Das magnetische Drehfeld ist das Schlüsselprinzip für den Betrieb von Induktionsmaschinen. Der Asynchronmotor besteht aus einem Stator und einem Rotor. Im Stator ist eine Gruppe fester Wicklungen so angeordnet, dass z. B. ein Zweiphasenstrom ein Magnetfeld erzeugt, das mit einer durch die Frequenz des Wechselstroms bestimmten Winkelgeschwindigkeit rotiert. Der Rotor oder Anker besteht aus in Nuten gewickelten Spulen, die kurzgeschlossen sind und in denen der von den Feldpolen erzeugte wechselnde Fluss einen Strom induziert. Der durch den Ankerstrom erzeugte Fluss reagiert auf die Feldpole und der Anker wird in einer bestimmten Richtung in Drehung versetzt.
Drehende Felder. Wenn sich die Richtung des Stroms durch die Wicklungen ändert, ändert sich auch die Polarität der Wicklungen. Da zwei Wicklungen miteinander verbunden sind, hängt die Polarität des Hauptfeldes von der Polarität der einzelnen Wicklungen ab. Der Pfeil oder Vektor unter jedem Diagramm gibt die jeweilige Richtung des Magnetfeldes an.
Ein symmetrisches magnetisches Drehfeld kann mit nur zwei polar gewickelten Spulen erzeugt werden, die in einer 90-Grad-Phasenlage betrieben werden. Es werden jedoch fast immer drei Spulensätze verwendet, da dies mit einem symmetrischen Dreiphasen-Wechselstrom-Sinusstromsystem kompatibel ist. Die drei Spulen werden so betrieben, dass jeder Satz um 120 Grad phasenverschoben zu den anderen ist. Für dieses Beispiel wird das Magnetfeld als lineare Funktion des Spulenstroms angenommen.
Das Ergebnis der Addition von drei um 120 Grad phasenverschobenen Sinuswellen auf der Motorachse ist ein einziger Drehvektor, dessen Größe immer konstant bleibt. Der Rotor hat ein konstantes Magnetfeld. Der Nordpol des Rotors bewegt sich auf den Südpol des Magnetfelds des Stators zu und umgekehrt. Diese magnetomechanische Anziehung erzeugt eine Kraft, die den Rotor antreibt, dem rotierenden Magnetfeld synchron zu folgen.
Drehendes dreiphasiges Magnetfeld, wie durch den rotierenden schwarzen Pfeil angedeutet
Ein Permanentmagnet in einem solchen Feld dreht sich so, dass er seine Ausrichtung mit dem externen Feld beibehält. Dieser Effekt wurde in frühen Wechselstrom-Elektromotoren ausgenutzt. Ein rotierendes Magnetfeld kann durch zwei orthogonale Spulen mit einer Phasendifferenz von 90 Grad in ihren Wechselströmen aufgebaut werden. In der Praxis würde ein solches System jedoch über eine Dreileiteranordnung mit ungleichen Strömen gespeist werden. Diese Ungleichheit würde zu ernsthaften Problemen bei der Normung der Leitergröße führen. Um dies zu vermeiden, werden Dreiphasensysteme verwendet, in denen die drei Ströme gleich groß sind und eine Phasendifferenz von 120 Grad aufweisen. Drei gleichartige Spulen mit gegenseitigen geometrischen Winkeln von 120 Grad erzeugen in diesem Fall das magnetische Drehfeld. Die Fähigkeit des Dreiphasensystems, das in Elektromotoren verwendete Drehfeld zu erzeugen, ist einer der Hauptgründe dafür, dass Dreiphasensysteme in den Stromversorgungssystemen der Welt dominieren.
Drehende Magnetfelder werden auch in Induktionsmotoren verwendet. Da sich Magnete mit der Zeit abnutzen, werden in Induktionsmotoren statt eines Magneten kurzgeschlossene Rotoren verwendet, die dem rotierenden Magnetfeld eines mehrspiraligen Stators folgen. Bei diesen Motoren entwickeln die kurzgeschlossenen Windungen des Rotors Wirbelströme im Drehfeld des Stators, die wiederum den Rotor durch die Lorentzkraft bewegen. Diese Motortypen sind in der Regel nicht synchron, sondern haben notwendigerweise einen gewissen „Schlupf“, damit der Strom durch die relative Bewegung von Feld und Rotor erzeugt werden kann.