O caracteristică a sistemelor multifazice este capacitatea de a crea un câmp magnetic rotativ într-un dispozitiv mecanic staționar.
O bobină conectată la o sursă de curent alternativ formează un câmp magnetic pulsatoriu, i. E. un câmp magnetic care variază în mărime și direcție.
Luați un cilindru cu un diametru interior D. Pe suprafața cilindrului plasați trei bobine dispuse spațial cu 120 ° unul față de celălalt. Conectăm bobinele la o sursă de tensiune trifazată (Figura 12.1). În Fig. 12.2 prezintă un grafic al modificării curenților instantanei care formează un sistem trifazat.
Fiecare dintre bobine creează un câmp magnetic pulsatoriu. Câmpurile magnetice ale bobinelor, care interacționează unul cu altul, formează câmpul magnetic rotativ rezultat, caracterizat prin vectorul inducției magnetice rezultate
În Fig. 12.3 prezintă vectorii inducției magnetice a fiecărei faze și vectorul rezultat construit pentru trei momente t1, t2, t3. Direcțiile pozitive ale axelor bobinei sunt indicate cu +1, +2, +3.
La momentul t = t1 inducția curent și magnetic în bobina A la X sunt pozitive și maximizate în bobinele B-Y și C-Z - sunt la fel și negativ. Vectorul inducției magnetice rezultate este egal cu suma geometrică a vectorilor de inducție magnetică ai bobinelor și coincide cu axa bobinei A-X. La momentul t = t2 curenții din bobinele A la X și C-Z sunt aceeași magnitudine și invers în direcția. Curentul din faza B este zero. Vectorul rezultat al inducției magnetice a fost rotit în sensul acelor de ceasornic cu 30 °. La momentul de timp curenții t = t3 în bobinele de A-X-Y și B sunt egale în mărime și pozitiv, curentul în faza C-Z maximal și negativă, a vectorului câmp magnetic rezultant situat într-o negativ direcția C-Z axa bobinei. Pe parcursul perioadei de câmp magnetic vectorul rezultat AC este rotită cu 360 °.
Frecvența de rotație a unui câmp magnetic sau frecvența de rotație sincronă
unde P este numărul de perechi de poli.
Bobinele prezentate în Fig. 12.1, este creat un câmp magnetic cu doi poli, numărul de poli 2P = 2. Frecvența de rotație a câmpului este de 3000 rpm.
Pentru a obține un câmp magnetic cu patru poli, este necesar să plasați șase bobine în interiorul cilindrului, două pentru fiecare fază. Apoi, conform formulei (12.1), câmpul magnetic se va roti de două ori mai lent, cu n1 = 1500 rpm.
Pentru a obține un câmp magnetic rotativ, trebuie îndeplinite două condiții.
1. Aveți cel puțin două bobine partiționate spațial.
2. Conectați curenții care nu se potrivesc cu bobinele.
12.2. Motoare asincrone.
Construcție, principiu de funcționare
Motorul de inducție are o parte fixă numită stator. și o parte rotativă, numită rotor. În stator există o înfășurare care creează un câmp magnetic rotativ.
Există motoare asincrone cu o cușcă veveriță și rotor de fază.
În canelurile rotorului cu o înfășurare scurtcircuitată există tije din aluminiu sau cupru. Pe capetele tijele sunt închise cu inele de aluminiu sau cupru. Statorul și rotorul sunt recrutați din tablă de oțel electric pentru a reduce pierderile de curenți turbionari.
Rotorul de fază are o înfășurare trifazată (pentru un motor trifazat). Capetele fazelor sunt conectate la un nod comun, iar începuturile sunt trimise către cele trei inele de contact situate pe arbore. Inelele sunt fixate cu perii de contact. La perii conectați reostatul de pornire. După pornirea motorului, rezistența reostatului de pornire este redusă treptat la zero.
Principiul de funcționare al motorului asincron este considerat pe modelul prezentat în figura 12.4.
Câmpul magnetic rotativ al statorului este reprezentat ca un magnet permanent care se rotește cu o viteză de rotație sincrată n1.
Conductorii înfășurării închise a rotorului induc curenții. Stâlpul magnetului se mișcă în sensul acelor de ceasornic.
Observatorul plasat pe magnetul rotativ pare să creadă că magnetul este staționar, iar conductorii înfășurării rotorului se mișcă în sens invers acelor de ceasornic.
Direcțiile curenților rotorului, determinate de regula dreptei, sunt arătate în fig. 12.4.
Folosind regula stângii, găsim direcția forțelor electromagnetice care acționează asupra rotorului și forțându-i să se rotească. Rotorul motorului se va roti la o viteză de rotație n2 în direcția de rotație a câmpului statorului.
Rotorul se rotește asincron, adică viteza de rotație n2 este mai mică decât frecvența câmpului stator n1.
Diferența relativă a vitezelor câmpurilor de stator și rotor este numită alunecare.
Alunecarea nu poate fi zero, deoarece la același câmp și viteze ale rotorului, curenții din rotor ar înceta să curgă și, prin urmare, nu ar exista nici un cuplu electromagnetic.
Momentul electromagnetic rotativ este contrabalansat de cuplul de frânare Mam = M2.
Cu o sarcină crescândă pe arborele motorului, cuplul de frânare devine mai rotativ, iar alunecarea crește. Ca o consecință, EMF indusă în bobina rotorului și curenții cresc. Cuplul crește și devine egal cu cuplul de frânare. Cuplul poate crește cu alunecarea la o anumită valoare maximă, după care cuplul crește brusc cu creșterea continuă a cuplului de frânare și motorul se oprește.
Alunecarea motorului frânat este una. Se spune că motorul funcționează în modul de scurtcircuit.
Frecvența de rotație a motorului asincron neîncărcat n2 este aproximativ egală cu frecvența sincronă n1. Alunecarea unui motor descărcat S &asimp; 0. Se spune că motorul funcționează la ralanti.
Alunecarea unei mașini asincrone care rulează în modul motor se modifică de la zero la una.
Mașina asincronă poate funcționa în modul generator. Pentru aceasta, rotorul său trebuie rotit de un motor terț în direcția de rotație a câmpului magnetic al statorului cu o frecvență de n2> n1. Sincronizați generatorul asincron.
Mașina asincronă poate funcționa în modul frână electromecanică. Pentru aceasta, este necesar să se rotească rotorul său în direcția opusă direcției de rotație a câmpului magnetic stator.
În acest mod S> 1. Ca regulă, mașinile asincrone sunt utilizate în modul motor. Motorul asincron este cel mai frecvent tip de motor din industrie. Frecvența de rotație a câmpului într-un motor asincron este rigid legată de frecvența rețelei f1 și de numărul de perechi poliale ale statorului. La o frecvență f1 = 50 Hz, există următoarea serie de frecvențe de rotație.