Hvordan dannes det roterende magnetfelt i stator?

Princippet bag oprettelsen af et roterende magnetfelt i stator

I en elektrisk motor oprettes det roterende magnetfelt i stator gennem en specifik proces, der involverer grundlæggende principper inden for elektromagnetisme. Her er en detaljeret forklaring:

Grundlæggende Principper

Genereringen af et roterende magnetfelt afhænger primært af tre-fasevirkelig strøm og konfigurationen af tre-fasevindinger. Når tre-fasevirkelig strøm anvendes på de tre-fasevindinger i stator (disse vindinger er placeret 120° fra hinanden i elektrisk vinkel i rummet), dannes et roterende magnetfelt mellem stator og rotor. Denne proces kan forstås gennem følgende trin:

Introduktion af tre-fasevirkelig strøm

Først introduceres tre-fasevirkelig strøm i de tre-fasevindinger i stator. Disse tre faser af virkelig strøm har samme frekvens, men en faseforskydning på 120° imellem dem. Denne faseforskydning sikrer, at strømændringer ikke forekommer samtidigt i alle vindinger, men snarere alternativt i rækkefølge.

Dannelsen af magnetfelter og rotation

Når strøm flyder gennem vindinger, genererer den et magnetfelt omkring dem. På grund af faseforskydningen i tre-fasestrømmen er disse magnetfelter ikke statiske, men bevæger sig gennem rummet over tid. Specifikt når strømmen i én vindings nås dens top, er strømmene i de to andre vindinger i forskellige stadier (for eksempel er den ene nær nul, og den anden nærmer sig toppen). Disse ændringer i strøm forårsager, at retningen og styrken af magnetfeltet kontinuerligt ændres i rummet, hvilket danner et roterende magnetfelt.

Retningen af det roterende magnetfelt

Retningen af det roterende magnetfelt afhænger af fasefølgen i tre-fasestrømmen. Hvis tre-fasestrømmen ændres i rækkefølgen U-V-W, vil det resulterende roterende magnetfelt rotere med uret i rummet. Omvendt, hvis fasefølgen af to faser af vindingen byttes om (for eksempel bliver U-W-V), vil det roterende magnetfelt rotere mod uret.

Faktorer

Hastigheden af det roterende magnetfelt er ikke kun relateret til strømfrekvensen, men også til antallet af polepar. For en to-polemotor er rotationshastigheden af magnetfeltet lig med hastigheden for ændringen i tre-fasevirkelige strøm. For en fire-polemotor halveres dog hastigheden af det roterende magnetfelt.

Oversigt

Kort sagt opnås det roterende magnetfelt i stator ved at supplere tre-fase AC-strøm med en faseforskydning på 120° til de tre-fasevindinger. Denne konfiguration gør det muligt for magnetfeltet at bevæge sig kontinuerligt i rummet, hvilket danner et roterende magnetfelt. Ved at justere fasefølgen af strømmen kan retningen af det roterende magnetfelt ændres; og ved at ændre frekvensen af strømmen eller antallet af magnetpolepar kan hastigheden af det roterende magnetfelt reguleres. Dette princip anvendes bredt i forskellige typer elektriske motorer, herunder tre-fase induktionsmotorer og synkronmotorer.