Принцип образования вращающегося магнитного поля

Многофазная обмотка в электрических машинах переменного тока должна создавать вращающееся магнитное поле с заданным числом полюсов. В случае трехфазной обмотки это требование выполняется, если ее разместить на цилиндрической поверхности так, чтобы магнитные оси фаз были сдвинуты в пространстве на 120°, и пропустить по фазам токи, сдвинутые во времени на периода или на электрический угол 120°. Простейшая обмотка такого типа представлена на рис. 3.1.

Каждая фаза обмотки состоит из катушки, содержащей по одному витку с двумя активными сторонами: , , . Расстояние между активными сторонами называется шагом обмотки.

На рис. 3.1, а показаны силовые линии результирующего магнитного поля для момента времени, когда ток фазы А положителен и равен своему амплитудному значению, а токи двух других фаз равны половине амплитуды и отрицательны (ток фазы принимается положительным, если направление силовых линий поля, созданного этим током, совпадает с положительным направлением магнитной оси фазы). Результирующее поле имеет два полюса. Ось этого поля совпадает с магнитной осью фазы А.

Через четверть периода ток фазы А становится равным нулю, а токи фаз В и С - равными, но противоположными по знаку (рис. 3.1, б). При этом ось результирующего магнитного поля поворачивается на 90° в направлении чередования фаз. Ясно, что за полный период изменения фазных токов ось результирующего поля совершит один оборот. Если частота тока равна , то за одну минуту поле совершит оборотов.

Чтобы получить поле с четырьмя полюсами, необходимо каждую фазу выполнить из двух катушек с шагом, равным четверти длины окружности и разместить их равномерно на внутренней поверхности статора, как показано на рис. 3.2.

Катушки каждой фазы могут быть соединены последовательно либо параллельно. При подключении данной обмотки к симметричной системе трехфазного тока результирующее поле будет иметь четыре полюса. Это поле также является вращающимся, но за один период изменения тока поле совершает оборота, так как каждая пара полюсов занимает длины окружности статора. Число оборотов такого поля за минуту составит

.

Аналогично строится обмотка на и т.д. полюсов. Шаг каждого витка многополюсной обмотки равен полюсному делению , а созданное ею поле вращается со скоростью оборотов в минуту.