Вращающееся магнитное поле. В основе работы электрических машин всех типов лежат электромагнитные явления: электромагнитная индукция и силовое действие магнитного поля

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В основе работы электрических машин всех типов лежат электромагнитные явления: электромагнитная индукция и силовое действие магнитного поля.

Электрические машины служат либо для преобразования механической энергии в электрическую (электро генераторы), либо электрической в механическую (электро двигатели).

В настоящее время наибольшее применение находят электрические машины переменного тока синхронные и асинхронные. Машины обоих типов могут работать как в режиме генерации, так и в режиме двигателя, но на практике наиболее широко применяются синхронные генераторы и асинхронные двигатели.

Исключительное значение в современном электрооборудовании имеет использование явления вращающегося магнитного поля. С помощью вращающегося магнитного поля приводятся в действие самые распространенные двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные, различные исполнительные механизмы автоматики, счетчики, реле и т.д.).

Вращающееся магнитное поле возникает как результирующее поле при наложении двух или более переменных магнитных полей, имеющих одинаковую частоту, но смещенных друг относительно друга в пространстве и имеющих временной фазовый сдвиг.

Пусть в статоре трехфазной машины имеются три обмотки, включенные в трехфазную цепь (рис. 102 а), а магнитная индукция в точке О, создаваемая каждой обмоткой, изменяется по

а б

Рис. 102

синусоидальному закону:

(9-1)

Очевидно, что для определения длины и положения результирующего вектора индукции в точке (О) следует найти сумму проекций векторов В ₁, В ₂ и В ₃ на ось координат Ох:

= (9-2)

Сумма проекций этих векторов даст проекцию результирующего вектора индукции:

(9-3)

+

т.е.

(9-4)

Точно так же поступим и для нахождения проекции результирующего вектора индукции на ось Оy:

(9-5)

Таким образом, в результате этих преобразования мы получили две составляющие результирующего вектора магнитной индукции В:

= и (9-6)

по которым найдем значение суммарной индукции

(9-7)

Оказывается, что длина вектора магнитной индукции не зависит от времени; при t=0 его составляющая (вектор занимает вертикальное положение) (рис.102б); с увеличением t вертикальная проекция уменьшается, а горизонтальная увеличивается, в результате чего будет поворачиваться по часовой стрелке.

Для определения скорости вращения вектора магнитной индукции положим, что в некоторый произвольный момент времени t он образует и осью Оy угол , для которого можно

записать:

откуда следует, что

(9-8)

т.е. вектор магнитной индукции В вращается с постоянной угловой скоростью в направлении часовой стрелки. Иначе говоря, получается постоянное по значению равномерно вращающееся магнитное поле.

Простой способ создания вращающегося магнитного поля трехфазной системой положен в основу устройства трехфазных двигателей. Если изменить очередность фаз (изменится и последовательность токов), то, проведя аналогичные преобразования, получим:

= и (9-9)

Отсюда следует, что будет вращаться против часовой стрелки. Изменением последовательности фаз пользуются для изменения направления вращения роторов трехфазных двигателей, т.е. для реверсирования двигателей.

Дата добавления: 2015-05-06