Il campo magnetico rotante è il principio chiave del funzionamento delle macchine a induzione. Il motore a induzione è composto da uno statore e un rotore. Nello statore un gruppo di avvolgimenti fissi sono disposti in modo tale che una corrente bifase, per esempio, produce un campo magnetico che ruota ad una velocità angolare determinata dalla frequenza della corrente alternata. Il rotore o indotto è costituito da bobine avvolte in fessure, che sono cortocircuitate e nelle quali il flusso variabile generato dai poli del campo induce una corrente. Il flusso generato dalla corrente d’indotto reagisce sui poli del campo e l’indotto è messo in rotazione in una direzione definita. Quando la direzione della corrente attraverso gli avvolgimenti cambia, cambia anche la polarità degli avvolgimenti. Poiché ci sono due avvolgimenti che agiscono insieme, la polarità del campo principale dipenderà dalla polarità di ciascun avvolgimento. La freccia o il vettore sotto ogni diagramma indica la direzione del campo magnetico in ogni caso.
Un campo magnetico rotante simmetrico può essere prodotto con solo due bobine avvolte in modo polare guidate con una sfasatura di 90 gradi. Tuttavia, tre serie di bobine sono quasi sempre usate, perché è compatibile con un sistema di corrente sinusoidale AC trifase simmetrico. Le tre bobine sono pilotate con ogni set 120 gradi in fase rispetto agli altri. Per lo scopo di questo esempio, il campo magnetico è preso per essere la funzione lineare della corrente della bobina.
Il risultato della somma di tre onde sinusoidali in fase di 120 gradi sull’asse del motore è un singolo vettore rotante che rimane sempre costante in grandezza. Il rotore ha un campo magnetico costante. Il polo nord del rotore si muoverà verso il polo sud del campo magnetico dello statore, e viceversa. Questa attrazione magnetomeccanica crea una forza che spingerà il rotore a seguire il campo magnetico rotante in modo sincrono.
Campo magnetico trifase rotante, come indicato dalla freccia nera rotante
Un magnete permanente in un tale campo ruoterà in modo da mantenere il suo allineamento con il campo esterno. Questo effetto è stato utilizzato nei primi motori elettrici a corrente alternata. Un campo magnetico rotante può essere costruito usando due bobine ortogonali con una differenza di fase di 90 gradi nelle loro correnti alternate. Tuttavia, in pratica, un tale sistema sarebbe alimentato attraverso una disposizione a tre fili con correnti disuguali. Questa disuguaglianza causerebbe seri problemi nella standardizzazione delle dimensioni del conduttore. Per ovviare a ciò, si usano sistemi trifase in cui le tre correnti sono uguali in grandezza e hanno una differenza di fase di 120 gradi. Tre bobine simili che hanno angoli geometrici reciproci di 120 gradi creeranno il campo magnetico rotante in questo caso. La capacità del sistema trifase di creare il campo rotante utilizzato nei motori elettrici è una delle ragioni principali per cui i sistemi trifase dominano i sistemi di alimentazione elettrica del mondo.
I campi magnetici rotanti sono usati anche nei motori a induzione. Poiché i magneti si degradano con il tempo, i motori a induzione usano rotori in cortocircuito (invece di un magnete), che seguono il campo magnetico rotante di uno statore multicoilare. In questi motori, le spire in cortocircuito del rotore sviluppano correnti parassite nel campo rotante dello statore, che a loro volta muovono il rotore con la forza di Lorentz. Questi tipi di motori non sono di solito sincroni, ma comportano necessariamente un certo grado di “slittamento” affinché la corrente possa essere prodotta dal movimento relativo del campo e del rotore.