Получение вращающегося магнитного поля в статорах трехфазных машин переменного тока

Асинхронные электрические машины

Регулирование скорости электродвигателей постоянного тока

Из уравнения механической характеристики (4)

следует, что частоту вращения двигателя можно регулировать тремя способами:

1) изменением напряжения U, подводимого к зажимам якоря;

2) изменением сопротивления R_Я в цепи якоря;

3) изменением магнитного потока Ф.

Особенностью многофазных токов, как отмечалось ранее, является их способность создавать вращающееся магнитное поле. Рассмотрим процесс получения такого поля на примере трехфазного тока. Аналогичные процессы протекают в статорах синхронных и асинхронных машин.

Представим упрощенно трехфазную обмотку статора в виде трех витков, сдвинутых в пространстве на углы 120°. Обозначим начала витков С 1, С 2, С 3, а концы С 4, С 5, С 6.

Рис. 56

Подадим в витки статора трехфазный ток. Токи в фазах (обмотках) также сдвинуты между собой на 120°, но во времени.

Рис. 57

Определим направление магнитного потока в статоре в моменты времени t =0 и t=t ₁.

Будем обозначать положительное направление тока в витке «+», а отрицательное «*». Направление токов определяется его значением в данный момент времени (рис. 57).

Направление магнитного потока вокруг витков с током определяется по правилу «буравчика». Результирующее магнитное поле внутри статора складывается из наложения полей от каждого проводника.

Из анализа рисунка можно сделать вывод, что за время равное 1/6 части периода изменения тока магнитное поле в статоре повернулось также на 1/6 часть полного оборота. Проанализировав изменение поля в другие моменты времени легко можно показать, что за один период изменения тока в сети магнитное поле статора совершит один полный оборот. То есть поле в статоре вращается синхронно с частотой изменения тока в сети.

Таким образом, трехфазный ток проходя по трем обмоткам сдвинутым в пространстве на 120° образует синхронно вращающееся магнитное поле. Синхронная частота вращения поля определяется частотой тока в сети:

[об/мин],

где f - частота изменения тока, Гц;

p - число пар полюсов обмотки статора, которое определяется его конструкцией.

Учитывая, что частота тока равна 50 Гц, определим синхронные частоты вращения магнитного поля для различного числа пар полюсов р двигателя:

р
n 1, об/мин

Т.о. изменяя число пар полюсов р можно дискретно изменять частоту вращения магнитного поля статора. Промышленностью выпускаются многоскоростные двигатели, в которых предусмотрена возможность переключения числа пар полюсов.