x от каждой из фаз:

;

;

.

Результирующую НС в точке x можно получить сложив отдельные составляющие . При этом обратновращающиеся волны НС исчезают, а результирующая НС оказывается равной

Полученное уравнение бегущей волны позволяет в любой момент времени t найти точку x, в которой НС максимальна и равна . Для этого нужно принять значение и, подставляя (), решить уравнение относительно x. Нетрудно убедиться, что при изменении () в указанном диапазоне максимальное значение НС переместится с до , т. е. за один период изменения питающего напряжения бегущая волна НС переместится в воздушном зазоре машины на расстояние, равное или с учетом выражения

она совершит 1/p оборота вокруг оси машины.

Очевидно, что:

За (pT) секунд бегущая волна совершит 1 полный оборот вокруг оси машины, а

за 1минуту (60 секунд) - n оборотов.

Приведенная пропорция позволяет найти выражения для скорости вращения магнитного поля в рабочем зазоре машины :

В общем случае, когда по симметричной т-фазной обмотке, фазы которой сдвинуты в пространстве на угол , протекают переменные токи, сдвинутые во времени на угол , уравнение бегущей волны НС имеет вид

Так, например, в двухфазной обмотке с фазами, смещенными в пространстве на половину полюсного деления, создается круговое вращающееся магнитное поле, если по ее фазам протекают симметричные токи, сдвинутые во времени на угол . Уравнение бегущей волны для такой обмотки имеет вид

Круговое вращающееся магнитное поле обладает следующими свойствами:

а) максимум результирующих волн НС и индукции всегда совпадают с осью той фазы, в которой ток имеет максимум. Это положение легко проверить, задаваясь величиной , соответствующей максимуму тока в фазе, и определяя координату точки в которой намагничивающая сила максимальна;

б) магнитное поле перемещается в сторону оси той фазы, в которой ожидается ближайший максимум. Это свойство непосредственно следует из предыдущего;

в) для изменения направления вращения поля необходимо изменить порядок чередования тока в фазовых обмотках. В трехфазных машинах для этой цели следует поменять местами провода, подводящие ток из трехфазной сети к двум любым фазам обмотки; в двухфазных - переключить провода, присоединяющие две фазы обмотки сети.