Forgó mágneses mező

A forgó mágneses mező az indukciós gépek működésének legfontosabb elve. Az indukciós motor állórészből és forgórészből áll. Az állórészben rögzített tekercsek egy csoportja úgy van elrendezve, hogy például kétfázisú áram olyan mágneses mezőt hozzon létre, amely a váltakozó áram frekvenciája által meghatározott szögsebességgel forog. A forgórész vagy armatúra résbe tekert tekercsekből áll, amelyek rövidre vannak zárva, és amelyekben a mező pólusai által létrehozott változó fluxus áramot indukál. Az armatúraáram által keltett fluxus reagál a mezőpólusokra, és az armatúra meghatározott irányú forgásba lendül.

Forgómezők. Ahogy a tekercseken átfolyó áram iránya változik, úgy változik a tekercsek polaritása is. Mivel két tekercs van, amelyek együttesen hatnak, a főmező polaritása az egyes tekercsek polaritásától függ. Az egyes ábrák alatti nyíl vagy vektor minden esetben a mágneses mező irányát jelzi.

Szimmetrikus forgó mágneses mezőt már két, 90 fokos fázisban hajtott poláris tekercseléssel is elő lehet állítani. Azonban szinte mindig három tekercskészletet használnak, mert ez kompatibilis a szimmetrikus háromfázisú szinuszos váltakozóáramú rendszerrel. A három tekercset úgy hajtják meg, hogy mindegyik tekercskészlet 120 fokos fázisban van a többihez képest. E példa szempontjából a mágneses mezőt a tekercs áramának lineáris függvényének tekintjük.

A három 120 fokos fázisú szinuszhullámnak a motor tengelyén történő összeadásának eredménye egyetlen forgó vektor, amelynek nagysága mindig állandó marad. A forgórésznek állandó mágneses tere van. A forgórész északi pólusa az állórész mágneses mezejének déli pólusa felé mozog, és fordítva. Ez a mágneses-mechanikai vonzás olyan erőt hoz létre, amely a forgórészt arra készteti, hogy szinkron módon kövesse a forgó mágneses mezőt.

Pörgő háromfázisú mágneses tér, ahogyan azt a forgó fekete nyíl jelzi

Egy állandó mágnes egy ilyen térben úgy forog, hogy a külső mezővel való összehangoltságát megtartja. Ezt a hatást a korai váltakozó áramú villanymotorokban használták ki. Forgó mágneses mezőt két egymásra merőleges tekercs segítségével lehet létrehozni, amelyek váltakozó áramai között 90 fokos fáziskülönbség van. A gyakorlatban azonban egy ilyen rendszert háromvezetékes elrendezéssel, egyenlőtlen áramokkal látnának el. Ez az egyenlőtlenség komoly problémákat okozna a vezetékméret szabványosításában. Ennek kiküszöbölésére olyan háromfázisú rendszereket használnak, amelyekben a három áram egyenlő nagyságú és 120 fokos fáziskülönbséggel rendelkezik. Ebben az esetben három hasonló, 120 fokos kölcsönös geometriai szöggel rendelkező tekercs hozza létre a forgó mágneses mezőt. A háromfázisú rendszer képessége a villanymotorokban használt forgó mágneses mező létrehozására az egyik fő oka annak, hogy a háromfázisú rendszerek uralják a világ villamosenergia-ellátó rendszereit.

A forgómágneses mezőt az indukciós motorokban is használják. Mivel a mágnesek idővel elhasználódnak, az indukciós motorok rövidre zárt rotorokat használnak (mágnes helyett), amelyek egy több tekercses állórész forgó mágneses terét követik. Ezekben a motorokban a rotor rövidre zárt fordulatai örvényáramokat hoznak létre az állórész forgó mezejében, amelyek viszont Lorentz-erővel mozgatják a rotorokat. Az ilyen típusú motorok általában nem szinkronizáltak, hanem szükségszerűen tartalmaznak bizonyos fokú “csúszást” annak érdekében, hogy a mező és a rotor relatív mozgása miatt áram keletkezhessen.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.