Točivé magnetické pole

Točivé magnetické pole je klíčovým principem činnosti indukčních strojů. Indukční motor se skládá ze statoru a rotoru. Ve statoru je skupina pevných vinutí uspořádána tak, že například dvoufázový proud vytváří magnetické pole, které se otáčí úhlovou rychlostí určenou frekvencí střídavého proudu. Rotor nebo kotva se skládá z cívek navinutých v drážkách, které jsou spojeny nakrátko a v nichž měnící se tok generovaný póly pole indukuje proud. Tok generovaný proudem v kotvě reaguje na póly pole a kotva se otáčí v určitém směru.

Točivá pole. Se změnou směru proudu procházejícího vinutím se mění i polarita vinutí. Protože se jedná o dvě vinutí, která působí ve vzájemném spojení, bude polarita hlavního pole záviset na polaritě jednotlivých vinutí. Šipka nebo vektor pod každým diagramem udává směr magnetického pole v každém případě.

Symetrické točivé magnetické pole lze vytvořit již se dvěma polárními vinutími poháněnými v 90stupňové fázi. Téměř vždy se však používají tři sady cívek, protože jsou kompatibilní se symetrickým třífázovým střídavým sinusovým proudovým systémem. Tři cívky jsou poháněny tak, že každá sada je ve fázi 120 stupňů od ostatních. Pro účely tohoto příkladu se magnetické pole považuje za lineární funkci proudu cívkou.

Výsledkem sčítání tří sinusových vln rozfázovaných po 120 stupních v ose motoru je jediný rotační vektor, jehož velikost zůstává vždy konstantní. Rotor má konstantní magnetické pole. Severní pól rotoru se bude pohybovat směrem k jižnímu pólu magnetického pole statoru a naopak. Tato magnetomechanická přitažlivost vytváří sílu, která bude pohánět rotor, aby synchronně následoval rotující magnetické pole.

Rotující třífázové magnetické pole, jak naznačuje rotující černá šipka

Permanentní magnet se v takovém poli bude otáčet tak, aby udržoval souosost s vnějším polem. Tento jev se využíval v prvních střídavých elektromotorech. Točivé magnetické pole lze zkonstruovat pomocí dvou kolmých cívek s fázovým rozdílem 90 stupňů v jejich střídavých proudech. V praxi by však takový systém byl napájen prostřednictvím třívodičového uspořádání s nestejnými proudy. Tato nerovnost by způsobila vážné problémy při normalizaci velikosti vodičů. K překonání tohoto problému se používají třífázové systémy, v nichž jsou tři proudy stejné velikosti a mají fázový rozdíl 120 stupňů. Tři podobné cívky svírající vzájemný geometrický úhel 120 stupňů vytvoří v tomto případě točivé magnetické pole. Schopnost třífázové soustavy vytvořit točivé pole využívané v elektromotorech je jedním z hlavních důvodů, proč třífázové soustavy dominují světovým systémům zásobování elektrickou energií.

Točivé magnetické pole se používá také v indukčních motorech. Protože magnety časem degradují, používají indukční motory rotory nakrátko (místo magnetu), které sledují točivé magnetické pole vícevláknového statoru. V těchto motorech vyvíjejí zkratované závity rotoru v točivém poli statoru vířivé proudy, které pak Lorentzovou silou pohybují rotorem. Tyto typy motorů nejsou obvykle synchronní, ale nutně zahrnují určitý stupeň „skluzu“, aby mohl vznikat proud v důsledku relativního pohybu pole a rotoru.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.