Возникновение вращающегося магнитного

Поля в неподвижном статоре.

На рис. 2, б-г схематично изображен статор трехфазного асинхронного двигателя, у которого каждая из трех фаз А, В, С статорной обмотки представлена одной многовитковой катушкой, стороны которой уложены в два диаметрально противоположных паза. Начала фаз обозначены а, в, с, а концы – x, y, z. соответственно. Плоскости катушек расположены под углом 120⁰ друг к другу. При подключении обмоток к трехфазной сети, т.е. подачи на них трехфазной симметричной системы напряжений u_a, u_b, u_c. в них устанавливают синусоидальные токи i_a, i_b, и i_c (рис.1, а).

Прежде чем определять картину магнитного поля статора, условимся о следующем:

- если ток в данный момент времени продолжителен (имеет знак «+» на графике рис. 2,а), то он в катушке статора направлен от ее начала к концу (см. рис. 2, б-г);

- если ток на графике имеет знак «-», то в катушке статора он направлен от конца к началу.

Каждая катушка при прохождении по ней переменного тока создает собственное магнитное поле, а три магнитных поля, складываясь, образуют результирующее магнитное поле статора асинхронной машины.

Картину этого результирующего поля построим для трех моментов времени t₁, t₂, t₃ (см. рис. 2, а).

Согласно графику i_a, i_b, i_c, - в момент времени t₁ ток i_a положителен, следовательно, в фазе А этот ток будет идти от ее начала (а) к концу (х). Направление тока в сечении витков фазы А обозначим, как это общепринято, точкой и крестиком (см. рис. 2, б). Из этого же графика видно, что в рассматриваемый момент времени (t₁) токи во второй (фаза В) и третьей (фаза С) катушках отрицательны, т.е. направлены от концов катушек к их началам.

Используя правило буравчика, можно представить силовые линии проводов каждой фазы так, как это сделано на рис.2, б.

ic

t3

t2

ia

iв

i

t1

Рис. 1. Графики трехфазной системы тока статорной обмотки трехфазного асинхронного двигателя (а).

На этом же рисунке приведена картина результирующего магнитного поля статора для этого момента времени. В левой половине магнитной системы статора силовые линии поля направлены из стали в воздух, т.е. в этом месте находится северный полюс N магнитного поля статора, а в правой половине – из воздуха в сталь (южный полюс S). Ось результирующего магнитного поля занимает, таким образом, горизонтальное положение.

Рассмотрим далее момент времени t₂, когда ток i_b будет положительным, а токи в первой и третьей катушках – отрицательными. Рассуждая аналогичным образом, можно построить картину результирующего магнитного поля (см. рис. 2, в) с осью магнитного поля, сдвинутой в пространстве на 120⁰.

Наконец, если построить картину результирующего поля для момента времени t₃ (см. рис. 2, г), когда ток в третьей фазе будет положительным, расположение магнитных полюсов в пространстве вновь будет иным и ось магнитного поля сместиться еще на 120⁰.

Сопоставляя картины результирующего магнитного поля для указанных трех моментов времени, можно отметить следующее:

- конфигурация линии магнитного поля при изменении токов в неподвижных катушках сохраняется;

- происходит равномерное одностороннее вращение вокруг оси машины (данном случае по часовой стрелке) магнитных силовых линий, т.е. результирующего магнитного поля. Иначе говоря, магнитное поле неподвижного статора является вращающимся;

Рис. 2. (окончание) Упрощенные картины магнитного поля машины в моменты времени t₁ (б), t₂ (в), t₃(г).

- трехфазная система токов возбуждает в магнитной системе машины магнитное поле с одной парой полюсов (N – S), если каждая фаза обмотки статора состоит из одной катушки.

При изменении порядка чередования токов в катушках обмотки статора на обратный (например, ток i_a подается в фазу В и, наоборот ток i_b – в фазу А) результирующее магнитное поле будет вращаться в противоположную сторону – против часовой стрелки.